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蒸发冷却空调应用中存在问题及解决设想论文

摘要：

目前,集中式蒸发冷却式空调系统在我国西部地区得到了越来越广泛的应用, 但其缺点即风道大、使用灵活性差，而且不能实现多个房间分别进行调节控制。针对集中式系统的缺点本文提出采用有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统，并从理论上进行了可行性分析。

关键词：

蒸发冷却 半集中式 空调系统 环保 节能

1. 蒸发冷却技术现状

蒸发冷却过程是以水作为制冷剂的，由于不使用CFCs，因而对大气环境无污染，而且可直接采用全新风，极大地改善了室内空气品质。同通常的机械制冷的原理一样，由制冷剂的蒸发而提供冷量。但是对蒸发冷却来说，是利用水的蒸发取得能量，它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发。一般可以直接补充水分来维持蒸发过程的进行。

据有关文献对蒸发冷却空调在乌鲁木齐、西安、哈尔滨、北京的应用分析可知：其运行能耗约为常规空调设备的1/5（机械制冷系统装机功率50w/m2左右，蒸发冷却系统装机功率10 w/m2，节电80%）；从初投资方面看，约为常规空调设备的1/2（机械制冷方式造价400元/ m2左右，蒸发冷却系统造价250元/ m2左右，节省投资30~50%），且具有加湿功能；从室内空气品质方面看，蒸发冷却系统由于按100%新风运行，因此明显优于常规空调系统，而且它以水为制冷剂，不使用CFCS，对大气环境无污染。

该技术在八十年代中期传入我国，在我国西部干旱地区（尤其是新疆地区）得到研究和应用，因为我国西北地区昼夜温差大，空气干燥，夏季室外空调计算4湿球温度较低（一般低于22度）；昼夜温差大，每日早晚与中午气温（干球温度）相差较大；冬季室外干球温度较低，多为干冷气候（若只对室内供热，室内空气相对湿度一般低于20%）。这些独特的气象条件为蒸发冷却技术提供了天然的应用场所，因为蒸发冷却是一种适宜在干燥地区使用的供冷技术，它利用水分蒸发吸热来降低送风温度，从而降低房间温度。正是由于西部的特殊气候条件使得蒸发冷却空调系统替代常规空调系统成为可能。目前蒸发冷却空调系统在新疆地区的宾馆、办公楼、餐饮、娱乐、体育馆、影剧院等公共与民用建筑以及一些工业建筑中已广泛应用，仅乌鲁木齐绿色使者中央空调有限责任公司在新疆地区完工的工程项目超过70余个[1]。

2. 蒸发冷却空调存在的问题

当前我国西部地区的许多高楼大厦、公共建筑内，仍广泛使用机械制冷空调系统。尽管这些系统提供了舒适的工作生活环境，但和蒸发冷却空调机组相比较其一次性投资巨大、运行费用昂贵、维修与养护复杂，而且会引发“病态建筑综合症”和造成环境污染。尤其是SARS疫情爆发后空调系统的安全性问题更加引起暖通界人士和卫生部的关注。室内空气品质越来越得到关注，而蒸发冷却系统由于按100%新风运行，不使用CFCS，对大气环境无污染，因此明显优于常规空调系统。目前在我国西部地区多采用集中式蒸发冷却系统, 其优点是使用时间长，便于维护，整个系统在需进行空气调节的场所仅有风道敷设而没有水路布置，故其设计简单成本低，因不需在吊顶中设置水管从而彻底消除了凝结水渗漏的问题。另外，该系统多采用全新风，大大改善室内空气品质，同时，在过渡季节采用全新风可节约能耗。

集中式蒸发冷却系统也有一些缺陷：首先，应用单元式直接蒸发冷却空调机会导致室内湿度较高（通过对乌鲁木齐已完工系统现场测试，室内湿度约75%）。其次，由于是采用冷空气对室内进行冷却而空气的比热较小，所以该系统风量较大，结果导致系统风道比一般半集中式空调系统风道占用空间大，导致其使用灵活性差。第三点，考虑到成本问题，目前尚没有物美价廉的末端产品来实现多个房间分别控制调节。但从设计和经济的角度考虑对温湿度控制精度要求不高的舒适性空调仍具有可行性，尤其对大型娱乐场所、餐饮、商场、体育场馆、会议中心、各种活动中心等公共场所具有很大优势。这也是集中式蒸发冷却空调系统在新疆地区近年来应用广泛的一个重要原因[2]。

