汽车发动机实验室暖通设计

汽车发动机实验室暖通设计

周飞红

身份证号： 32128219891218**** 江苏 南京 210000

摘要：以前，国内实验室采用机械通风方式来达到散热目的，但效果也不尽如人意。目前，国内吸取国外部分实验室设计理念，运用空调技术对发动机实验室试验环境的大气参数进行控制，确保了试验结果的精确性、同一性、可比性，并缩短了研发周期。本文以国内某发动机实验室为例，简要介绍汽车发动机实验室暖通设计的一些特点，

并提出一些自己的看法。

关键词：发动机试验室；负荷计算；排尾气；全室排风

1前言

如何解决发动机试验室内发动机的散热通风间题,一直是发动机试验室设计的难题之一。以往,国内外发动机试验室采用的是以机械强制通风来达到发动机散热目的,但效果不尽人意。目前国外部分试验室已开始采用空调来解决这一问题,效果较好。但在国内,运用空调技术对发动机进行散热还不多。笔者就某汽车有限公司技术中心发动机试验室空调设计的情况进行介绍分析，以供大家参考。

2工程概况

某汽车有限公司技术中心,自发动机试验楼内共设有七间发动机试验室,其中四间为一期工程,用于输出功率100kw以下的轿车发动机试验,另外三间试验室为将来进行大功率的发动机试验预留。试验楼的二层为设备层,用于布置空调设备。每间发动机试验室的面积为30m³,层高5.3m,房间中央是一台发动机试验台架,地坪为金属格栅地坪(地坪上下空气可以流通),地坪下方是深度为1m的地坑。试验室内的试验设备包括电涡流测功机、标准进气调节装置、油耗仪、油温控制器、水温控制器等。试验时要求室内温度5-35℃,相对湿度≤70%。发动机工作时要求提供1200m³/h新风,送风温度为15-30℃,由标准进气调节装置(试验工艺设备)对新风的温度、相对湿度、压力等参数进一步处理后作为发动机的标准燃烧空气。发动机工作时产生的尾气量约300m³/h。空调冷、热源为技术中心冷冻站集中供应的7/12℃冷水和60/50℃热水,空调水系统为四管制。

3通风系统规划设计

发动机试验室通风系统作用主要有以下4点：①满足试验间试验所需温度要求；②满足测功机等设备对环境温度的要求；③把发动机辐射出来的热量和泄漏的废气排出室外；④保持观察室内空气的温度和废气浓度在规定的范围内。一般在室外温度18—22℃以下的地区或季节，可采用通风系统为台架降温，通风量根据试验室所需带走的热量计算得到，若室外温度大于22℃以上，则需要采用全室空调降温，才能够实现试验室温度在40℃以下。

3.1工艺要求

性能试验室。建议设计温度要实现试验间温度范围在10-35℃，相对湿度小于80％。同时考虑到温度均匀性，房间纵向温度分布均匀，温差范围不大于5℃。另外为保证试验人员安全，要使试验室保持微负压，保证试验室内污染物浓度在安全范围内，一般要求试验室内压力低于环境压力30Pa，保证试验间有害气体不会外泄。

3.2气流组织要求

由于发动机台架散热量很大，对空调和通风系统的要求相对较高，应根据试验室具体情况设计气流组织形式。通过对某发动机试验室空调系统模拟，在送排风形成的风压，内部热空气流动形成热压，以及试验室本身结构设计等因素作用造成在天花板一角形成热堆积区域，这将影响室内环境品质，所以在实际工程中可以在该区设置一个排风口，通过热压作用将热空气排到室外。

发动机试验室主要热源来自发动机及排气系统一侧，因此在试验室空间足够的前提下，建议选择侧送风的形式。另外考虑到试验室的空间占用、设备布局情况，目前发动机试验室较多采用上送上排的形式。

