（优秀毕业全套设计）黄海客车YJPQ系列燃油加热器设计

目前己成功开发出燃气加热器及燃气燃油两用加热器，但相关技术还未成熟，所以产品还没有投入市场．燃烧与换热方面燃烧系统和换热系统是加热器最为重要的部分，因此提高加热器的燃烧效率与换热效率是提高加热器整体热效率的最有效的两种途径。

在提高燃烧效率方面，预蒸发燃烧是种较为先进的燃烧方式。

热交换器方面，现在大多数加热器均采用螺旋式水腔进行换热，因加热器结构尺寸的限制使该类换热器换热面积受到制约，热量损失较大，加热器热效率较低，因此提高热交换器换热效率是很有意义的工作．控制系统方面国内加热器控制电路集成化程度低，而且防护措施不到位，因此研制结构简单，操作方便，便于拆装，可靠性高的控制系统十分重要。

通过引入单片机为控制核心，目前加热器控制器已成功集成了远程遥控启动工作过程中对进出水温度和捧气温度的实时监控等系列功能。

但是随着电路集成化程度的进步提高，应该采用先进的传感器技术和电子信息技术，进步提高加热器的自动化水平，目前国外加热器厂商在这方面做了许多研究。

数值模拟技术的应用起初在加热器的研制的过程中往往采用经验与试验相结合的方法，先凭借经验设计试制出样机，然后再对样机进行试验，根据试验的情况再做迸步改进，最后确定新产品的结构尺寸等各项技术指标。

这种研发模式成本高，并且设计周期长，旦样机出现问题较多，就要对其进行大幅度的改动，甚至要重新制作样机，延长了产品从设计到问世的时间，不利于加热器产业的发展。

近年来，随着计算机技术的不断发展和进步，数值模拟技术在各个工程技术领域得以应用，对新产品的设计和完善有重要的指导意义。

采用数值模拟技术结合试验的方法可以大大降低新产品研发的成本，缩短设计周期。

第章黄海客车加热器功率匹配计算随着汽车工业的发展和人民生活水平的提高，为解决冬季汽车发动机的冷起动和司乘人员的取暖问题，降低起动与暖机过程中的排放，实现车窗除霜车内取暖，目前加装独立式燃油加热器的车辆越来越多。

如何给车辆匹配台合适的加热器，是我们首先考虑的问题。

.车内空气升温所需加热器的功率当环境温度较低，车辆发动机的余热不能满足取暖空间的要求时，需要汽车加热器为车辆提供热能，以保证车内合适的温度。

下面为丹东黄海车型参数表.，确定加热器功率的计算方法。

表.丹东黄海客车技术参数丹东黄海客车项目单位指标外形尺寸轴距额定乘员含驾驶员人车厢内高最高车速发动机型号额定功率最大扭矩噪声质量般车辆加热器功率的计算方法按交通部营运客车类型划分及等级评定，乘客人均采暖量千焦小时。

丹东黄海客车额定乘员含驾驶员人，则所需加热器发热量千焦小时.。

汽车加热器功率的计算方法由于车辆散热部位较多，外部环境差别较大，热量损失的计算比较复杂，国内厂家在为车辆选配加热器时，往往根据国外类似车型配备加热器功率的大小或按客车等级评定人均取暖量要求，估计确定。

由于实际车辆在车速范围车厢保温材料以及车厢密封情况等的差别，往往会造成加热器选配不合理不科学的问题，因此通过计算分析，得出不同车辆配备加热器的通用公式，将是极有意义的。

车辆运行时，加热器主要为加热车厢中的空气提供热量，要在克服通过车辆外表向外界环境散热的同时，使车厢内空气温度保持在个合理的范围内，这时的热平衡关系可表示为其中为加热器功率为空气的定压比热是客车内部的空气质量为客车的内外温差为当量散热面积，和分别为车厢的内外散热面积是加热时间是厢体的总传热系数•厢体的总传热系数由下式计算是车厢的传热系数，公式为式中为厢体内壁散热系数，••，为厢体外壁散热系数，与车速有关，当车速为㎞，••，为汽车厢体隔热材料厚度，为汽车厢体隔热材料传热系数•代表因车厢漏气而影响散热量所对应的传热系数由以上关系可确定加热器功率。