3. 半集中式蒸发冷却空调系统的提出

由于集中式系统的缺点即风道大、使用灵活性差，而且不能实现多个房间分别进行调节控制。因此在某些场合限制了集中式空调系统的应用。因为传统的半集中式空调系统该系统能单独调节各个房间温度，适合风管不易布置和层高较低的场所,如宾馆客房和写字间等。故针对集中式系统的缺点本文提出了有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统，并从理论上进行了可行性分析。

半集中式蒸发冷却式空调系统

此系统和传统的风机盘管加新风系统略有不同，传统风机盘管加新风系统所用冷媒是冷水机组提供的冷水，故冷水机组是核心。而半集中式蒸发冷却系统的.核心是蒸发冷却段，是利用水的蒸发取得能量，它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发,而是直接补充水分来维持蒸发过程的进行，系统中新风由蒸发冷却新风机组处理，根据室外设计参数和负荷特点可选用单级或多级蒸发冷却。具体图示见图3-1。

传统半集中系统 蒸发冷却半集中系统

图3-1 传统系统与蒸发冷却系统的比较

直接蒸发冷却处理过程中，新风被等焓加湿，循环水温近似等于进口空气湿球温度。例如在乌鲁木齐夏季室外空调计算湿球温度约18℃，当空气被直接蒸发冷却处理后，理论上循环水温亦能达到18℃。若使用间接-直接蒸发冷却过程，则新风首先经等湿冷却，然后等焓加湿，这样处理后循环水温可进一步降低达到13～16℃，虽然经上述两种方式处理后的水温均高于冷水机组的冷冻水温7～12℃，但只要加大水量，通入冷却盘管后仍然可以承担部分负荷。故半集中式蒸发冷却系统与传统系统的主要区别是它的所有负荷均由蒸发冷却过程承担，而不需要冷水机组和冷却水系统，其初投入大大降低，一次投资综合造价仅为传统制冷空调方式的40%～80%。

可行性分析

为了探讨半集中式蒸发冷却空调系统在西北地区使用的可行性,以乌鲁木齐气候为例，进行设计方案的探讨和比较。乌鲁木齐室内外状态点及参数见图3-2。

图3-2 室内外状态点

地点：乌鲁木齐夏季

季节：夏季

tgw：室外干球温度 ℃

tsw：室外湿球温度 18℃

tgn：室内设计温度 27℃

相对湿度 60%

大气压力 mbar

传统风机盘管+新风系统

从图3-2中可看出，夏季室外空气的含湿量dw小于室内空气的含湿量dn,即室外空气需要加湿处理，为实现这一目的，在传统的风机盘管加新风系统中一般是在送风机前安装蒸汽加湿系统对被处理空气进行等温加湿。见图3-3。

空气处理过程(W 室外空气状态点，N室内空气状态点，KL新风机温升)

图3-3 传统风机盘管加新风系统空气状态变化图

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+直接蒸发冷却新风机组] [3]

风机盘管+直接蒸发冷却新风机组的半集中式系统，则其空气变化过程如图3-4所示。

图3-4 风机盘管+直接蒸发冷却新风机组

直接蒸发冷却新风机组，直接蒸发冷却效率ηDEC最高可达90%，按ηDEC=90%计算：

（3-1）

注：tws 室外空气湿球温度

使用循环水处理的直接蒸发冷却是一等焓加湿过程，因此可确定L点的状态。循环水温最终被固定在机器露点L接近室外湿球温度。由式（3-1）可知:

tsh=tL=tw-(tw-tws)×90%

=()×90%=℃

注：tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温略高于室内空气露点温度℃，所以只能对室内回风进行等湿冷却。

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组]

