汽车尾气再循环冷却器实验台研制

1、第一章 绪 论1.1试验台研研究的现状及及意义近年来，由于人人们对于环保保问题日益重重视，排放法法规也越来越越严格。在我我国，北京已已于20088年3月1日已经率先先使用国四排排放标准，全全国其他地区区也将于20010年迈入入国四标准。这这些对于EGGR技术提出出了更高的要要求，冷却的的EGR系统以以其更优的排排放质量已经经成为了满足足排放标准的的必要机内净净化措施，并并已成为国内内外汽车发动动机满足排放放法规的必备备装备。因此此人们不断致致力于降低柴柴油机有害物物排放，尤其其是NOx(氮氧化物)和PM（颗颗粒）排放。废废气再循环（EEGR）冷却却器技术对降降低柴油机的的NOx排放放有显著效果

2、果，是目前普普遍采用的技技术。其原理理是将发动机机排出的定量量废气回送到到混流器与新新鲜空气混合合后进入气缸缸，由于废气气再循环使得得燃烧温度降降低，氧的相相对浓度降低低，NOx有有害排放得以以减少。冷却却器是废气再再循环装置中中的重要元件件，它通过降降低废气温度度，使废气再再循环更有效效。因此，必必须尽可能提提高废气再循循环冷却器的的冷却效率，保保证废气流过过时压力下降降到规定的范范围，这是冷冷却器结构设设计的首要目目标。随着EGR冷却却器制造技术术的提高及国国内外市场的的巨大需求看看，我们面临临着一个紧迫迫的问题，就就是冷却器性性能测试平台台的短缺。 调查显示，很很少有非换热热器公司具有有

3、EGR换热热器性能测试试实验台，即即使已有的试试验台，其中中多半的测试试手段和方法法已相对落后后。根据本公公司的实际需需要，为了节节省试验成本本，废气用高高温燃气发生生器代替发动动机来获得，通通过以水气气换热的壳管管式EGR换换热器作基本本模型，设计计出一套自动动化程度高、测测量准确、操操作简单、适适用范围广的的EGR换热热器性能实验验系统。对不不同的EGRR换热器型式式，通过简单单的安装，可可以在本实验验台系统上得得到该换热器器的一系列性性能参数，用用测量的温度度、流量、压压力等参数，来来推算出传热热系数与流速速之间，流阻阻与压力差之之间的关系曲曲线和关系式式，由此可对对换热器的传传热性能进

4、行行评价和比较较。所以我们这个智智能化EGRR冷却器实验验台的建设，对对我国EGRR产业的发展展能够起到一一定的推动作作用。一方面面能够为以后后的EGR冷冷却器的性能能参数提供可可靠方便的测测试平台；另另一方面为以以后我国制定定EGR冷却却器性能参数数的行业标准准提供有效数数据及技术支支持。因此EEGR实验台台的建设迫在在眉睫，也是是我们国家以以后发展所必必须拥有的一一项技术。1.2 EGRR冷却器简介介1.2.1冷却却废气再循环环技术的原理理研究表明，高温温富氧是汽车车尾气排放中中NOx主要的的产生条件，废废气再循环(EGR)技技术的基本原原理是将部分分排气引入进进气管，以提提高混合气中中的

5、废气成分分，这样一来来，废气对新新气的稀释作作用意味着降降低了氧浓度度，破坏了富富氧的条件；另一方面，由由于废气中含含有的水蒸气气和二氧化碳碳等三原子分分子，比热容容大，可以有有效地降低气气缸内的最高高燃烧温度，破破环高温的条条件，从而达达到降低NOOx含量的目目的。然而，直接将废废气送入进气气管的EGRR技术增加了了进气温度，降降低了燃烧效效率，因此也也降低了燃油油的经济性，同同时提高了最最高燃烧温度度，又使NOOx的排放量量增加。基于于此缺点提出出的冷却的EEGR技术是是将再循环废废气经冷却器器冷却后，再再送入进气端端，进一步降降低进气温度度，更有利于于降低NOxx的排放，同同时也改善了了

6、燃油的经济济性。研究表表明：冷却的的EGR技术对对于NOx，PM的排放以以及燃油的消消耗率都有积积极的影响。冷却的废气再循循环技术并不不要求过低的的冷却温度，因因为过低的EEGR温度不不仅会导致水水蒸气和硫化化物的凝结，造造成汽缸壁的的腐蚀和磨损损，而且会导导致EGR冷却器器尺寸增大，成成本增加。另另外，还有学学者提出：当当EGR率较小小时，EGRR冷却与否对对发动机的燃燃油经济性影影响相当，但但当EGR率超过过7之后，冷冷却的EORR对发动机的的燃油经济性性带来不利影影响，而在此此范围内，冷冷却与非冷却却对于氮氧化化物的排放浓浓度的影响几几乎一致，印印没有明显降降低氮氧化物物的排放却牺牺牲了

7、燃油的的经济性。于于是，又有学学者对于不同同负荷下的EEGR冷却温温度进行了研研究，并设计计了EGR冷却温温度的控制装装置，根据不不同的工况，自自动控制EGGR冷却温度度，从而更进进一步的降低低NOx的排放放。1.2.2 EEGR冷却器器的性能要求求和类型1EGR冷却却器的性能要要求EGR冷却器是是一种换热器器，选型的标标准很多，最最基本的涉及及待处理流体体的类型、操操作压力、温温度、热负荷荷和费用等。另另外，用于对对废气进行冷冷却的EGRR冷却器不仅仅要满足热交交换器的基本本要求，还要要满足它自身身冷却温度不不能过低的特特殊要求。过过低的冷却温温度将使排气气中的水蒸气气凝结，与排排气中的含硫