表.计算参考参数丹东黄海客车外形尺寸车外外形尺寸车内外部散热面积内部散热面积玻璃窗面积玻内外最大温差加热时间车速㎞车窗玻璃散热量玻•玻••式中玻玻璃窗的传热系数般取玻••玻玻璃窗的面积车内外最大温差加热时间将表.中所给值代入式计算得车壁散热量车壁散热量的计算式为•••为计算方便可将全部壁面都简单地按多层均匀平壁计算由表.和式可得当量散热面积不包括车窗玻璃，.己知所选隔热材料聚苯乙烯泡沫塑料的厚度为.，为.••由前面己知厢体内壁散热系数••在车速时取厢体外壁散热系数••将以上已知数值代入式可得车厢的传热系数为.••再将值代入式得厢体总传热系数为••车壁散热损失为••••室内空气温升所需热量••式中为空气比热，.•为车内空气质量，为温差，其中车内空气质量用密度.与体积的乘积计算，考虑新风换热，每人所需新风量为，总空气体积为为车室内空气体积.为新风量，分钟的进风量为.，将以上各值代入式得••则所需热量为需若需要分钟加热到设定温度，其所需加热器功率为需.小结以上给出了车内空间加热的加热器功率选择的计算方法，实际计算结果比按营运客车类型划分及等级评定计算出的结果较大，营运客车类型划分及等级评定选择的加热器功率并不能满足车辆取暖要求，实际加热时间要大于分钟，在实际应用中需要等待温升的时间较长，因此汽车加热器的选择需要根据具体车辆的具体情况进行详细计算。

.发动机冷起动斫需加热器的功率自从利用汽车加热器对发动机预热以来，虽然各种发动机的材料和结构各有不同，但可根据发动机的基本情况确定选用多大功率的加热器，以便对发动机预热时间进行计算，这对于军用车辆在低温下迅速进入战备状态有积极意义。

发动机冷起动时，燃油加热器的发热量主要用来加热冷却液和发动机机体。

般车辆发动机要求在分钟以内将发动机机体温度升高到指定的温度水平以上，即可轻松起动成功。

加热器所需功率可采用以下计算方法加热循环系统冷却液所需热量••式中为冷却液的比热，.•是冷却液加热前后温差，为冷却液的质量，。

假设水温同样升高，冷却液容积升，密度，则预热发动机机体所需热量••式中为发动机材料的比热，.•是加热前后材料的温差，考虑到发动机缸体不能全部加热到设定温度，温差按中间值选取为发动机的质量，。

.加热器的热功率式中为加热到设定温度所需时间秒将计算所得值代入式得加热器功率的确定根据上述计算关系，可确定与客车相匹配的加热器热功率，取空气加热和发动机预热所需加热器功率的最大值，为.。