风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组的半集中式系统，空气变化过程见图3-5。

图3-5 风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组

间接+直接蒸发冷却新风机组。绿色使者中央空调有限公司生产的板翅式间接蒸发冷却器其效率ηIEC最高可达60～75%，如果按ηIEC=60%计算：

（3-2）

注：tws 室外空气湿球温度

间接蒸发冷却是一等湿降温过程，根据式（3-2）可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×60%

=()×60%

=℃

由tp=℃可知其湿球温度tps=℃并且直接蒸发冷却入口温度就是℃。再根据式（3-1） 得： tsh=tL=tp-(tp-tps)×90%

=()×90%

=℃

注：tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温低于室内空气露点温度℃，所以可对室内回风进行除湿冷却。

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+（间接1+间接2+直接）蒸发冷却新风机组]

风机盘管+（间接1+间接2+直接）蒸发冷却新风机组，空气变化过程如图3-6所示。

图3-6 间接1+间接2+直接蒸发冷却半集中式系统

采用带有表冷却段（冷却塔供冷的第一级间接蒸发冷却段）的三级蒸发冷却新风机组，其表冷段利用冷却塔的冷却水对新风进行冷却。这种将冷却水通入表冷器的冷却塔供冷方式同间接蒸发冷却一样实现了对空气的等湿降温处理。因此，这种带有冷却塔供冷的间接+直接蒸发冷却机组又被称为三级蒸发冷却机组（两级间接蒸发冷却+直接蒸发冷却）。如利用冷却塔的冷却水，冷却效率可达η冷却塔= 40～50%左右，空气终状态温度≈空气初状态湿球温度w+6～8℃. 按η冷却塔=50%计算有：

（3-3）

首先根据式（3-3）可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×50%

=()×50%

=26℃

则间接蒸发冷却的入口干球温度就是26℃，根据焓湿图可知此时湿球温度tps为℃。根据式（3-2）可确定Q点的状态

tQ=tp-(tP-tPs)×60%

=26-()×60%

=℃

则直接蒸发冷却的入口干球温度就是℃，根据焓湿图可知此时湿球温度tQS为℃。再根据式（3-1）可确定L点的状态

tL=tQ-(tQ-tQS)×90%

=()×90%

=℃

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温低于室内空气露点温度℃，所以可对室内回风进行除湿冷却。

4. 结束语

半集中式蒸发冷却系统用水作为制冷剂, 无冷水机组, 其中直接系统和(间接+直接)系统均无冷却水系统, 故它们的初投资均比传统半集中式系统低, 而且运行费用少。

由于半集中式蒸发冷却系统的供水温度较高，故供水量较大。其中直接蒸发冷却段的冷却水量的多少将直接影响到机组的制冷量，而负荷需要的冷却水量较大时又需要考虑补水和补水量等等，这些都需要进一步的探讨。

