JB T 11798-2014 内燃机 -换热器 -风洞试验装置.pdf

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1、. 咱ICS 27.020 J96 备案号:45677-2014 中华人民共和国机械行业标准JB/T 11798-2014 内燃机换热器风洞试验装置Internal combustion engines-Heat exchangers -Wind tUDnel test equipments 2014-05-06发布2014-10-01实施111 11 嘲f中华人民共和国工业和信息化部发布中华人民共和国机械行业标准内燃机换热器风洞试验装置JB厅11798-一2014* 机械工业出版社出版发行北京市百万庄大街22号邮政编码:100037 * 210mmX297mm 2.25印张.70千字2015

2、年3月第1版第1次印刷定价:33.00元* 书号:15111.11994 网址:http:/ 编辑部电话:(010) 88379778 直销中心电话:(010) 88379693 封面无防伪标均为盗版版权专有侵权必究 JBIT 11798-2014 目次前言.田1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 符号和说明.25 总体结构.45.1 总则.45.2 负压式传热风洞.55.3 试验段在进口侧型风室.5 5.4 试验段在出口侧型风室.5 5.5 封闭循环式传热风洞.6 6 技术要求.66.1 负压式传热风洞的主模块.6 6.2 风室式传热风洞的主模块.86.3 封闭循环式

3、传热风洞.96.4 热水模块.9 6.5 热油模块.10 6.6 高温高压空气模块.11 7 测量模块.12 7.1 试验段温度测量.12 7.2 试验段试件阻力测量.157 .3 流量测量.168 试验控制及数据采集模块.20. 8.1 测量控制精度.208.2 试验介质.208.3 试验程序.20 8.4试验项目.209 试验数据处理.219.1 换热量计算.21 9.2 传热系数的计算.219.3 换算散热量计算.21 9.4 热平衡计算.21 10 传热风洞的验证与评价.22 10.1 总则.22 10.2 标样.22 10.3 验证与评价规则.2711 标志、包装、运输和贮存.291

4、1.1 标志.29JB厅11798-201411.2 包装.29 11.3 运输.2911.4 标样的贮存.3011.5 其他.30图1主模块一.5图2主模块二.H.5图3主模块三.6图4封闭循环风室式传热风洞的主模块结构之一.6图5进风口示意.7图6整流格栅在风道内的布置.7图7整流格栅的制作示意.7图8过液段示意.8图9混合器的结构示意.8图10风室主模块的仪表安装位置示意图一.9图11风室主模块的仪表安装位置示意图二.10图12热水模块结构.10图13热油模块结构.11 图14高温高压空气模块结构.11 图15矩形通道截面测温点的布置(等面积法).12 图16圆形通道截面测温点的布置(等

5、面积法).12 图17圆形通道截面测温点的布置(等流量法).13 图18矩形通道截面测温点的布置.13 图19温度取样管制作示意.14图20温度传感器测点布置截面.14图21温度传感器测点布置剖面.15图22管壁压力测孔的结构.16图23矩形通道的取压孔及引压管的布置示意.16图24圆形通道的取压孔及引压管的布置示意.16图25喷嘴几何形状.17表1符号、说明和单位.3表2下标.4表3测温仪表准确度和精度要求.12表4风室内喷嘴的流量系数.18表5风室内喷嘴的膨胀系数.19表6格拉布斯准则数T(n.a)表.25II 目IJ=i 本标准按照GB厅1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国机械工

6、业联合会提出。本标准由全国内燃机标准化技术委员会(SAC厅Cl77)归口。JB厅11798-2014本标准起草单位:浙江银轮机械股份有限公司、上海理工大学、上海内燃机研究所、扬州水箱有限公司、泰安鼎鑫冷却器有限公司、江苏嘉和热系统股份有限公司。本标准主要起草人:童正明、夏立峰、沈红节、李楠、董军启、周卫平、李宝民、闵华、钱金山、王文文。本标准为首次发布。m JBrr 11798-一，2014内燃机换热器风洞试验装置1 范围本标准规定了汽车、拖拉机、工程机械、小型船舶用内燃机换热器传热风洞试验装置的术语和定义、符号和说明、总体结构、技术要求、测量模块、试验控制及数据采集模块、试验数据处理、传热风

