浅谈防爆柴油机散热器的设计研究(图文)

1、浅谈防爆柴油机散热器的设计研究(图文)论文导读：防爆柴油机作为煤矿运输车辆中的动力源，承当了举足轻重的作用。而散热器是冷却系统中的核心。故此，它的设计是否合理，决定了防爆柴油机的性能可靠。散热芯子是散热器的核心部件，它的结构型式主要有:管片式、管带式。关键词：防爆柴油机，散热器，结构，设计前言防爆柴油机作为煤矿运输车辆中的动力源，承当了举足轻重的作用。由于其使用工况的特殊性，和防爆柴油机煤安的标准：外表温度不能超过150、尾气温度不能超过70等特殊要求。所以防爆柴油机的冷却系统是保证防爆柴油机在各种工况下正常、平安、可靠运行的重要保证。而散热器是冷却系统中的核心。故此，它的设计是否合理，决定了

2、防爆柴油机的性能可靠。1.散热器的设计1.1散热器的结构散热器的主要组成局部是：上水室、下水室、加水口盖、侧板、支架和散热芯。在上下水室有进、出水管接口，与发动机水泵及节温器出口相连。目前的加水口盖一般设计在膨胀水箱上，通过膨胀水箱的加水口注入散热器冷却介质。散热芯子是散热器的核心部件，它的结构型式主要有:管片式、管带式。水管都是扁平形，用来减小空气阻力，增加传热面积，减小冻裂的危险。管片式结构的优点是：刚度好，耐压高。缺点是：制造工艺较复杂。管带式结构刚度和强度都不如管片式，但制造简单，散热效果好。免费论文参考网。由于考虑到防爆柴油机的防爆性，所以散热器芯的材料不允许使用轻金属材料，只能采用

3、铜材料。1.2理论依据及计算方法1冷却系统带走的热量冷却系统散走的热量很难精确计算，只能通过经验公式进行估算。免费论文参考网。=A/3600式中： A-传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，柴油机A=0.180.25；-柴油机燃料消耗率-燃料低热值，一般取41870/(2)冷却水的循环量根据散入冷却系统中的热量，可以计算出冷却水的循环量=/式中：-冷却水在柴油机中循环时的容许温升，通常=612；-水的比重，一般=1000/-水的比热，可取=4.187 kJ/(3)冷却空气需要量冷却空气需要量一般根据散热器的散热量确定。散热器的散热量一般等于冷却系统带走的热量。=/()式中：-空气进入散热器以前

4、与通过散热器后的温差，一般取1030；-空气的中毒，一般=1.01/；-空气的定压比热，可取=1.047 kJ/4散热器芯的设计影响散热器性能的主要参数是传热系数及空气阻力。传热系数受散热器芯部结构、水管中冷却液流速、通过散热器的空气流速、管片材料及制造质量(特别是焊接质量)等多种因素影响，空气阻力主要取决于散热器芯的结构和尺寸。散热器的传热系数和空气阻力只能通过专门的实验才能确定。影响传热系数最要的因素是通过散热器芯的空气流速，当空气流速提高时，传热系数增大，但同时使空气阻力按平方关系更急剧地增长，使风扇功率消耗很快增加。当散热器外形尺寸不变时，增加散热片的间距，可以提高传热系数，但散热面积

5、会减少，总散热量下降。减小散热片间距，可以增加散热面积，但间距过小将引起空气阻力的增加。一般取2.54.5mm。考虑到煤矿井下，环境中粉尘多的特点，散热片间距取45mm。冷却液流速一般在0.61米/秒范围内。管片式水管的尺寸一般为23x1219mm，由于冷却系统的系统压力日趋提高，水管尺寸开展趋向于减小。我国为其标准草案规定水管尺寸为2.2x19mm。管子的排列形式有顺排、错开排以及管子与气流成一定角度的排列方式，后两者的传热系数较高。考虑到排数太多，那么空气阻力增加。免费论文参考网。一般矿山取37排。目前防爆柴油机散热器取34排。水管横向间距1015mm，纵向间距1525mm。5散热器的正面

6、积=/-散热器正面的空气流速，矿山车和拖拉机不低于8m/s。算出正面积后，在根据动力装置的总布置确定散热器芯部的高度h和宽度b：b=/h为了与风扇气流扫过面积匹配，提高其散热效率，最好将水散芯做成正方形。6散热器的水管数根据冷却水的循环量，确定冷却水管数i =/式中：-水在散热器水管中的流速，一般取0.61m/s；-每根水管的横截面积7散热器的散热面积F=/式中：-水散的传热系数，值通常等于0.0690.117KJ/S；-水和冷却空气的平均温差=-式中： -冷却液的平均温度=-/2-冷却空气的平均温度=+/2式中： -散热器进水温度，一般取=98；-散热器冷却空气的进口温度，一般取30；-散热器冷却水的进出口温差，一般取612；-散热器冷却空气的进出温差，一般取=1030。考虑到经过散热器的冷却空气流速不能 均匀；散热器蒙上尘土时，散热性能要有所降低，实际选取的散热面积要比计算结果F大一些，通常=xF-储藏系数，一般取=1.11.158散热器厚度=/式中：-散热器芯的容积紧凑性系数，它表示单位散热芯部容积所具有的散热面积，值越大，散热器越小，但空气阻力也大。它决定于散热片和水管的数目、布置和形状，一般取=5001000/结语散热器的设计计算是一个反复迭代的过程，并且要进行相关的试验来确定相应的参数。在防爆柴油机的散热器设计前要做好发动机热平衡试验