柴油机空调系统和冷却系统的关系
柴油发电机工作原理

柴油发电机工作原理柴油发电机是一种常见的发电设备,广泛应用于工业、农业、建筑等领域。
了解柴油发电机的工作原理对于使用和维护这种设备非常重要。
本文将详细介绍柴油发电机的工作原理,包括其构造、工作过程和主要组成部分。
一、构造柴油发电机由柴油机和发电机两部分组成。
柴油机是发电机的动力来源,它通过燃烧柴油产生动力,驱动发电机旋转,从而产生电能。
发电机则将机械能转化为电能,供电给需要的设备或系统。
柴油机由气缸、曲轴、活塞、燃油系统、冷却系统和排气系统等组成。
气缸是柴油机的工作室,曲轴通过连杆与活塞相连,将活塞的上下往复运动转化为曲轴的旋转运动。
燃油系统负责供给柴油,包括燃油箱、燃油泵和喷油器等。
冷却系统用于降低柴油机的温度,以保持其工作温度在适宜范围内。
排气系统用于排出燃烧产生的废气。
发电机由转子和定子组成。
转子是发电机的旋转部分,通过与柴油机的曲轴相连,随着曲轴的旋转而旋转。
定子是发电机的固定部分,包含导线绕组和磁场。
当转子旋转时,磁场与导线绕组产生相对运动,从而引发感应电流,产生电能。
二、工作过程柴油发电机的工作过程主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个阶段。
1. 进气阶段:柴油机的进气阶段是通过活塞的下行运动实现的。
当活塞下行时,气缸内的空气通过进气门进入气缸。
2. 压缩阶段:进气阀关闭后,活塞开始上行,将气缸内的空气压缩。
在这个过程中,柴油机的压缩比决定了燃烧效率和动力输出。
3. 燃烧阶段:当活塞上行到达顶点时,喷油器喷入预先计量好的柴油。
柴油与高温高压的空气混合后,发生自燃并燃烧,产生高温高压的燃烧气体。
4. 排气阶段:当活塞再次下行时,排气门打开,将燃烧产生的废气排出气缸,为下一个工作循环做准备。
三、主要组成部分1. 柴油机:柴油机是柴油发电机的核心部分,负责将燃油转化为动力。
它由气缸、曲轴、活塞、燃油系统、冷却系统和排气系统等组成。
2. 发电机:发电机将柴油机提供的动力转化为电能。
它由转子和定子组成,转子随着柴油机的旋转而旋转,定子包含导线绕组和磁场,通过感应电流产生电能。
某型柴油机燃烧室壁面温度分布特性的分析
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某型柴油机燃烧室壁面温度分布特性的分析柴油机是一种内燃机,其燃烧室是发动机中最重要的部件之一。
燃烧室壁面温度的分布特性对柴油机的性能和寿命有着重要的影响。
本文将对某型柴油机燃烧室壁面温度分布特性进行分析。
一、柴油机燃烧室壁面温度的影响因素柴油机燃烧室壁面温度受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1、燃烧室外形和尺寸:燃烧室的形状、大小和曲率对温度分布有重要影响。
具有较大曲率的燃烧室会使得燃烧室壁面温度更高。
2、进气量和燃油喷射量:进气量和燃油喷射量的大小和分布会影响燃烧室内的热负荷。
如果热负荷过高,燃烧室壁面温度就会升高。
3、冷却系统:燃烧室壁面温度的分布还受到冷却系统的影响。
合理的冷却系统可以有效地降低燃烧室壁面温度。
二、某型柴油机燃烧室壁面温度分布特性分析某型柴油机的燃烧室采用了锥形设计,燃油直接喷射到气缸底部,从而形成强烈的涡流。
采用了轴向进气和燃烧室侧喷的组合方式。
通过数值模拟和实验研究,得出了该型柴油机燃烧室壁面温度的分布特性。
1、燃烧室壁面温度分布某型柴油机的燃烧室壁面温度分布如下图所示:从图中可以看出,燃烧室壁面温度分布比较均匀,最高温度约为1500K。
高温区主要集中在燃烧室底部和顶部,较低的温度则分布在燃烧室侧壁上。
2、燃烧室壁面温度对发动机性能的影响燃烧室壁面温度对柴油机性能的影响主要体现在以下几个方面:(1) A/F比对温度的影响:随着A/F比的增加,燃烧室壁面温度升高。
(2) 进气温度对温度的影响:随着进气温度的升高,燃烧室壁面温度也升高。
(3) 冷却水温对温度的影响:随着冷却水温的升高,燃烧室壁面温度下降。
(4) 温度对发动机 NOx 排放的影响:发动机的 NOx 排放量与燃烧室壁面温度呈正相关关系。
三、柴油机燃烧室壁面温度控制措施为了降低柴油机燃烧室壁面温度,可以采取以下措施:1、优化燃烧室结构:通过计算流体力学和热力学方法,设计更加合理的燃烧室结构,改善燃烧室壁面温度分布。
柴油机冷却系
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机油冷却器泄漏
检查/更换机油冷却器。检查机油中是 否有冷却液
气缸盖密封垫泄漏
检查/更换气缸盖密封垫
气缸盖开裂或有砂眼
检查/更换气缸盖
气缸体冷却液水套泄漏 检查/更换气缸体
常见故障的排除
9)冷却液污染
故障原因
冷却液不防锈,没有正确混合防 冻剂和水
变速箱机油冷却器(如果装备的 话)泄漏 机油从机油冷却器、气缸盖密封 垫、气缸盖和气缸体中泄漏
✓吸水
与压水 同时,叶轮中 心处压力降低, 散热器中的水 便经进水管被 吸进叶轮中心 部分。
5、风扇
提高流经
散热器的空气 流速和流量, 以增强散热器 的散热能力, 并冷却发动机 附件。
6、节温器
✓关闭位置
影视
6、节温器
✓开启位置
6、节温器
✓外形
7、节温器工作过程动画
五、典型柴油机冷却系特点
散热器顶部水箱或辅助水 检查散热器辅助水箱和顶部水箱之间
箱之间泄漏
是否泄漏
常见故障的排除
6)冷却液温底低于正常温度
故障原因
解决办法
流经散热器的空气过量
依照要求检查/修理百叶窗、风扇离 合器和硅油风扇
节温器断裂、损坏,污染或 密封不良
检查/更换节温器
温度传感器或温度表故障 确定温度传感器或温度表是准确的
1、道依茨柴 油机冷却 系特点
✓外接散热
器式冷却 系
1、道依茨 柴油机冷 却系特点
✓整体式 水冷却系
2、 康 明 斯 发 动 机 冷 却 系 特 点
六、冷却系常见故障诊断
1、常见故障 部位图
✓主要故障是 柴油机过热。
2、常见故障类型
✓冷却液充足但柴油机过热; ✓柴油机突然过热; ✓冷却液消耗异常; ✓冷却液温度过低
柴油机常见故障原因分析
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柴油机常见故障原因分析
柴油机是一种内燃机,常见故障的原因可以分为以下几个方面:
1. 燃油问题:燃油供给不足、燃油质量不好等问题都会导致柴油机故障。
燃油供给不足会导致柴油机启动困难,运行不稳定;而燃油质量不好会导致燃油系统堵塞,进一步影响燃油供给。
2. 空气问题:柴油机需要足够的新鲜空气才能进行燃烧,如果空气滤清器堵塞、进气管道漏气等问题会导致燃烧不完全、动力不足等故障。
3. 冷却系统问题:柴油机需要通过冷却系统来降低温度,如果冷却液供应不足、冷却装置堵塞等问题会导致柴油机过热,进而引发一系列故障。
4. 润滑系统问题:柴油机的润滑系统对于发动机的正常运行至关重要。
如果润滑油不足、润滑系统故障等问题会导致摩擦增加,进而造成发动机磨损、故障等。
5. 电气系统问题:柴油机的电气系统包括电池、电动机、线路等。
电池电压低、电动机故障、线路短路等问题会导致柴油机无法启动、启动困难等故障。
6. 排气系统问题:柴油机的排气系统包括排气管、消声器等。
如果排气管漏气、消声器堵塞等问题会导致排气不畅,影响柴油机的功率和燃油消耗。
7. 点火系统问题:柴油机的点火系统包括高压油泵、喷油器等。
如果高压油泵压力不足、喷油器堵塞等问题会导致柴油机无法正常燃烧,引发起动困难等故障。
柴油机常见故障的原因多种多样,但大体可以归结为燃油问题、空气问题、冷却系统问题、润滑系统问题、电气系统问题、排气系统问题和点火系统问题。
了解这些故障的原因,可以帮助我们更好地进行预防和维修,确保柴油机的正常运行和使用寿命。
柴油机冷却系统 ppt课件
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3、避免冷却液 耗损,保持水 位不变。
2、冷却系主要零部件构造
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2、冷却系主要零部件构造
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2、冷却系主要零部件构造
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3、冷却系的维护及检修
防冻液的正确使用: 防冻液必须干净,并允许在以下范围内使用。 需要注意的是:市售的各著 名品牌的防冻液,多数都是 已经由防冻原液与水按一定 比例配制好的,不能再兑水, 在添加防冻液时必须仔细阅 读外包装上的说明,以确定 是否还需加水稀释。
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150 100
F 200
C
250
80 40
100 120
温度
来自汽缸头 的冷却液
D12工业用发动机 - 节温器体
150 100
F 200
CLeabharlann 25080 40100 120
温度
来自汽缸头 的冷却液
至散热器
旁通到 循环泵
至循环泵
至循环泵 旁通到
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循环泵
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五、补液箱
1、把冷却系变 为封闭系统, 避免空气进入 减小氧化腐蚀;
2
1、冷却系的功用和组成
发动机“过冷” 发动机的冷却,如果单纯依靠零件本身对外散热时不够的,必须对某
些零件特别是与高温气体直接接触的零件进行必要的强制冷却,才能保证 发动机正常运转。但是,过分的冷却也将引起不良后果。
a、进入气缸的可燃混和气(或空气)温度太低,使着火困难或燃烧 迟缓,造成发动机功率下降且燃油消耗量增加;
发动机过热或过冷的后果 发动机“过热” a、降低了充气效率,导致发动机的功率下降; b、早燃或爆燃的倾向加大,破坏了发动机的正常工作。同时, 也促使零件承受额外的冲击负荷而造成早期磨损; c、运动件之间的正常间隙被破坏。使零件不能正常运动,甚 至损坏; d、金属材料的机械性能降低,造成零件的变形或损坏; e、润滑状况恶化,加剧了零件的摩擦和磨损。
内燃机车柴油机冷却系统及控制方法
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内燃机车柴油机冷却系统及控制方法摘要:冷却系统是机车柴油机充分发挥其大功率的重要保证,一旦其出现问题或故障,柴油机将无法正常运行,甚至危害机车的行车安全,给运输生产带来极大安全隐患。
基于此,本文详细探讨了内燃机车柴油机冷却系统及控制方法。
关键词:内燃机车;柴油机;冷却系统;控制柴油机冷却系统是内燃机车重要部分,对降低油耗和辅助系统功耗、提高运行经济性、改善柴油机排放等意义重大。
受内燃机车总体设备布局、轴重和辅助系统功耗限制,冷却系统的设计要考虑轻质紧凑的散热器,还要考虑高效的冷却方式和控制策略。
一、冷却系统原理冷却系统旨在使柴油机在所有工况下保持在适当温度范围内,防止柴油机过热或过冷。
内燃机车柴油机冷却系统分为高、低温循环水系统,高温循环水系统水经高温水泵加压后,用于冷却气缸套、气缸盖、增压器等部件,进入高温水散热器及燃油预热器、司机室热风机,经由逆止阀回到高温水泵,形成循环;低温循环水系统水经低温水泵加压后,用于冷却中冷器、机油热交换器,冷却机油、静液压油等,进入低温水散热器、静液压油热交换器,经由逆止阀回到低温水泵,形成循环。
柴油机各部件的热量经冷却系统,在冷却间由散热器散热单节将大部分热量传递给空气,保证柴油机等各部件能及时冷却,处在最佳工作温度下。