7、洞的验证与评价以及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于汽车、拖拉机、工程机械、小型船舶用内燃机换热器(包括液-气、气气换热)进行传热性能试验的传热风洞试验装置(以下简称传热风洞)，其他用途的换热器的风洞试验装置也可参照使用。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2624.3 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第3部分:喷嘴和文丘里喷嘴GB 11122-2006 柴油机油JJ: 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示JJG 667

8、-2010 液体容积式流量计检定规程JJG 1038-2008 科里奥利质量流量计检定规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 传热风洞wind tunnel for heat transfer 用于测量液-气、气.气换热设备的传热性能和阻力性能的装置。3.2 迎风面积frontal area 以空气为冷却介质的换热器，其芯子迎风侧的面积。3.3 换热效率effectiveness 换热器实际换热量与在相同条件下最大可能换热量之比。3.4 热侧hot side 水散热器中水流通的通道、油散热器中油流通的通道、空空中冷器中增压空气流通的通道。3.5 冷侧cool side 水散热器、

9、油散热器和空空中冷器中，常压空气流通的通道。JB厅11798-20143.6 换算散热量conversion trans-heat 在试验条件下的实际散热量换算为设定温差(高温介质与低温介质指定进口温度之间的差值)时的散热量，亦称标准散热量。3.7 压力降pressuredrop 在试验工况条件下，试验介质流经换热器前、后所形成的静压差，亦称阻力或工作阻力。3.8 标准空气standard air 温度为20.C，气压为101.3kPa状况下的空气。3.9 准确度accuracy 仪器指示或记录被测真值的能力，以测量指示值与真值之间的差值来表示。3.1。精密度precislon 在相同条件下，

10、采用相同方法对相同的物理量进行重复测量时，得到的示值接近一致的程度。3.11 绝对压力absolute pressure 以绝对真空作计量基准而测得的压力。3.12 质量流量mass flowrate 单位时间内流过规定截面的介质质量。3.13 体积流量volume flowrate 单位时间内流过规定截面的介质体积。3.14 风速velocity 在试验工况条件下i换热器迎风面上某一点的空气流速。3.15斗平均凤速average velocit二在试验工况条件下，换热器迎风面上的加权平均空气流速。3.16 相关系数correlation coefficient 衡量两个变量线性相关密切程度的

11、量。3.17 气体常数specific gas constant 气体状态方程中的比例常数。4 符号和说明表1和表2所列的符号、说明和单位适用于本文件。2 JB厅11798一，2014表1符号、说明和单位符号说明单位备注A 散热器的换热面积m2 a 壁面压力孔的孔径mm C 0.60-0.80) D Cp 定压比热J/ Ckg. K) D 风洞或风室的当量直径mm d 喷嘴喉部直径m e 制作整流格栅钢板厚度mm F 散热器的迎风面积m3 g 重力加速度m1s2 K 传热系数W/ Cm2 K) L 整流格栅的长度口1m收缩段长度mm p 流体的绝对压力Pa P. 传热风洞平均高度上的大气压Pa

12、 Pe 表压P:l Pep-p. Pd 动压Pa p 流量计前后的差压Pa 6.P. 空气侧il.力Pa pw 。水Il旦力r, _, pg 高压宅气侧阻力Pa po 油阻!阻力Pa Q 换热量飞w.放热量或吸热量Q. 空气侧热量w Qg 高压雪气侧热量w Qw 水侧热量w Q。汹侧热量w Qn 换算散热量w qm 质量流量kg!s qv 体积流量m3/s R 干空气或气体的气体常数J/ Ckg. K) R=287 J/ (kg K) Rw 湿空气或气体的气体常数J/ Ckg K) r 收缩段距进口截面x处的截面尺寸mm r2 收缩段出口截面半径mm rl 收缩段进口截面半径mm rd 流量计