8、硫化合物结合合形成酸，造造成对冷却器器及连接管路路的酸性腐蚀蚀，降低冷却却器的寿命与与可靠性。由由于EGR冷却器器的冷却对象象是温度较高高的再循环废废气，要求冷冷却器在较小小的换热面积积下实现大的的热量传递，而而且必须尽可可能提高废气气再循环冷却却器的冷却效效率，同时还还要适应发动动机振动大的的特点。此种种工作条件下下对冷却器的的要求是：(1)冷却器器要耐高温、耐耐腐蚀；(22)体积小、散散热效率高、压压力损失小、能能防堵塞。2EGR冷却却器的类型综合考虑以上性性能要求，目目前应用到EEGR冷却器器的换热器可可以分为两种种形式：管壳壳式换热器和和板翅式换热热器。管壳式式换热器是最最传统的通过过

9、壁面进行换换热的装置，它它的研究与发发展也最健全全，而且得益益于管壳式换换热器易于制制造，生产成成本低，选材材范围广，传传热表面清洗洗较方便，适适应性强，处处理量大，具具有高度工作作可靠性，能能承受高温、高高压等优点，很很好的满足了了EGR冷却器器的基本工作作要求，成为为了EGR冷却器器最常见的方方式，目前可可见的管壳式式EGR冷却器器有以下四种种形式：光管管式EGR冷却器器、螺纹管式式EGR冷却器器、翅片式EEGR冷却器器、螺旋折流流板式EGRR冷却器。另另外，板翅式式换热器作为为高效换热器器的一种形式式，以其结构构紧密，轻巧巧，传热面积积大，传热效效率高的特点点，亦被许多多的EGR冷却器器

10、所采用。3.高效EGRR冷却器如下图图：a.改进结构，提提高废气金属水的总传热热效率。将管管壳式改为平平板式或叠层层式或板翅式式，有最大的的气金属接触面面积。b.选用导热系系数更高的金金属如铝合金金等并解决焊焊接等工艺问问题等。常见EGR冷却却器的结构及及实物图（见见附录）1.3、主要任任务及目标任务：1.了解解目前国内汽汽车柴油机用用EGR冷却却器的发展状状况及国内外外EGR测试试实验台的现现状。 2.深入了解所所需实验设备备的性能指标标及个元器件件的市场价格格等，并为购购置实验台设设备提供参考考信息及方案案。 3.学习应用LLab VIIEW编程软软件及试验数数据处理所需需的部分算法法，并

11、完成实实验台的控制制程序的编写写。4.了解掌握实实验台的设计计流程图，工工作原理、工工作过程及要要求。目标：1.参与与完成实验台台的研制与建建设并达到要要求的性能指指标。 22.完成对EEGR冷却器器实验台控制制模式的改进进，即由手动动仪表控制到到计算机的自自动化控制。 33.在完成实实验台的基础础上，使设备备的测量精度度提高，且设设备成本相对对降低。第二章 总体体设计方案根据国家有关标标准及换热器器性能实验的的实验原理，首首先对实验系系统的硬件进进行了总体的的设计，在此此设计基础上上搭建实验台台并在建立过过程中作出相相应的改进和和调整。通过过实验能够确确定废气再循循环（EGRR）冷却器的的传

12、热性能，给给出不同定性性温度下传热热系数与流速速之间的关系系，建立努谢谢尔准则数与与雷诺数之间间的准则方程程式；确定EEGR冷却器器的流体阻力力性能，给出出压力降与流流速之间的关关系。2.1 智能化化EGR冷却却器试验台性性能要求：1. 有燃气发发生器作为气气源，其压力力为0.1-0.3mppa，温度为为200-6600，流量为335-1500KG/Hrr可调。2. 有温度流流量可调的水水源。3. 同时记录录进出气与进进出水的温度度和压力。4. 自动计算算和打印出各各试验点的热热流和总传热热系数。冷却器试验台流流体流动示意意图2.2 实验台台系统实验台系统由实实验台本体、高高温燃气发生生器、空

13、气冷冷却器、热水水源及可控硅硅温度控制器器五大件组成。五五大件各自独独立，有较大大灵活性。系系统简图示于于图4。图4 换热器器性能实验示示意图实验台本体结构构紧凑，实验验用的换热器器置于高温燃燃气发生器废废气出口上。水箱、管路、水泵、涡轮流量计、调节阀、加热器及电阻温度计组合成一个独立的冷却热水源。三相可控硅温控装置温度控制精度为0.1。为了防止水中有杂质与颗粒堵塞流量计并造成温度计与压力计的测量误差，管路中设计加装过滤器，过滤器可以定期取出冲洗除污。冷却水的散热系统除了水箱本身具有散热能力外，冷却水系统的管路中安装空气冷却器，空气冷却器主要利用空气来将热水传递给冷水的热量带走，冷却介质采用空

14、气，一是尽管考虑到如果采用水冷，效果比空气冷却好，但是水资源的消耗较大；二是空气资源十分丰富，且实验过程中没污染。换热器中流体流流动形式可认认作为二次叉叉流，水-气气流向为逆流流。需测参数数共计11个：换热热器进、出水温度和压压力（4个），进进、出废气温度和压力力（4个），大大气温度，水水流量及废气流量。水侧侧和气侧进出出口温度用铜铜-康铜热电电偶测量。水水侧进出口温温度测点tww1，tw22布置在换热热器进出口水水管内；进口口空气温度测测点ta1布布置在紧靠换换热器的进口口截面处，用用3对热电偶偶并联进行测测量；空气出出口温度测点点ta2布置置在换热器出出口截面后的的均温段出口口处，用9对对