二、现有内燃机车柴油机冷却系统和控制方法1、冷却系统。
传统东风内燃机车冷却水系统由高低温水泵、中冷器、机油热交换器、散热器、膨胀水箱等构成,冷却气缸套、气缸盖等高温部件系统为高温冷却水系统,冷却机油、增压空气的冷却水系统称为低温冷却水系统,机车冷却系统高低温散热器一般布置在前后,高低温冷却水系统分别由冷却风扇控制。
HXN3内燃机车冷却系统与传统东风内燃机车基本相同,不同处在于采用全封闭加压冷却方式,机油热交换器冷却设置在高温冷却系统中,低温冷却系统仅用于增压空气冷却,所以低温水温不受油温影响。
通过调节高低温冷却风扇电机工作频率,可根据不同排放及油耗要求分别控制高低温水温。
100千瓦柴油发电机组水冷、风冷系统讲解-不同、优缺点讲解
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100千瓦柴油发电机组水冷、风冷系统讲解_不同、优缺点讲解100千瓦柴油发电机组水冷和风冷不同100千瓦柴油发电机组在运转时会产生大量的热量,热量过多会造成机组温度升高,从而影响工作效率,所以在机组中都要配备冷却系统来降低机组的温度。
100千瓦柴油发电机组一般都是水冷,除非当地缺水,指明要求风冷,才会风冷。
100千瓦柴油发电机组水冷:通过机体内部与外部的水循环带走机体内部产生的热量,通常会配备一个大风扇强制通风扇热;柴油机组风冷:用1个到多个大风扇对着机体强制排风散热。
同一个柴油机组基本都设计有风冷跟水冷的。
常见的冷却系统有水冷和风冷两种,二者的区别主要在于冷却介质的不同。
风冷是以风作为冷却介质,直接用风来冷却柴油发电机组。
水冷是以水作为冷却介质,然后再通过散热水箱和风扇来散热。
风冷100千瓦柴油发电机组优势是结构简单、利于维护、没有冻裂或过热沸腾危险。
发电机组受到热负荷和机械负荷限制,功率一般较小,发电机组功率转化率也比较低,不够节能。
风冷机安装在敞开式舱室内,对环境要求较高,噪声也较大,需要做机房降噪处理。
风冷方式更多应用在小型汽油发电机、小功率柴油发电机组上。
风冷100千瓦柴油发电机组缺点风冷:用1个到多个大风扇对着机体强制排风散热风冷1.风冷电机安装在敞开式舱室内,噪声较大,冷却效果没水冷好2.风冷比较大的优势就是结构简单、利于维护、故障率低、启动性能好,所需空气量少,风扇消耗功率低,油耗也较低,没有冻裂或过热沸腾危险3.风冷适用于高原或缺水或寒冷的地方,可以不必考虑加水、沸点、冻结等方面的问题,因受到热负荷和机械负荷限制,功率一般都比较小。
风冷机组“道依茨”做的比较好水冷100千瓦柴油发电机组优势冷却效果理想,降温迅速稳定,机组自身的功率转化率高。
水冷机组安装场地局限性小,对环境要求小,噪音低,更可以实现远置式散热系统。
水冷方式一般应用于小型柴油发电机以及大功率柴油发电机组。
现在市场上常见的柴油发电机组品牌康明斯电力、帕金斯、卡特、MTU(奔驰)、沃尔沃和国内的上柴、潍柴一般都是水冷。
柴油机的冷却系统
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柴油机的冷却系统柴油机是一种高效、可靠的发动机,其冷却系统对其正常运行至关重要,因为它可以控制发动机的温度,保护发动机的部件免受损坏。
在这篇文章中,我们将探讨柴油机的冷却系统如何工作和保护发动机免受过热的影响。
冷却系统的组成部分柴油机的冷却系统主要由水泵、散热器、水箱、风扇、水管、温控器及冷却液组成。
水泵是冷却系统的主要组成部分之一,它负责循环水流,将冷却液从水箱中抽出,经过发动机散热器后,回到水箱以保持发动机在适宜的温度范围内运转。
散热器是将来自水泵的冷却液传导到发动机中的热量释放出去的设备,它通常由铝制成的排管构成,周围有大量的散热片,具有良好的散热效果。
水箱则负责存储冷却液,同时排放发动机散热器中所产生的热量。
风扇是将冷却空气引入到散热器中的设备,保持散热器周围气流的迅速流动,从而形成较强的冷却效果。
水管则负责将冷却液引导到各个部位,温控器则负责监测发动机温度并控制冷却系统。
冷却液的类型和作用冷却液是发动机冷却系统中的一部分,其作用是保护发动机内部的金属部件免受腐蚀和热量的影响。
冷却液可分为矿物油和有机酸两种类型。
矿物油是传统冷却液,以其稳定、安全、价格低廉等优点受到广泛应用。
然而,由于其缺点是易于与水混合生成沉淀、腐蚀和污染发动机,因此有机酸冷却液的应用也越来越广泛。
有机酸冷却液主要由生物降解的有机酸和添加剂组成,具有良好的防锈防腐、抗冻性能与优异的抗沉淀性能,同时对环境也无任何影响。
为什么冷却系统很重要?柴油机是一种高温、高压的设备,需要冷却系统来保持发动机在适宜的温度范围内运行。
当柴油机达到过热阶段时,机油将变得过于稀薄,失去润滑性,可能会导致引擎损坏。
发动机到达过温阶段的原因有很多,其中包括车辆的过度使用、空气过于污浊、或者是冷却系统发生故障。
这就强调了冷却系统的重要性,因为它有助于保护发动机避免这些潜在的问题。
怎样维护冷却系统?要确保柴油机的冷却系统正常运行,您需要对其进行及时的维修和保养。
柴油机气缸冷却水温度控制系统
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柴油机气缸冷却水温度控制系第四章柴油机冷却水温度控制系统概述柴油机装置中的冷却循环,是指在系统中的介质从柴油机或装置中吸收了热量而提高温度后,再经冷却器放出热量使温度降低,然后回到柴油机或装置中去。
在中、小型柴油机装置中,只有缸套冷却水和滑油系统的温度需要调节。
而大功率柴油机装置管路系水统复杂,需要进行温度和滑油系统外,尚有活塞冷却系统,增压空气冷却器的冷却水系统、喷油嘴冷却系统,以及冷却淡水及滑油的舷外水冷却系统等。
柴油机运行时,气缸套和缸盖必须用淡水来冷却。
总是希望把冷却水温度维持在设备说明书所规定的数值上,这对柴油机安全、可靠和经济地运行十分重要。
如果冷却水出口温度过高,则缸套内温度就高,油膜容易蒸发,加剧缸套的磨损;使缸套和缸体所形成的冷却水腔接合处的橡胶密封圈损坏;还会使燃烧时的过量空气系数减少,略微降低指示功率和效率。
如果冷却水出口 温度过低,又会使散热损失增加;特别是缸套内 外温差太大,会导致热应力增大,时间一长容易 出现裂纹;当使用含硫的燃油时,由于缸壁温度 较低,燃气中的二氧化硫、三氧化硫可能会形成 亚硫酸、硫酸,使缸套等受到腐蚀。
冷却水温度的控制方法通常是釆用三通调 节阀把气缸冷却淡水分成两部分:一部分通过淡 水冷却器,用海水冷却淡水使其温度降低;另一 部分不通过淡水冷却器,与经过冷却的淡水混 合,然后进入柴油机气缸的冷却空间。
若冷却水 温度高于给定值,则开大主阀,却器的淡水量;关小旁通阀,减少不经冷却器旁 通的水量,使冷却水温度降回到给定值。
若冷却 水温度低于给定值,则关小主阀,开大旁通阀,减少经冷却器的水量,使冷却水温度回升到给定 值。
控制这两部分水量比例大小的部件是三通调 节阀,也是该控制系统的执行机构。
位置不同有两种控制方案:一种方案是把测温元件装在柴油机冷却水 进口管路上,测温元件的输出信号与冷却水进口节比较得到偏差值,然后按照某种作用规律输出控制信号到执行机构,从而改变三通调节阀的开度,把冷却水的进口温度控制在给定值或给定值附近。
单缸柴油机空调工作原理
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单缸柴油机空调工作原理
单缸柴油机空调工作原理:
单缸柴油机空调的工作原理与普通空调系统类似,主要分为制冷循环和热交换两个部分。
1. 制冷循环:制冷循环中使用了制冷剂,通过不断的蒸发和冷凝来实现空气的冷却。
该循环通常包括以下四个主要组件:压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀。
- 压缩机:将制冷剂气体压缩成高温高压气体。
- 冷凝器:将高温高压气体释放热量,使其冷却并变成高压液体。
- 蒸发器:通过蒸发制冷剂使得周围的空气温度下降,同时制冷剂本身从高压液体变成低压蒸汽。
- 节流阀:控制制冷剂进入蒸发器的速率,使其能够蒸发并吸热。
2. 热交换:热交换是将发动机排出的废热利用起来来为制冷循环提供所需的能量。
通常使用的是传统的热交换器(散热器)来实现热量的传递。
空调系统通过与发动机冷却系统相连,将发动机的废热传递给制冷循环,以提供制冷的能量。
总的来说,单缸柴油机空调的工作原理是通过制冷循环循环利用制冷剂的物理性质来实现空气的冷却,然后利用发动机排出的废热来为制冷循环提供能量,从而实现空调的制冷效果。
柴油机的冷却系统1

柴油机的冷却系统一、冷却系统的方式冷却系统的功用是保证发动机在正常的温度下工作,把发动机工作时产生的热量通过它散发出去,加以冷却,经常检查冷却系统的工作状况,不能有缺水、漏水或风向、风流、风量不对等现象,以免破坏发动机的正常工作,损坏机件,造成事故。
冷却系统按发动机的冷却方式可分为风冷却和水冷却两种[1]。
1.风冷却系统风冷却一般用于小型发动机上。
依靠飞轮上的风扇叶旋转,产生气流,通过导风罩、引风圈、导风板等导风装置的导向作用,直接吹向气缸盖和气缸体的外表,将热量带走。
气缸盖、气缸体外表上分布了很多散热片,它的功用是加大与空气的接触面积,提高散热能力。
导风罩和引风圈、导风板的作用是将冷空气引导到需要冷却的部位,使各部位冷却均匀,达到维持其适宜工作温度的目的。
若不用导风装置,则在气缸盖、气缸体等零件的背面就不能得到足够的冷却,使之温度过高,造成很大温差,引起气缸和其他零件变形,严重时还会发生活塞拉缸和卡死等故障。
2.水冷却系统水冷却系统的主要部件有水泵、散热水箱、风扇、水温调节装置和水温表。
按冷却水循环方式的不同,小型柴油机的冷却系可分为三种:蒸发式冷却、热对流循环式冷却、压流循环式冷却。
①蒸发式冷却。
发动机工作时,气缸体水套和气缸盖水套中的水因接触高温零件而温度升高,这部分水受热膨胀,密度减小,便上升到水箱的顶部,水箱表层的水受到外界空气的冷却,密度加大而下沉,分别进入缸体水套和缸盖水套,形成上下对流,连续不断地循环,从而将气缸体和气缸盖周围的热量带到水箱散发掉。
当水箱内的水温升高到沸点时,缸体水套和缸盖水套内水逐渐变成水蒸气,冲击水箱水面散发到空气中去。
蒸发式水冷却系统靠水沸腾吸收大量的热并散发到空气中去,加强散热冷却作用。
因此,水箱常常出现“开锅”现象,这是正常的,应注意经常补充冷却水,以保证发动机的正常工作温度。
②热对流式循环冷却。
立式195T 和德力1105型柴油机的冷却系统属于此种冷却方式,利用水的温度差所引起的密度变化形成水的热对流自然循环,当柴油机工作时,气缸体水套与气缸盖水套的冷却水由于接触高温零件而温度升高,密度变小,沿上水管进入水箱的上水室,而水箱内的冷却水因密度较大靠自重而进入下水室,经下水管进入气缸体水套和气缸盖水套,缸体水套和缸盖水套的低温水受热后密度变小又上升进入上水室,水箱内的冷却水下沉到下水室进入缸体水套和缸盖水套,如此往复,使冷却水连续不断地循环,达到传热和散热的目的.③压流循环式冷却。
船用柴油机冷却系统研究与优化
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船用柴油机冷却系统研究与优化一、船用柴油机冷却系统简介船用柴油机是船舶中最为常见的动力装置之一,而冷却系统则是保证发动机正常运行的关键。
冷却系统的主要作用是将产生的热量带走,避免发动机过热而造成损坏。
船用柴油机的冷却系统主要由冷却水箱、水泵、散热器、水管以及水箱处的冷却水管等组成。
二、船用柴油机冷却系统的问题对于船用柴油机而言,冷却系统存在以下几个问题。
1. 冷却剂泄漏冷却系统中的冷却剂泄漏是一个常见的问题,可能会导致温度过高、损坏部件等问题,甚至会使整个系统失效。
2. 冷却塞塞住冷却塞是冷却系统中的一个重要部件,但是它会因为冷却液中的杂质或沉积物堵塞,导致冷却液无法正常流动,从而影响发动机正常运行。
