一種新型風(fēng)室綜合試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)與研究

王鳳陽 喻攀 胡志祥

摘要：本文研究一種新型風(fēng)室綜合試驗(yàn)臺，能分別測試汽車空調(diào)風(fēng)道泄漏量和汽車散熱器散熱量。分析泄漏量測試原理，利用流量法測試空調(diào)風(fēng)管泄漏量，參考并結(jié)合企業(yè)實(shí)際測試需求進(jìn)一步設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)。通過加裝相關(guān)傳感器以及使通風(fēng)機(jī)方向反向等設(shè)計(jì)，使設(shè)備能同時滿足汽車散熱器散熱量的測試。給出了測試時具體的操作方法及重要采集數(shù)據(jù)的處理。

Abstract： This paper studies a new type of comprehensive test chamber for wind chamber， which can test the leakage of automobile air conditioning duct and the heat dissipation of automobile radiator. This paper analyzes the principle of leakage test， uses the flow method to test the leakage of air conditioning ducts， and further designs the structure of the test bench with reference to the actual test needs of the enterprise. By installing related sensors and reversing the direction of the ventilator， the device can simultaneously meet the test of the heat dissipation of the car radiator. The specific operation method and the processing of important data collected during the test are given.

關(guān)鍵詞：空調(diào)風(fēng)道;泄漏量;汽車散熱器;散熱量

Key words： air conditioning duct;leakage;car radiator;heat dissipation

0? 引言

車內(nèi)溫度是對汽車舒適性最主觀的感受，汽車內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)能力將作為重要參數(shù)影響舒適性?？照{(diào)殼體風(fēng)道的設(shè)計(jì)和裝配質(zhì)量是HVAC（供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)）性能的重要參數(shù)之一，如空調(diào)本身裝配質(zhì)量不均導(dǎo)致風(fēng)量不當(dāng)，使艙內(nèi)溫度難以控制，導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷加重，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性變差。由于空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量分配效果與泄露量大小有關(guān)，我們通常把泄漏量作為對內(nèi)飾件密封性評價(jià)的一個主要指標(biāo)，空調(diào)殼體出風(fēng)口泄漏量的大小將直接影響空調(diào)調(diào)溫效果。

目前沒有國標(biāo)或行標(biāo)對空調(diào)風(fēng)道泄漏量給出明確方法進(jìn)行測試。傳統(tǒng)的風(fēng)管密封性檢測是采用浸水或浸油目視氣泡法，這類方法不僅測量精度低且結(jié)果無法量化，同時還會給樣件帶來雜質(zhì)浸入、潮濕生銹等不良影響[1][2]。為此本文將設(shè)計(jì)一種風(fēng)室綜合試驗(yàn)臺，對空調(diào)風(fēng)道泄漏量進(jìn)行測試，同時提高設(shè)計(jì)，使設(shè)備能同時進(jìn)行汽車散熱器散熱量的測試。

1? 泄漏量測試原理

泄漏量測試類似的測試原理及方法可以參考建筑行業(yè)國標(biāo)GB 50243-2002《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[3]。《規(guī)范》對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)漏風(fēng)量的測試要求及測試方法提出了規(guī)定，采用穩(wěn)流器差壓法測試風(fēng)管，選用標(biāo)準(zhǔn)孔板（風(fēng)管式）和噴嘴（風(fēng)室式）這兩種形式進(jìn)行測試。在測量時把被測樣件的一端與穩(wěn)流器之后的管路連接，其余部分均保持密封，通過離心風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)同時保持風(fēng)管內(nèi)部的靜壓穩(wěn)定，測量出穩(wěn)流器前后的靜壓差值大小，公式（1）即為某一工作壓力下測試風(fēng)管的泄漏量[4]。

式中：Q——漏風(fēng)量（m3/h）;

ε——空氣流束膨脹系數(shù);

ɑ——孔板的流量系數(shù);