15、热电偶并联联进行测量。换换热器内水流流量用涡轮流流量计测量，空空气流量用风风机进风口内内的毕托管及及微差压传感感器进行测量量。实验设计中，传传感器的选型型与设计安装装是十分重要要的，它们是是实验结果的的精度与实验验系统设计成成功与否的关关键。根据国国家标准规定定，流量计、温温度计与压力力计都有最低低限度的要求求，但不限制制使用其他同同等或更高精精度的测量仪仪表，具体要要求如下： 流量计：涡轮流量计计应安装在水水平直管段上上，其涡轮上上游直管段长长度应不小于于20倍管径径，下游直管管段长度应不不小于15倍倍管径。在仪仪表的上游直直管段起始端端应安装过滤滤器；测量废废气流量的板板孔式流量计计可以安

16、装在在水平或垂直直管道上，安安装时必须注注意流体流向向与流量计箭箭头标示方向向一致。测量量管段内所有有密封垫片，夹夹紧后不得突突入管道内，否否则会使流速速紊乱，影响响测量精度。流流量计前后要要有足够长的的直管段。在在新铺设的管管路上安装流流量计时，应应在清扫管线线之后再安装装。 温度测量量：测温元件件的感温点应应位于管道中中心，其保护护管的插入深深度L应按温温度计使用说说明书的规定定；温度保温温管的安装应应符合规定。当当管道公称直直径大于Dgg80mm时时，垂直安装装法进行安装装；当管道公公称直径小于于或等于Dgg80mm时时，可以倾斜斜安装、在管管道弯头处安安装或在扩大大管处安装；测温点的上

17、上、下游各处处300mmm范围内，保保温层应尽可可能加厚，换换热器、混合合器、测温点点之间的全部部管线应保温温良好。 压力（差差压测量）：静压测孔应应设置在距离离任何扰动区区（弯管、阀阀门等）下游游至少5倍管管径、上游至至少2倍管径径处。静压测测孔应与测壁壁面垂直。水侧和废气侧进进出口温度用用电热阻温度度计测量，水侧和废气侧进出口口压力用扩散散硅压力传感感器测量。换换热器内水流流量用涡轮流流量计测量，废气流量用板孔式流量计进行测量。所用传感器都采用屏蔽线与控制柜及计算机进行连接，这是考虑到远距离传输中防止传输信号受到干扰。为了方便校验、观测与控制，实验系统采用了控制柜的仪表与计算机并行监测现场

18、信号的处理方法。在系统调试运行正常后，将控制柜放置在现场，而核心部件计算机则放置在计算机房，进行远程控制，这样也可以实现手动与自动两种不同的控制方法。2.3 测控系系统测控系统由温度度、压力及流流量传感器及及变送器、控控制柜内的二二次显示仪表表、I/V转转换板、ADD板卡、DAA板卡、变频频器、冷却水水泵、高温燃燃烧器进气控控制阀及计算算机组成完整整的系统。系系统中使用的的电热阻温度度计输出电流流信号，涡轮轮流量计输出出脉冲信号，扩扩散硅压力计计输出电流信信号，温度与与流量信号都都送往控制柜柜中的二次显显示仪表与计计算机并联显显示，所有的的可远传信号号最后都变成成电流信号送送往I/V转转换板，

19、经AAD板卡变成成数字信号后后被计算机接接收。控制方方法采用的反反馈控制，主主要对制冷剂剂（即水）流流量和高温燃燃气发生器的的负荷进行控控制，由计算算机传出的控控制量经DAA板卡变成模模拟信号后送送变频器来调调节控制冷水水泵的转速，和和高温燃气发发生器的进气气阀门开度和和燃油泵的转转速，从而达达到控制流量量的目的。图五 换热器性性能试验测控控系统示意图图测试系统组成见见下图6所示示图六 原理接接线图第三章 试验验台测控系统统的硬件设计计及数据处理理3.1 硬件选选择3.1.1实验验台本体(包包括风源箱)(a)风机：风风量：8000 m3/hh、风压：5580 Paa；出风口尺寸寸：233155

20、 mmm；进风口测速段直直径：1338 mm(b) 换热器器：换热器为一紧凑凑的翅片管间间壁式散热器器，由铜管束束套皱折的整整体铝翅片构构成。结构参参数为 管束束：紫铜管管外径： doo=8 mmm； 管内径径： di=7.2 mmm管节距： 横向向： s1=18.5 mm； 纵纵向： s22=28 mmm翅片：铝质、皱皱折、整片翅片厚 =00.1 mmm；翅片距 t=1 mmm； 翅片片数：m=2231水侧结构尺寸：横向管数：n11=8； 纵纵向管排数：n2=2总管数：n=nn1n2=166水侧并联管数：n3=n11=8管子总长度： =n通道面积：FWW = ?nn3 ?dii4气侧结构尺寸

21、：通道尺寸：a=233 mmm，b=1155 mmm，h=422 mm迎风面积：faa=ab换热总面积：AAa=2bhhm2 d02. /4nm (a-m)2d0n 特征尺寸：Daa=4V AAa =4aabh Aaa3.1.2 高高温燃气发生生器燃气温度范围：1505550;燃气流流量范围：00400000L/h；可调节燃油油和空气的比比值。具体型型号、结构参参数待定。因为柴油机和汽汽油机一样，每每个工作循环环也经历进气气、压缩、作作功和排气四四个过程。但但由于柴油粘粘度比汽油大大，不易蒸发发，但自燃温温度却低于汽汽油，故柴油油机可燃混合合气的形成和和燃烧方式与与汽油机不同同。所以选择择柴油

