礦用自卸車冷卻系統熱平衡分析范文

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摘要：大型礦用自卸車一般采用穩定可靠的大馬力電噴柴油機，散熱要求比較高。冷卻系統需同時滿足燃油、中冷及柴油機水套的散熱要求。冷卻系統熱平衡分析，涉及多個散熱器計算，散熱器之間相互影響，計算復雜，需要綜合考慮。

關鍵詞：大型礦用自卸車；冷卻系統熱平衡分析；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計的自卸車產品，配裝MTU16V4000柴油機。礦場的環境溫度為0℃至55℃（歷史極值），相比國內柴油機散熱要求更高。通過與客戶交流，按最高環境溫度48℃設計冷卻系統，以下重點介紹該冷卻系統的熱平衡分析。

1冷卻系統的結構特征

該冷卻系統主要包括散熱器、柴油機、泵、風扇、管路等組件，具體來說由三個循環單元組成。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，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，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，由燃油散熱器、燃油泵、燃油管路等組成。

2散熱器

2.1散熱器結構參數。

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系，散熱器性能曲線（波距3.0）。

3風扇

由于散熱要求高，在滿足風扇葉尖速度不超標前提下，盡量選擇大直徑、多葉片風扇。本次設計采用直徑71英寸、11葉，寬葉片風扇，風扇空氣流量與空氣通過風扇時壓力降之間的性能曲線（風扇轉速912rpm）見圖4。由圖4可知空氣流量越大，風扇靜壓整體呈下降趨勢。

4分析計算

4.1布置順序

本冷卻系統采用吸風式風扇，空氣由外向內依次流過燃油散熱器、低溫散熱器、高溫散熱器，風扇和柴油機。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風量確定

在保證相同單位的條件下，將散熱器性能曲線與風扇性能曲線疊加，兩條曲線的交點即為散熱器與風扇的工作匹配點。此點對應的空氣流量即為理論風量，由圖5可知理論風量為127289ft3/min。風扇性能曲線是基于空氣密度1.2kg/m3、導風罩緊密配合得到的，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，故實際風量小于理論風量。

5測試

根據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，靠近柴油機側鉆孔并焊接測試傳感器安裝座。

6結束語

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驗取值是可行合理的。②實測數值也表明1號和3號散熱器的裕度比較大，可以減少部分銅管，進一步優化設計。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。由于轉速不同，柴油機散熱量和液體流量會改變，風扇性能曲線會改變，風量會改變，空氣傳熱系數也會改變，計算時注意相關參數的變化。

參考文獻：

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作者：羅景文 單位：湘電重型裝備有限公司