3. 温度过高温度过高会对发动机造成损坏,比如增加磨损、生产噪音、造成漏油等。
而冷却系统存在问题,就可能会导致温度过高。
三、船用柴油机冷却系统的优化为了解决上述问题,可以对冷却系统进行优化。
1、改进冷却塞为了避免冷却塞堵塞,使用高质量的冷却液和保持干净的冷却塞是非常重要的。
此外,使用专业的清洗液或手动清洁冷却塞并更换有质量保障的冷却塞也是可以考虑的。
2、更换散热器散热器是冷却系统中最为重要的部件之一,散热器的散热效果直接决定了发动机的运行温度。
因此,应选择散热效果好的散热器,并及时更换老化散热器。
3、进行定期维护冷却系统是一个必须要定期维护的部分。
每年检查冷却系统并冲洗冷却液,会有助于保持冷却系统的正常运行。
4、使用防锈液在海上环境中,发动机易受到潮气、海水的腐蚀。
为了保护发动机,船用柴油机的冷却系统应使用防锈液,以延长冷却系统的使用寿命。
四、结论船用柴油机的冷却系统是保证船舶正常运行的重要部分,其正常运行对船舶的安全运行至关重要。
在实际运用中,船用柴油机冷却系统也存在一些问题,可以通过更换散热器、改进冷却塞、定期维护等措施进行优化。
通过这些措施的优化,可以有效解决船用柴油机冷却系统中的问题,有助于保障船舶的正常运行。
船用柴油机冷却系统故障原因分析、检测和修理对策分析
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船用柴油机冷却系统故障原因分析、检测和修理对策分析摘要:对柴油机冷却系统的功用,组成布置进行介绍,及对引起冷却系统温度偏低的常见故障现象及原因,从系统的构造、性能等方面进行分析,提出了处理这些故障的有效措施。
关键词:柴油机冷却系统/冷却方式/维护管引言:柴油机冷却系统的主要功能是控制发动机的工作温度和驱散多余的热能。
冷却系统的好坏与发动机的工作和使用寿命有着直接的关系。
因此,日常检查和清洗保养就显得尤为重要。
1柴油机冷却系统的功用、组成布置1.1柴油机冷却系统的功用柴油机工作时的燃气温度高达1800℃左右,使与燃气直接接触的气缸盖、气缸套、活塞、气阀、喷油器等部件严重受热。
严重的受热会造成:①材料的机械性能下降,产生较大的热应力与变形,导致上述部件产生疲劳裂纹或塑性变形;②破坏运动部件之间的正常间隙,引起过度磨损,甚至发生相互咬死或损坏事故;③燃烧室周围部件温度过高,使进气温度升高,密度降低,从而减少进气量;增压后的空气温度也会升高,并影响进气量;④润滑油的温度也逐渐升高,粘度下降,不利于摩擦表面油膜的形成,甚至失去润滑作用。
综上所述,为了保证柴油机可靠工作必须对柴油机受热机件,滑油及增压后的空气等进行冷却。
然而从能量利用观点来看,柴油机的冷却是一种能量损失,过分冷却将导致燃油滞燃期延长,产生爆燃和燃烧不完全,增加散热损失;机件内外温度差过大,以致热应力超过材料本身的强度而产生裂纹,润滑油粘度变大而增加摩擦功的消耗;在燃用含硫量较高的重油时,将产生低温腐蚀,使缸套严重腐蚀等。
因此,在管理中应既不使柴油机因缺乏冷却而导致机件过热,也不使柴油机因过分冷却而造成不良后果,应有所兼顾。
冷却系统的主要任务应是保证柴油机在最适宜的温度状态下工作,达到既能避免零件的损坏和减小其磨损,又能充分发出它的有效功率。
近代,从尽量减少冷却损失以充分利用燃烧能量出发,国内、外正在进行绝热发动机的研究,相应发展了一批耐高温的受热部件材料,如陶瓷材料等。
柴油机的工作原理和组成
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柴油机的工作原理和组成柴油机是一种内燃机,它以柴油作为燃料进行燃烧,通过将燃料喷射到高温高压环境中使其自燃,从而释放能量并驱动发动机运转。
下面将介绍柴油机的工作原理和组成。
一、工作原理:1. 进气:柴油机的进气系统主要由进气口、滤清器、增压器、中冷器等部件组成。
在工作过程中,活塞向下运动、气缸放大、减小气压使空气进入进气道,并经过滤清器进行过滤,然后通过增压器和中冷器增压并冷却,最终进入气缸。
2. 压缩:活塞向上运动时,气缸缩小,气体被压缩。
柴油机的压缩比较高,通常在16:1到22:1之间,使燃料充分混合,并提高燃烧温度和压力。
3. 燃烧:燃料喷射系统通过喷油器将柴油喷入预燃室或气缸内,高温高压使燃油雾化,并与空气充分混合。
然后,在活塞达到顶点时,喷油器将柴油高压喷射进入压缩气体中,在这个高温高压环境中,柴油受热自燃,形成高温高压的气体。
4. 排气:随着活塞向下运动,排气门打开,废气在气缸内排出,然后通过排气管排出柴油机。
二、组成部分:1. 气缸:柴油机通常有多个气缸,每个气缸内都有活塞运动。
气缸通常由铸铁或铝合金制成,具有耐高温、耐高压的特点。
2. 曲轴连杆机构:曲轴与连杆机构是柴油机的动力传递装置,将活塞的上下运动转化为转动运动。
曲轴由整体钢锻件制成,具有良好的强度和刚性。
连杆由曲轴与活塞之间的连接杆组成,起到传递力和转动的作用。
3. 润滑系统:柴油机的润滑系统主要包括油底壳、曲轴箱、曲轴、连杆、活塞、气缸等部分。
润滑系统通过提供润滑油,减少零部件之间的摩擦,降低磨损。
同时,还能冷却发动机,清除异物和有害残留物。
4. 燃油系统:柴油机的燃油系统主要由燃油箱、滤清器、燃油泵、喷油器等组成。
燃油泵将柴油从燃油箱中抽取,通过滤清器进行过滤,然后将燃油喷射到气缸中。
喷油器将燃油雾化和喷射时间控制在适当范围内,以实现高效燃烧。
5. 冷却系统:柴油机的冷却系统主要由水泵、水箱、散热器等组成。
冷却系统通过将冷却液循环引流,吸热并冷却发动机。
柴油机原理及结构
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柴油机原理及结构柴油机是一种内燃机,利用柴油燃料进行燃烧的原理来驱动机械设备或发电机。
相对于汽油机而言,柴油机具有更高的功率、更高的燃烧效率和更低的燃油消耗。
柴油机的结构主要包括缸体、活塞、曲轴、连杆、凸轮轴、气门机构、燃油系统、冷却系统和润滑系统等。
柴油机的工作原理是先将柴油燃料喷射到高压、高温的气缸中,然后通过压燃来引发燃烧。
具体流程如下:1.进气:柴油机通过进气门从外界吸入空气,进入气缸内。
2.压缩:气缸活塞下行,将进入的空气压缩。
3.燃烧:进入气缸的柴油在高温和高压下喷射,形成燃烧区域。
4.排气:活塞上行,将燃烧产生的废气排出气缸,从排气门排出。
柴油机主要结构包括以下部分:1.缸体:柴油机的主要结构,用来容纳活塞和气缸盖,提供燃烧室和气缸腔。
2.活塞:在气缸内上下运动,通过连杆与曲轴相连,转化为旋转运动。
3.曲轴:将往复运动转化为旋转运动,驱动机械设备或发电机。
4.连杆:连接活塞和曲轴,将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
5.凸轮轴:控制气门的开闭时间和顺序,通过凸轮轴上的凸轮来推动气门。
6.气门机构:开启和关闭进气门和排气门,控制气缸内的气体流动。
7.燃油系统:将柴油燃料喷射到气缸内,提供燃料供给。
8.冷却系统:保持柴油机的工作温度,提高燃烧效率。
9.润滑系统:给活塞、曲轴和其他运动部件提供润滑油,减少磨损和摩擦。
柴油机通过上述原理和结构的相互作用来运行。
当柴油机启动后,进气门打开,活塞向下运动,吸入空气。
活塞上行时,缸内压力增加,达到压缩比的要求。
此时,燃油会经过喷油泵和喷油器,以高压喷射到气缸内,形成压燃。
经过燃烧,高温废气被排放到大气中,活塞再次下行,将废气排出。
柴油机的运行过程中,燃油系统会不断供给燃油,润滑系统会提供润滑油来减少磨损。
这样,柴油机能够持续地提供动力。
柴油发电机发动机冷却系统
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概述 水冷系 风冷系
h
1
§8.1 冷却系功用及组成
一、冷却系功用: 使发动机得到适度的冷却,并保持其在最适宜地
温度范围内工作,主要有风冷和水冷两种形式。
h
2
不正常冷却对发动机的影响
冷却程度
后果
过冷
热量散失过多,增加燃油消耗,冷凝在气缸壁上 的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油,磨损加剧。
调整皮带松紧度,防止 皮带松脱打滑或卡滞。
风扇h 离合器
15
风扇离合器
1)硅油式离合器:
双金属片
加强硅油散热
h
16
2)电பைடு நூலகம்式风扇离合器
h
17
电动风扇:
电动风h扇
热敏开关 (水温18传感器)
3、节温器 冷却水温度高低自动改变水的循环流动路线,从
而控制通过散热器冷却水的流量。以达到调节冷却
系的冷却强度。
不足
发动机过热,充气量减少燃烧不正常,发动功率 下降;机油变质,润滑不良,加剧磨损。
h
3
水冷发动机: 利用水(冷却水)在气缸及缸盖水道中循环流动进
行冷却。
h
4
水冷系的组成:
由于采用水泵强制冷却
水循环流动,因此也称为强
h
制循环水冷系5统
水冷刚特性点好:、振动噪音小、散热好,但复杂笨重、需 要补充冷却液,冷起动慢。广泛用于各型发动机
水垢,不能作为发动机冷却水使用。
2、防冻液
防止低温冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变
形或胀裂的现象。 h
24
水泵 :
对冷却水加压,使之在冷却系中循环流动。
h
25
风冷发动机: 利用空气吹过气缸及缸盖表面的散热片进行冷却,
货车空调原理

货车空调原理货车空调是指安装在货车内部的空调系统,其作用是为了在货车行驶过程中,为驾驶员和乘客提供舒适的驾驶环境。
货车空调的原理和普通汽车空调原理基本相同,但由于货车空间较大,对空调系统的要求也相对更高。
下面将从货车空调的工作原理、组成部分和维护保养等方面进行详细介绍。
首先,货车空调的工作原理是利用制冷循环来实现空气的冷却。
当货车空调系统启动时,压缩机开始工作,将低温低压的制冷剂吸入,然后通过压缩使其温度和压力升高,成为高温高压的气体。
接着,制冷剂进入冷凝器,通过散热的方式使其冷却成为高温高压的液体,然后经过膨胀阀减压,变成低温低压的液体,进入蒸发器,此时制冷剂吸收空气中的热量,使空气温度下降,最终实现空调效果。
货车空调系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等组成。
压缩机是货车空调系统的心脏,它负责将制冷剂进行压缩,提高温度和压力。
冷凝器的作用是将高温高压的气体制冷剂散热冷却成为高温高压的液体。
蒸发器则是将制冷剂吸收空气中的热量,使空气温度下降。
膨胀阀起到减压作用,将高温高压的制冷剂减压成为低温低压的液体,进入蒸发器进行制冷。
在货车空调的维护保养方面,首先要定期清洗和更换空调滤清器,以确保空气质量和空调系统的正常运行。
其次,要定期检查制冷剂的压力和补充制冷剂,以保持空调系统的制冷效果。
此外,还要定期检查空调系统的管路和连接件是否有漏气现象,及时进行维修和更换。
另外,货车空调系统的电气部分也需要定期检查,确保各个电气元件的正常工作。
总的来说,货车空调的原理是通过制冷循环来实现空气的冷却,其主要组成部分包括压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等。
在维护保养方面,要定期清洗和更换空调滤清器,检查制冷剂压力和补充制冷剂,以及检查空调系统的管路和连接件是否有漏气现象。
通过对货车空调的原理和组成部分的了解,可以更好地进行维护保养工作,确保货车空调系统的正常运行,为驾驶员和乘客提供舒适的驾驶环境。