22、机。图图1-4为四四行程柴油机机示意图。（图图七） 柴油油机在进气冲冲程吸人的是是纯空气，在在压缩冲程接接近终了时，柴柴油经喷油泵泵将油压提高高到10MPPa以上，通通过喷油器以以雾状喷人气气缸，在很短短时间内与压压缩后的高温温空气混合，形形成可燃混合合气。因此，柴柴油机的可燃燃混合气是在在气缸内部形形成的。由于柴油机的压压缩比高，所所以压缩终了了时气缸内空空气压力可达达3.544.5MPaa，温度高达达75011000K，大大大超过柴油油的自燃温度度，故柴油喷喷人气缸后，在在很短的时间间内即自行着着火燃烧，燃燃气压力急剧剧上升到69MPa，温温度升高到2200022500Koo在高压气体体推

23、动下，活活塞向下运动动并带动曲轴轴旋转作功。废废气同样经排排气门、排气气管等处排人人大气。3.1.3 换换热器图八为冷却效率率对比实验用用冷却器的结结构图，两种种冷却器的外外形尺寸相同同，均由199根直径相同同的冷却管组组成，管外径径为12mmm，光管内径径为10mmm，翅片管内内翅片高度为为1mm,内内径为8mmm，两种冷却却器的散热面面积相同，均均为0.144m2，光管管冷却器气流流通路面积为为1491.5mm2，翅翅片管冷却器器的气流通路路面积为9555mm2。实实验时，两种种冷却器所用用冷却剂流量量保持相同，两两种冷却器的的冷却管均为为新管。图八 两种冷却却器基本尺寸寸参数换热器（冷却

24、器器）是将热流流体的部分热热量传递给冷冷流体的设备备，又称热交交换器。在一个大的密闭闭容器内装上上水或其他介介质，而在容容器内有管道道穿过。让热热水从管道内内流过。由于于管道内热水水和容器内冷冷热水的温度度差，会形成成热交换，也也就是初中物物理的热平衡衡，高温物体体的热量总是是向低温物体体传递，这样样就把管道里里水的热量交交换给了容器器内的冷水。以平板和翅片作作为传热元件件的换热器。它它主要由板束束和封头等构构成。板束中中有若干通道道。在每层通通道的两平板板间放置翅片片，并在两侧侧用封条密封封。根据流体体流动方式不不同，冷、热热流体通道间间隔迭置、排排列并钎焊成成整体，即制制成板束。两两流体流

25、动方方式有逆流、错错流和错逆流流等。A、BB流体分别由由入口封头经经一分配段的的导流片导入入各自的板束束通道，再经经另一分配段段的导流片导导至出口封头头而引出，两两流体呈逆流流间壁换热。常用的翅片有平平直、多孔、锯锯齿和波纹等等形式。板翅翅式换热器的的主要优点是是：效能高。因因翅片对流体体的扰动，使使构成热阻的的边界层不断断更新，传热热系数一般为为管壳式换热热器的3倍;而且在小温温差(1.552)下,热(冷)量回收收效果好。用用于气-气换换热时效果最最好。紧凑。因大大部分热量是是经翅片通过过平板传递，设设备单位体积积的传热面积积可达15000米 /米米 。重量轻 传传热面积相同同时，重量近近于

26、管壳式换换热器的 11/5。坚固。因板板束为一整体体件而且翅片片在两平板间间起支承作用用，故可承受受较高的工作作压力。此外外，还可在同同一设备中实实现多种流体体同时换热。但但板翅式换热热器通道狭小小、易堵塞，清清洗维修较困困难，制造工工艺较复杂。它它大多用铝合合金制造，也也可用铜、不不锈钢和钛等等。由于铝具具有良好的低低温性能、重重量又轻，故故铝制板翅式式换热器特别别适用于制氧氧、乙烯和氦氦液化等深低低温设备，也也可用于动力力装置中。铝铝制板翅式换换热器一般用用于设计压力力小于 6.3兆帕、设设计温度为+200-270的场合。中中国、美国、英英国和日本等等都已生产板板翅式换热器器。板翅式换换热

27、器的发展展趋势是：提提高翅片精度度和钎焊质量量，增加品种种和规格，加加强对翅片性性能、多股流流和有相变工工况下的传热热机理研究等等。图九 冷却器解解剖图3.1.4 热热水源水箱尺寸：444025505500mm水泵：流量：0.6m3/h；压力：0.1MPa电机功率率：80W，2200V；电加热器器：共3只，每每只3kWW，220V水源温度：800-1003.1.5 可可控硅温度控控制器型号：DWWK型三相温温控装置输入信号号：热电阻PPt100(WZP-231型)输出出功率：三相相10kW；输入电源源：三相3880V（1）可控硅温温度控制器的的应用选选择优良耐火火材料如高级级氧化铝、耐耐火纤维

