一种模拟发动机换热环境的多级换热器装置的制作方法

1.本实用新型涉及换热装置技术领域，具体涉及一种模拟整车换热环境的多级换热器装置。


背景技术：

2.发动机散热模拟是发动机性能测试的一个重要组成部分，在模拟发动机散热过程时，经常会根据不同排量的发动机对散热模拟的需求，选用合适的换热器模拟换热环境。发动机对换热环境的模拟包括换热量、流量和压降。在实际操作过程中，为满足不同排量发动机对换热环境的需求，在散热模拟时，常常会更换不同换热量的换热器模拟换热环境。更换换热器的过程，使得发动机的散热模拟过程，较为繁琐，给模拟带来了极大的不便，操作不便的同时，还会造成时间上的大幅损耗。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中在进行散热模拟时，为满足不同排量发动机的散热模拟的需求，常需要更换不同换热量的换热器模拟发动机的换热环境，操作不便，从而提供了一种模拟整车换热环境的多级换热器装置。
4.一种模拟整车换热环境的多级换热器装置，包括：
5.多个多通阀，阀门数大于或者等于三；
6.一个多通阀与冷却水进水口连接，构建第一冷却水干路，一个多通阀与冷却水出水口连接，构建第二冷却水干路；
7.一个多通阀与发动机的冷却液出液口连接，构建第一冷却液干路，一个多通阀与发动机的冷却液进液口连接，构建第二冷却液干路；
8.通过多通阀在第一冷却水干路与第二冷却水干路之间构建冷却水支路，形成多条冷却水回路；
9.通过多通阀在第一冷却液干路与第二冷却水干路之间构建冷却液支路，形成多条冷却液回路；
10.多个换热器，一侧的换热管路接入不同的冷却水支路，另一侧的换热管道接入不同的冷却液支路；
11.切断阀，设置在用于连通相邻两条冷却液支路或者相邻两条冷却水支路的旁通管路上，旁通管路的一端与一个换热器换热管道的进口连通，另一端与另一个换热器换热管道的出口连通，通过切断阀的开闭能将不同换热器的换热管路接入一个冷却水回路或冷却液回路；
12.通过多通阀与切断阀的开闭，根据不同排量发动机对散热模拟的需求，选择所需的冷却水回路与冷却液回路，通过不同换热量的换热器进行换热，或者多个换热器共同进行换热。
13.优选的，所述多个换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第二换热器的换热
量大于所述第一换热器；
14.所述多通阀为三通阀。
15.优选的，还包括蝶阀；
16.所述蝶阀包括：
17.第一蝶阀，设置在第一冷却水干路上；
18.第二蝶阀，设置在第二冷却水干路上；
19.第三蝶阀，设置在第一冷却液干路上；
20.第四蝶阀，设置在第二冷却液干路上。
21.优选的，还包括温度计、压力表、和流量计；
22.所述温度计和压力表设置在冷却水支路上，且设置在换热器换热管道的两侧；
23.所述温度计和压力表设置在第一冷却液干路上，且设置在第三蝶阀与多通阀之间；
24.所述温度计和压力表设置在第二冷却液干路上，且设置在第四蝶阀与多通阀之间；
25.所述流量计设置在第二冷却液干路上，且设置在第四蝶阀与多通阀之间。
26.优选的，还包括水箱；
27.所述水箱的底面与放水闸连接，构建放液支路；
28.所述水箱的顶面设置有自动放气阀；
29.所述水箱的一侧面与第一冷却液干路连接，且与第三蝶阀与多通阀之间的一段第一冷却液干路连接，构建加液支路。
30.优选的，还包括电动比例阀；
31.所述电动比例阀设置有三个阀门；
32.所述电动比例阀设置在第二冷却水干路上，通过第一旁通支路与第一冷却水干路连接，且与第一蝶阀与多通阀之间的一段冷却水干路连通；
33.所述发动机的冷却液出液口设置有温度测点；
34.通过温度测点的反馈，电动比例阀调整冷却水回路中冷却水的流量。
35.优选的，还包括旁通阀；
36.所述旁通阀设置在第二旁通支路上；
37.所述第二旁通支路，一端与冷却水的进水口连接，另一端与冷却水的出水口连接；
38.所述旁通阀用于平衡另冷却水的压力。
39.优选的，还包括过滤器，呈y形，设置在所述第一冷却水干路上。
40.有益效果：本实用新型通过多通阀的设置，构建了通过不同换热器换热管道的多条冷却水回路和多条冷却液回路，通过切换阀的设置，能将不同换热器的换热管路接入一条冷却水回路或一条冷却液回路。无需更换换热器，只需要操控多通阀和切断阀的阀门，即可选择不同的换热器或者多个换热器共同进行工作。根据不同发动机散热模拟的需要，选择合适的换热器工作，或者多个换热器共同工作，结构简单，操作方便。
