【正文】 機為何會比普通發(fā)動機擁有更大的動力，其中原因之一就是其換氣的效率比一般發(fā)動 機的自然進氣更高。當空氣進入渦輪增壓后其溫度會大副升高，密度也相應變小，而中冷器正是起到冷卻空氣的作用，高溫空氣經過中冷器的冷卻，再進入發(fā)動機中。如果缺少中冷器而讓增壓后的高溫空氣直接進入發(fā)動機，則會因空氣溫度過高導致發(fā)動機損壞甚至死火的現象 。所以現在增壓中冷器的發(fā)展已經越來越顯著的影響到柴油機的工作效率 熱交換器的應用方面還有 動力工業(yè)中鍋爐設備的過熱器、省煤器、空氣預熱器．電廠熱力系統(tǒng)中的凝汽器、除氧器、結水加熱器、冷水塔；冶金工業(yè)中高爐的熱風爐，煉鋼和軋鋼生產工藝中的空氣或煤氣預熱；制冷工業(yè)中蒸汽壓縮式 制冷機或吸收式制冷機中的蒸發(fā)器、冷凝器；制糖工業(yè)和造紙工業(yè)的糖液蒸發(fā)器和紙漿蒸發(fā)器，都是熱交換器的應用實例。在化學工業(yè)和石油化學工業(yè)的生產過程中，應用熱交換器的場合更是不勝枚舉。在航空航天工業(yè)中，為了及時取發(fā)動機及輔助動力裝置在運行時所產生的大量熱量，熱交換器也是不可缺少的重要部件。在各個生產領域中，要挖掘能源利用的潛力，必須合理組織熱交換過程并利用和回收余熱，這往往和正確地設計與使用熱交換器密不可分。 根據熱交換器在生產中的地位和作用，它應滿足多種多樣的要求。一般來說，合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 2 對其基本要求有： (1)滿足工藝過程所提出的要求，熱交換強度高，熱損失少。在有利的平均溫差下工作。 (2)要有與溫度和受力條件相適應的不易遭到破壞的工藝結構．制造簡單，裝修方便．經濟合理，運行可靠。 (3)設備緊湊。這對大型企業(yè)、航空航天、新能源升發(fā)和余熱回收裝置更有重要意義 (4)保證較低的流動阻力，以減少熱交換器的動力消耗。 隨著生產規(guī)模的擴大和生產技術的現代化，熱交換器技術的研究必須滿足各種情況特殊而又條件苛刻的要求 。 因而各國在組織大規(guī)模工業(yè)生產的同時 ,都很重視熱交換器的研究 。 并組織了較強的專業(yè)研究中心。例如早 在 20世紀 60年代就在傳熱工程領域內出現了有影響的兩大國際性研究集團，即 1962 年成立的美國傳熱研究公司 (H eat Transfer Research Inc，簡稱 HTRl)和 l968 年成立的英國傳熱及流體流動服務公司 (HeaI Transfer amp。 Fluid Flow Service，簡稱 HTPS。 )在我國．也有蘭州石油機械研究所、通用機械研究所等一些單位。在熱交換器的研究和設計方面進行了多年的工作，推動了我國熱交換器的設計和改進、技術標淮的制訂和推廣。 熱交換器的發(fā)展為傳熱學研究提供了日漸廣泛而深刻 的課題．而傳熱學的研究又為熱交換器在傳熱性能和設計方面提供切實有效的數據和計算方法。因此．熱交換器相傳熱機理之間的關系是互相促進、不可分割的。當前世界上每年發(fā)表有關傳熱及傳熱設備的文章約在六、七千篇以上，一些國際性傳熱會議、國內學術討論會 (例如中國工程熱物理學會及各有關分會的學術討論會、有關行業(yè)的學術討論會上都有一定數量的熱交換器討論專題 )．國內還曾多次舉行熱交換器研究的學術會議，均反映了傳熱學及傳熱設備的研究一直受到學術界和工程界的普遍重視。 20年代末期，荷蘭 WerksFoor(韋克斯浦爾 )公司成功地制 造了一臺四沖程、十字頭式、用活塞下部作增壓泵的機械增壓柴油機，并將其安裝在安格洛薩克桑石油公司的“梅加拉號”油輪上 ， 取得預期效果 。 與此同時，人們用外部傳動的羅茨鼓風機或離心式壓氣機等來提高進入氣缸的空氣壓力。 1927年 ,在智利海拔 1200m的一個電站 ， 有七臺 MAN公司的 B6V90 型柴油機采用了電力傳動羅獲鼓風機增壓，每臺柴油機功率為 1100kw。 近 10多年來，隨著直噴和電控技術的出現，車用汽油機性能有了很大提高，合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 3 歐、美、日的發(fā)展趨勢相同。以日本為例，增壓車用汽油機 ， 最大平均有效壓力由 1986 年的 1． 76MPa 變?yōu)?1995 年的 ，提高 38． 2％；最大升功率由1986 年的 77． 2kw/L 變?yōu)?1995 年 99． 4kw/L，提高 28． 6％。與此同時，貨車汽油機的渦輪增壓器壽命已達 100萬 km。歐、美、日的汽車排放法規(guī)越來越嚴。CO,HC,NOx 的排放值與未控制前比較：美國下降 95％、 96％和 90％；日本下降95％、 96%和 92％；歐洲下降 85％和 78％ (HC 十 NOx)。 目前，我國增壓技術已步人一個新的階段，生產規(guī)模、工藝水平、匹配技術等方向都有所進步，主要表現在： 1)生產能力有較大幅度增長。 2)渦 輪增壓器性能有較大幅度改善。 