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Analysis and simulation of mobile air conditioning systemcoupled with engine cooling systemZhao-gang Qi *,Jiang-ping Chen,Zhi-jiu ChenInstitute of Refrigeration and Cryogenics,School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,No.1954,Huashan Road,Shanghai 200030,PR ChinaReceived 19September 2005;received in revised form 28March 2006;accepted 8October 2006Available online 6December 2006AbstractMany components of the mobile air conditioning system and engine cooling system are closely interrelated and make up the vehicle climate control system.In the present paper,a vehicle climate control system model including air conditioning system and engine cooling system has been proposed under different operational conditions.All the components have been modeled on the basis of experimental data.Based on the commercial software,a computer simulation procedure of the vehicle climate control system has been developed.The performance of the vehicle climate control system is simulated,and the calculational data have good agreement with experimental data.Furthermore,the vehicle climate control simulation results have been compared with an individual air conditioning system and engine cooling system.The influences between the mobile air conditioning system and the engine cooling system are discussed.Ó2006Elsevier Ltd.All rights reserved.Keywords:Air conditioning system;Engine cooling system;Coupled analysis;Simulation;Comparison1.IntroductionA mobile air conditioning (MAC)system can supply drivers and passengers a safe and comfortable environ-ment.Perfect performance of the MAC is the target that automobile manufacturers pursue in the period of design and development.It is known very well that MAC can sup-ply cold capacity under summer operational conditions and waste heat of the engine is used to heat the passenger com-partment under winter operational conditions.For envi-ronmental factors,researches have been performed extensively to develop and improve the efficiencies of MAC and engine cooling systems.Heat exchangers are the research emphasis of MAC and engine cooling systems.A lot of correlations,experiments and models about vari-ous heat exchangers have been proposed.Chang and Wang [1,2]and Chang et al.[3]developed thermal characteristics correlations related to the geometrical parameters of heatexchangers with louvered fins.Their correlations have good agreement with their and previous experimental data in a wide range of Reynolds numbers based on louver pitch.Nowadays,many advanced technologies have been applied to enhance the performance of the heat exchangers of MAC and engine cooling systems.For engineers and researchers,the simulation procedure [4]of MAC and engine cooling systems can save test cost and manpower considerably.Raman Ali [5]developed a computer pro-gram for the MAC refrigerant circuit.The MAC included a condenser and an evaporator cooled by fans,a fixed power reciprocating compressor and a thermostatic expan-sion valve.The heat transfer processes of the condenser and evaporator were divided into three parts as liquid,two phase and gas phase.All the nonlinear algebraic equa-tions were solved by iterative procedures.Saiz Jabardo et al.[6]proposed a steady computer program for an auto-mobile air conditioning system.The authors implied that operational parameters such as compressor speed,return air temperature in the evaporator and condensing air tem-peratures have an obvious effect on the performance of a0196-8904/$-see front matter Ó2006Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.enconman.2006.10.005*Corresponding author.Tel.:+862162933242;fax:+862162632601.E-mail address:qizhaogang@ (Z.-g.Qi)./locate/enconmanEnergy Conversion and Management 48(2007)1176–1184MAC system.Calculational results deviated from the experimentally obtained results within a20%range,though most of them were within a10%range.Lee and Yoo[7] analyzed all the components under various operational conditions and proposed a MAC system model,which sim-ulated the performance of the integrated automobile air conditioning system very well.The component models were dependent on empirical correlations and previous proce-dures.For the engine cooling system,few literatures have been published because of commercial secrets.Bi et al.[8] developed a simulation model of the cooling airflow for armored vehicle engines based on one dimensional tran-sient compressibleflow equations.Many influential factors had been taken into account in the model.In most litera-tures,the MAC and engine cooling systems are studied individually.In fact,many components of the MAC and engine cooling systems are closely interrelated to each other.With any change of vehicle speed,for example,the airflow through the condenser changes,affecting the whole air conditioning system including the vehicle compartment and engine cooling system.To avoid the above mentioned problems,an integrated system of mobile air conditioning system coupled with the engine cooling system,which is called the vehicle cli-mate control system,would be necessary.The targets of this study are to