28、和轻轻质砖做成的的炉体是关键键的一环，以以硅钼棒、硅硅碳棒等电加加热元件提供供热源的温度度控制设备采采用可控硅温温度控制器，炉炉况稳定，炉炉温控制效果果在实时性和和控制精度方方面有显著提提高。而采用用计算机和ppci总线控控制后，一台台计算机可以以同时控制多多台电阻炉，不不但实现了程程序自动控制制，而且可以以多点温度显显示记录贮存存和报警等功功能，系统使使触发电路等等大部份部件件互换，可以以使传统的设设备得到升级级。这样设备备管理工作实实现自动化，对对设备的维护护和维修比较较简单。（2）可控硅温度度控制器的组组成与原理温度测量量与控制是热热电偶采集信信号通过piid温度调节节器测量和输输出01

29、00ma或420ma控控制触发板控控制可控硅导导通角的大小小，从而控制制主回路加热热元件电流大大小，使电阻阻炉保持在设设定的温度工工作状态。可可控硅温度控控制器由主回回路和控制回回路组成。主主回路是由可可控硅，过电电流保护快速速熔断器、过过电压保护rrc和电阻炉炉的加热元件件等部分组成成。控制制回路是由直直流信号电源源、直流工作作电源、电流流反馈环节、同同步信号环节节、触发脉冲冲产生器、温温度检测器和和pid温度度调节器等部部分组成。（3）可控硅主主要参数a.额定电压断态重复峰峰值电压u。：在门极断路路而结温为额额定值时，允允许重复加在在器件上的正正向峰值电压压。反向重复复峰值电压：在门极断路

30、路而结温为额额定值时，允允许重复加在在器件上的反反向峰值电压压。通常取可可控硅的和中中较小的标值值作为该器件件的额定电压压。选用时，额额定电压要留留有一定裕量量，一般取额额定电压为正正常工作时晶晶闸管所承受受峰值电压223倍。bb.额定电流流可控硅硅在环境温度度为40cc和规定的冷冷却状态下，稳稳定结温不超超过额定结温温时所允许流流过的最大工工频正弦半波波电流的平均均值。使用时时应按实际电电流与通态平平均电流有效效值相等的原原则来选取可可控硅并非应应留一定的裕裕量，一般取取1522倍。（4）安装和操操作由于可控硅温度度控制器的主主回路电流都都比较大，因因此选择合适适的线路电缆缆直径线路是是十分

31、重要的的，并且要确确保线路的可可靠连接，防防止负载短路路击穿可控硅硅；考虑到可可控硅电流突突变时较易损损坏，开炉时时要手动调节节使电流缓慢慢上升，关炉炉时要关小电电流。3.1.6 空空气冷却器 主要利利用空气来将将废气传递给给水的热量带带走，冷却介介质采用空气气。型号和具具体结构参数数待定。3.1.7 测测量仪器和传传感器a.进出水温温和进出气温温用电热阻温温度计；大气气温度用铜-康铜热电偶偶。b. 进出水压压和进出气压均均用采用HBB9500型型扩散硅压力力传感器。c.水流量用用LWGY-10A型涡涡轮流量计。基基本误差11%。d.废气流量用板空式式流量计，具具体型号待定定。e. 数据采集集

32、处理系统，包包括： (i) HHP349770A数据采采集单元及功功能插板；(ii) 计算算机；(iii) HHP823550A接口板板；(iv) 接口口电缆。3.2 测量仪仪表3.2.1热电电阻温度计常用的热电偶温温度计尽管价价格便宜，但但精度低。热热电阻温度计计测量精度高高，测量范围围为13.88K9033.8K，可可作为标准温温度计，且不不需要冷端补补偿，可以远远传等优点。热热电阻温度计计分别安装在在冷却水进出出口和废气进进出口的管路路上，插入中中心位置，以以测量进出EEGR换热器器的冷水或废废气的温度差差。系统采用铂电阻阻温度计精度度等级为0.1级。显示示仪表配备用用AI-8008P型

33、人工工智能工业调调节器。铂电电阻温度计配配有SBWZZ型一体温度度变送器，将将它与热电阻阻配合，可以以输出4220mA的电电流，送与二二次显示仪表表，二次显示示仪表在显示示数据的同时时，再将测量量信号转换4420mAA的电流输出出，送给I/V转换板，通通过I/V转转换板转变成成电压后，由由AD卡采入入计算机中储储存、处理。3.2.2 压压力计压力测量采用HHB95000型扩散硅压压力传感器。该该压力传感器器属固体应变变式压力传感感器，可安装装于管路上，用用来连续测量量（液体、气气体、蒸汽）的的压力，可将将被测量信号号转换成420mA直直流电信号输输出。测量信信号通过I/V转换板变变成电压后，由

34、由AD卡采入入计算机中。扩散硅原理，有有表压、绝压压和差压产品品；有隔离充充油金属膜片片（ISO）、双双列直插（DDIP）、TTO8、表表面贴装（SSO8）等等；多种封装装结构，可应应用于各种相相应测量场合合。 工作原原理：被测介介质的压力直直接作用于传传感器的膜片片上（不锈钢钢或陶瓷），使使膜片产生与与介质压力成成正比的微位位移，使传感感器的电阻值值发生变化，和和用电子线路路检测这一变变化，并转换换输出一个对对应于这一压压力的标准测测量信号。扩散硅压力传感感器主要应用用于： 医疗疗器械（监护护仪器、呼吸吸机）； 测量仪仪器及实验设设备；工业控制及及设备检测；能源及动力设备备；汽车设备、配配件