3)匹配技術有較大幅度提高 . 4)增壓模擬計算技術進入新的水平。 5)增壓中冷技術正在深入研究。 6)新型增壓系統(tǒng)正在積極開發(fā)。 內燃機為人類做出了巨大的貢獻，但排放也污染了大氣。增壓是內燃機解決排放的根本技術措施之一，大力推廣增壓技術將成為我國步人工業(yè)先進國家行列的重要標志 ，其中中冷器的作用很關鍵 。 課題的提出和主要任務 柴油機氣缸中的空氣密度不僅決定于增壓空氣壓力，而且還與進入氣缸的氣溫有關。新鮮空氣在渦輪增壓器中雖提高了壓力，但氣溫也伴隨著空氣壓縮而上升，氣體熱 脹的結果抵銷了氣壓升高的一部分效果。 實踐表明：如使進入氣缸前的增壓空氣冷卻，則柴油機增壓的效果會更好。例如，進入氣缸的增壓空氣每降溫 10176。 C，約可使柴油機功率提高 ～ 3％，油耗降低 2～ 3 克／馬力小時 ,排氣溫度降低，柴油機受熱機件酌熱狀態(tài)得到改善．渦輪葉片也可在接受的排氣溫度下工作，這使得柴油機的工作可靠性和經濟性有所提高。因此，在增壓器壓氣機蝸殼出口到進入柴油機氣缸之間的空氣通道上有必要設置增壓空氣中間冷卻器 (簡稱中冷器 )。 課題 主要任務就是 在 6135 柴油機的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中如何 設計 配置中間空氣冷卻 器，從而使其在任何工況下都能獲得比較理想的工作狀態(tài)，并尋求在拖拉機上配用廢氣渦輪增壓柴油機的 增壓中冷器 設計成果。 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 4 增壓中冷器的主要性能參數 增壓空氣流量 qmb= (kg/s) 中冷器進口空氣溫度 Tb=160℃ 中冷器出口空氣溫度 Ts=60℃ 冷卻介質流量 qma= (kg/s) 冷卻介質進口溫度 Ta1=40℃ 增壓空氣壓力損失容許值 Δ pb=3000 (Pa) 增壓空氣壓力損失容許值 Δ wp =3000 (Pa) 增壓空氣比熱容 Cpb=1009 (J/kg K) 冷卻介質比熱容 Cpa=1002 (J/kg K) 幾何結構尺寸 : 翅片高 H ㎜ 翅片厚度 ? ㎜ 翅片間距 S ㎜ 當量直徑 ep ㎜ 內距 X = ㎜ 單元有效長度 L 300 ㎜ 內高 y = ㎜ (1) 當量直徑 (2) 通道的自由流通面積 A 2m (3) n層通道的總傳熱面積 F 326 2m n層通道的一次傳熱面積 1F 38 2m n層通道的二次傳熱面積 2F 2m 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 5 第二章 增壓中冷器的概述 中冷器 的冷卻方式及結構 中冷器 的冷卻方式 目前應用的中冷器都采用錯流外冷間壁式冷卻方法，根據冷卻介質的不同，有水冷式和風冷式兩大類。 水冷式冷 卻根據冷卻水系的不同又分以 下 兩種方式。 ① 用柴油機冷卻系的冷卻水冷卻 這種冷卻方式不需另設水路，結構簡單。柴油機冷卻水的溫度較高，在低負荷時可對增壓空氣進行加熱，有利于提高低負荷時的燃燒性能 。但在高負荷時對增壓空氣的冷卻效果較差。因此，這種方式只能用于增壓度不大的增壓中冷柴油機中。 ② 用獨立的冷卻水系冷卻 柴油機有兩套獨立的冷卻水系，高溫冷卻水系用來冷卻發(fā)動機，低溫冷卻水系主要用于機油冷卻器和中冷器。這種冷卻方式冷卻效果最好，在內燃機車用、船用和固定用途柴油機中普遍應用。 風冷式冷卻根據驅動冷卻風扇 的動力不同分為以上兩種方式。 ① 用柴油機曲軸驅動風扇 這種方式適用于汽車用柴油機，把中冷器設置在冷卻水箱前而，用柴油機曲軸驅動冷卻風扇和汽車行駛時的迎風同時冷卻中冷器和水箱。車用柴油機普遍采用這種冷卻方式，但在低負荷時易出現充氣過冷現象。 ② 用壓縮空氣渦輪驅動風扇 由 壓氣機分出一小股氣流驅動一個渦輪，用渦輪帶動風扇冷卻中冷器，由于驅動渦輪的氣流流量有限，渦輪做功較少，風扇提供的冷卻風量較少，顯然其冷卻效果較差。 由 于增壓壓力隨負荷變化，因此這種冷卻方式的冷卻風量也隨負荷變化，低負荷時風 量小，高負荷時風量大，有利于兼顧不同負荷時的燃燒性能。且其尺寸小，在車上安裝方便，在軍用車輛上也有應用。 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 6 2． 1． 2 中冷器的結構 ㈠風冷式中冷器結構 風冷式中冷器是用環(huán)境空氣來冷卻增壓后的高溫空氣，由于熱側和冷側換熱介質均為空氣，兩側的對流換熱系數在同一數量級，因此兩側的換熱面積應大致相同，風冷式中冷器的結構有扁管式板翅式和管翅式幾種。扁管式中冷器在扁管外圍設有散熱片，增壓空氣在管內流動，冷卻空氣在管外流動，山于熱氣側換熱而積太小，使中冷器傳熱效率低，應用很少。應用較多的是板翅式和管翅式中冷器。 ① 板翅式中冷器 板翅式中冷器的結構是在厚 ～ 的薄金屬板之間，釬焊由厚 ～，兩端以側限制板封焊。因各層翅片方向互錯 90176。，兩個不同方向的翅片分別形成了兩種錯流換熱介質的通道。板翅式中冷器大