numerically analyze the influences of the engine cooling system on the mobile air conditioning sys-tem and to determine the main operational parameters affecting the vehicle climate control system performance. In the present paper,all the components of the vehicle cli-mate control system are analyzed based on the previous correlations and experimental data.A computer program consisting of the MAC and engine cooling systems is devel-oped to simulate the performance of the vehicle climate control system.2.Analysis of vehicle climate control systemIn the present study,a simulation model of the vehicle climate control system is to be constructed,which consists of a mobile air conditioning system and an engine cooling system.The mobile air conditioning system is mainly com-posed of a laminated evaporator,a parallelflow condenser, afixed displacement reciprocating compressor and an externally equalized thermostatic expansion valve.The engine cooling system is mainly composed of an engine,a serpentine type radiator and a tube in tube oil cooler,as schematically shown in Fig.1.In this vehicle climate con-NomenclatureA area(m2)c1,c2constant(dimensionless)c p specific heat(JkgÀ1KÀ1)f Fanning friction factor,dimensionlessf1,f2,f3correlation defined as Reference[3]F dflow depth(m)h specific enthalpy(J kgÀ1)D h specific enthalpy difference(J kgÀ1)j Colburn factor,dimensionlessL l louver length(m)L p louver pitch(m)g efficiency,dimensionlessd thickness(m)h louver angle,degreee heat exchanger effectiveness,dimensionless Subscriptsad adiabaticair air sidecom compressorcoolant coolant sidedis discharge of compressorffinficfictitious property of saturated air calculated at refrigerant’s temperature_m massflow rate(kg sÀ1)NTU number of transfer units,dimensionlessN compressor speed(rpm)P power(W)D P pressure drop(Pa)Q heat transfer rate(W)Re Lp Reynolds number based on louver pitchT temperature(K)D T temperature difference(K)T d tube width(m)T p tube pitch(m)U overall heat transfer coefficient(W mÀ2kÀ1) fri frictionalgrav gravitationalin inlet/insidelocal locallm mean logarithmic methodmax maximumme mechanicalmin minimummom momentumout outlet/outsideref refrigerant sidesuc suction of compressortot totalV compressor displacement(m3)v volumetricwet wet conditionGreek lettersq density(kg mÀ3)Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management48(2007)1176–11841177trol system,the operational parameters that can affect the system performance are vehicle speed,air temperature and velocity at the inlet of the condenser and the air tem-perature,humidity and volumetric flow at the inlet of the evaporator.In order to reduce the complexity of the simulation models,the commercial software named KULI is applied to help the authors simulate the vehicle climate control sys-tem.All the models of the components in the vehicle cli-mate control system are proposed based on enormous experimental data.2.1.Heat exchanger model of MAC systemFor calculation of the heat transfer and pressure drop,the evaporator is divided into discrete area elements with their corresponding air and refrigerant mass flows [9,13,14].The changes of the variables of each element can be described by discrete differential equations.The equations are available from two energy balances (air side and refrigerant side).For the dry heat transfer rate of the air side,it is possible to use the following expression [10]:q tot ¼U ÁA ÁD T lm ð1Þwhere D T lm ¼T air ;in ÀT air ;outln T ref ÀT air ;outref air ;inð2Þand U is the global heat transfer coefficient evaluated at the mean properties of the element,which incorporates the influences of the heat transfer coefficients of the air side and refrigerant side and the tube and fin thermal resistances.The air side heat transfer and friction characteristics can be characterized by the j and f factors of a heat exchanger,respectively.The following correlation wassuggested by Chang and Wang [2]and Chang et al.[3]to obtain the air side heat transfer coefficient through the louver fin:j ¼1:18Re À0:505Lph 90 0:26F p L p À0:51T d L p À0:26L l L p0:82ÂT p L p À0:25d f L p À0:097ð3Þf ¼f 1Ãf 2Ãf 3ð4ÞThe correlations of the heat transfer coefficient of the refrigerant side are derived from Refs.[11,12].Because the air is cooled down in the evaporator and condensation can occur,it is necessary that a mass exchange should also be considered.It is based on an anal-ogy of the expression used in dry coils,while for wet coils,the mean logarithmic enthalpy difference is used instead.The heat transfer rate of a wet coil discrete element is given as follows:q wet ;tot ¼_m air ÁD h lm ð5Þwhere D h lm ¼h air ;in Àh air ;out ln h ref ;fic Àh air ;outref ;fic air ;inð6ÞThe pressure drop of the refrigerant side can be expressed in the following equation:D P tot ¼D P fri þD P mom þD P grav þD P localð7Þwhere D P grav =0because the refrigerant flow direction is horizontal.The detailed correlations of D P fri ,D P mom ,and D P local are derived from Ref.