本發(fā)明涉及汽車散熱器、中冷器試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是涉及一種汽車散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)閉式冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車散熱器(中冷器)風(fēng)洞是對(duì)汽車散熱器、中冷器進(jìn)行換熱性能測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備。汽車散熱器換熱性能測(cè)試的熱交換的兩個(gè)主體是散熱器內(nèi)部流動(dòng)的高溫液體和垂直于散熱器迎風(fēng)面流動(dòng)的低溫冷卻空氣。因此，作為風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備必須具有一個(gè)能夠提供在一定范圍內(nèi)可以根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行溫度和流量調(diào)節(jié)的高溫液體循環(huán)系統(tǒng)，和一個(gè)在一定范圍內(nèi)可以根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行溫度和流量調(diào)節(jié)的低溫冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)。同樣，汽車中冷器的熱交換是在中冷器內(nèi)部的高溫增壓空氣和外部的低溫冷卻空氣之間進(jìn)行的。汽車散熱器風(fēng)洞的低溫冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)可用于汽車散熱器或汽車中冷器的性能試驗(yàn)。

現(xiàn)有汽車散熱器風(fēng)洞的低溫冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一，無(wú)法適應(yīng)不同的測(cè)試要求，例如：在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)階段，會(huì)對(duì)研發(fā)初期階段的產(chǎn)品做一些驗(yàn)證性的試驗(yàn)，這些試驗(yàn)并不一定要嚴(yán)格規(guī)定試驗(yàn)進(jìn)風(fēng)溫度，若采用傳統(tǒng)的閉式循環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，則會(huì)浪費(fèi)能源，增加試驗(yàn)成本。

中國(guó)專利CN204718766U公開(kāi)了一種換熱器散熱性能風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)，其包括風(fēng)洞主體、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器儀表和控制系統(tǒng)，所述風(fēng)洞主體內(nèi)設(shè)置有一組散熱器，所述散熱器與介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)連接，其特征在于，所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括水路循環(huán)系統(tǒng)和油路循環(huán)系統(tǒng)。該專利僅用作開(kāi)式循環(huán)風(fēng)洞試驗(yàn)，未涉及對(duì)散熱器試驗(yàn)空氣的冷卻循環(huán)方式的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種汽車散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)閉式冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)不同需求的試驗(yàn)提供了更多的選擇，同時(shí)具有較好的節(jié)能環(huán)保的效果。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種汽車散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)閉式冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)，包括用于安裝試件的試驗(yàn)箱體以及與試驗(yàn)箱體連接成循環(huán)回路的循環(huán)管道，該系統(tǒng)還包括PLC控制器、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器，所述循環(huán)管道上沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)有風(fēng)機(jī)、環(huán)境空氣出口、第一控制閥和環(huán)境空氣進(jìn)口，所述環(huán)境空氣進(jìn)口處設(shè)有第二控制閥，所述環(huán)境空氣出口處設(shè)有第三控制閥，所述冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置設(shè)于試驗(yàn)箱體內(nèi)的進(jìn)氣端，所述試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器設(shè)于試驗(yàn)箱體內(nèi)試件的迎風(fēng)側(cè)，所述PLC控制器分別連接風(fēng)機(jī)、第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器。

當(dāng)?shù)谝豢刂崎y開(kāi)啟，第二控制閥和第三控制閥關(guān)閉時(shí)，采用冷卻空氣進(jìn)氣溫度的閉式循環(huán)調(diào)節(jié)控制，當(dāng)?shù)诙刂崎y和第三控制閥開(kāi)啟，第一控制閥關(guān)閉時(shí)，采用環(huán)境空氣作為冷卻空氣進(jìn)氣的開(kāi)式循環(huán)調(diào)節(jié)控制。

所述試驗(yàn)箱體包括由試件安裝板分隔的第一艙室和第二艙室，所述第一艙室設(shè)有連接循環(huán)管道的艙室進(jìn)氣口，所述第二艙室設(shè)有連接循環(huán)管道的艙室出氣口，第二艙室內(nèi)沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)有空氣混流器、試件出風(fēng)溫度傳感器和整流網(wǎng)，所述冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器設(shè)于第一艙室內(nèi)。