参考文献

1． 翔，武俊梅等，中国西北地区蒸发冷却技术应用状况的研究，第11届全国暖通空调技术信息网大会论文集 419~423

2． 刘鸣，蒸发冷却空调技术的工程应用问题，西北五省暖通空调制冷热能动力2002联合学术年会 84~87

3． 陈沛霖，蒸发冷却在空调中的应用，西安制冷，1999，1：1~7

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厢式汽车底盘改装设计【摘要】根据用户需求,使厢式汽车具有各种功能,必须对其底盘进行改造。文章在分析底盘改装设计内容和要求的基础上,对车架后悬的改装,千斤顶的安装,油箱的移位等提出改造设计方案,并提出了操作注意事项。【关键词】底盘;改装设计;注意事项0引言厢式汽车是具有独立的封闭结构车厢或与驾驶室联成一体的整体式封闭结构车厢,装备有专用设施,用于载运人员、货物或承担专门作业的专用汽车厢式汽车主要由二类汽车底盘、车厢,连接装置等组成。多数情况下,生产厢式汽车的专用汽车改装厂自己不生产底盘,而是从生产汽车的主机厂购买二类汽车底盘,回厂后根据需要对底盘进行改装设计。为了满足用户提出的要求,保证厢式车具有各种各样的功能,需要对底盘进行这样那样的改装设计总结笔者多年来的工作经验,底盘改装项目主要有车架后悬的改变、加装千斤顶、油箱移位、移动横梁、移动汽液管等。改装时,总的原则是不影响、不降低原二类底盘的性能,不允许随意改变底盘轴距、轮距,保证改装后底盘的强度性能。改装设计应使原来底盘的保养部位、润滑点、注油口、蓄电池和驾驶室翻转操纵机构易于接近,便于操作,不能损坏原底盘上为用户正确使用而设置的各种标识,不应使底盘的维修及保养变得困难[1]。1车架后悬的改造后悬改装设计车架后悬的改造有两种情况,1)后悬缩短。2)后悬加长。按照GB7258《机动车运行安全技术条件》[2]要求,客车及封闭式车厢的车辆后悬不得超过轴距的65%,最大不得超过。对于特殊改装汽车,除了满足上述条件外,为了保证车辆越野性,还要满足离去角要求,GJB219B《军用通信车通用规范》[3]中规定,底盘改装后离去角不得小于26°。一般情况下,车架后端至上装车厢后端的距离不得超过400 mm。当缩短车架后悬时,要保留后横梁或直接利用后横梁附近之前的横梁,同时注意不能损坏板簧后吊耳的连接。当加长车架后悬时,后横梁至前一横梁的距离不应大于1 200mm～1 400 mm,必要时在延长的空间内纵向增加辅助横梁。不论缩短还是加长车架后悬,改制后的后横梁在车架大梁前大约50mm左右(见图1)。后悬加长设计时,为了保证车架的强度,要采用与原车架纵横梁同型号、规格的材料,材料的性能、质量应符合相应标准的规定,一般车架都选用16MnL专用材料。后悬改装操作注意事项后悬改装时要移动后横梁或增加辅助横梁,横梁与纵梁上下翼联接最好采用铆接方式。铆接具有工艺简单、抗震、耐冲击和牢固可靠等优点。如果采用螺栓联接,要注意螺栓应采用强度等级不低于级的螺栓,螺母应采用自锁螺母,整体上要保证强度和防松要求。纵梁加长一般采用焊接方式,为了确保车架加长不出现质量问题,一般企业都制定了《车辆改装车架接长专用工艺规程》,其中规定了焊接人员、设备、材料、操作方法等,每批产品改装前都要做焊缝强度试验,试验合格后,才允许按照工艺要求进行施工。试样材料与被接长的纵梁一致,一般都是16MnL,按照下图制作两件(见图2)。两件对接立焊,采用J507或J502焊条,分两次焊完,底层采用!( mm焊条,顶层采用(!4 mm焊条,电流I=110～170A。焊缝要求如下(图3)。

