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《内燃机车散热器散热面积与冷却风扇功率的匹配》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5期(总第351期) 内燃机车 2003年5月内燃机车散热器散热面积与冷却风扇功率的匹配亢文祥,徐 磊,王兆华(四方机车车辆股份有限公司四方制造厂产品开发部,山东青岛266031)摘要:分析了内燃机车散热器散热面积与冷却风扇功率消耗合理匹配的重要性,分别对散热面积和风扇功率进行了理论计算、优化设计和匹配研究,并对其进行可视化处理,得出几个结论。关键词:内燃机车;散热器;冷却风扇;优化设计;匹配中图分类号:U262.23文献标识码:B文章编号:100321820(2003)052001
2、2204Qh111rnh=(++)1 前言tw1h-t′a1Khfh2whfwhρwhCpwh2UafahCpa(1) 在冷却系统中,散热器的空间体积占机车冷却式中:室的大部分,其散热面积的大小对机车的冷却能力Qh高温水回路散热量,91818kW;有很大影响;而风扇功率消耗作为机车的性能参0.4286Kh单节高温部分传热系数,Kh=4815Ua;数,又占机车辅助功率消耗的大部分。散热面积过2大,将增加设备投资,但冷却系统运用功率将会减fh单节高温散热面积,912m;2少,进而减少冷却系统年运行费用;而散热面积过fwh单节
3、高温通水面积,01001256m;2小,冷却系统运用功率将会增加。因此,研究两者fah单节高温通风面积,011326m;之间的匹配关系是十分必要的。本文以采用48个wh高温水流速,mPs;双流道散热器单节的某干线内燃机车和已经研制3ρwh高温水密度,968kgPm;成功的ZW型冷却风扇为研究对象,采用结构参数Cpwh高温水定压比热,4205JP(kg·℃);已知的散热器单节进行计算,并且假定机车工作在Cpa冷却空气定压比热,1004JP(kg·℃);环境温度为40℃的设计工况。2Ua通过散热器的风速,kgP(m·s);tw
4、1h单节高温水进口温度,℃;2 优化匹配t′a1高温散热器单节进风温度,℃。2.1 散热器散热面积的计算将以上各参数代入式(1)中,可得: 根据参考文献[1],高温散热器单节个数可以rnh=φ(Ua)(2)用下式表示:同理可得:Ql111收修回稿日期:2003201229rnl=(++)tw1l-t′a1Klfl2wlfwlρwlCpwl2UafalCpa作者简介:亢文祥(1961—),男,山东青岛人,工程师;徐磊(1975—),男,山东莱阳人,助理工程师;王兆华(3)(1975—),男,山东平邑人,助理工程师。式中:©
5、1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第5期(总第351期)亢文祥等:内燃机车散热器散热面积与冷却风扇功率的匹配 13rnl低温散热器单节个数;散热器单节空气阻力采用试验公式:1.6751Ql低温水回路散热量,1163kW;ΔPa=15.422Ua(8)2fl单节低温散热面积,15111m;出口气流动压:22Vfwl单节低温通水面积,01002029m;1ρa(9)hd=a22Fffal单节低温通风面积,011326m;0.
6、1216式中:Kl单节低温部分传热系数,Kl=11211Ua;2Ff风扇的旋转截面积,m。wl低温水流速,mPs;3由式(2)、(4)、(5)、(6)和(7)可得:ρwl低温水密度,978kgPm;21.67511rfahUaCpwl低温水定压比热,4186JP(kg·℃);rfahUa(1.1×151422Ua+ρa)22ρaFfNf=tw1l单节低温水进口温度,℃;2ρaηfta1低温散热器单节进风温度,℃。(10)由式(1)和(3)计算可知:在风速相同的情况该干线机车采用了两个同样的冷却风扇,因下,高低温单节的数量是
7、不同的,两者之间存在着此,风扇消耗的总功率表达式为冲突的现象。而实际上,对于双流道散热器单节,N=2Nf(11)因为结构上的原因,所以式r=rnh=rnl是成立的,2.3 匹配研究但每个单节的高低温部分散热面积是不同的。综 在环境温度和其他结构参数已知的情况下,根合考虑机车冷却系统的高低温水回路的冷却能力,据式(2)、(3)、(4)和(10),得到图1。在图1中,考在计算过程中,取散热器单节的个数为察了散热器单节个数和单个风扇消耗的功率随风r=0.6rnh+0.4rnl(4)速的变化关系。根据式(4),可得散热器散热面积
8、为根据式(5)和(11),得到图2。F=rf=r(fh+fl)(5)式中:2f双流道散热器单节的散热面积,m。在此,散热面积只是风速的函数。2.2 冷却风扇功率的计算 风扇消耗的功率可以表示为Va·HNf=(6)ηfrfahUaVa=(7)2ρa图1 单节个数与冷却风扇功率的匹配关系式中:1—单个冷却