13、前后静压比mm t 温度 t.l 进口风温 t02 出口风温C td 湿球温度。Ctsl 高压空气进口温度 3 JB厅11798-2014表1符号、说明和单位(续)符号说明单位备注tg2 高压空气出口温度.C to1 进口汹温 t0 2 出口泊温 tw 干球温度 tw1 进口水温.C tw2 出口水温 Mm 对数平均温差 v 风速m1s Vm 平均风速m1s W 整流格栅的孔距mm 换热系数W/ Cm2 K) 热平衡系数 喷嘴流量系数y 相关系数P1 上游密度kg/m3 P. 空气密度kg/m3 泊密度kg/m3 w 水密度kg/m3 l 流量计上游流体的开尔文温度K 表2下标下标说明a 空气

14、c 冷侧g 压缩空气h 热侧。油t 测点处温度w 水进口(上游2 出口(下游)5 总体结构5.1 总则传热风洞装置主要是用于内燃机换热器(如空.空中冷器、水散热器、油散热器以及其他风冷类型换热器)的传热性能和阻力性能的试验装置。完整的传热风洞试验装置由六大系统组成:主模块(常温空气系统)、热水模块(热水系统)、热油模块(热油系统)、高温高压空气模块(高温高压空气系统)、测量模块和控制模块。除了主模块、测量模块和控制模块为基本模块以外，根据所需试验产品的需要，4 JB厅11798-一2014可制作成四模块系统、五模块系统和六模块系统的传热风洞。对于常温空气系统，常用的有以下几种形式:a)负压吸风

15、式，空气由专用吸风口进，由管道排出，试验段在风道中部:b)负压吸风式，空气由自由进口进，由自由出口排出，试验段在进口侧:c)正压吹风式，空气由自由进口进，由自由出口排出，试验段在出口侧:d)封闭循环空气系统，冷却空气在封闭系统中循环使用，用空气调节系统实现对冷却空气的温度调节与控制，若对空气系统有温度和湿度要求，需采用封闭循环空气系统。5.2 负压式传热凤洞对于负压式的传热风洞的主模块，其结构如图1所示。进风口风机流量管出风口图1主模块一5.3 试验段在进口侧型凤室对于试验段在进口侧的主模块，其结构如图2所示。图中所示尺寸为最小尺寸，实际加工制性时，只能大于该尺寸。试验段凤.m进风日整流格栅喷

16、嘴整流格栅图2主模块二5.4 试验段在出口侧型凤室对于试验段在出口侧的主模块，其结构如图3所示。图中所示只寸为最小只寸，实际加工制作时，只能大于该只寸。5 JB厅11798-一，2014试验段风机出风口整流格栅喷嘴整流格栅图3主模块三5.5 封闭循环式传热凤洞当试验对空气温度和湿度有要求时，应采用封闭循环式传热风洞。封闭循环式传热风洞的主模块是在5.1a)、b)、c)三种形式的基础上增加封闭气流的回流通道，并在气流的回流通道内布置气流冷却装置。根据具体需要选择是否布置加湿装置。采用封闭循环风室式传热风洞的主模块结构之一如图4所示。二导翩试验段整流格栅啧嘴整流格栅图4封闭循环凤室式传热风洞的主模

17、块结构之一6 技术要求6.1 负压式传热凤洞的主模块6.1.1 进风口传热风洞进风口轴向切面的投影型线应符合双纽线。双纽线极坐标系方程为式(1)。u2=dsin2或u2=dcos2. . (1) 进风口的结构应符合图5的要求。6 JB厅11798-一2014Q x 图5进凤口示意6.1.2 整流格栅气流通道内需安装整流格栅。整流格栅的制作应符合方程式(2)和图6、图7的要求。lkoOC5D L二三6W (2) le运2mm图6整流格栅在风道内的布置6.1.3 收缩段图7整流格栅的制作示意收缩段应采用符合维托辛斯基曲线的收缩型线，按式(3)计算。r= 1忡)俨T)l+(Tn 7 JBff 117

