【正文】 衷心感謝所有傳授給我 知識、關心過我、幫助過我的師長和朋友。 在課題研究過程中，王曉迪等同學在我們相互討論中 ,給我的啟發(fā)和幫助也很大 ,給了我很多具體的幫助和建議，在此表示感謝，他們 踏實認真的生活態(tài)度、勤奮鉆研的學習態(tài)度和樂于助人的優(yōu)秀品格也是我學習的方面。柴油機中冷器結(jié)構(gòu)與設計 。 內(nèi)燃機原理 北京 :中國農(nóng)業(yè)機械出版社 ,1981 [7] 西安交通大學本次設計通過已知的發(fā)動機的功率和進出口水溫開始進行設計計算，計算中冷器的流通面積和傳熱面積等 , 進行冷卻空氣側(cè)和增壓空氣側(cè)的阻力分析計算 ,計算出傳熱系數(shù) K,并確定中冷器的結(jié)構(gòu)形式和翅片的布置形式 ,選定換熱翅片為板翅式，確定其基本幾何尺寸 ,最后用對數(shù)平均溫差法校核散熱面積 , 主要校核散熱面積能否滿足設計要求 ,用效率 (? )傳熱單元數(shù) (NTU)法校核增壓 ,主要校核 增壓空氣和冷卻介質(zhì)在中冷器出口的溫度是否在使用要求的范圍內(nèi) , 如不符合要求 ,則反復進行校核計算 ,直到校核合格為止 ,最終確定能配置在 6135柴油機上的新型增壓中冷器的傳熱數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)尺寸 . 由于增壓中冷器尺寸較大 ,零件復雜 , 無法在說明書中展示 ,故借助了 CAD繪圖 由于管子的尺寸較大 ,無法在說明書中展示 ,故借助了 CAD繪圖。 ( 310 )= 310? (328) 效率 板翅式兩側(cè)的流體均不混合 ,效率為 ε =1e(1/c)Δ Tn） =247。 K/W) K= (W/m2 K/W) 式中 :δ為冷熱兩側(cè)間壁厚度，λ為材料導熱系數(shù) 中冷器的傳熱系數(shù) 1? K=1? hb+r1+r2+r3+r4+(1? ha) K/W) 導熱熱阻 r4=(Ab? Aa) K/W) 冷卻 空氣 側(cè)污垢熱阻 : 風冷可取 : r2=0λ b? Db=5 102247。ρ b)=247。 λ a? Da= 102247。 = (m/s) (314) 冷卻 空氣 通道當量直徑 : Da=4 wF w?? =4 247。 Cpb K) （同上） 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 16 3． 2 幾何結(jié)構(gòu)尺寸 確定和計算 : 查 閱文獻 [3]選用尺寸參數(shù)為以下： 翅片高 H ㎜ 翅片厚度 ? ㎜ 翅片間距 S ㎜ 當量直徑 ep ㎜ 內(nèi)距 X = ㎜ 單元有效長度 L 300 ㎜ 內(nèi)高 y = ㎜ (4) 通道的自由流通面積 A 先選取中冷器機芯總體尺寸為長 ㎜ ,寬為 ㎜ ,高為 300㎜ 的立方體 1A = SBxy =? ? = 2m （ 31） 通道層數(shù) (n1) ?+= （ 32） n=214 A=?214= 2m (5) n層通道的總傳熱面積 F= S BInyx )(2 ?? = 239 )(2 m?? ???????? （ 33） n層通道的一次傳熱面積 Fyx xF ??1 ???F =38 2m n層通道的二次傳熱面積 Fyx yF ??2 22 mF ???? 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 17 傳熱系數(shù)計算 求平均溫度下冷卻 空氣 的熱物理性質(zhì) 中冷器的換熱量 : Q=qmbCpb(TbTs)= 100 ?? 310 (W) (34) 冷卻 空氣 出口溫度 : Ta2=（ Ta1+Q） ? Cpaqma=(+273)+ 3 ??= (K) (35) 冷卻 空氣 平均溫度 : Tam=(Ta1+Ta2)? 2= 2 ?? = (K) (36) 根據(jù)冷卻 空氣 的平均溫度 Tam從 文獻 [1]和 文獻 [2]中 查表求取冷卻 空氣 的以下參數(shù) : 密 度 ρ a=(kg/m3) 導熱系數(shù) λ a= 102(W/m 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 15 第三章 中冷器的設計計算 中冷器的設計計算一般是根據(jù)使用要求 ,對于已設計好的中冷器進行校核計算 ， 如不能滿足要求 ,則重新進行設計 。由于不能拆卸，一 但 結(jié)垢，清洗就很困難。由于大多數(shù)選用在低溫下 具有良好機械性能的鋁合金制造，故特別適用于空氣分離和天然氣分離，其使用壓力范圍也很大，而在重量上要比管殼式輕得多，約為 15％～ 50％ .