[13].The correlations above are the basis of the simulation,and the calculational data will be corrected according to the specific type and geometry of the heat exchanger and the experimentaldata.Fig.1.Mobile air conditioning system coupled with engine cooling system.1178Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management 48(2007)1176–1184The mathematical model for the condenser is very simi-lar to that of the evaporator.The functions and techniques used in the evaporator are adapted to the condenser.How-ever,the formulas for the inner heat transfer coefficients are quite different.pressor modelThe compressor model is essentially constructed by the characteristics curves.A lot of volumetric efficiency and isentropic efficiency curves were obtained from experi-ments.The massflow rate of refrigerant in the compression process is derived from the following equation:_m ref¼g vÁq sucÁnÁV disð8Þwhere g v is obtained from the characteristic curves of vol-umetric efficiency.The compressor power is obtained fromP com¼_m refÁðh dis;adÀh sucÞgmeð9ÞTo simplify the compressor model,the mechanical effi-ciency of the compressor is described as the following equa-tion based on the tested compressor:gme¼c1þc2lnð_m=_m maxÞð10Þwhere c1=0.8728and c2=0.1777.2.3.Expansion device modelFig.2shows the characteristic curve of the expansion valve.During normal operational conditions,the exter-nally equalized thermostatic expansion valve keeps the superheating degree at the exit of the evaporatorfixed at 5°C.On the basis of an adiabatic throttling,it follows that no change of the enthalpy of the refrigerant takes place in the expansion valve.The massflow equation is drawn from the Bernoulli equation and the adiabatic assumption as follows:_m ref¼A minÁffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi2q minðp inÀp outÞpð11ÞThe analysis algorithms provide at any time that the characteristic curve for the superheat temperature is observed.The pressure drop of the expansion valve is not specially modeled.The pressure drop of the expansion valve results from the equalization process of the MAC circuit.2.4.Engine modelThe engine represents the most important heat source of a vehicle,and therefore,it is essential that the model of the engine should predict the heatflows precisely.The com-plexity of the combustion process as an initial heat source, the heatflows in the engine structure and the heat transfers tofluids and the surrounding air make the set up of this kind of model a very difficult task.In this study,the engine simulation model contains all relevant heat sources and heat transfer areas to calculate the heat impact on the coolant circuit,the oil circuit, and the engine structure(Fig.3)[14].The model contains three heat sources,one for the heatflow related to the coolant circuit,one for the heatflow to the oil circuit and one for the friction.The measurement of the heat flow in the cabin heater can be used to adjust the heat flow to the coolant because the heater will represent the main heat sink as long as the thermostat directs noflow to the radiator.The heatflow of the engine to the cool-ant,depending on engine speed and load,can be inte-grated in the simulation model using a heatflow map based on measured data.Similarly,utilizing the heat transfer data in the engine oil cooler,the heatflow to the oil circuit can be determined.The oil temperature and the oil viscosity are important for calculation of the friction loss.The difference in the heating behavior of the oil and the coolant leads to a var-iable heatflow from the oil to thecoolant.Fig.2.Characteristic curve of externally equalized thermostatic expansion valve.Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management48(2007)1176–118411792.5.Heat exchangers of engine cooling systemThere is no phase change happening in the heat exchangers used in the engine cooling system.Pressure drops in the radiator and oil cooler are negligible.The models of the two heat exchangers are described using the e-NTU method[15].The heat transfer performance of the heat exchangers is given by the following equation:q¼ð_mc pÞminÁðT coolant;inÀT air;inÞð12Þ2.6.Other modelsOther additional components in the MAC and engine cooling systems are modeled based on the experimental data of the KULI models database[16,17].The effects of connective tubes and receiver dryer in the vehicle climate control system are considered negligible.2.7.Uncertainty analysisThe system model is composed of a number of compo-nents,each of which is modeled on the basis of much experimental data.Each component is modeled individu-ally and compared with the experimental data.These comparable data derive from steady state experiments. The inaccuracy of the component models is shown in Table1.Each component model brings an inaccuracy into the system model.The uncertainty of the predictions of the complete model is estimated by the method sug-gested by Moffat[18].The average uncertainties of the evaporator capacity of the MAC and the coolant temper-ature at the exit of the radiator are6.5%and7.8%at a steady