35、及制造行行业；航空、航天天、航海及军军事领域。图十ICSennsors扩扩散硅压力传传感器芯体应变式压力传感感器（strraingaauge ppressuure trransduucer）：利用弹性敏敏感元件和应应变计将被测测压力转换为为相应电阻值值变化的压力力传感器。应应变计中应用用最多的是粘粘贴式应变计计(即应变片片)。它的主主要缺点是输输出信号小、线线性范围窄,而且动态响响应较差(见见电阻应变计计、半导体应应变计)。但但由于应变片片的体积小,商品化的应应变片有多种种规格可供选选择，而且可可以灵活设计计弹性敏感元元件的形式以以适应各种应应用场合，所所以用应变片片制造的应变变式压力传感感器

36、仍有广泛泛的应用。按按弹性敏感元元件结构的不不同,应变式式压力传感器器大致可分为为应变管式、膜膜片式、应变变梁式和组合合式4种。3.2.3 涡涡轮流量计和和板孔式流量量计涡轮流量计：该该流量计具有有精度高，惯惯性小，复现现性好，输出出频率信号抗抗干扰能力强强等优点。此此类流量计的的输出为脉冲冲信号，必须须与相关显示示仪表配套使使用。系统采用LWGGY型涡轮流流量计，精度度等级为0.5级。显示示仪表配用XXSL-1BB型智能流量量显示仪表，由由现场采集的的流量信号由由流量计输出出脉冲信号，此此脉冲信号被被送到XSLL-1B型智智能流量显示示仪表，该仪仪表在显示数数据的同时可可以输出模拟拟信号，输

37、出出420mmA(DC)的电流。电电流信号在通通过I/V转转换板转换变变成电压信号号后，经ADD卡送计算机机。板孔式流量计：又称为差压压式流量计，是是由一次检测测件(节流件件)和二次装装置(差压变变送器和流量量显示仪)组组成，广泛应应用于气体、蒸蒸汽和液体的的流量测量。具具有结构简单单，维修方便便，性能稳定定，使用可靠靠等特点。孔孔板节流装置置是标准节流流件可不需标标定直接依照照国家标准生生产，1.国国家标准GBB2624-81流量量测量节流装装置的设计安安装和使用；2.国际标标准ISO55167国国际标准组织织规定的各种种节流装置；3.化工部部标准GJ5516-877-HK066。工作原理理

38、：充满管道的的流体流经管管道内的节流流装置，在节节流件附近造造成局部收缩缩，流速增加加，在其上、下下游两侧产生生静压力差。该流量计结构牢牢固,性能稳稳定可靠,使使用寿命长。此此类流量计的的输出为压差差型号，必须须与差压变送送器连用。3.3 控制系系统控制系统主要由由变频器、AAD卡、DAA卡、漏电保保护装置、温温度调节器及及计算机组成成。3.3.1 变变频器流量调节的机构构采用1PFF11K,11PF7.55型SANKKen变频器器，该变频器器可把感应电电机用作可变变速驱动装置置，通过改变变变频器电流流频率来调节节电机转速，从从而达到调节节流量的目的的。变频器的的输入信号由由计算机通过过DA卡

39、输入入，其输入信信号为电压，范范围为0110V。变频频器是利用电电力半导体器器件的通断作作用将工频电电源变换为另另一频率的电电能控制装置置。可分为交交交变频频器，交直交变变频器。交交变频器器可直接把交交流电变成频频率和电压都都可变的交流流电；交直交变变频器则是先先把交流电经经整流器先整整流成直流电电，再经过逆逆变器把这个个直流电流变变成频率和电电压都可变的的交流电。3.3.2 AAD卡及DAA卡本系统采用中泰泰公司的PCC6313数数模及模数转转换卡，ADD卡与DA卡卡是集成在一一块电路板上上，总线结构构为ISA总总线。1模入入部分：输入入通道为单端端32路，AA/D转换速速度为10uus，分

40、辨率率为12位。22模出部分：DA卡转换换分辨率位112位，输出出可为电流输输出，也可为为电压输出。转转换状态可以以有程序查询询，也可用中中断方式通知知CPU读取取转换结果。采采集的数据变变成数字信号号送到计算机机后，在计算算机中经控制制算法处理，然然后将数字信信号送于DAA卡并由DAA卡转换成为为模拟信号，模模拟信号传输输给变频器，变变频器在接到到计算机的电电压信号后，通通过改变交流流电频率来改改变水泵的转转速，从而改改变流过换热热器的流量，使使流量达到操操作员所设想想的结果。3.3.3 温温度调节器本系统采用可控控硅温控装置置，型号：DDWK型三相相温控装置，输入信号：热电阻Ptt100(

41、WZP-2231型)，输出功率率：三相100kW；输输入电源：三三相380VV。其使用方方法：操作界面介绍见见下图图十一 可控硅硅温控装置操操作界面2操作步骤：（1）接好电电阻温度计；接妥三相电电源；（2）打开总总电源开关，则则电源指示灯灯亮；（3）按XTTMA-19912数显调调节仪功能键键“FUN”和和加数键“?”或减数键键“?”选择“SP”（设设定参数）功功能，进行被被控温度设定定值及调节参参数（PIDD）的设定，也也可进行温度度上下限报警警值的设定；（4）手动/自自动切换开关关置于手动位位置，把手动动调节电位器器调到零位，按按主回路合闸闸按钮（绿色色按钮）使主主回路通电，调调节手动电位

42、位器从0到1100%，电电压表及电流流表应从最小小平稳变化到到最大，且三三相应基本均均衡，则表示示正常，若三三相很不平衡衡、则可交换换输入电源线线的相序再试试；（5）手动/自自动开关置于于自动位置，XXTMA-11912调节节仪即自动对对水箱水温进进行控制；（6）若水温超超过报警上限限，则响警铃铃，亮红色报报警灯，同时时自动断开主主电源，负载载停止加热。复复位需手动，待待降温后重新新加热，或检检查故障；（7）工作完毕毕，手动/自自动开关置手手动，手动调调节电位器置置零位。按红红色主回路断断开按钮切断断主电源，关关掉仪表电源源。3.3.4 计计算机系统采用一台IIBM（型号号待定）的笔笔记本，不

