文档介绍：防爆胶轮车柴油发动机散热器的设计煤炭科学研究总院太原分院焦高荣摘要散热器设计合理, 不仅可以提高发动机的效率, 还可增加其使用寿命。着重介绍了散热器的结构设计及计算方法, 并根据防爆胶轮车的工况,用实例作了进一步的说明。关键词柴油发动机散热器设计保护措施 0引言随着胶轮运输技术与装备的系列化和产业化,现代化新建矿井多数选用无轨胶轮车进行辅助运输。无轨胶轮车采用防爆柴油机作为动力源。由于井下环境的特殊性,柴油机常出现过热现象,究其原因与散热器的设计计算不合理有很大关系。因此,依据特殊工况对防爆胶轮车柴油机散热系统的正确计算尤为重要。 1 主要特征现代柴油发动机由于压缩比越来越高,与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热,如不加以适当的冷却,会使发动机过热,充气系数下降,燃烧出现早燃、爆燃,机油变质,零件磨损加剧,动力性、可靠性和耐久性普遍变差。但是,过度的冷却,则会使柴油机工作粗暴, 同样加剧零件磨损,耗油量增加,燃烧后生成物中的水蒸气易冷凝成水与酸性气体等形成酸类,加重对机件特别是汽缸壁的腐蚀磨损,同样对发动机不好。随着发动机转速、功率和热负荷的不断提高,一个良好的冷却系统愈来愈重要。 散热器的分类散热器按芯部结构分管片式和管带式两种。散热器水管一般都是扁平形,以减小空气阻力,增加传热面积,减小冻裂的危险。管外的大量散热片或散热带是为了增加对空气的传热面积。管片式结构由于刚度好、耐压高,目前被广泛采用,它的缺点是制造工艺比较复杂。管带式结构刚度和强度不如管片式,空气阻力较大,但散热能力高,效果好,零件数少,制造工艺简单,所以管带式在新型汽车上应用愈来愈多。 散热器的选型散热器作为发动机强制闭式水冷系中重要的一个组成部件,其作用是将冷却水所含的热量传散给周围的空气,使冷却水的温度得以降低,其重要性不言而喻,国内多用管片式散热器,太原分院防爆胶轮车也采用此类散热器。 2 散热器的设计散热器的设计以符合发动机在正常工作范围的散热量需要设计,同时,应满足车辆安装需求的最小空间和维护方便等内容综合考虑。 散热器的设计要求 1)散热能力能满足发动机在各种工况下的需要; 2)冷却系统消耗功率小,且热机快; 3)体积小,重量轻,便于拆装维修; 4)使用可靠,寿命长,制造成本低。 散热器的结构散热器俗称水箱,它主要由上贮水箱、下贮水箱、散热器芯和护风圈组成,此外还有上下进出水口、放水口、放气孔和补水口等。如图 1所示 1- 进水口 2- 上水室 3- 放气孔 4- 补水口 5- 护风圈 6- 放水口 7- 下水室 8- 出水口图1散热器结构示意图 理论依据及计算方法散热器的计算程序根据热平衡试验的数据或经验公式而来,下面具体阐述。 1)散入冷却系统的热量 Q w。 Q w受许多复杂因素的影响,很难精确计算,可以用下列经验公式估算: Q w=Ag eN eh n/3600 ,kj/ s⑴式中: A-传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比,一般取 ~ ; g e-发动机燃料消耗率,一般取 ~ kg/ (); N e-发动机功率, kW; h n-燃料低热值,一般取 41870 kj/kg 。 2)冷却水的循环量 V w。V w=Q w/△t wγ wc w,m 3/s⑵式中: △t w-冷却