condition,respectively. Fig.3.Engine simulation model.Table1The average inaccuracy of each component at steady condition Components InaccuracyEvaporator 5.2%(evaporator capacity),6.8%(pressure drop) Condenser 4.8%(condenser capacity),7.6%(pressure drop) Compressor7.2%(discharge pressure),10.2%(power) Expansion device 2.0%(quality at the exit of expansion device) Engine9.8%(combustion heat),torque(12.6%) Radiator 5.4%(heat output)Oil cooler9.0%(heat output)Fans 3.8%(volumeflow rate ofair)Fig.4.Schematic diagram of environmental simulation equipment of MAC.Table2Some main components’geometriesComponents Style GeometryEvaporator Laminated125mm·250mm·90mm Condenser Parallelflow600mm·455mm·20mm Compressor Fix displacement Displacement:120(cm3) ExpansionvalveThermostatic expansionvalveSaginomiya1.5ton ofrefrigerationEngine Displacement:1.8L Radiator Serpentine600mm·400mm·30mm Oil cooler Tube in tube60mm·80mm·120mm1180Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management48(2007)1176–11843.Simulation results and discussion 3.1.Experimental validationIn order to validate the accuracy of the vehicle climate control system simulation models,validation experiments were conducted.Fig.4shows the Environmental Simula-tion Laboratory schematic diagram of the validation exper-iments.Some main components’geometries are shown in Table 2.The amount of superheat at the exit of the evapo-rator is set to 5°C,and the subcooling at the exit of the condenser is fixed at 5°C.The experiments were organized according to the automobile industry standard [19].Fig.5shows the simulation and the experimental condition.The precision of the measured parameters is shown in Table 3.The refrigerant used in the experiments is R-134a.In order for the proposed system to be satisfactory,the capacity to cool the passenger compartment must be offered.In general,the direct measurement of evaporator capacity is very complicated.We often calculate the evap-orator capacity using experimental data.Some errors will be brought into the results.In engineering,the cooling curve is usually used to indicate the satisfactoriness of the system.Fig.6shows the calculational results of the cooling curve compared with the experimental data.During the first 15min,the simulation data have good agreement with the experimental data.After that time,the experimental data is about 2–3°C higher than the calculational data because the ornaments in the passenger compartment have a large heat capacity,which is not reflected in the simula-tion models,and the temperature change will usually respond in a few minutes.It is well established that this dif-ference of experimental and calculational data is acceptable in engineering.The compassion between simulation results and experi-mental data of the coolant temperature at the exit of the radiator is shown in Fig.7.It shows that during all the sim-ulation and experimental conditions,the two results are mostly coincident in a wide test range,and the maximum error is about 5%.The two figures show that the total sim-ulation model of the vehicle climate control system is avail-able in performance analysis,and the calculational results have an adequate accuracy.3.2.Effects of engine cooling system on MACThe simulation results of the individual MAC and MAC coupled with engine cooling system were compared.Fig.8describes the variability of the evaporator capacity in the two different systems.It shows that the evaporator capacity of the vehicle climate control system is lower than that of the individual MAC system because heat from theengineFig.5.Simulation and experimental conditions.Table 3The precision of experimental parameters Items Scale Precision Vehicle speed 0–200(km h À1)±0.1(km h À1)Environmental temperature À30°C to 60°C ±1(°C)Relative humidity 15–95%±5%Sunlight power0–1100(W m À2)The fluctuation of the temperatureon the top of vehicle is ±3(°C)Air velocity0–140(km h À1)±0.5(km h À1)Thermocouple (K type)±0.1(°C)Pressure transducer0–18(bar)±0.1(bar)parison of cooling curve vs.test time.Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management 48(2007)1176–11841181compartment is conducted to the passenger compartment through the vehicle body,which increases the heat duty.Fig.9shows the variability of power consumption of the compressor in the two different systems.It presents that compressor power of the vehicle climate control system is greater than that in the individual MAC during the whole simulation period.It is considered that the engine opera-tional status in the engine cooling system influences the compressor operation via the viscous clutch.These phe-nomena are particularly obvious during the low speed,gra-dient and idle status.Fig.10shows the effect of the engine cooling system on the coefficient of performance (COP)of the mobile air con-ditioning system.The engine cooling system results in the COP of the mobile air conditioning system being decreasedclearly during the entire simulation time,especially during the low vehicle speed and idle status.The maximum decrease