發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算散熱片面積是冷卻水箱的基本參數(shù)，通常單位功率所需散熱面積為0.200.28/KW。發(fā)動(dòng)機(jī)后置的車(chē)輛冷卻條件比較差，工程機(jī)械行走速度慢沒(méi)有迎風(fēng)冷卻，因此所配置的水箱散熱面積宜選用上限。水箱所配相關(guān)管道不能太小，其中四缸機(jī)的管道內(nèi)徑37mm，六缸機(jī)的管道內(nèi)徑42mm。水箱迎風(fēng)面積要求盡可能大一點(diǎn)，通常情況下為0.310.37/KW，后置車(chē)、工程車(chē)輛還要大一些，由于道路條件改善，長(zhǎng)時(shí)間的高速公路上高速行駛，或者容易超載，經(jīng)常爬坡的車(chē)輛也要選得大一點(diǎn)。對(duì)冷卻液的要求：1. 冷卻作用：有效的帶走一定的熱量，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到冷卻，防止過(guò)熱。2. 防凍作用：防止冷卻液結(jié)冰而導(dǎo)致水箱和柴油機(jī)

2、水腔凍裂。3. 防氧化和腐蝕：冷卻液可防止金屬件的氧化和腐蝕。為改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件，進(jìn)一步提高其冷卻性能，發(fā)動(dòng)機(jī)后置或者重型車(chē)都配置了膨脹水箱。膨脹水箱應(yīng)高于散熱水箱50mm左右，必須具有相當(dāng)于冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e6%的冷卻液膨脹空間，儲(chǔ)備水量應(yīng)是冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e的11%，有暖風(fēng)時(shí)達(dá)到20%，冷卻液液面不能淹沒(méi)加水伸長(zhǎng)頸管，加水伸長(zhǎng)頸管上部必須設(shè)通氣孔，通氣管不宜小于3.2mm，膨脹水箱最低液面以下水深不得低于50mm，以防止空氣進(jìn)入注水管。由于受到發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出口口徑大小的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水接口外徑為34mm（散熱器出水接口外徑也為34mm），發(fā)動(dòng)機(jī)回水接口外徑為35mm（散熱器回水接口外徑為

3、35mm）。本產(chǎn)品所選用的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為：110kw在設(shè)計(jì)或選用冷卻部件時(shí)應(yīng)以散入冷卻系統(tǒng)的熱量Q為原始數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水量和冷卻空氣量：用經(jīng)驗(yàn)式69.14kJ/s=59450kcal/h燃料熱能傳給冷卻系的分?jǐn)?shù)，取同類(lèi)機(jī)型的統(tǒng)計(jì)量，%，柴油機(jī)A=0.230.30，取A=0.25-燃料消耗率，kg/kw.h；柴油機(jī)為0.210-發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率，取最大功率110kw若水冷式機(jī)油散熱器，要增加散熱量，增大5%10%.在算出發(fā)動(dòng)機(jī)所需的散走的熱量后，可計(jì)算冷卻水循環(huán)量 =206.41L/min-冷卻水循環(huán)的容許溫升（-），取-水的密度，（1000kg/）-水比熱（4.187kJ/kg.）

4、實(shí)際冷卻水循環(huán)量為：247.69L/min冷卻空氣需要量：=3.27m³/s-散熱器前后流動(dòng)空氣的溫度差，取20-空氣密度，一般取1.01kg/-空氣的定壓比熱，可取=1.047kJ/kg.二散熱器設(shè)計(jì)1.散熱器的計(jì)算所根據(jù)的原始參數(shù)是散熱器散發(fā)的熱量和散熱器的外形尺寸。散熱器散發(fā)的熱量就等于發(fā)動(dòng)機(jī)傳給冷卻液的熱量。已知散熱器散發(fā)的熱量后，所需散熱面積F可由下式計(jì)算： K-散熱器的傳熱系數(shù) -散熱器貯備系數(shù)，水垢及油泥影響等，一般=1.11.5，取1.1-冷卻水與空氣的平均溫差，取散熱器的不同部位，其冷卻水與空氣溫差不同，通常采用平均溫差，平均溫差可由下列式計(jì)算: 散熱器進(jìn)水溫度，取