汽车发动机冷却系统的故障诊断与维修摘要】要使发动机工作可靠、耐久，冷却系统应使发动机在最适宜的温度范围内工作。保证发动机工作在适宜温度范围内，则要做好很好的故障检测。根据发动机冷却系统出现过热运转和过冷运转可能出现的问题进行分析诊断，同时就出现的故障如何进行维修与保养进行了论述。【关键词】冷却系统；故障检测；维修与保养1前言冷却系统是发动机的重要组成部分，据有关资料介绍，汽车故障的50%左右来自发动机，而发动机故障的50%左右是由冷却系统故障引起的，由此可见冷却系统在汽车可靠性中的重要作用。冷却系统不仅对发动机的可靠性会产生重大影响，而且也是影响发动机动力性和经济性的重要因素，其功用就是保证发动机在任何负荷条件下和工作环境下均能在最适合的温度状态下正常和可靠地工作。2冷却系统的故障检测要使发动机工作可靠、耐久，冷却系必须在发动机工作的任何工作状态和任何可能的环境温度下，都应使发动机在最适宜的温度范围内工作。要保证发动机工作在适宜温度范围内，则要做好故障检测。过冷运转发动机在水温低于65℃下运行叫过冷运转。发动机未曾充分运转使水温达到一定程度就开始工作，或者当节温器开启温度过低时，冷却水过早进入大循环，都会引起过冷运转。检查方法如下：①检查冷却水的温升速度。观察仪表板水温表，如水温升得很慢说明节温器工作不正常。②检查散热器水温，把数字式温度计的传感器插入水箱，测量上水室温度与水温表读数（发动机水套温度）并作比较。水温升到68～72℃以前，甚至发动机启动不久，散热器的水温就和水套的水温一同升高表明节温器不良。③拆检节温器确认故障。过热运转冷却水量不足引起发动机过热发动机冷却系统容纳不了规定的水量，或在运行中冷却水消耗异常而使发动机过热。分析诊断：①对老旧汽车应特别注意检查冷却水容量是否足够，若散热器良好，应取下发动机水箱检查水管内水垢沉积情况；②严寒季节和地区应特别留意散热器是否结冰，这种故障的特征是发动机水温已达到100℃，但散热器仍然冰冷；③水泵泄水孔漏水常误断为散热器出水胶管漏水，可用一洁净木条伸到泄水孔处，若木条上有水迹则说明水泵漏水；④若冷却系外部不漏水而冷却水仍消耗过快，则应检查冷却系内部有无漏水，拔出机油尺，若发现机油中有水，这可能是气门室内壁或进气通道内壁破裂漏水。冷却水蒸发损失过大时，则应检查散热器盖的排气阀是否失效，若冷却水容易从加水口处飞溅出来，则说明散热器盖的排气阀失效。水量足而发动机过热发动机的冷却水既不缺少也不漏，但在行驶中发动机突爆，动力不足；水温超过90℃直至沸腾，或运行中水温在90℃左右，但一停车冷却水立即沸腾。分析诊断：先检查百叶窗开度或是否关闭，若开度足够，再检查风扇叶片的固定情况和皮带松紧是否适当。若风扇皮带转动正常，则应检查风扇的风量。方法是在发动机运转时，将一张薄纸放在散热器前面，若纸被牢牢地吸住，说明风量足够。风扇叶片方向不能装反，否则应调整风扇叶片的角度，并将叶片头部适当折弯以减少涡流。必要时要换新扇。如风扇正常，可触试散热器和发动机温度。若散热器温度低而发动机温度高，说明冷却水循环不良，应检查散热器出水胶管是否被吸瘪，内孔有无脱层堵塞。如果出水管良好，可拆下散热器的进水软管并起动发动机，这时冷却水应有力地排出，若不排水说明水泵或节温器有故障。若上述部位均正常，再检查散热器和发动机各部温度是否均匀。如散热器冷热不均，说明其水管有堵塞或散热片倾倒过多。发动机在运行中突然过热发动机运行中突然过热，或冷起动时发动机水温迅速升高并沸腾，在补足冷却水后才转为正常。分析诊断：①行驶中发动机突然过热，应首先注意电流表动态，若加大油门时电流表不指示充电，且表针只是由放电3～5A间歇摆回“0”位，说明风扇皮带断裂，如电流表指示充电，则应使发动机熄火，用手触摸散热器和发动机，若发动机温度过高而散热器温度低，说明水泵轴与叶轮松脱，使冷却水循环中断；若发动机与散热器温度差别不大则应查找冷却系有无严重漏水处；②冷却水在初发动时温度很快升高，致使冷却水沸腾，这多系节温器主阀门脱落并横卡在散热器进水管内，阻碍了冷却水的大循环，使冷却系内压力迅速升高，当内压达到一定程度时便突然冲动卡滞的主阀门使其改变方位，迅猛地导通大循环水路，此时沸腾的水便迅速冲开散热器盖。