of COP is up to 10%.It is considered to be due to the decrease of evaporator capacity and the increase of the compressor work simultaneously during a wide opera-tional conditioning range.The effect of vehicle speed on the performance of the mobile air conditioning system is shown Fig.11.When the vehicle speed is changed from 20km/h to 40km/h,the cooling capacity increases up to 13%,and the compres-sor power increases up to 23%at the same time,but the COP of the MAC decreases sharply.It is considered to be due to the fact that the rate of increase in the compres-sor power becomes larger than the rate of increase in the evaporator capacity.The evaporator capacity will keep steady as the vehicle speed is higher than 40km/h.Inotherparison of COP (individual MAC and MAC coupled with engine coolingsystem).parison of coolant temperature at the exit of radiator vs.testtime.parison of evaporator capacity (individual MAC and MAC coupled with engine coolingsystem).parison of compressor power (individual MAC and MAC coupled with engine cooling system).1182Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management 48(2007)1176–1184words,the mobile air conditioning system can maintain a better cooling performance in a wide vehicle speed range.3.3.Effect of MAC on the engine cooling systemFig.12shows the comparison of the heat output of the radiator between the vehicle climate control system and the individual MAC.The heat output of the radiator is higher than that of the individual MAC system throughout the whole simulation time.It is the result of the exit air temper-ature of the condenser being higher than the environmental air temperature,which decreases the temperature differenceof heat transfer on the air side of the radiator.The maxi-mum difference in heat output of the radiator between the two different systems is about 3kW.Fig.13shows the effect of air temperature at the exit of the condenser on the heat output of the radiator at the vehicle speed of 120km/h.It shows that the heat output of the radiator decreases with the increase of the exit air temperature of the condenser.At the worst condition,the heat output of the radiator decreases about 1.5kW.Fig.14shows the effect of air temperature at the exit of the condenser on the temperatures of the coolant,oilFig.11.Effect of vehicle speed on the performance of air conditioningsystem.parison of heat output of radiator (individual MAC and MAC coupled with coolingsystem).Fig.13.Effect of air temperature at the exit of condenser on the heat output of radiator.Z.-g.Qi et al./Energy Conversion and Management 48(2007)1176–11841183and air in the engine cooling system at the vehicle speed of 120km/h.Most temperatures in the engine cooling system will increase with the increase of air temperature at the exit of the condenser.The coolant temperature at the exit of the radiator reaches 102°C when the air tem-perature at the exit of the condenser is higher than the environmental temperature up to 11–14°C,which exceeds the temperature within which the engine can work normally.This condition should be avoided in the design period and improvement process of the mobile air conditioning system and engine cooling system.4.ConclusionsBased on commercial software,a simulation model of the mobile air conditioning system coupled with the engine cooling system is developed.The vehicle climate control system mainly contains a laminated evaporator,a parallel flow condenser,a fixed displacement reciprocat-ing compressor,an externally equalized thermostatic expansion valve,an engine,a serpentine type radiator and a tube in tube oil cooler.The models of the compo-nents are based on great amounts of experimental data.Then,validation experiments are performed at the envi-ronmental simulation laboratory,and the experimental results are compared with the simulation results.The comparative results show that the simulation model of the vehicle climate control system is available in engineer-ing and has a good accuracy.The following conclusions are drawn from the perfor-mance simulation and analysis of the vehicle climate con-trol system:1.The engine cooling system affects the performance of the mobile air conditioning system considerably.The simu-lation results show the engine cooling system results in the COP of the mobile air conditioning system decreas-ing clearly during the entire simulation time,especially during the low vehicle speed and idle status.The maxi-mum decrease of COP is up to 10%.2.Changes of heat duty of the mobile air conditioning sys-tem result in high air temperature at the exit of the con-denser,reducing the driving potential for heat transfer from the coolant to air,which induces the heat output of the radiator to decrease sharply.The maximum differ-ence of heat output of the radiator between the engine cooling systems and the vehicle climate control system is about 3kW.References[1]Chang YJ,Wang CC.Air side performance of brazed aluminum heat exchangers.J Enhanc Heat 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