所述試件安裝板包括用于分隔第一艙室和第二艙室的固定板、彈性密封墊層和多個(gè)用于固定試件的夾鉗，所述固定板上設(shè)有與試件形狀相匹配的中空的通風(fēng)區(qū)域，所述彈性密封墊層設(shè)于固定板朝向第一艙室的側(cè)面上，且圍繞通風(fēng)區(qū)域的邊緣設(shè)置，所述多個(gè)夾鉗沿彈性密封墊層的邊緣均布設(shè)置。

該系統(tǒng)還包括連接PLC控制器的流量計(jì)，所述流量計(jì)沿氣體循環(huán)方向設(shè)于環(huán)境空氣進(jìn)口與試驗(yàn)箱體之間的循環(huán)管道上。

所述冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置包括沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)置的空氣冷卻器、電加熱器和風(fēng)扇，所述空氣冷卻器、電加熱器和風(fēng)扇分別連接PLC控制器。

所述環(huán)境空氣進(jìn)口處還設(shè)有環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)和防護(hù)網(wǎng)，所述環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)連接PLC控制器。

所述PLC控制器通過(guò)電機(jī)變頻器連接風(fēng)機(jī)。

所述第一控制閥、第二控制閥和第三控制閥均采用氣動(dòng)閥。

所述PLC控制器連接有帶顯示屏的上位機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明將閉式循環(huán)和開(kāi)式循環(huán)方式相結(jié)合，在循環(huán)管道上設(shè)置環(huán)境空氣出口、第一控制閥和環(huán)境空氣進(jìn)口，由PLC控制器控制三個(gè)控制閥的開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)開(kāi)式循環(huán)方式和閉式循環(huán)方式之間的切換，開(kāi)式循環(huán)方式具有簡(jiǎn)單造價(jià)低，使用時(shí)因不用對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)比較節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，適合試驗(yàn)要求不高的場(chǎng)合，閉式循環(huán)方式適合于對(duì)試驗(yàn)冷卻空氣進(jìn)風(fēng)溫度有要求的場(chǎng)合。對(duì)不同需求的試驗(yàn)提供了更多的選擇，也產(chǎn)生了一定的節(jié)能環(huán)保的效果。

2、本發(fā)明試件安裝板設(shè)置了多個(gè)用于固定試件的夾鉗，可實(shí)現(xiàn)不同類型散熱器的固定，同時(shí)試件與固定板之間的間隙由彈性密封墊層密封起來(lái)，彈性密封墊層可很好地密封不規(guī)則試件邊緣帶來(lái)的間隙，保證風(fēng)洞試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3、本發(fā)明試驗(yàn)箱體內(nèi)設(shè)置可調(diào)低溫度的空氣冷卻器和調(diào)高溫度的電加熱器，配合試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)試件進(jìn)風(fēng)溫度的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量。

4、本發(fā)明在環(huán)境空氣進(jìn)口處還設(shè)有環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)和防護(hù)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境空氣質(zhì)量，可有效地防止異物吸入風(fēng)道，保護(hù)風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受灰塵影響。

5、本發(fā)明自動(dòng)控制化，操作便捷，可視性高，方便測(cè)試人員操作。

6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)現(xiàn)有風(fēng)洞臺(tái)改動(dòng)小，制作成本低，易于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)閉式循環(huán)工作示意圖；

