空滤设计基本方法及计算.pptx

一.空气滤清器的工作过滤原理和结构:1.1 常用的内燃机空气滤清器的过滤原理是离心过滤、表面过滤、深度过和粘附过滤等，有时可以以几种过滤方式联合使用。1.2 空气滤清器的结构：粗滤器是属于离心过滤，如切向进气口粗滤器；帽式粗滤器；盆式粗滤器；叶片环式粗滤器；切向、轴向、直通式旋流管等都属于粗滤器。滤纸是属于表面过滤，是目前滤芯的常用过滤材料。无纺布、泡沫塑料、钢丝绒是属于深度过滤和粘附过滤，也是滤芯的常用过滤材料。不带粗滤器的空气滤清器是单级式空气滤清器，根据空气中含尘浓度的不同，可选用不同形式的粗滤器与细滤器组合，形成多级式空气滤清器。离心式空气滤清器是指带有粗滤装置的空气滤清器影响发动机缸套、活塞、活塞环等机件磨损的最危险的粉尘粒径约20um 第1页/共21页二二.空气滤清器的进、出气口管径设计与计算空气滤清器的进、出气口管径设计与计算:d1d2空气进气口空气进气口空气出气口空气出气口d2d1 在设计空滤时,空滤的进、出气口管径常常受到主机厂在装配配合方面制约,而空滤总成进、出气管口径的大小将会直接影响空滤总成的原始阻力，因为在空气流量不变的情况下，空滤总成进、出气管的大小所产生的流速是影响空滤总成阻力的直接因素。d2d2d1V=/s /s 第2页/共21页2.1空气滤清器的进、出气口管径设计与计算:3.610-3 式中：-额定空气流量 m3/hF-管径面积 F=d2/4 mm2 d-管径 mm V-管径流速 m/s (根据经验值应控制在/s /s )空滤的进气口管径一般情况下与出气口管径相等，也可大于出气口管径。第3页/共21页三.叶片环式空气滤清器设计:壳体 housing叶片环 blade ring,安全滤芯 safety element主滤芯 main filter element排尘阀 Dust release valve上盖 cover 密封垫 Packing 在含尘浓度很高的环境中，可选用带有叶片环式粗滤器的空气滤清器，这是较为典型的结构。第4页/共21页3.1 3.1 叶片环设计与计算:叶片环叶片的角度 对粗滤效率的影响非常重要，叶片通道中空气流速的大小对粗滤而言是决定性的。空气流速值大，有利于提高叶片环的粗滤效率，但会使总成原始阻力明显增大；空气流速值小，空气中尘粒的离心力就小，粗滤效率会下降。Q=FV 式中：-额定空气流量 m3/h V-叶片通道中空气流速 m/s （应控制在（应控制在221m/s，非常重要），非常重要）F-叶片通道中有效通道面积，m2第5页/共21页四.旋流管式空气滤清器设计:在含尘浓度极高的环境中，选用带有旋流管粗滤器的空气滤清器，例如：战车、工程机械和冶金矿山等。另外，常在主滤芯中设置安全滤芯。如旋流管粗滤器带有排气引射自动排尘系统的，同时又在主滤芯中设置安全滤芯的空气滤清器，是多尘地区使用的高级空气滤清器。旋风叶片Cyclone vane旋风管组件 Cyclone tube ASSY排尘阀 Dust release valve旋风进气导管Air Inlet ASSY联接软管 Bellows联接弯管 Air guide联接软管 Air guide第6页/共21页4.1 4.1 旋流叶片设计与计算:旋流叶片的螺旋升角 对粗滤效率的影响非常重要，旋流叶片通道中空气流速的大小对粗滤而言是决定性的。空气流速值大，有利于提高旋流管的粗滤效率，但会使总成原始阻力明显增大；空气流速值小，空气中尘粒的离心力就小，粗滤效率会下降。3.610-3n 式中：-额定空气流量 m3/hF-单个旋流叶片通道面积总和 mm2 (该面积由螺旋升角决定)n-旋流管数量 只 V-旋流管道流速 m/s（应控制在242m/s242m/s，非常重要）粗滤器外壳粗滤器上盖粗滤器下盖旋流进气管热卷边(密封)旋流叶片旋流出气管空气进气方向第7页/共21页T-84主战坦克主战坦克 T-84动力系统的核心是一台1200马力的6TD-2多燃料柴油发动机。沙漠条件下，粗滤器的粗滤效率99.8%，可以保证坦克在动机运转35小时或行驶1000公里无需更换空气滤清器。对空滤粗滤器设计而言：对空滤粗滤器设计而言：它是粗滤器设计所能达到的最高境界它是粗滤器设计所能达到的最高境界粗滤效率 Prefilter efficiency：99.8%在沙漠环境下 In the desert environment：寿命 Life time：35h or 1000km4.2 粗滤器设计的典范粗滤器设计的典范第8页/共21页五五.发动机进气量计算公式：发动机进气量计算公式：该公式用于近似地确定最高转速时的最大进气体积。Qmax=VdSmaxVeKQmax：最大空气体积流量，m3/minVd：发动机总排量，升 lSmax：发动机最高转速，rpmVe：充气系数 K：常数常数 K二冲程发动机1000四冲程发动机2000充气系数Ve汽油机柴油机火花点火,02500rpm0.80自然吸气0.85火花点火,25003500rpm0.75增压发动机1.60火花点火,3500rpm0.70增压中冷发动机1.85第9页/共21页粗滤器型式粗滤效率 (%)合格品一等品优等品叶片环式和切向进气式粗滤器808587直通旋流管式粗滤器909495轴向、切向旋流管式粗滤器939698六六.