3.3注意事项

在通风设计中有几点因素要考虑：a．通风量的确定：一般按满足最小换气次数和带走散发到室内的热量来确定通风量；b．单独设置地坑排风系统，可以防止有害和可燃气体的聚集；c．风量的控制和调节：根据内燃机试验标准，室内的气压和温度均有要求，因此整个系统可采用变频自动控制调节系统，根据温度来调节通风量，但应根据通风要求，保持最低通风量；d．通风系统的隔噪：为了防止将通风系统中的噪音带人试验室，也防止噪音外传，这就要求在通风系统中采用一些隔噪措施。一般可以在进、排气管路中设置隔噪材料及特殊的消音管路等方法。为了安全，还应在进入试验间的进排风管道中设置防火阀，以便在出现火警时将相关进入试验间

的进排风切断。

4空调系统设计

4.1夏季工况

针对发动机实验室面积小、发热量大的特点，采用机器露点送风方式，以减少空调送风量。这样，可以减少通风管道所需面积，既便于管道布置又能减少风机能耗和设备投资。本设计空调系统为一次回风系统，新风比为30％。

4.2冬季工况

冬季室内设计温度为20℃，除最外侧的一间实验室有一面外墙，其余的实验室无外墙，并且，冬季当地气温大部分时间都在O℃以上，所以冬季通过围护结构损失的热量很小。而

发动机、实验设备等的散热量远大于围护结构的失热量，冬季实验室在运行时，空调系统直接取室外新风送人室内以满足发动机运行需要并带走室内余热量。

4.3气流组织

发动机实验室有上送上回和上送地坑内下回两种常用的气流组织方式。上送上回布置方式的优点是形式简单，不影响室内工艺设备布置，占用室内空间较少。缺点是部分气流会在送回风口之间发生短路，影响冷却效果。上送地坑内下回布置能充分发挥送风的冷却作用，均匀消除室内热量，并能更有效地排除有害物。此种布置方式在地坑内需要较大的空间，同时可能影响室内天车的布置和运行。本设计采用上送上回布置方式。

4.4发动机台架室空调系统

发动机台架室采用半集中式空调系统。即在发动机台架室上方设一夹层(净空高度2m),共安装6台BFP10卧式变风量空调机,每台处理风量10000m³/h。夏季,冷冻水送至每台变风量空调机内的热交换器,对空气进行热、湿处理,经对送风参数的计算(参见负荷计算),处理后的空气温度为22.5℃,相对湿度90%。通过风机将处理后的空气送入台架室,进行空气调节。根据送风量的计算结果,每间台架室由2台变风量空调机共同送风,送风量为20000m³/h。由于房间内冷负荷主要为发动机产生的热量,因此在每间台架室西侧垂直设置两条风道,送风口底部标高为0.5m,使送风口正对发动机。在每间台架室东侧天花板上开两个回风口,靠自然压差,将回风压入夹层内,回风被空调机吸人,经热、湿处理后送入台架室,完成一个循环。

为改善台架室的环境,每间台架室新风量为送风量的25%,即5000m³/h。考虑到该试验室最多有两间台架室同时工作,因而在试验室东面新建一间新风机房,安装一台BFPX10立式变风量空调机,新风处理能力10000m³/h。新风通过风管送入每间台架室。台架室排风由两部分组成。一部分由轴流风机向外排风,另一部分随发动机废气一起排放,这一部分排风量为发动机废气排放量的5倍,这样即可降低废气排放的浓度,又可降低排放温度。排风量略大于新风量,使台架室内保持负压。冬季,台架室采用室外新鲜空气进行强制通风。

5结语

近年来，随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，汽车工业有了飞速的发展，同时，人们对于汽车性能的要求也越来越高。本文以某发动机试验中心暖通空调设计为例，详细介绍了发动机台架试验室空调、通风系统、防排烟系统设计等，重点分析了试验室空调负荷、排尾气风量、全室排风量的计算过程，最后总结了设计及运行中应注意的问题并给出了建议。

参考文献

[1]李方舟.发动机试验室运行及安全要求[J].时代汽车,2019(21):93-94.

[2]谭满志,苏岩,李小平,许允,孙万臣.汽车发动机结构实验室建设与实践[J].实验技术与管理,2018,35(01):249-251.