18、98-2014 若风道是矩形截面，应先1&缩y方向，然后收缩z方向。则上式中半径应使用0.5倍矩形边长代入。6.1 .4 过渡段过渡段允许使用直线来变径，过渡段的斜面与水平面的夹角应小于70。过渡段的总长度，控制在0.7m以内。其结构应符合图8的要求。6.2 凤室式传热风洞的主模快6.2.1 总则图8过渡段示意6.2.1.1 对于试验段在进口侧的风室，其结构如图2所示。对于试验段在出口侧的风室，其结构如图3所示。6.2.1.2 试验风室的横截面可以是DXD的正方形，也可以是矩形。采用矩形时，D为横截面的当量直径。6.2.1.3 风室的横截面面积，应大于试验段横截面面积的5倍。6.2.1 .4

19、风室外围应制作保温层，以减少热量损失。6.2.1.5 气流的稳流装置可采用整流格栅或空气混合器，应安装在风室内，整流格栅安装的具体位置如图2所示。整流格栅的制作需符合图7的要求。空气混合器的结构如图9所示。6.2.2 试验段 , 6.2.2.1 试验段应布置在风室的正中央s6.2.2.2 试验时风室横截面上的空气平均速度应不大于2.5mlso 6.2.2.3 被测试件的安装，要注意和试验段间严格密封，不能有漏风。图9混合器的结构示意8 JBff 11798-一20146.2.3 多喷嘴6.2.3.1 若使用多喷嘴测试流量，如有相同口径的喷嘴应对称布置。每个喷嘴的中心线距风室内壁面之间的距离为1

20、.5倍喷嘴的喉部直径。6.2.3.2 任意两个喷嘴中心线之间的距离不小于3倍最大喷嘴的喉部直径。6.2.3.3 最大喷嘴的出口端面到下游整流格栅的距离不小于0.5倍风室当量直径。6.2.3.4 喷嘴进口端面与上游和下游的取压孔轴线之间的距离为38mm:t6 mmo 6.2.4 仪表的安装6.2.4.1 对于试验段在进口侧的风室，仪表安装位置如图10所示。进口空气温度、压力和温度的测量，应布置在进风侧:试件两侧的压力和温度的测量，取样点应布置在离试件表面150mm处。风机整流格栅图10t ,-, J _j_ II i JI E立1.:-40e占凤室主模块的仪表安装位置示意图一试验段逆玩?6.2.

21、4.2 对于试验段在出口侧的风室，仪表安装位置如图11所示。进口空气温度、压力和湿度的测量，应布置在进风侧离开整流格栅至少0.25D以上:试件两侧的压力和温度的测量，取样点应布置在离试件表面150mm处。6.3 封闭循环式传热凤洞封闭循环式传热风洞是在负压吸风式传热风洞或风室式传热风洞的基础上增加气流回流通道，并在回流通道内布置气流冷却装置。对于需要进行进风湿度控制时需布置加湿装置，以便模拟在一定的气象环境下进行试验。封闭循环风室式传热风洞的结构如图4所示。6.4 热水模块热水(或使用防冻液)模块是一个封闭循环系统，作为水散热器的热源。热水模块应设计成一个封闭循环系统，其循环回路如图12所示，

22、由水箱、水泵、加热装置以及试验所需的流量、压力、温度等一次测量仪表组成。水泵应能提供所需的试验流量。加热装置应能将所需试验流量的水加热到所需试验的温度。设计的水箱的体积应考虑水力停留时间，推荐为10min，水箱可采用封闭式或敞开式，对于采用封闭式水箱需安装汽水分离装置或稳压罐。9 JBff 11798-一2014试验段出风口 温差压差图11凤室主模块的仪表安装位置示意图二水加热. 棍、 气图12热水模块结构6.5 热油模块热油模块是一个封闭循环系统，其循环回路如图13所示，由油箱、油泵、加热装置以及试验所需的流量、压力、温度等一次测量仪表组成。设计的油箱的体积应考虑水力停留时间，推荐为10min，油箱推荐设计成封闭式。油泵应能提供所需的试验流量。加热装置应能将所需试验流量的油加热到所需试验的温度。试验用的油品，采用具有完整热物性参数的油品。推荐采用符合GB11122-2006的CD15W-40 柴油机油。10 JB厅11798-一2014油加热器阀门油泵叮图13热油模块结构