在行驶过程中若总是发现冷却水沸腾，应立即停车，使发动机低速运转至水温正常后再熄火检查，不许掺水降温，以防温差变化太大造成有关零件由于内应力而发生裂纹。气缸垫若烧坏，有时也能使水箱口向外溢水和排出气泡，呈现出冷却水沸腾的状态，这主要是因为气缸垫烧坏或缸盖、缸套出现裂纹，使高压气体窜入水套而冒出激烈的气泡。若气缸垫或缸盖的裂纹与润滑油路相通，水箱中还会出现油迹。气缸内的高压气体窜入冷却系的检查方法：拆掉风扇皮带，停止水泵转动，起动机在中速以下运转时，在水箱加水口处会看见气泡并听到“咕噜、咕噜”的响声，这属于轻微漏气；不停止水泵转动也可以清楚地看见气泡和听到“咕噜、咕噜”的响声，属较严重漏气；水箱盖处会向外喷气，象开锅一样，属严重漏气。冷却水若吸入气缸，起动时排气管会排出水蒸汽，工作时冒白烟。3冷却系统的维护与检修散热器的维护与检修散热器散热性能的好坏直接影响冷却系统的冷却能力。水垢过多、泄漏是散热器常见的两大故障。水垢的清除清除水垢多采用化学法，利用酸或碱的物质与水垢的化学反应，生成新的可溶于水的物质将水垢清除。清洗时最好采用微循环法:即先用酸性溶液清洗，再用碱性溶液冲洗中和，清洗时除垢剂以一定压力（一般为），在缸体水套或散热器内循环，一般经3～5min清洗完毕。如果散热器内积垢严重，应拆除上，下水室，以便用通条进行疏通。散热器的修理散热器的常见故障主要表现为泄漏，修理散热器泄漏一般有两种方法;焊修法和堵漏法。散热器的裂纹如不超过，可用散热器堵漏剂(即堵漏法)就车进行修补。修补前，先清洗散热器，加入1：2的纯碱水后，使发动机在80℃左右运转5min后，放掉碱水，再用清水冲洗，起动发动机，升温车80℃时，将水放掉。然后再拆除节温器，将堵漏剂以1：20的比例加入水中，起动发动机，水温升到80～85℃保持。使含有堵漏剂的冷却水在冷却系中停留3～4天。修复后的散热器必须通过渗漏试验，确保无渗漏后才能交付使用。水泵的检修对水泵进行检修之前，先要将水泵从发动机上拆卸下来并进行分解。拆卸水泵时，应先打开散热器和发动机的放水开关，将冷却液放到清洁的容器内，拆下水泵固定螺栓和皮带轮座上的螺栓，拆下进出水软管，并拆卸风扇和其它相关的总成和驱动皮带轮。拆下驱动皮带调节杆及螺栓后，再拆下水泵及密封衬垫。对水泵进行分解时，要先拧下泵盖螺栓、取下泵盖和密封衬垫。再用拉器拉下风扇皮带轮;然后将水泵泵体放入水或油中加热至75～85℃，用水泵轴承拆装器和压力机拆下水泵轴承、水封总成及水泵叶轮组件，最后压出水泵轴。水泵零件的检查项目主要有：①泵体及皮带轮座有无磨损及损伤，必要时更换；②泵轴有无弯曲及轴颈磨损是否严重，轴端螺纹有无损坏；③叶轮上的叶片有无破碎，轴孔磨损是否严重；④水封和胶木垫的磨损程度，如超过使用限度应更换新件；⑤检查轴的磨损情况时，用百分表测量其偏摆度，如超过，则应更换新的轴承。修理水泵时应注意以下几点:①水封如磨损起槽，可用砂布打平，如磨损过多则应更换；水封座如有毛糙刮痕，可用平面铰刀或在车床上进行修整。②在泵休上具有下列损伤时允许焊修：长度在30mm以下，没有伸展至轴承孔的裂纹;与汽缸盖结合的凸缘有破损部分;油封座孔损伤。③泵轴的弯曲度不超过，否则应更换或进行冷压校正。④叶轮叶片破损应更换。水泵的装合和安装顺序与拆卸和分解顺序正好相反。装合时应注意各配合件之间的技术规范，将水泵总成安装到发动机上时，应注意以下事项：①安装时应换用新衬垫；②检查并调整皮带的松紧度，一般在皮带中间施加100N左右的压力压下皮带时，挠度应为8～12mm，如不符合则应调整其松紧度；③水泵安装完毕后，结好冷却系各软水管，加人冷却水，起动发动机，检查水泵的工作情况及冷却系统是否有泄漏现象，必要时进行正确的调整。[参考文献][1]发动机冷却系统的研究与优化设计[O].山东人学硕士学位论文,2005.[2]贾建荣.发动机冷却系统的维修[J].山西淮涤机械厂.