根据以上计算分析本次设计的加热器功率为。

.冷起动所需时间的计算和验证选好加热器功率后，即可计算出发动机低温起动加热到设定温度所需时间。

按发动机从升到••••.所需加热时间加.本章小结实际测试结果和计算值误差在之内，说明采用这种计算方法对于发动机低温起动的计算具有定的实际意义。

这种方法在实际中另次应用是，原印度产发动机，在青海锡铁山二矿安装了的液体加热器，从加热到自动停机，用时分钟。

加热器停机时发动机外表温度在左右。

其发动机内装升防冻液，净重，按上面的计算方法所需时间为.分钟。

说明该方法是有效的。

第章加热器燃烧室配风及水泵油泵的选取个完整的燃烧过程包括着火燃烧和燃尽三个阶段。

三个阶段没有明显的界限，但是在整个燃烧过程均需要合理的配风，以强化混合和燃烧。

合理的配风对各次配风量和空气的流动方式均有严格的要求，以达到着火快速，燃烧充分的目的。

.燃烧室配风原则总供风量分多次进入燃烧室，即多次供风。

为了避免结构过于复杂，通常采用二次风的两次供风方式。

次风也称为根部风，位于喷雾锥的根部，目的是在喷雾着火前强化燃油和空气的混合。

次风约占总风量的，风量太大可能破坏着火条件。

视燃油密度大小取得恰当的值，如若燃用重油应取上限值。

在燃烧的前期和后期均需要达到燃料和空气的强烈混合。

燃烧前期，除了次风外的其他供风应在燃烧室前端就能与燃油喷雾均匀而强烈的混合，空燃比满足燃料的可燃极限。

气流的扩散角度应小于燃油雾化角度，以使空气能够切入油雾，与燃油掺混。

要达到这目的，通常采用气流与喷雾射流交叉流动或者组织旋流“卷吸”燃料。

在燃烧后期的火焰扩展过程中，燃料与空气的混合也应该强烈，以保证燃烧充分，这也要求较高的二次或三次风流速。

在距离喷嘴定距离处应该组织个高温燃气的回流区，以使火焰稳定。

该回流区的流速应该与火焰传播速度相适应才能既保证稳焰又不将火焰吹灭，因此通常为低速回流区。

.燃烧稳焰原理及措施为了使火焰稳定，必须有个稳定的着火热源。

燃烧室内部必须要有个低速区，该区域的气流速度与火焰传播速度接近，才能确保火焰稳定燃烧。

气体流速过高会造成脱火，即火焰被吹灭反之，会造成回火凹引。

因此，任何种燃烧装置都需要设计相应的稳焰结构。

稳焰措施如下直流环状射流稳焰即在燃烧筒内放置块挡板使气流在挡板后形成低速回流区，其流场为环状喷出流束包围着的个负压区，气流呈涡旋状态。

此种类型的稳焰器有平板型和锥型。

旋转环状射流稳焰是由于流束中心位置的诱导流股不足，而产生负压环流区。

该形式的旋流可以通过蜗壳式配风器或切向叶片旋流器产生，而且可以通过改变旋流器的旋度而形成不同大小和旋度的回流区。

同轴射流稳焰它是在环形射流内侧，中心射流外侧，两股射流边界层的连接处，产生两个旋转方向相反的涡流。

同轴射流产生的关键是两股射流要有速度差。

反向射流稳焰是由两股逆向射流形成低速回流区。

但是反向射流稳焰技术尚处于试验研究阶段，还未推广使用。

.助燃空气调整在允许的范围内增加次风供风量有助于缩短火焰，这是因为增加了燃烧初期参与燃烧的燃料的比重，缩短了火焰传播距离。

这可以通过增大次风进气孔或者增加孔数来实现。

增强助燃空气的旋流度是非常有效的缩短火焰长度的措施，这可以通过改变切向进气孔的布置来实现。

不过助燃空气旋流程度也不能太大，否则气流扩张角过大，不利于与燃油喷雾的混合，还会造成过大的压力损失。

综上所述本设计采用助燃空气进口是个的扇形气口，气口开度的大小是由扇形调风板调节，其可调开口范围为，最大开口的有效进气面积为.。

选用的风扇转速开度向下，脱开机头时空气流量为.。

.水泵的选择原则泵选型的的主要内容是根据是根据工程所需要的扬程流量及其变化规律，确定合适的泵类型，选型的依据是根据规划设计中确定的设计参数。

泵的选型是配套的动力机传动及辅助设备的主要依据，必须十分重视。

泵选型的基本原则必须根据生产的需要，充分满足生产过程中流量和扬程的要求。

选用性能良好，并与工程要求的流量扬程变化具有较强的适应性与保证性的泵型。

应尽量使所选用泵在其高效区范围内即设计工况点附近运行。

所选泵在长期运行中平均装置效率较高，能量消耗低，运行费用较低。

所选泵的型号是整个系统的投资最省。

易于操作，便于运行管理和维护。

水泵的型号有很多，在设计当中，要选择无论在经济还是效率上都能充分体现价值的水泵，所以，我选择离心泵。

水泵的泵水量，加热器中至少同水量。

.油泵的选取原则齿轮油泵选型的基本原则，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量装置扬程液体性质管路布置以及操纵运转前提等流量是选齿轮油泵的重要机能数据之，它直接关系到整个装置的的出产能力和输送能力。

如