5、 散熱器出水溫度，取空氣進(jìn)入散熱器時(shí)的溫度，取 空氣離開(kāi)散熱器時(shí)的溫度，取從冷卻水到散熱器壁的放熱系數(shù),當(dāng)冷卻水流速為0.20.6m/s時(shí)，約為20003500，取3500。散熱管導(dǎo)熱系數(shù)，純鋁導(dǎo)熱系數(shù)為230W/m.k,換算為散熱管壁厚，0.0002m散熱管到空氣的散熱系數(shù)，當(dāng)流過(guò)散熱管的空氣流速為1020m/s時(shí)，=60105，取105。散熱面積：24.662.散熱器細(xì)節(jié)計(jì)算在計(jì)算出散熱面積后，就是散熱器芯部的選擇。從結(jié)構(gòu)上分主要有管片式和管帶式兩種（如圖1）。這里選用管帶式散熱器。根據(jù)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T29025-1991,選擇如下芯子：冷卻管選取高頻對(duì)焊型冷卻管型號(hào)，=2mm ,L=

6、16m,如圖1選用型雙排冷卻管，如圖2圖1圖2圖3C=L+4=20mm d=+1=9mm T=2C+2d=38mm取b=10mm,t=4mm芯厚T、芯寬W和芯高H ,見(jiàn)圖4圖4H取420mm,W取538mm,T為58mm散熱器正面積（迎風(fēng)面積）為：每片散熱帶的有效散熱面積（雙面）0.2485所需管帶數(shù)為：片45片散熱帶總散熱面積：11.15所需冷卻管數(shù)為：134根每根冷卻管表面積約為冷卻管總表面積約為：0.1596×134=21.38總散熱面積S=21.38+11.15=32.53，滿(mǎn)足散熱面積要求。三 膨脹箱總成設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路流動(dòng)，隨溫度升高體積膨脹，為吸收這

7、部分膨脹體積而設(shè)置了膨脹箱。具有膨脹箱的冷卻系統(tǒng)根據(jù)膨脹箱有無(wú)加壓分為兩種：系統(tǒng)A：在加壓系統(tǒng)內(nèi)具有冷卻液的膨脹空間（膨脹箱），冷卻液循環(huán)到膨脹空間中，進(jìn)行氣液分離。膨脹箱應(yīng)耐熱、耐壓，位置高于散熱器并保持系統(tǒng)內(nèi)壓力適宜。系統(tǒng)B：在加壓系統(tǒng)內(nèi)具有冷卻液的膨脹空間（膨脹箱），僅在溢流至膨脹箱時(shí)進(jìn)行氣液分離。膨脹箱耐熱性、容量、位置要求低些。膨脹箱由兩個(gè)注塑件組成，通過(guò)焊接（熱焊、超聲波焊接）組成一體。形式不一 四冷卻風(fēng)扇的選擇根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)與參考同類(lèi)型的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，選擇軸流式電動(dòng)風(fēng)扇。它用裝在散熱器上的石蠟式溫控開(kāi)關(guān)控制（控制水溫8797），自動(dòng)控制風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)溫度正常。這種自動(dòng)控

8、制的冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)暖機(jī)快，布置較自由。風(fēng)扇的性能參數(shù)包括風(fēng)量V、壓頭、功率。1. 冷卻空氣需要量，考慮到風(fēng)量的漏損，風(fēng)扇的風(fēng)量要比計(jì)算所得的風(fēng)量大，即， 考慮到漏損的系數(shù)，通常=1.051.15，取1.06。2. 風(fēng)扇的壓頭，其中散熱器風(fēng)阻（Pa） 除散熱器外的風(fēng)道阻力 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)=200500Pa 取400Pa。3. 風(fēng)扇的功率，其中風(fēng)扇效率，一般=0.30.6，取0.5。根據(jù)風(fēng)扇性能參數(shù)與參考同類(lèi)型風(fēng)扇，本次設(shè)計(jì)，葉片材料選擇塑料聚丙烯（PP）,斷面形狀為翼形，前彎式葉片（如圖1），葉片安裝角（葉片與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面成的角度）一般為，取為，葉片數(shù)量取為7片，葉片數(shù)為奇數(shù)，可有效降低風(fēng)扇噪聲。 風(fēng)