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时间:2020-04-28
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1、发动机散热器的设计计算散热片面积是冷却水箱的基本参数,通常单位功率所需散热面积为0.20~0.28㎡/KW。发动机后置的车辆冷却条件比较差,工程机械行走速度慢没有迎风冷却,因此所配置的水箱散热面积宜选用上限。水箱所配相关管道不能太小,其中四缸机的管道内径≧37mm,六缸机的管道内径≧42mm。水箱迎风面积要求尽可能大一点,通常情况下为0.31~0.37㎡/KW,后置车、工程车辆还要大一些,由于道路条件改善,长时间的高速公路上高速行驶,或者容易超载,经常爬坡的车辆也要选得大一点。对冷却液的要求:1.冷却作用:有效
2、的带走一定的热量,使发动机得到冷却,防止过热。2.防冻作用:防止冷却液结冰而导致水箱和柴油机水腔冻裂。3.防氧化和腐蚀:冷却液可防止金属件的氧化和腐蚀。为改善发动机的工作条件,进一步提高其冷却性能,发动机后置或者重型车都配置了膨胀水箱。膨胀水箱应高于散热水箱50mm左右,必须具有相当于冷却系统总容积6%的冷却液膨胀空间,储备水量应是冷却系统总容积的11%,有暖风时达到20%,冷却液液面不能淹没加水伸长颈管,加水伸长颈管上部必须设通气孔,通气管不宜小于φ3.2mm,膨胀水箱最低液面以下水深不得低于50mm,以防止
3、空气进入注水管。由于受到发动机水循环系统进出口口径大小的限制,发动机进水接口外径为34mm(散热器出水接口外径也为34mm),发动机回水接口外径为35mm(散热器回水接口外径为35mm)。本产品所选用的发动机额定功率为:110kw在设计或选用冷却部件时应以散入冷却系统的热量Q为原始数据,来计算冷却系统的循环水量和冷却空气量:用经验式69.14kJ/s=59450kcal/h燃料热能传给冷却系的分数,取同类机型的统计量,%,柴油机A=0.23~0.30,取A=0.25-燃料消耗率,kg/kw.h;柴油机为0.21
4、0-发动机有效功率,取最大功率110kw若水冷式机油散热器,要增加散热量,增大5%~10%.在算出发动机所需的散走的热量后,可计算冷却水循环量=206.41L/min-冷却水循环的容许温升(-),取-水的密度,(1000kg/)-水比热(4.187kJ/kg.)实际冷却水循环量为:247.69L/min冷却空气需要量:=3.27m³/s-散热器前后流动空气的温度差,取20-空气密度,一般取1.01kg/-空气的定压比热,可取=1.047kJ/kg.二.散热器设计1.散热器的计算所根据的原始参数是散热器散发的热量
5、和散热器的外形尺寸。散热器散发的热量就等于发动机传给冷却液的热量。已知散热器散发的热量后,所需散热面积F可由下式计算:K-散热器的传热系数-散热器贮备系数,水垢及油泥影响等,一般=1.1~1.5,取1.1-冷却水与空气的平均温差,取散热器的不同部位,其冷却水与空气温差不同,通常采用平均温差,平均温差可由下列式计算:—散热器进水温度,取—散热器出水温度,取—空气进入散热器时的温度,取—空气离开散热器时的温度,取—从冷却水到散热器壁的放热系数,当冷却水流速为0.2~0.6m/s时,约为2000~3500,取3500
6、。—散热管导热系数,纯铝导热系数为230W/m.k,换算为—散热管壁厚,0.0002m—散热管到空气的散热系数,当流过散热管的空气流速为10~20m/s时,=60~105,取105。散热面积:24.66㎡2.散热器细节计算在计算出散热面积后,就是散热器芯部的选择。从结构上分主要有管片式和管带式两种(如图1)。这里选用管带式散热器。根据汽车行业标准QC/T29025-1991,选择如下芯子:冷却管选取高频对焊型冷却管Ⅳ型号,=2mm,L=16m,如图1选用型双排冷却管,如图2图1图2图3C=L+4=20mmd=+
7、1=9mmT=2C+2d=38mm取b=10mm,t=4mm芯厚T、芯宽W和芯高H,见图4图4H取420mm,W取538mm,T为58mm散热器正面积(迎风面积)为:每片散热带的有效散热面积(双面)0.2485㎡所需管带数为:片≈45片散热带总散热面积:11.15㎡所需冷却管数为:134根每根冷却管表面积约为冷却管总表面积约为:0.1596×134=21.38㎡总散热面积S=21.38+11.15=32.53㎡,满足散热面积要求。三膨胀箱总成设计1设计原则冷却液在发动机冷却回路流动,随温度升高体积膨胀,为吸收这
8、部分膨胀体积而设置了膨胀箱。具有膨胀箱的冷却系统根据膨胀箱有无加压分为两种:系统A:在加压系统内具有冷却液的膨胀空间(膨胀箱),冷却液循环到膨胀空间中,进行气液分离。膨胀箱应耐热、耐压,位置高于散热器并保持系统内压力适宜。系统B:在加压系统内具有冷却液的膨胀空间(膨胀箱),仅在溢流至膨胀箱时进行气液分离。膨胀箱耐热性、容量、位置要求低些。膨胀箱由两个注塑件组成,通过焊接(热焊、超声波焊
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