43、选选用工控机是是由于所选用用的笔记本电电脑具有性能能好，系统功功能更强的特特点，可以实实现实验控制制与数据测量量，携带方便便，同时可以以在漫长的实实验过程中进进行娱乐活动动。3.4 实验原原理及实验数数据处理3.4.1 计计算公式 (1) 水流量量 实测( ) （3-1） (2) 进口水水温 实测 () （3-2）(3) 水进出出口温差 w实测 () （3-3）(4) 出口水水温 w () （3-4） (5) 水阻ww w实测 ( ） （3-5）(6) 气流量量实测 ( ) （3-6） (7) 气进温温 实测 () （3-7）(8) 气进出出口温差 实测 () （3-8）(9) 气出温温 ()

44、 （3-9） (10) 气阻阻 实测 ( ) （3-10）(11) 水侧侧放热量w ( ) （3-11） (12) 气侧侧吸热量 ( ) （3-12） (13) 气水对数平均均温差(逆流流布置) () （3-13） (88) (14) 传热热系数 ( ) （3-14） (15) 水标标准散热量 ( ) （3-15）(16) 气水热平衡衡误差 ( ) （3-16） (17) 气水冷却效效率 ( ) （3-17） (18) 液侧侧表面传热系系数的计算 18.1 管内内流速 ( ) （3-18）18.2计算管管内雷诺数 （3-19）式中： 管管子内径， -水的运动粘粘度，以水的的平均温度用用插值法查

45、传传热书得到； 18.3 液侧侧表面传热系系数计算 ( ) （3-20） 式中： -水的导热系系数，以水的的平均温度用用插值法查传传热学书得到到； 3.4.2 测测定换热器传传热系数及其其变化规律在某一稳定工况况下冷却水在在换热管外流流动，其吸热热量为 QQw=Mwccpw(tww2-tw11) (WW) （3-21）空气在换热管内内流过，放热热量为 QQa=Mgccga(tgg1-tg22)(W) （3-22）以Qw和Qg的的平均值作为为换热器的换换热量，即 Q=(Qw+QQg)/2 (W) （3-23）换热器的热平衡衡误差为： （3-24）误差 tg2tw1时 （3-26）当tg1tww2

46、 = tg2tw1时 =(tg1tw2) （3-27）当tg1tww2 tg2tw1时 （3-28）换热器工作时，废废气流速、水水速及水温的的变化对传热热系数K都有有影响，其中中废气流速影影响较大。实实验时，控制制阀门开度维维持稳定的水水流量，由温温控器保持稳稳定的水温，然然后多次改变变废气流量进进行实验，可可得出某水温温、某水流量量下传热系数数随空气流量量的变化规律律。3.4.3 EEGR冷却器器冷却效率的的测定EGR冷却器冷冷却效率的定定义： （3-8）设定冷却剂（即即水）进口温温度为一定值值时，测量废废气冷却前后后的压力、温温度以及冷却却剂在冷却前前后的实际压压力、温度变变化值。例：设定

47、冷却剂剂进口温度为为90时，某冷冷却器的实验验值如下表：测试序号tw1pw1kPatg1pg1kPatg2pg2kPatw2pw2kPa191260420600163580952002922504851050188103097190391210418350171320951634922005007251877009715859023029612515810092180690280330230187200932107913503323151702859325089131042012601451260942203.5 实验步步骤及注意事事项3.5.1 控控制方式及功功能 测量方法是依据据稳态测量方

48、方法，即当系系统达到稳定定时，将被测测量参数采集集下来，并通通过如下公式式，进行计算算，最终得出出数据整理结结果。 在进进入测量界面面之前，被测测试验件型号号、制造单位位、设定温度度、传热面积积、流量范围围等输入值均均以人机对话话的方式输入入计算机。试试验台运行时时，在屏幕上上实时更新显显示两侧的状状态参数和变变化趋势图，如如常气的进出出口温度、流流量、流阻，被被控制的量的的现状态以及及如控制按钮钮和模拟量输输出情况等。实验过程中，系系统的温度、流流量、加热功功率可依靠计计算机进行调调节、切换等等，当实验件件的水进口温温度稳定在某某一工况且系系统处于热平平衡（大流量量工况 ,小流量工工况 ）状

49、态时，进进行数据的采采集（采集有有两种方式，一一种是由计算算机自动采集集，另一种计计算机键盘采采集）、计算算、整理，打打印实验数据据。3.5.2实验步骤（1）接通可控控硅温控装置置电源，开启启温控装置，设设定热水的加加热温度；（22）开启回水水阀，开启水水泵，改变调调节阀开度调调节水流量；（3）开启风风机，将风门门开到最大开开度；（4）开启高温温燃气发生器器，最大负荷荷；（5）待水温到达达设定温度并并稳定30分钟后，读读取有关数据据（注意水流流量也应稳定）；（6）逐逐次减小高温温燃气发生器器的负荷改变变实验工况，每每改变一次工工况稳定300分钟后再读数据据。3.5.3 注意事项1. 热水温度度

