【導讀】產品能避免零件因過熱引起的膨脹、變形、開裂，保證潤滑油溫不至過高，推廣和技術儲備。

　　

【正文】 250 mf ??? ， ? ?mh ? ， 1020 ?i ， 代入得 ? ?335 104 1 0 27 5 mV ?? ?????? 故水室容積 ? ?3330 mVV ?? ?????? 水室尺寸 在保證水管插口不被水室底面擋上的情況下，盡量使水室加工制造方便，外形美觀。 由于散熱器芯部尺寸為 86 753mm，為了零部件相互之間不干涉， 取水室 腔部底面尺寸為 100 803mm， 則水室高度 ? ?mmH 63 ???? ?? ?? 水室結構 水室用鋁合金 3004 鑄造 而成， 上水室有進水管和 空氣閥連接孔，為了加工方便，將它們置于頂部同一中心線上 。此外， 水室內壓強較小所以 水室壁 不需太厚，能儲水即可，下水室厚度是上水室兩倍 ，這是因為下水室在移動裝配過程中容易與地面或其他硬物碰撞變形。 安裝面的尺寸根據(jù)主板尺寸確定，為了減小加工難度，安裝面各邊要比主板槽面小 1mm， 具體結構見零件圖 SRQ004。 擋 風 板 擋板位于散熱器兩側，主要防止冷卻空氣從散熱器兩側流出，降低散熱效率，此外 ，還有支撐固定散熱器作用。擋板用鑄鋁合金 3004 鑄造而成，形狀呈槽型， 板厚 10mm， 整體關于中心 對稱， 其尺寸根據(jù)散熱管長度和主板寬度確定， 固定端板側為連續(xù)圓弧狀，為了減輕重量，美化外形，節(jié)省材料； 具體結構尺寸見零件圖 SRQ007。 其他部件 除了上述零部件外，散熱器包括 引風板、泡沫塑料填充物、 空氣閥 。 引風板呈法蘭形，用 2mm 厚 碳素 鋼 Q235 制成，主要用作引風，此為還起拉緊固定邊框的作用， 大小由散熱器正面結構尺寸確定， 具體結構見零件圖 SRQ008。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 25 填充物可以利用 工業(yè)用紙，廢舊泡沫塑料等。 設計中，在保證排氣順暢的情況下，選擇市場價格最低的排氣閥來確 定孔徑的大小。 上下水室密封墊圈用耐熱橡膠制成，具體結構見 SRQ009,SRQ010。 散熱器 該散熱器可以給 200KW 發(fā)電機組提供散熱，型式為管芯式散熱器， 通過結構優(yōu)化設計使得散熱器芯部面積減少了， 故結構布置緊湊；能用輕質材料代替的零件全部使用鋁合金材料，減少了散熱器自重，所以 重量 比其它相同功率的要輕；在設計中，只有散熱管和散熱帶需要用錫釬焊焊接在一起，其它都獨立成件，適用于大批量生產，故成本低；該產品中的任一零部件都可替換， 運行時各散熱管之間互不影響，故使用壽命長；每個零部件均可拆卸，所以維修方便；通過熱工計算能知其 散熱性能好。散熱器管芯 用 銅 C15710 作為原材料，引風板用 碳素 鋼 Q235 制成，其余部件為了減輕散熱器自重全部使用鋁合金 3004。散熱器整體高度 1108mm，寬 180mm，長 903mm，所 有 外部圓角半徑均為 5mm，所有棱邊全部打磨 光潔 。具體結構見裝配圖 SRQ001。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 26 第五章 散熱器工藝與運行 在本設計中，管芯式散熱器加工工藝性能好，零件互換程度高，可用于大批量生產，安裝簡單，可采用流水線生產 ；運行可靠，使用范圍廣。 制造 水室、主板和引風板采用冷加工成型，側面擋板鑄造而成，散熱管擠壓成型，散熱帶用滾片機滾壓而成，散熱管和散熱帶采用錫釬焊焊接在一起。 由于 引風板和 水室 較薄，適合沖孔，這樣可以提高工作效率 ，其余 零部件較厚無法將孔直接沖出，故其它 所有 零部件的 孔均采用鉆孔工藝。 所有表面均需打磨表面毛刺，所有邊角均圓 滑過渡。此外，因特別注意保證水室、主板和擋風板的連接孔的同軸度， 裝配平面應保證其平面度 。 裝配 先 水室 ，后 框架 ，最后裝入散熱管芯 ，引風板 ?？梢韵?裝配好主板、水室和側面擋風板，讓后插入散熱管芯，最后裝入引風板。 裝配 完畢后，對散熱器進行密封性檢測，可用肥皂泡法和注水法，這兩種方法成本低，而且方便有效。 肥皂泡法：將肥皂泡沫涂于可能漏氣的邊緣處， 從進水管通入空氣氣壓為 ，在三分鐘內肥皂泡沫涂抹處若無氣泡冒出，則認為合格。 