An——孔板開口面積;

ρ——空氣密度;

ΔP——孔板壓差。

風(fēng)管泄漏量測試裝置由離心風(fēng)機(jī)、節(jié)流器、帶整流柵且有前后直管段的角接取壓孔板測試段、微壓計(jì)、連接風(fēng)管機(jī)被測風(fēng)管組成。如圖1所示[5]。

由于測試對象有很大區(qū)別——建筑風(fēng)道和汽車空調(diào)風(fēng)道在尺寸、材料、連接方式等屬性上完全不同，若要引用此方法對汽車空調(diào)風(fēng)道的空氣泄漏量進(jìn)行測試，需要對方法進(jìn)行改善。

實(shí)際中，企業(yè)送樣測試汽車空調(diào)風(fēng)道既可能會是獨(dú)立的空調(diào)風(fēng)道，也可能是帶出風(fēng)口格柵的完整的儀表板。因此就需要采取風(fēng)室法讓整個儀表板在風(fēng)室內(nèi)，滿足對風(fēng)道整體泄漏量、獨(dú)立支風(fēng)管泄漏量、組合風(fēng)管泄漏量以及出風(fēng)口風(fēng)門密封性等多種對象的測量能力。測量原理為：通過變頻器控制進(jìn)風(fēng)量，保證汽車空調(diào)殼體風(fēng)道內(nèi)部與大氣之間保持一個相對穩(wěn)定的壓力差。在該壓差作用下造成的汽車空調(diào)殼體風(fēng)道漏風(fēng)口泄露量大小等于上游風(fēng)機(jī)送來的空氣流量大小。所以，上游流量傳感器所測量的空氣流量即為汽車空調(diào)風(fēng)道在上述壓差情況下所產(chǎn)生的空氣泄漏量[6]。泄漏量測試原理見圖2。

2? 散熱量測試原理

散熱器散熱量通常根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QCT 907-2013《汽車散熱器散熱性能試驗(yàn)方法》中的方法測試。試驗(yàn)設(shè)備見圖3。

裝置分為氣側(cè)回路和液測回路。氣側(cè)回路類似于C型標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)道，是通過風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，使空氣通過散熱器后，穿過混流器和噴嘴，通過流量計(jì)和靜壓取壓裝置來測量空氣流速和噴嘴前后氣壓。液側(cè)回路原理是由水泵泵水，使水經(jīng)過加熱器后流過散熱器，通過流量計(jì)和溫度傳感器來測量一定時間內(nèi)水的流量和水經(jīng)過散熱器前后的溫度。應(yīng)使液側(cè)循環(huán)回路的加熱裝置功率大于散熱器的散熱功率，使溫度保證持續(xù)恒定。

3? 聯(lián)合設(shè)計(jì)

散熱量的液側(cè)回路作用于散熱器上，發(fā)生在測試設(shè)備外;氣側(cè)回路則相反，通過類似標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)道的原理測試氣動參數(shù)。氣側(cè)回路的設(shè)計(jì)和風(fēng)管泄漏量測試原理十分類似。因此，可以將風(fēng)管泄漏量和散熱量進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，使該試驗(yàn)臺同時具備測試風(fēng)管泄漏量和散熱器散熱量的能力。

設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖4所示，測試泄漏量時，1為開口，消除前后靜壓差。2為儀表板/風(fēng)管放置區(qū)。3為隔板，將空間4隔出來成為穩(wěn)壓室。5為氣體流量計(jì)，6為鼓風(fēng)機(jī);

測量散熱量時，將散熱器放在1口處密封安裝。3為空氣格柵，2、4安裝靜壓壓力計(jì)，5為氣體流量計(jì)，6為抽風(fēng)機(jī)。

可見在測試時，僅僅需要把3位置從隔板替換為格柵，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換為抽風(fēng)機(jī)就可以完成設(shè)備測試能力的轉(zhuǎn)換。