附图说明
41.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本实用新型实施例的连接结构示意图。
43.附图标记说明：
44.101、第一换热器；102、第二换热器；2、三通阀；3、切断阀；4、发动机；5、水箱；6、放水闸；7、电动比例阀；8、旁通阀；9、压力表；10、温度计；11、流量计；12、蝶阀；13、自动放气阀；14、过滤器。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
46.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
49.实施例1
50.如图1所示一种模拟整车换热环境的多级换热器装置，包括：
51.多个多通阀，阀门数大于或者等于三。
52.一个多通阀与冷却水进水口连接，构建第一冷却水干路，一个多通阀与冷却水出水口连接，构建第二冷却水干路。
53.一个多通阀与发动机4的冷却液出液口连接，构建第一冷却液干路，一个多通阀与发动机4的冷却液进液口连接，构建第二冷却液干路。
54.通过多通阀在第一冷却水干路与第二冷却水干路之间构建冷却水支路，形成多条冷却水回路。
55.通过多通阀在第一冷却液干路与第二冷却水干路之间构建多条冷却液支路，形成多条冷却液回路。
56.多个换热器。换热器一侧的换热管道接入冷却水支路，另一侧的换热管道接入冷却液支路。且两个换热器的换热管道不接入同一条冷却水支路或冷却液支路。
57.切断阀3，设置在用于连通相邻两条冷却液支路或者相邻两条冷却水支路的旁通管路上，旁通管路的一端与一个换热器换热管道的进口连通，另一端与另一个换热器换热管道的出口连通，通过切断阀3的开闭能将不同换热器的换热管路接入一条冷却水回路或一条冷却液回路。
58.通过多通阀与切断阀的开闭，根据不同排量发动机对散热模拟的需求，选择所需的冷却水回路与冷却液回路，通过不同换热量的换热器进行换热，或者多个换热器共同进行换热。
59.本实施例中，通过多通阀的设置，构建了通过不同换热器换热管道的多条冷却水回路和多条冷却液回路，通过切断阀3的设置，能将不同换热器的换热管路接入一条冷却水回路或一条冷却液回路。无需更换换热器，只需要操控多通阀和切断阀3的阀门，即可选择不同的换热器或者多个换热器共同进行工作。根据不同发动机散热模拟的需要，选择合适的换热器工作，或者多个换热器共同工作，结构简单，操作方便。
60.换热器包括第一换热器101与第二换热器102，且第二换热器102换热量大于第一换热器。第一换热器101满足小排量发动机的换热模拟需求，第二换热器102满足种排量发动机的换热模拟需求，第一换热器101与第二换热器102的串联使用，满足大排量发动机的散热模拟需求。
61.第一换热器101与第二换热器102一侧的换热管道通过三通阀2并联，构建两条冷却水支路，另一侧的换热管道通过三通阀2并联，构建俩条冷却液支路。
62.冷却水支路两端的三通阀2，一个与冷却水进水口连接，一个与冷却水出水口连接，构建两条冷却水干路。
63.冷却液支路两端的三通阀2，一个与发动机4的冷却液进液口连接，另一个与发动机4的冷却液出液口连接，构建两条冷却液干路。
64.通过三通阀2的开闭，选择两条中的一条或者两条进行工作，通过切断阀3的开闭，选择两条冷却液支路是否接入行换热。
65.三通阀2是一种多通阀，通过阀门数量的增加，可对应增加回路中，支路的数量。
66.本实施例中，三通阀与两个不同容量换热器的设置，极大地降低了冷却水回路和冷却液回路的数量。这两个换热器一个可以满足小排量发动机换热模拟的需求，一个可以满足中排量发动机换热模拟的需求，两个换热器共同使用可以满足大排量发动机换热模拟的需求，同时三通阀与切断阀3 的数量少，便于操作。
67.还包括蝶阀12。蝶阀12包括：
68.第一蝶阀，设置在第一冷却水干路上。
69.第二蝶阀，设置在第二冷却水干路上。
70.第三蝶阀，设置在第一冷却液干路上。
71.第四蝶阀，设置在第二冷却液干路上。
72.本实施例中，这四个蝶阀12是一样的。蝶阀12的开闭用于操控冷却水与冷却液在回路中的运动。同时通过蝶阀12的设置，方便了调整装置中的连接管路，以及更换各种零部件，使得装置便于使用。
