汽车冷却模块-散热器设计计算软件

1.所需发动机参数：发动机额定功率点和最大扭矩点的功率、转速、以及这两点的水套散热量、水泵流量和燃油消耗率等.

2.散热器散热量Qw：

通常可通过发动机台架测试提供水套散热量，可以利用以下经验公式对冷却系统热负荷进行估算：

A —传给冷却系统的散热量占燃料性能的百分比，一般取0.15

ge－内燃机燃油消耗率：g/kw·h

Pe－内燃机功率：kw

hn－燃料低热值：4.6*10^7J/kg

同时考虑到发动机舱内温度上升到38℃以后，每上升5.6℃，发动机的热负荷增加1％，根据试验测量，发动机舱的平均温度在80℃左右，发动机的热负荷上升约7.5％，因此水套的散热量应进行修正：

额定功率点：Qw=Qw1(1+7.5%)

最大扭矩点：Qw=Qw2(1+7.5%)

3. 散热器正面积A ,即散热器芯部面积：

A=(0.0027～0.0034) ×Qw

Q w＜73.5kw取上限

Q w＞73.5kw取下限

在安装空间允许的情况下，尽可能争取最大的正面积空间，以降低散热器的风阻，提升散热器在实车下的换热性能；

4. 散热面积S，即散热器冷却管、散热带与空气接触的所有表面积之和：

式中Qw—散热器散热量

Δt－冷热液体间温差

K －传热系数，单位是W/m2℃,表示冷热流体间的温差为1℃时，单位传热面积在单位时间内所传递的热量。因此K 值表征传热过程的强弱。一般K 取0.08～0.12

5.芯体厚度D

式中S－散热面积（m²）A －正面面积（m²）

Φ －散热器芯体紧凑性系数（500~1000m²/m³）轿车、轻型车取上限，中型车以上货车取下限.

6.风扇风量确定，根据设计工况点的总散热量和热平衡方程计算散热器带走该热量所需的空气流量，即为风扇需提供的风量。公式为：

qa——空气流量，立方米每小时（m3/h）

Ф——散热量，千瓦，（kw）

ΔTa——换热器前后空气温度差，摄氏度（℃）

ρa——空气密度，千克每立方米（kg / m3）

Cp,a——空气定压比热，千焦每千克摄氏度，（kJ/（kg·℃））

式中各参数要求获取过程如下：

6.1ΔTa换热器前后空气温差：此处为散热器前后温差，根据经验值或参考车热害试验取得（≈40℃）；

6.2 ρa空气密度：根据经验值或参考车热害试验取散热器前空气温度t℃（≈48℃），再由式2计算t℃下的空气密度：

式中：ρ20℃=1.293 kg/m3

6.3 Cp,a空气定压比热：根据经验值或参考车热害试验取得散热器前空气温度（≈48℃），然后查表得该温度下，空气的定压比热容。

7风扇静压确定；

根据设计工况点的风量Qa及散热器芯体面积A，取得冷却模块的平均通过风速.

如用某车型冷却模块（冷凝器+散热器）的风阻特性拟合风阻曲线，求出其在某风速下压力损失P，即为风扇需提供的静压值。

发热特性、目标温度:

强电系统冷却散热器:

发动机冷却水温预测:

设定已知条件：

需求散热量5KW、超导热管与冷却介质温差5℃、集流管尺寸20*20mm

流量10L/min。

计算如下:

对流换热系数h=λ/d*0.023*(Re^0.8)*Prw^0.3

其中λ为冷却介质导热系数、d为当量直径、Re为雷诺系数，Prw为普朗特数

d=4A/L（A为通水截面积，L为流道内径周长）

Re=ρvd/μ（ρ为介质密度，v为介质流速，μ为黏度系数）

计算可得换热系数h；

由Q=h*S*ΔT（Q为散热量、S为热交换面积、ΔT为温差）

计算可得需求热交换面积S

由此可设计超导热管需插入集流管尺寸，电池宽度一定（及超导热管宽度一定）的情况下，若集流管内部尺寸无法满足，需修正集流管尺寸，重新设计。

四.表格公式计算和校核

如图所示表格：

设计部分：输入黄色背景部分的参数，其余参数根据嵌入的公式自动计算，输出绿色背景项目的参数——即散热面积需求和风量需求；校核部分是根据不同工况，比如风速，计算已经设计好的散热器的散热量.

五.自动计算软件

先选择设计或者校核，输入相应参数，比如温度边界、密度等，自动计算:

自动计算软件–可视化

制作可视化软件：左上角选择设计模式/校核模式，同样填写相关参数，点击开始计算，下方输出栏显示计算结果。