注水法 ：將出水管堵上，從進水管注水，直到注滿，將散熱器豎立放置半小時無滴水 、滲漏 現(xiàn)象，認為 產品 合格。 但由于結構限制，本設計產品一般采用肥皂泡法。 儲運 散熱器水平放置，固定散熱器端靠近地面。 可堆疊放置 ，但不得超過十片，以防最底層損壞變形。運輸時需要在兩個散熱器間墊入 5mm 左右厚紙片或泡沫塑料，防止相互碰撞。 也可側立放置，但不得堆疊。 特別注意，不能讓上下水室受較大作用力，更不能將進出水管當做手 柄搬運散熱器。搬運時最好兩人同時搬，在擋風板上著力；也可一人搬用， 將雙手搭于 擋風板與主板連接處 豎立提起搬運。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 27 運行與操作 在運行過程中，當散熱管芯翅片倒伏率超過 10%時，應將其 修復 以保證 散熱量， 或者替換后 將舊管芯保存，以備以后散熱 管漏水時，而手頭沒有新的散熱管芯是頂替使用。此為如果當某根管壞掉，現(xiàn)場又沒有其他同型號水管時，可將上下主板上的孔拿碎布堵死，當有了新的管再換上。 由于散熱器結構簡單，作用單一，所以操作也很容易，只須將散熱器固定在 內燃機 前端， 固定時，可使用其中四孔固定、六孔固定、八孔固定、十孔固定等，且務必使各孔所受剪切應力盡量均勻；但最好用全部孔固定。 然后根據(jù)空氣流速和流量配備風扇，根據(jù)水流速度和阻力損失配備水泵，并將水管道連接好，檢查連接處密封性。一切正常后就可運行。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 28 第六章 總結 設計成果 ① 成功設計了 200KW 移動式發(fā)電機組的管芯式散熱器， 熱工計算部分， 為了得到較滿意的結果我 反復修正所選數(shù)據(jù)，并用軟件優(yōu)化得到了一組準確而滿意的數(shù)據(jù)， 為今后管芯式散熱器設計提供了可靠數(shù)據(jù)。 ② 學習了 MATLAB 軟件， 運用 C語言參考 MATLAB 語言，編寫了程序，通過反復修改運行程序， 在 多次循環(huán) 成功對散熱器結構 參數(shù) 進行了優(yōu)化，其程序語言可用于同類設計參考；也為今后散熱器結構優(yōu)化設計提供了途徑。 ③ 通過熱工計算保證了產品的散熱性能滿足設計要求；通過結構優(yōu)化設計縮小了散熱器體積；整個散熱器采用組裝式結構，所有零件均可互換，提高了產品的互換性，為了加工和安裝方便，設計中在需要加工安裝的部位都預留了合理的空間，使得設計產品便于安裝和維修；在可能會承受較大應力的地方都圓滑過渡， 在可能碰撞的部位加厚板料，加上其互換程度高，延長了產品的使用壽命；在結構設計中，在易漏水的主板上加槽，增強了密封性，提高了運行可靠性；在選材上，選用了較便宜的鋁材作為主材，設計中精簡了散熱器結構，在保證了散熱量的情況下，節(jié)約了成本，提高了產品經濟性和輕巧性，設計中，盡量優(yōu)化結構減少工序，提高了產品工藝性。 ④ 設計圖中有詳細尺寸標注，設計說明書中 詳細的闡述了設計思路，以及各零部件 具體的加工工藝，故本產品可直接用于加工。 設計中存在的問題 ① 由于目前還少有管芯式散熱器的研究，所以設計中所用公式和經驗數(shù)據(jù)均是依據(jù) 文獻 和管帶式散熱器而來的，可能存在數(shù)據(jù)誤差，但不至于影響設計產品使用性能。 ② 由于我的計算機語言編程能力有限，所以只用 MATLAB 軟件處理了部分結構數(shù)據(jù)，如果能 很好的運用軟件，應該處理所有數(shù)據(jù)，并生成圖表，會使設計的產品結構更加合理緊湊。 ③ 設計中我自學了 ＵＧ 計算機輔助設計軟件，但時間有限，學藝不精， 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 29 不能把散熱器整體結構圖繪制出來，希望以后可以運用三維軟件設計產品， 如此，可以增強產品的設計可靠性和成品的審視效果。 ④ 設計所用材料方面存在缺陷，本設計中，為了備料簡單，所選材料單一，可以根據(jù)經濟性對部分結構材料進行調整。 今后發(fā)展方向 ① 管芯式散熱器設計中，缺乏有力的理論依據(jù)，今后應在管芯式散熱器傳熱和阻力方面多做研究。 ② 研究水管間距變化、翅片結構尺寸改變等對散熱器散熱效率的影響規(guī)律。 ③ 在散熱器設計上，提出更好的優(yōu)化方案。 