73.还包括温度计10、压力表9、和流量计11。
74.温度计10和压力表9设置在冷却水支路上，且设置在换热器换热管道的两侧。
75.温度计10和压力表9设置在第一冷却液干路上，且设置在第三蝶阀与多通阀之间。
76.温度计10和压力表9设置在第二冷却液干路上，且设置在第四蝶阀与多通阀之间。
77.流量计11设置在第二冷却液干路上，且设置在第四蝶阀与多通阀之间。
78.本实施例中，温度计10、压力表9和流量计11的设置是为了方便观察换热过程中，冷却水与冷却液的温度与压力的变化，同时观察换热过程中冷却液的流量变换，方便观察数据。
79.还包括水箱5。
80.水箱5的底面与放水闸6连接，构建放液支路。
81.水箱5的顶面设置有自动放气阀13。
82.水箱5的一侧面与第一冷却液干路连接，且与第三蝶阀与多通阀之间的一段第一冷却液干路连接，构建加液支路。
83.本实施例中，水箱5和放水闸6的设置，是为了便于调控冷却液回路中冷却液的数量，自动放气阀13的设置，是为了防止冷却液回路中，冷却液的压力过大，损坏装置。
84.还包括电动比例阀7。
85.电动比例阀7设置有三个阀门。
86.电动比例阀7设置在第二冷却水干路上，通过第一旁通支路与第一冷却水干路连接，且与第一蝶阀与多通阀之间的一段冷却水干路连通。
87.发动机4的冷却液出液口设置有温度测点。
88.通过温度测点的反馈，电动比例阀7调整冷却水回路中冷却水的流量。
89.本实施例中，电动比例阀7与温度测点的设置，便于根据发动机4的冷却液出液温度调控冷却水的流量，有利于散热模拟过程的进行。
90.还包括旁通阀8。
91.旁通阀8设置在第二旁通支路上。
92.第二旁通支路，一端与冷却水的进水口连接，另一端与冷却水的出水口连接；
93.旁通阀8用于平衡另冷却水的压力。
94.第一冷却水干路上，还设置有过滤器14，过滤器14为y形，用于过滤冷却水。
95.通过如上述装置进行换热模拟。
96.换热装置的换热模拟过程包括如下步骤：
97.首先，确认发动机4的换热量、压降要求和进出口压力范围。
98.试验过程中，先确认测试发动机4的额定功率下的换热量、最大允许压降和进出水压力范围，对比多级换热器装置初选冷却液和冷却水流通管路，为下一步校核计算做基础。
99.然后，进行换热器流量、换热量和压降校核计算。
100.换热器流量校核：通过发动机4在额定功率下的换热量，确定发动机4 属于小排量发动机、中排量发动机还是大排量发动机，选择适合的换热模拟过程。换热模拟过程包括一级散热过程、二级散热过程和三级散热过程。
101.换热量校核：对换热情况进行校核，利用cm(t
出-t
入
)＝λa(t
冷却水出
ꢀ‑
t
冷却水入
)，t
出
为发动机出液口的出液温度，t
入
为发动机进液口的进液温度， t
冷却水出
为冷却水经过换热器后的温度，t
冷却水入
为冷却说进入换热器前的温度，λ为换热系数，a为换热器管道面积，c为冷却液的定压比热容，m为冷却液的质量流量，可以使用流量计11进行测量。
102.管路压降校核：
103.1、计算管路平均流速
104.q-流量(m3/s)，a-圆管内径截面积(m2)；
105.2、雷诺数确定
106.d为管内径(m)，v为介质运动粘度(m2/s)
107.由换热器厂家提供数据，冷却水进口动力粘度为μ
进
＝0.981cp；μ
出
＝0.767cp；冷却水密度为ρ＝995.5kg/m3。
108.3、判断流态及计算沿程阻力系数λ
109.可通过雷诺数搜寻相关图表获得。
110.4、计算沿程压力损失δp
沿
[0111][0112]
l
进
为进水口管路的长度，λ
进
为沿程阻力计算系数，
[0113]
v为介质运动粘度(m2/s)。
[0114]
5、计算局部压力损失δp
局
和δp
换
，以及总δp＝δp
沿
+δp
局
+δp
换
[0115]
再然后，调节手动调节三通阀2和蝶阀13，设置目标温度，进行比例反馈闭环控制。
[0116]
根据校核的换热量、管路压降和流通能力确定最终的换热管道，根据不同的换热需求对应大中小三种类型发动机的切换阀门，均通过改变手动三通阀和级联蝶阀实现。同时调整好电动比例阀7的pid参数，进行闭环反馈控制实现发动机整车模拟散热。
[0117]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。