谈内燃机车冷却系统研究.docx

谈内燃机车冷却系统研究摘要：本文根据作者多年工作经验先后分析了方案设计附加换热器设计最后对进水温度与流量的调控进行了简单的阐述。关键词：内燃机车；冷却系统中图分类号：TK4文献标识码：A文章编号：一、方案设计在温度特别高的情况下内燃机车的冷却系统可以降低650KW的热量增加28%左右的散热量即约180kW这样就可以保证机器出口水温在警戒温度之下。实践证明内燃机工作水温在80～90℃时内燃机技术性能将维持在最佳状态且主换热器只可为系统降温10℃故设定内燃机进口设计水温为80℃．然而内燃机运行温度也不可过低低于40℃时需采用预热装置对机油、燃油进行预热[4]因此当内燃机出水温度低于80℃时即不使用附加换热器．改造后的冷却系统增加了附加散热器同时采用自动调节系统[5]根据主换热器出水温度调节进入附加换热器的水流量以有效地降低进入内燃机的循环水温。冷却系统流程为：从内燃机出来的高温水进入温控阀当水温低于70℃时温控阀的副阀门打开此时循环水全部流入水泵再被水泵压入内燃机；当水温高于80℃时温控阀主阀门打开水流过主换热器时采用风冷冷却循环水经一次冷却的循环水流经温控阀2时由水温的高低来调节主阀门开启的大小。当主换热器出水温度低于80℃时直接进入水泵；高于80℃时在温控阀的控制下冷却水以一定流量流经附加换热器通过风冷降温后再与旁通的冷却水混合最后由水泵压至内燃机至此完成一个新的冷却循环。二、附加换热器设计根据所研究的内然机车技术运行条件通过内燃机车主换热器的水流量经附加换热器带走的热量附加换热器的设计进口水温℃内燃机进口设计水温℃．机车在爬坡时车速一般为进入机车百叶窗的空气流速钞大约为．附加散热器的迎风面积空气的质量流量进口温度℃出口温度℃．1.附加换热器的选型原内燃机车冷却系统的主体换热器为板翅式换热器系统改造的任务是在该主体换热器的基础上进一步加强换热能力由于内燃机车冷却系统的空间有限所以附加换热器的限制空间仅为考虑到换热器与管道阀门的衔接等改造后冷却系统应更为紧凑对换热器的体积提出了更为严格的要求．基于板翅式换热器高效及紧凑性等特点选用板翅式换热器作为内燃机车冷却系统的附加换热器．2.翅片的选择及设计考虑到空间有限及需要强化传热等方面因素采用具有高效换热能力的锯齿形翅片．经过对比分析选择较适合的几何参数。3.确定通道数设定空气通道数为30个水通道数为15个因此按每两个空气通道间隔一个水通道．考虑到空气的传热性能比水差应加大空气侧的传热面积．4.换热计算及附加换热器尺寸确定（1）翅片效率和翅片壁面总效率空气侧同理水侧式中、为一、二次传热面效率；为翅片壁面总效率；、为一、二次传热面积；为水侧翅片效率；为翅片表面与流体间的对流换热系数W／(·℃)；Af为翅片的导热系数W／(m·℃)；b为翅片定型尺寸m．（2）传热系数以空气侧传热面积为准传热系数(·℃)以水侧传热面积为准传热系数(·℃)式中、为空气和水通道的总传热面积；、为空气和水与壁面间换热系数W／(·℃)；、为空气和水通道翅片壁面总效率．（3）传热面积及通道长度对数平均温差℃空气侧传热面积通道长度水侧传热面积通道长度式中、如为空气和水的入口及出口段温差℃；、为空气和水每层通道的传热面积．取板束的理论长度考虑30％安全裕量板束的有效长度．故附加换热器尺寸为三、进水温度与流量的调控内燃机工作需要较稳定的进口水温进口水温太低不但容易造成内燃机熄火(低于40℃)而且会导致机油黏度增加使得汽缸润滑性差加速机械零件的磨损。对于气水换热器热阻主要在空气侧水流量的变化对总传热系数影响不大。因此在综合考虑各种因素之后设定通过冷却系统冷却后的内燃机进口水温为80℃且在温度较低时冷却水不经过附加换热器直接经过旁通管道进入内燃机因此需对附加换热器进水流量进行调节。工作时需视内燃机附加换热器进水温度(即主换热器出水温度)确定经过附加换热器的水流量．附加换热器换热过程。热平衡方程式中、为经过和未经过附加换热器的水流量；为经过附加换热器的空气流量；、为水与空气的比定压热容；为附加换热器出水水温；为附加换热器传热系数。经分析计算给出了在主换热器出水温度(即附加换热器进水温度)仍较高的情况下为使冷却水在进入内燃机之前至少降温至80℃运行过程中附加换热器进水水温与应进入该换热器