首 页文档资料下载资料维修视频汽修在线平台
请登录  |  免费注册
当前位置:精通维修下载 > 文档资料 > 机械工程 > 机械技术
挖掘机柴油机散热装置匹配设计方法及匹配实例
来源:工程机械与维修  作者:佚名  2016-07-14 09:26:05

    挖掘机广泛采用水冷式柴油机,其散热介质为冷却液。柴油机运转巾产生的热量传给冷却液,再通过水散热器将热量散入大气,达到柴油机热平衡。本文介绍挖掘机柴油机散热装置匹配设计方法。并介绍20t级挖掘机散热装置匹配实例。

    一、散热装置匹配设计方法
    柴油机冷却系统主要由储水罐、缸体水套、水泵、水散热器、风扇、水管和温度调节装置等组成。挖掘机生产厂家选配柴油机后,柴油机缸体水套、水泵、温度调节装置均确定,挖掘机生产厂家只需根据其冷却系统散热量选配水散热器、风扇、导流罩等散热装置,并根据柴油机及挖掘机结构确定相关管路。
    1.散热装置散热量
    (1)确定柴油机热平衡功率
    挖掘机选配的柴油机,其热效率通常可达30%~40%,其余热量经过各种传热方式传递给柴油机冷却系统。柴油机冷却系统匹配的实质是实现能量平衡,该能量平衡应以柴油机最恶劣工况计算。柴油机最恶劣上况有2种,即最大扭矩工况和额定功率工况。最人扭矩工况时,柴油机转速较低,冷却液压力较低,缸体水套处可能形成气泡,使柴油机出现过热现象。挖掘机作业时,柴油机油门往往最大,并处于额定功率状态。柴油机处于额Ant率时,比较符合挖掘机实际作业工况,冷却系统的水散热器、风扇、管路以柴油机应以额定功率作为计算工况。
    (2)散热装置散发的总热量
    根据柴油机额定功率,可以初步计算出单位时问散热装置散发的总热量Qw,可采用公式(1)计算。

式中:Qw----散热装置单位时间散热量,kW;
      φ----柴油机冷却系统的热量占燃料热量的百分比,取值0.18~0.25;
    Ge----柴油机燃油消耗率,kg/(kW·h);
      Pe----柴油机功率,kW;
      hn‑---燃料热值,柴油取41870kj/kg。
    由于散热装置土作时受环境、柴油机结构、柴油机安装仓结构、液压系统散热等很多因素的影响,散热装置散发的总热量很难精确计算。在设计之初,为了简化计算,柴油机工作时需要散热装置单位时间散发的总热量Qw可按0.65~0.9倍的柴油机额定功率一计算。当挖掘机采用直喷燃烧型式和大缸径柴油机时,可以取偏下值。考虑到初始设计时的余量,可取0.7,或参照柴油机参数表给出的测试数值。
    (3)确定冷却空气需要量
    冷却空气的需要量通常根据水散热器的散热量确定,而水散热器的散热量Va通常等于散热装置的散热量,具体计算公式如下:

式中:Va----水散热器单位时间散热量,
      △t1----空气通过水散热器后的温差,取25~35℃;
    ρ1----空气的密度,取1.01 kg /1113;
    Cp1----空气的定压比热,取值为1.047kj/kg. ℃。
    (4)计算冷却液的循环量
    根据热平衡理论,计算散热装置所需要的冷却液的散热量Vim、可按公式(3)计算:

式中:Vw----冷却液单位时问散热量,
      △t2----冷却液在水散热器巾循环时的温升,取6~12℃ ;
    ρ1----水的密度,取1000kg/m3 ;
    Cp2----水的比热,取值为4.187kj/kg. ℃。
    2.水散热器设计
    (1)确定导热系数和芯片距离
    根据冷却液的循环量、冷却空气通过量,选取几种不同芯片结构水散热器,利用FLUENT流体软件分别模拟分析出各种水散热器导热能力的强弱,通常是模拟温度传导时导热量,即导热系数K,再选取导热系数K的最大值,以此值作为所选水散热器的导热系数K。
    水散热器芯片结构不仅影响水散热器的导热系数K,而且影响空气流动阻力,进而影响风扇消耗的功率。另外由于挖掘机作业环境灰尘较多,容易造成芯子堵塞,会使散热性能大大下降。因此在满足散热量的前提下,应尽量增加散热芯片之间的距离。推荐工程机械水散热器散热芯片之间的距离为2.7~4mm。

[1] [2]  下一页

关键词:

  • 好的评价
      0%(0)
  • 差的评价
      100%(1)

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分)
Copyright © 2007-2017 down.gzweix.Com. All Rights Reserved .
页面执行时间:102,148.40000 毫秒