4? 測試方法

汽車空調(diào)風(fēng)道泄漏量測試和汽車散熱器散熱量測試，在設(shè)備結(jié)構(gòu)上存在一定共同點(diǎn)，比如都有風(fēng)機(jī)、風(fēng)室等。在測量器具上將多孔噴嘴裝置替換為進(jìn)氣格柵，以保證雙向使用的便利性。通過系統(tǒng)調(diào)配不同的傳感器可以將兩套測試系統(tǒng)集成統(tǒng)一在同一套裝置中。設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法如下。

4.1 測量泄漏量時：將風(fēng)機(jī)設(shè)置為向內(nèi)鼓風(fēng)的方式，根據(jù)受檢測系統(tǒng)不同，所需的密封方式也不同。

測風(fēng)管整體泄漏量需將空調(diào)四個出風(fēng)口密封，風(fēng)管進(jìn)風(fēng)口與試驗(yàn)臺出風(fēng)口緊密連接;測單根支路風(fēng)管泄漏量，需將該支路出風(fēng)口密封，且將其余三個支路的進(jìn)風(fēng)口密封;測出風(fēng)口密封性需將該出風(fēng)口風(fēng)門關(guān)閉，其余出風(fēng)口密封。

完成準(zhǔn)備工作后，調(diào)整空調(diào)風(fēng)管角度、進(jìn)風(fēng)風(fēng)壓、風(fēng)量等參數(shù)，使之達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定的目標(biāo)值。待風(fēng)管進(jìn)風(fēng)壓力、風(fēng)量等參數(shù)穩(wěn)定后，每隔相同時間壓力平衡誤差小于5%時，記錄相關(guān)原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.2 測量散熱量時：將風(fēng)機(jī)改為向外抽風(fēng)的方式，將散熱器固定在開口尺寸與散熱器尺寸相同的安裝板（工裝）上，將安裝板的開口與散熱器之間密封，再安裝在試驗(yàn)臺風(fēng)室的入口處。將汽車散熱器進(jìn)、出水口分別與綜合試驗(yàn)臺出、進(jìn)水口相連接。

控制汽車散熱器進(jìn)風(fēng)的濕度、風(fēng)量，散熱器進(jìn)口水溫、水流量等參數(shù)，使之達(dá)到試驗(yàn)條件要求值。待散熱器各參數(shù)穩(wěn)定，當(dāng)每隔相同時間的熱平衡誤差小于5%時，記錄相關(guān)原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)。原始記錄應(yīng)包含環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力。

5? 試驗(yàn)結(jié)果處理

5.1 泄漏量相關(guān)參數(shù)

整體風(fēng)管泄漏量應(yīng)為各支路風(fēng)管泄漏量測試值之和即（僅有四個支路）。而風(fēng)門泄漏量讀數(shù)包含了管路的泄漏量，所以應(yīng)當(dāng)測試同條件下風(fēng)管泄漏量qa，再從測量值qt中減去。各出風(fēng)口風(fēng)門泄漏量。

整體泄漏量。

5.2 散熱量相關(guān)參數(shù)

壓力平衡和熱平衡誤差在5%范圍內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效，公式中的符號和術(shù)語見表1。

6? 總結(jié)

密封性是空調(diào)風(fēng)管一個十分重要的特性，既保證了車內(nèi)的舒適性，又節(jié)省了能源。本文首先給出了汽車空調(diào)風(fēng)道泄漏量的測試方法及原理。通過對汽車散熱器散熱量測試的方法分析，結(jié)合兩種測試設(shè)備的共同點(diǎn)，聯(lián)合兩種方法對試驗(yàn)臺進(jìn)行設(shè)計(jì)。給出了兩種能力的測試步驟與測量參數(shù)。表明了該風(fēng)室綜合試驗(yàn)臺同時具備測試汽車空調(diào)風(fēng)道泄漏量和汽車散熱器散熱量的能力。

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