礦用自卸車?yán)鋮s系統(tǒng)熱平衡分析范文
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摘要：大型礦用自卸車一般采用穩(wěn)定可靠的大馬力電噴柴油機，散熱要求比較高。冷卻系統(tǒng)需同時滿足燃油、中冷及柴油機水套的散熱要求。冷卻系統(tǒng)熱平衡分析，涉及多個散熱器計算，散熱器之間相互影響，計算復(fù)雜，需要綜合考慮。
關(guān)鍵詞：大型礦用自卸車；冷卻系統(tǒng)熱平衡分析；散熱器
0引言
SF33901型礦用自卸車是我公司出口到澳大利亞，專為力拓公司定制設(shè)計的自卸車產(chǎn)品，配裝MTU16V4000柴油機。礦場的環(huán)境溫度為0℃至55℃（歷史極值），相比國內(nèi)柴油機散熱要求更高。通過與客戶交流，按最高環(huán)境溫度48℃設(shè)計冷卻系統(tǒng)，以下重點介紹該冷卻系統(tǒng)的熱平衡分析。
1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征
該冷卻系統(tǒng)主要包括散熱器、柴油機、泵、風(fēng)扇、管路等組件，具體來說由三個循環(huán)單元組成。因中冷冷卻液溫度低于柴油機水套冷卻液溫度，我們通常稱為低溫循環(huán)，由低溫散熱器、低溫水泵、中冷器、低溫水冷管路等組成。與之相對的柴油機水套散熱稱為高溫循環(huán)，由高溫散熱器、高溫水泵、柴油機水套、高溫水冷管路等組成。燃油散熱循環(huán)，由燃油散熱器、燃油泵、燃油管路等組成。
2散熱器
2.1散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2.2性能曲線
散熱器的性能曲線是空氣流量與空氣通過散熱芯時壓力降之間的關(guān)系，散熱器性能曲線（波距3.0）。
3風(fēng)扇
由于散熱要求高，在滿足風(fēng)扇葉尖速度不超標(biāo)前提下，盡量選擇大直徑、多葉片風(fēng)扇。本次設(shè)計采用直徑71英寸、11葉，寬葉片風(fēng)扇，風(fēng)扇空氣流量與空氣通過風(fēng)扇時壓力降之間的性能曲線（風(fēng)扇轉(zhuǎn)速912rpm）見圖4。由圖4可知空氣流量越大，風(fēng)扇靜壓整體呈下降趨勢。
4分析計算
4.1布置順序
本冷卻系統(tǒng)采用吸風(fēng)式風(fēng)扇，空氣由外向內(nèi)依次流過燃油散熱器、低溫散熱器、高溫散熱器，風(fēng)扇和柴油機。按空氣流過順序，我們將燃油散熱器命名為1號散熱器、低溫散熱器命名為2號散熱器、高溫散熱器命名為3號散熱器，并以此順序進行熱平衡計算。
4.2風(fēng)量確定
在保證相同單位的條件下，將散熱器性能曲線與風(fēng)扇性能曲線疊加，兩條曲線的交點即為散熱器與風(fēng)扇的工作匹配點。此點對應(yīng)的空氣流量即為理論風(fēng)量，由圖5可知理論風(fēng)量為127289ft3/min。風(fēng)扇性能曲線是基于空氣密度1.2kg/m3、導(dǎo)風(fēng)罩緊密配合得到的，工作匹配點是假定氣流除了散熱芯外沒有其它阻力，但實際情況肯定不符合上述條件，故實際風(fēng)量小于理論風(fēng)量。
5測試
根據(jù)MTU公司EPQ測試要求，在柴油機高溫進水管、高溫回水管、低溫進水管、低溫回水管和進油管路上，靠近柴油機側(cè)鉆孔并焊接測試傳感器安裝座。
6結(jié)束語
①柴油機主要考察流出散熱器液體溫度即T'w，從對比結(jié)果來看，2號散熱器誤差最小，相差0.4℃。3號散熱器誤差次之，相差0.9℃。1號散熱器誤差最大，相差1.6℃。最大相對誤差7.3%，這表明本文的計算方法和一些經(jīng)驗取值是可行合理的。②實測數(shù)值也表明1號和3號散熱器的裕度比較大，可以減少部分銅管，進一步優(yōu)化設(shè)計。③本次計算基于額定功率點，最大扭矩點計算與額定功率點計算方法完全相同。由于轉(zhuǎn)速不同，柴油機散熱量和液體流量會改變，風(fēng)扇性能曲線會改變，風(fēng)量會改變，空氣傳熱系數(shù)也會改變，計算時注意相關(guān)參數(shù)的變化。
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作者：羅景文 單位：湘電重型裝備有限公司
