水箱散热器的设计和计算.xls

水箱的设计和计算一.冷却系统的散热量Qω（kJ/s）的计算Qω=A·ge·Pe·hn/3600式中：A=0.3系数，拖拉机中柴油机A=0.25～0.35，涡流机通常取上限ge=0.205kg/kW·h柴油机燃油消耗率Pe=147kW柴油机有效功率hn=41870kJ/kg燃料低热值，柴油hn=41870kJ/kgQω=105.1460kJ/s二.冷却系统中循环水流量Q（m3/s）的计算Q=Qω/（C·ρ·△tω）式中：C=4.187kJ/（kg·℃）冷却水的比热ρ=1000kg/m3冷却水的密度△tω=7℃柴油机进出水温差，通常取△tω=6～12℃Q=0.0036m3/s三.冷却空气需求量Qa（m3/s）的计算Qa=Qω/（ρa·Cp·△ta）式中：Cp=1.047kJ/（kg·℃）空气定压比热ρa=1.01kg/m3空气密度△ta=25℃进出散热器的空气温差，通常取△ta=10～30℃Qa=3.9773m3/s四.散热器正面积FR（m2）的计算FR=Qa/va式中：va=8m/s散热器正面前的空气流速，矿山车和拖拉机取va=8m/sFR=0.4972m2根据拖拉机总体设计要求，200马力拖拉机所需散热器芯子的宽度W=670mm，则根据散热器正面积的要求，散热器芯子的高度应为：W=0.64mH=0.7768m查散热器标准尺寸表，得出散热器芯子的标准尺寸为：W=0.73mH=0.74mFR=0.5402m2五.散热器水管数的确定i1=Q/（vω·f0）f0=（l-b）·（b-2δ）+0.25（b-2δ）2·π式中：vω=0.3m/s水在散热器水管中的流速，一般取vω=0.2～0.8m/sl=0.019m水管断面尺寸，拖拉机用柴油机通常取前述尺寸b=0.0022mδ=0.0002mf0=0.0000328m2i1=365六.散热器中冷却水和冷却空气的平均温差△t的计算△t=tω-ta=0.5（tω1+tω2）-0.5（ta1+ta2）式中：tω=℃冷却水的平均温度ta=℃冷却空气的平均温度tω1=95℃散热器的进水温度，对开式冷却系统可取tω1=90～95℃；闭式冷却系统可取tω1=95～100℃；tω2=89℃散热器的出水温度，tω2=tω1-△tω，△tω为冷却水的进出口温差，一般强制循环取△tω=6～12℃，对流循环取△tω=10～20℃ta1=40℃散热器进气温度，一般取ta1=40～45℃ta2=65℃通过散热器后的空气温度，ta2=ta1+△ta，△ta是通过散热器后的空气的温升，一般取△ta=10～30℃△t=40℃七.散热器传热系数KR的确定KR=1/（1/αω+δ/λ+1/αa）式中：αω=2.4kJ/m2·s·℃水的放热系数，当管内水流速vω=0.2～0.6m/s时，可取αω=2.33～4.07kJ/（m2·s·℃）；δ=0.0002℃材料的壁厚，取δ=0.0002m；λ=0.093℃材料的传热系数，不同材料的传热系数可查表所得；αa=0.08kJ/m2·s·℃空气的放热系数，它主要取决于空气流过散热器的速度，一般取αa=0.070～0.122kJ/（m2·s·℃）KR=0.0774kJ/m2·s·℃八.散热器散热表面积F′的确定F′=ΨR·Qω/（KR·△t）式中：ψR=1.15储备系数。考虑到焊接缺陷、水垢及灰尘对散热器性能的影响，可取ΨR=1.10～1.15F′=39.55m2九.散热器芯子厚度T的确定T=F′/（FR·ψ）式中：ψ=800散热器芯子的容积紧凑性系数，它表示单位散热器芯子容积所具有的散热面积。Ψ值越大，散热器越小，但空气阻力也越大。它决定于散热器的散热片和水管数目的多少、布置型式和形状。一般取ψ=370～900m2/m3。Ψ值对于选定的芯子结构是一个定植。T=0.0915m计算所得的T值，应圆整到标准散热器的尺寸。拖拉机用散热器芯子的厚度T一般在60～100mm之间。T=0.100m十.散热片片距t的确定拖拉机柴油机的散热片片距通常为t=2.5～4.0mm，大多为t=3.5mm。散热片片距t确定后，散热片的片数为i2=H/t。t=0.0028mi2=264十一.精确计算散热器的散热面积F，散热器上下水室的散热面积忽略不计1.每根水管的外周长（m）y=2（l-b）+bπy=0.0405m2.每根水管的外截面积（m2）f1=（l-b）b+（b/2）2πf1=0.0000408m23.全部水管的外表面积（m2）S1=i1·y·HS1=10.93m24.全部散热片与空气接触的面积（m2）S2=2（W·T-i1·f1）i2S2=30.73m25.实际散热表面积（m2）F=S1+S2F=41.66m2要保证F≥F′，设计为基本合理