圖3為本發(fā)明系統(tǒng)開(kāi)式循環(huán)工作示意圖。

圖中：1、試件，2、試驗(yàn)箱體，3、循環(huán)管道，4、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置，5、試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器，6、風(fēng)機(jī)，7、環(huán)境空氣出口，8、第一控制閥，9、環(huán)境空氣進(jìn)口，10、第二控制閥，11、第三控制閥，12、流量計(jì)，13、環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)，14、防護(hù)網(wǎng)，21、第一艙室，22、第二艙室，23、試件安裝板，41、空氣冷卻器，42、電加熱器，43、風(fēng)扇，231、固定板，232、彈性密封墊層，233、夾鉗。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，一種汽車散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)閉式冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)，包括用于安裝試件1的試驗(yàn)箱體2以及與試驗(yàn)箱體2連接成循環(huán)回路的循環(huán)管道3，該系統(tǒng)還包括PLC控制器、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器5，循環(huán)管道3上沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)有風(fēng)機(jī)6、環(huán)境空氣出口7、第一控制閥8和環(huán)境空氣進(jìn)口9，環(huán)境空氣進(jìn)口9處設(shè)有第二控制閥10，環(huán)境空氣出口7處設(shè)有第三控制閥11，冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4設(shè)于試驗(yàn)箱體2內(nèi)的進(jìn)氣端，試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器5設(shè)于試驗(yàn)箱體2內(nèi)試件1的迎風(fēng)側(cè)，測(cè)量循環(huán)冷卻空氣在試件1上游處的溫度值，該溫度值作為冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)的依據(jù)，PLC控制器分別連接風(fēng)機(jī)6、第一控制閥8、第二控制閥10、第三控制閥11、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器5，試件1測(cè)試時(shí)連接高溫液體循環(huán)系統(tǒng)，高溫液體循環(huán)系統(tǒng)向試件1輸入高溫液體C，試件1內(nèi)與循環(huán)氣體熱交換后的液體D返回高溫液體循環(huán)系統(tǒng)。開(kāi)閉式冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主體為閉式循環(huán)，即當(dāng)?shù)谝豢刂崎y8開(kāi)啟，第二控制閥10和第三控制閥11關(guān)閉時(shí)，可以在循環(huán)冷卻空氣經(jīng)過(guò)試件1被加熱后通過(guò)空氣冷卻器41進(jìn)行溫度冷卻并調(diào)節(jié)到試驗(yàn)要求的進(jìn)口溫度；同時(shí)可以經(jīng)過(guò)管路的切換至開(kāi)式循環(huán)，即當(dāng)?shù)诙刂崎y10和第三控制閥11開(kāi)啟，第一控制閥8關(guān)閉時(shí)，試件1進(jìn)口冷卻空氣為環(huán)境空氣，不經(jīng)過(guò)空氣冷卻或溫度調(diào)節(jié)，冷卻空氣經(jīng)過(guò)試件1后被加熱的空氣通過(guò)管路排向外部空間。

該系統(tǒng)還包括連接PLC控制器的流量計(jì)12，流量計(jì)12沿氣體循環(huán)方向設(shè)于環(huán)境空氣進(jìn)口9與試驗(yàn)箱體2之間的循環(huán)管道3上。

環(huán)境空氣進(jìn)口9處還設(shè)有環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)13和防護(hù)網(wǎng)14，環(huán)境空氣質(zhì)量流量計(jì)13連接PLC控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境空氣質(zhì)量，可有效地防止異物吸入風(fēng)道，保護(hù)風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受灰塵影響。

如圖1所示，試件安裝板23包括用于分隔第一艙室21和第二艙室22的固定板231、彈性密封墊層232和多個(gè)用于固定試件1的夾鉗233，固定板231上設(shè)有與試件1形狀相匹配的中空的通風(fēng)區(qū)域，彈性密封墊層232設(shè)于固定板231朝向第一艙室21的側(cè)面上，且圍繞通風(fēng)區(qū)域的邊緣設(shè)置，多個(gè)夾鉗233沿彈性密封墊層232的邊緣均布設(shè)置，適用于穩(wěn)固夾持不同型號(hào)的散熱器，同時(shí)彈性密封墊層232可很好地密封不規(guī)則試件1邊緣帶來(lái)的間隙，保證風(fēng)洞試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

如圖1所示，冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4包括沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)置的空氣冷卻器41、電加熱器42和風(fēng)扇43，空氣冷卻器41、電加熱器42和風(fēng)扇43分別連接PLC控制器，空氣冷卻器41連接制冷機(jī)組，制冷機(jī)組將低溫冷卻水A輸入到空氣冷卻器41中，與氣體進(jìn)行熱交換，冷卻氣體，空氣冷卻器41熱交換后的冷卻水B回到制冷機(jī)組中，PLC控制器，根據(jù)所需要的時(shí)間進(jìn)風(fēng)溫度分別調(diào)控空氣冷卻器41和電加熱器42工作。