50、一般设定在在60；2.水流量量一般选在55001800L/h左右；33.测传热热系数K时，维维持恒定水流流量，改变不不同的高温燃燃气发生器的的负荷进行试验。4. 可控硅温温控装置设定定热水温度一一般取60；5. 水流量一一般选在0.080.1kg/ss(涡轮流量量计的频率数数约在3000400HHz)；6. 为使输给给温控装置信信号的电阻温温度计能感受受到水箱的水水温，回水阀阀不能关死；7.采集单元功功能插板中各各被测参数的的通道号为：ch1大气温度TT0ch2空气进口口温度Ta11ch3空气出口温温度Ta2cch4水水进口温度TTw1ch55水出口口温度Tw22ch6压差传感器器ch7涡轮流

51、量计计3.5.4 试试验数据输出出1打印或或抄录实验数数据表； 2. 标准传热热量与气侧雷雷诺数的关系系曲线； 3. 传热系数数与气侧雷诺诺数的关系曲曲线； 4. 阻力压降降与气侧雷诺诺数的关系曲曲线。心得体会 毕业设设计是学生综综合学习的一一个难得的机机会，同时它它也是检验这这几年大学学学习水平的一一个机会。在在设计中涉及及到的知识面面很广，它需需要我们查阅阅大量的资料料，从中吸取取对设计有帮帮助的东西来来达到一个优优化的目的。在在设计过程中中肯定有我们们以前没有学学习过的新知知识需要我们们自学，这就就是需要耐心心，需要刻苦苦的钻研和推推敲，特别是是对于各部分分的衔接是经经过论证后得得出的。

52、 通过毕毕业设计，真真正的学习到到了不少的东东西，特别是是对于自己动动脑思考问题题，动手解决决问题的能力力无疑是上了了一个台阶，让让自己知道了了从事技术方方面的学生扎扎实的基本功功是必不可少少的，对于创创新能力的培培养和加强得得引起高度的的重视，光课课堂的学习是是不够的，通通过自学时提提高的一个途途径，能够将将所学到的知知识和自学的的新知识柔和和在一起已证证明了我们具具有一定的能能力。当然了了，方案肯定定能再次得到到优化，这是是以后在工作作中需要继续续考虑的问题题。参考文献1 向飞、罗马吉：废气再循循环（EGRR）冷却器设设计的现状与与发展JJ，中国水运运20099年第7期2 李志强强、胡瑞玲

53、、刘景平：国国外废气再循循环（EGRR）冷却器制制造技术及应应用现状J，汽车工艺与与材料2002年年第12期。3 房克信信、邓康耀、邬静川： HYPERLINK /Periodical_nyjxxb200406012.aspx EGR温温度对涡轮增增压柴油机燃燃烧和排放的的影响 J，农业机械械学报2004年第第6期。4 姚春德德、敬章超、傅晓光、刘文胜、傅德才： HYPERLINK /Periodical_qcgc200306002.aspx 冷却废气再再循环对发动动机性能影响响的试验研究究J，汽车工程2003年第第6期。5 李爱娟娟、郭新民、刘刚、牛化武、孙新年： HYPERLINK /Pe

54、riodical_nrjxb200901009.aspx 柴油机 EGR 电电控冷却系统统试验研究J，内燃机学学报2009年第第1期。6 李爱娟娟： HYPERLINK /Thesis_Y1539029.aspx 柴油机EGGR电控冷却却系统的研究究C，山山东农业大学学，2009年。7 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e7%8e%8b%e5%b2%a9%e6%9d%be%22+DBID%3aWF_QK 王岩松松、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%

55、85%3a%22%e6%b1%a4%e6%99%93%e6%9e%97%22+DBID%3aWF_QK 汤晓林、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e6%9d%8e%e7%87%95%22+DBID%3aWF_QK 李燕、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e5%90%b4%e5%a4%a7%e9%92%b0%22+DBID%3aWF_QK 吴大钰： HYPERLINK /Periodical_tljynyysc200805021.

56、aspx 柴油机EGGR冷却器温温度场有限元元仿真研究J,拖拖拉机与农用用运输车2008年第第5期 。8 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e5%bc%a0%e7%a0%be%22+DBID%3aWF_QK 张砾、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e9%82%93%e5%ba%b7%e8%80%80%22+DBID%3aWF_QK 邓康耀、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8

57、%80%85%3a%22%e9%82%ac%e9%9d%99%e5%b7%9d%22+DBID%3aWF_QK 邬静川、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e6%9c%b1%e4%b9%89%e4%bc%a6%22+DBID%3aWF_QK 朱义伦： HYPERLINK /Periodical_shjtdxxb200105027.aspx 涡轮增压柴柴油机利用进进排气管压力力波动的废气气再循环系统统计算NN,上海海交通大学学学报2001年第第5期 。9 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail

58、&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e9%ab%98%e6%b0%b8%e5%b9%b3%22+DBID%3aWF_QK 高永平平、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e7%8e%8b%e8%b0%a6%22+DBID%3aWF_QK 王谦、 HYPERLINK /paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e7%bd%97%e6%96%b0%e6%b5%a9%22+DBID%3aWF_QK 罗新浩： HYPERLINK /Periodical_jslgdxxb200406009.aspx 发动机废气气再循环冷却却器结构的改改进研究N。江苏大学学学报2004年第第6期。10陈世醒醒,张克铮,张强：螺旋折流流板换热器的的开发与研究究(1):高高粘度流体的的中试研究J.抚抚顺石油学院,19998,18(3):311-35.11张克铮铮,陈世醒,张强：螺旋折流流板换热器的的开发与研研究(2):低粘度流体体的中试研究究