[发明专利]一种发动机进口空气冷却方法

权利要求书

1.一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：具体包括以下步骤：

S1、根据发动机进口空气的冷却要求，由能量守恒定律计算确定冷却剂的质量流量，发动机进口空气的冷却总功率Q计算公式为：

Q＝m₁·Cp₁·(T₁₁-T₁₂) (1)，

其中，m₁为发动机进口空气质量流量，Cp₁为空气定压比热，T₁₁发动机进口空气的温度，T₁₂为要求冷却至的温度；冷却剂流量m₂由公式：

可得，其中，T₂₁为冷却剂初始温度，T₂₂为冷却剂最终温度，与发动机进口空气最终冷却温度T₁₂相等，Cp_2l为液态冷却剂定压比热，Cp_2g为气态冷却剂定压比热，T_s为发动机进口空气压力P₁₁对应的冷却剂饱和温度，h_lt为冷却剂汽化潜热；

S2、根据步骤S1，将冷却剂流经热交换器，与发动机进口的高温空气进行对流换热，完成高温空气的初步冷却，同时冷却剂吸热升温至高温液相状态，其温度高于空气压力对应的饱和温度；然后将热交换器内吸热升温后的冷却剂喷注至热交换器出口的高温空气，使其在高温空气中蒸发吸热，实现对发动机进口的高温空气的最终冷却。

2.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：所述冷却剂为水，且所述冷却剂的入口压力大于等于1MPa。

3.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：步骤S2中将冷却剂流经热交换器与高温空气进行对流换热的过程中，还包括确定热交换器热力方案参数，采用平均温差法，具体方法为：根据热交换器进出口冷却剂温度和空气入口温度，由公式：

Q₁＝m₂·Cp_2l·(T₂₁₅-T₂₁) (3)

确定热交换器的功率Q₁，T₂₁₅为热交换器出口冷却剂温度，然后根据能量守恒定律，由公式：

确定热交换器出口空气的温度T₁₁₅；然后热交换器中空气和冷却剂之间的换热平均温差ΔT采用对数平均温差，ΔT由公式：

计算求解；然后选择热交换器的换热管管径、管间距等结构参数，并根据热交换器设计手册，确定对流换热系数h_tr，并根据公式：

最终确定换热面积A。

4.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：所述热交换器内空气的流动速度小于30m/s，且空气的流动损失小于3％。

5.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：步骤S2中热交换器内冷却剂吸热升温至高温液相状态，其温度高于进口空气压力对应的饱和温度，且温度差大于等于20K，即冷却剂温度T₂₁₅≥T_s+20。

6.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：步骤S2中冷却剂与发动机进口空气的质量流量之比小于等于0.2。

7.根据权利要求1所述的一种发动机进口空气冷却方法，其特征是：步骤S2中将吸热升温后的高温液态冷却剂喷注至发动机进口空气的喷注装置选择直流式喷嘴或离心式喷嘴。