粗滤器产品质量分等标准：粗滤器产品质量分等标准：第10页/共21页七.滤材的选用:滤材的选用应满足滤芯的基本要求,在内燃机进气系统中空气滤芯常用的滤材有:1.以有机合成纤维为主体的无纺布；2.以玻璃纤维为主体的玻璃纤维滤布；3.以木浆纤维为主体的滤纸；离心式空气滤芯的滤材，一般选用以木浆纤维为主体的滤纸或覆膜滤纸。瓦楞滤纸是最常见用在工程机械车的滤芯上，其优点是在同等的过滤面积下，增大的表面过滤面积有利于提高滤芯的容尘量，既提高滤芯的寿命。第11页/共21页八.滤材技术参数对滤芯综合性能的影响:滤材技术参数滤芯综合性能阻力滤清效率使用寿命过滤面积(m2)大小高长小大低短透气度(L/m2s)大小低长小大高短孔径(um)(最大孔径、平均孔径）大小低长小大高短抗湿性能高长低短滤芯性能的作用影响发动机的动力的动力输出影响发动机的机件磨损和正常运行影响发动机的运行成本在选择滤纸时，重点应考虑滤材的透气度、表面最大孔径、表面平均孔径和滤芯在选择滤纸时，重点应考虑滤材的透气度、表面最大孔径、表面平均孔径和滤芯的滤清效率有重要意义。的滤清效率有重要意义。共 20 页 第 15 页第12页/共21页九.滤芯折数计算:内骨架长度LL=dd-滤芯的内径 mm n=d/5 n-滤芯的折数-滤纸的厚度 mmd第13页/共21页十.滤芯的面速验算:V=1103 7.2nbhQV-滤纸的面速 m/sQ-空气额定流量 m3/hn-滤纸的折数 折 b-滤纸的折宽 mmh-滤纸的高度 mmV0.08 m/s (非常重要非常重要)第14页/共21页十一.滤材最大面积F Fmaxmax的确定:在设计圆筒形滤芯时，应注意控制滤芯的内径d与外径D的比值，其目的是为获取滤芯的滤材具有最大的面积Fmax，这对设计滤芯是非常重要的。dDb下图（表一）为d/D的比值与滤材最大的面积Fmax的关系当滤材的面积F相同时，可对应不同的的d/D的比值，即对应不同的滤材折宽b，为了有利于滤材不并折，应选用较小的折宽b。注意：注意：为了防止滤材有效过滤面积的下降，建议滤 材 的折宽b55mm，如果b55mm，应采取特殊的措施，防止滤材并折现象的发生。第15页/共21页表一由表一和图一可得出，对于圆筒形滤芯：1.当d/D=0.5时：滤芯上的滤材具有最大的面积Fmax。2.当0.34 d/D 0.66时：滤芯上的滤材面积F90%Fmax。11.1 11.1 确定滤材最大面积确定滤材最大面积F Fmaxmax:d/DFmax%0.1360.2640.3840.34900.4960.51000.6960.66900.7840.8640.936图一第16页/共21页十二.空气滤清器的主要性能要求：空气滤清器的阻力应低，能保证发动机有足够的吸气量；空气滤清器应有很高的滤清效率，能把引起发动机缸套、活塞、活塞环等机件严重磨损的尘粒滤除掉，减少发动机的磨损，提高发动机寿命和工作的可靠性。空气滤清器应有足够的容尘量，或空气滤清器的寿命要长，或空气滤清器的保养周期要长。容尘量、寿命、保养周期，三句话是一个意思，就是要使空气滤清器的使用、保养费用“省”、“低”。空气滤清器中粗滤器的粗滤效率越高，空滤芯的负担越 少，则使用寿命就越长。第17页/共21页十三十三.汽车噪音源分析汽车噪音源分析:汽车噪音对环境的影响，可将汽车噪音分为车外噪音和车内噪音。车外噪音是指：汽车各部分噪音辐射到车外空间的那部分噪音。主要包括发动机噪音、排气系统噪音、传动系统噪音、制动系 统噪音、风扇噪音、轮胎噪音等。车内噪音是指：车厢外的汽车各部分噪音通过各种途径传入车内的那部分噪音以及汽车各部分震动传递路径激发车身各部件的 结构震动向车厢内辐射的噪音，这些噪音声波在车内空间声学特性的制约下，生成较为复杂 的混响声场，从而形成车内噪音。空滤进气系统噪音是发动机噪音的一部分，它包括进气口噪音，管路噪音和空滤壳体的腔体噪音。空滤进气系统噪音是发动机噪音的一部分，它包括进气口噪音，管路噪音和空滤壳体的腔体噪音。第18页/共21页试验灰尘：试验灰尘：ISO 12103-A2和ISO 12103-A4粒子尺寸分布最大容积百分数%粒子尺寸 mA2 细粒A4 粗粒12.53.50.61.0210.512.52.23.7318.522.04.26.0425.529.56.28.2531368.010.57414612.014.510505417.022.020707432.036.040889157.061.08099.510087.589.512010097.098.018099.5100200100第19页/共21页ISO 12103-A2和和ISO 12103-A4的化学成分的化学成分化学成分质量百分数%化学成分质量百分数%SiO26876CaO12Al2O31015MgO0.51Fe2O325TiO225Na2O24K2灼烧损失(1050时)2%5%第20页/共21页感谢您的观看！第21页/共21页