試驗(yàn)箱體2包括由試件安裝板23分隔的第一艙室21和第二艙室22，兩個(gè)艙室都有門可以進(jìn)入并可以密閉，第一艙室21設(shè)有連接循環(huán)管道3的艙室進(jìn)氣口，第二艙室22設(shè)有連接循環(huán)管道3的艙室出氣口，第二艙室22內(nèi)沿氣體循環(huán)方向依次設(shè)有空氣混流器、試件出風(fēng)溫度傳感器和第二整流網(wǎng)，冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4和試件進(jìn)風(fēng)溫度傳感器5設(shè)于第一艙室21內(nèi)。

本實(shí)施例中，PLC控制器通過(guò)電機(jī)變頻器連接風(fēng)機(jī)6，可根據(jù)流量計(jì)12采集的氣體流量變頻控制風(fēng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣體流速的調(diào)節(jié)。第一控制閥8、第二控制閥10和第三控制閥11均采用氣動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)切換功能。PLC控制器可獲取各部件的工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)處理效率高。PLC控制器連接有帶顯示屏的上位機(jī)，可用于輸入控制指令和顯示各部件的工作狀態(tài)，可視性高。

本系統(tǒng)的整個(gè)智能控制模塊包括上位機(jī)、NI程序、PLC控制器，控制信號(hào)通過(guò)PLC、NI等相關(guān)模塊與現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備相連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備的功能，并采用穩(wěn)壓電源及開(kāi)關(guān)電源為控制模塊供電。上位機(jī)安裝Labview圖形化編程軟件，通過(guò)NI進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、通過(guò)PLC輸出開(kāi)關(guān)量及模擬量信號(hào)指令，可控制整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的運(yùn)行。

工作原理：

如圖2所示，當(dāng)?shù)谝豢刂崎y8開(kāi)啟，第二控制閥10和第三控制閥11關(guān)閉時(shí)，采用冷卻空氣進(jìn)氣溫度的閉式循環(huán)調(diào)節(jié)控制。開(kāi)式循環(huán)方式是利用環(huán)境空氣作為試件1的進(jìn)氣，進(jìn)氣溫度是環(huán)境溫度，不能調(diào)節(jié)。因此，散熱器(中冷器)試驗(yàn)的液側(cè)(增壓空氣側(cè))的進(jìn)口溫度是隨冷卻空氣進(jìn)口溫度的變化而變化的。例如，散熱器試件1的液體側(cè)循環(huán)進(jìn)口溫度要根據(jù)冷卻空氣進(jìn)氣溫度+液氣溫差進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種形式的風(fēng)洞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低，使用時(shí)因不用對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)比較節(jié)能。適合試驗(yàn)要求不高的場(chǎng)合。

如圖3所示，當(dāng)?shù)诙刂崎y10和第三控制閥11開(kāi)啟，第一控制閥8關(guān)閉時(shí)，采用環(huán)境空氣作為冷卻空氣進(jìn)氣的開(kāi)式循環(huán)調(diào)節(jié)控制。閉式循環(huán)方式是低溫冷卻空氣系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)6、試驗(yàn)箱體2及管路、冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)裝置4、試件1及測(cè)量部分等連接構(gòu)成閉式回路。低溫冷卻空氣在經(jīng)過(guò)試件1表面溫度升高后經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)6及管路后，重新被冷卻降溫到規(guī)定的試驗(yàn)進(jìn)風(fēng)溫度，從而往復(fù)循環(huán)并將試件1迎風(fēng)面流動(dòng)的低溫冷卻空氣溫度調(diào)節(jié)到試驗(yàn)所需的溫度值并加以恒定。閉式循環(huán)結(jié)構(gòu)適合于對(duì)試驗(yàn)冷卻空氣進(jìn)風(fēng)溫度有要求的場(chǎng)合。

使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造的全自動(dòng)控制的汽車散熱器、中冷器風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)既可實(shí)現(xiàn)冷卻空氣進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)控制的閉式循環(huán)，也可進(jìn)行冷卻空氣進(jìn)氣采用環(huán)境空氣不進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制的開(kāi)式循環(huán)。對(duì)不同需求的試驗(yàn)提供了更多的選擇。也產(chǎn)生了一定的節(jié)能環(huán)保的效果。