體會 本次設計花費了約三個月時間，在此過程中，我會因為自己的點點成功而高興；也會為遇到的問題而煩惱。設計讓我懂得了如何用運所學知識，讓我感受到了四年的大學沒有白學，我可以輕松的去運用我所學知識；設計對我也是一種歷練，以后遇到設計我也不再束手無策，感謝老師，感恩學校，感激國家，讓我變成一個能自食其力的人，讓我可以無悔大學生活，讓我無愧于良心。我所擁有的是老師和學校給予的，其恩德猶如滔滔江水，源遠流長，滋潤我生命中的每一 秒，我無以為報，只能盡心的運用 老師教我的知識做好大學里的最后一課。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 30 參考文獻 [1] 楊家騏 . 《汽車散熱器》 . 第一版 . 人民交通出版社 . 1982 [2] 楊連生 . 《內燃機設計》 . 第一版 . 中國農業(yè)機械出版社 . 1981 [3] 關穎 .《管芯式散熱器熱力特性試驗研究》 .內蒙古工業(yè)大學 研究生學位論文 .2021 [4] 張忠偉 .《管芯式汽車散熱器的特性分析與仿真》 . 內蒙古工業(yè)大學研究生學位論文 .2021 [5] 楊世銘 . 《傳熱學》 . 第 四 版 . 高等教育出版社 . 2021 [6] Ramesh Dusan . 《換熱器設計技術》 .第一版 .機械工業(yè)出版社 .2021 [7] 杜廣生 .《工程流體力學》 .第一版 .中國電力出版社 .2021 [8] 胡志勇 張志毅 .《計算機輔助設計基礎》 .內蒙古大學出版社 .2021 [9] 王建國 安娜 .《機械制圖》 .第一版 .內蒙古大學出版社 .2021 [10] 賈耀卿 .《常用金屬材料手冊》 .中國標準出版社 .1999 [11] 李迎春 .《管芯式散熱器熱力性能參數(shù)優(yōu)化》 .內蒙古工業(yè)大學 研究生學位論文 .2021 [12] Kays W and London A. 《緊湊式換熱器》 . 科學出版社 . 1997 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 31 附錄 附表 1 散熱器結構參數(shù) 名稱 符號 單位 尺寸 芯部正面面積 FR m2 芯部高度 /寬度 h/b mm 753/753 芯部厚度 W0 mm 86 水管排數(shù) Z 排 3 水管總數(shù) 0i 根 102 水管壁厚 τ mm 水管 扁 平 部分橫截面尺寸 a mm 水管當量直徑 2De mm 水管 扁 平 部分橫截面尺寸 b mm 18 水管圓管部分外徑 d1 mm 13 水管圓管部分內徑 d2 mm 每條散熱帶所含單元體數(shù)目 M mm 251 散熱帶總數(shù) N mm 204 氣流方向翅片長度 l mm 28 翅片厚度 δ mm 翅片內間距 x mm 翅片當量直徑 De1 mm 翅片內高 y mm 翅片高度 H mm 6 翅片間距 W mm 單根散熱管空氣側散熱面積 S m2 單根散熱管水側散熱面積 A1 m2 單根散熱帶散熱面積 s m2 單管空氣側光滑壁面部分的面積， AⅠ m2 單管空氣側翅片部分的面積 AⅡ m2 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 32 附表 2 壓力損失系數(shù) 有突縮段入口和突擴段出口的多管式扁平通道熱交換器芯體入口和出口壓力損失系數(shù) 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 33 附表 3 干空氣的熱物理性質 ? ?Pap ?? 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 34 附表 4 飽和水的熱物理性質 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 35 致 謝 本設計是在席明智教授的悉心指導下完成的，衷心的感謝席老師在資料上的給予，設計思路上的指引，設計問題上的仔細講解。此外，還要感謝黃盈光和澈力格爾給的幫助，當然還要感謝四年來教過我的老師以及給我創(chuàng)造良好學習氛圍的學校，是你們大家讓我順利的做完了畢業(yè)設計。在這里我向所有給我?guī)椭娜苏\心的說一聲：“謝謝”！