由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、又因采用全鋁結(jié)構(gòu)，所以重量輕，故成本大為降低。／ m179。單位體積的傳熱面積通常比管殼式熱交換器大 5 倍以上，最大可達幾十倍?！?)，水沸騰時可達 1745～ 35000 W／ (m178。據(jù)資料介紹，空氣強迫對流換熱時換熱系數(shù)可達 35～ 350 W／ (m178。在組裝體中，可采用并聯(lián)組裝、串聯(lián)組裝和串并聯(lián)混合組裝。 圖 ⑤混流 在一個熱交換器中，某些流體間是錯流，而另外一些流體間是逆流它的最大優(yōu)點是能同時處理幾種流體的熱交換．并合理分配各種流體的傳熱面積。 ②順流 如圖 所示，這種流動形式應用較少，主要用在加熱時需要避免流體被加熱 (或冷卻 )到高 (或低 )于某一規(guī)定溫度的場合。 (4)流道的布置形式 按運行工況要求可將流體布置成逆流、順流、錯流、錯逆流 (或稱多程流 )等多種形式。為了釬焊方便，可將釬料軋制成薄片再用機械方法布覆于鋁材表面，成為一種釬焊用復合板即雙金屬復合板。 V型布置是為滿足管路布置需要而采用的。圖中 I型主要是由于在熱交換器的端部有兩個以上的封頭，因此要用導流片把流體引導到端部一側(cè)的封頭內(nèi)。它的結(jié)構(gòu)與多孔翅片相同，但其翅距、翅厚和小孔直徑比多孔翅片大。 (1)封條 封條作用是使流體在單元體的流適中流動而不向兩側(cè)外流。其效果相 當于翅片的折斷，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能就愈好。翅片上開孔能使流體在翅片中分布更加均勻，這對于流體中雜質(zhì)顆粒的沖刷排除是有利的。多孔翅片開孔率一段在 5％～ 10％之間，孔徑與孔距無一定關系。鋸齒形翅片傳熱性能隨翅片切開長度而變化，切開長度越短，其傳熱性能越好，但壓力降增加。故在高原板翅式換熱器中用得較多。平直翅片的特點是有很長的帶光滑壁的長方形翅片，當流體在由此形成的 流道中流動時、其傳熱特性和流動特性與流體在長的圓管中的傳熱和流動特性相似。 翅片的型式很多，如：平直翅片、鋸齒翅片、多孔翅片、波紋翅片、釘狀翅片、百葉窗式翅片、片條翅片等。美國加利福尼亞大學和埃姆茲航空實驗室分別對沒有翅片和有翅片的熱交換器進行試驗證明，有翅片比沒有翅片的熱交換器體積減少了 18％以上。翅片與隔板之間的連接均為完善的釬焊，因此大部分熱量傳給翅片，通過隔板并由翅片傳給冷流體。在板束兩端配置適當?shù)牧黧w出入口封頭，即可組成一臺板翅式熱交換器，如圖 。因而，這樣的結(jié)構(gòu)基本單元體也就是進行熱交換的基本單元。同樣是設計合理的中冷器，與水管為橢圓管的管片式相比，傳熱系數(shù)提高約 30%，冷卻表而積減少約 30%，從而保持相同的散熱能力 。雙金屬管在軋制過程中使兩種金屬 牢固地貼合在一起，幾乎沒有間隙，即使在長期振動工作條件下 也不會脫開。無論水側(cè)還是氣側(cè)，流通而積越小，則流速越大，對流換熱系數(shù)越大，但流動阻力損失也越大。橢圓管與圓管和扁管相比，具有較高的傳熱系數(shù)和較小的空氣阻力，其工藝性和可靠性不及圓管但優(yōu)于扁管。冷卻水管和散熱片采用紫銅或黃銅制造。目前管翅式中冷器己得到越來越多地應用。 ② 管翅式中冷器 管翅式的結(jié)構(gòu)是在板翅式結(jié)構(gòu)的基礎上發(fā)展而來，其熱氣側(cè)通道是多孔的成型管材。為了增強氣流的擾動，破壞邊界層以強化傳熱，可以采用鋸齒翅片或多孔翅片等翅片型式。因各層翅片方向互錯 90176。 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 6 2． 1． 2 中冷器的結(jié)構(gòu) ㈠風冷式中冷器結(jié)構(gòu) 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(cè)和冷側(cè)換熱介質(zhì)均為空氣，兩側(cè)的對流換熱系數(shù)在同一數(shù)量級，因此兩側(cè)的換熱面積應大致相同，風冷式中冷器的結(jié)構(gòu)有扁管式板翅式和管翅式幾種。車用柴油機普遍采用這種冷卻方式，但在低負荷時易出現(xiàn)充氣過冷現(xiàn)象。 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。 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(jié)構(gòu)簡單。 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(shù) 增壓空氣流量 qmb= (kg/s) 中冷器進口空氣溫度 Tb=160℃ 中冷