【正文】 發(fā)表有關(guān)傳熱及傳熱設(shè)備的文章約在六、七千篇以上，一些國(guó)際性傳熱會(huì)議、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)討論會(huì) (例如中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)及各有關(guān)分會(huì)的學(xué)術(shù)討論會(huì)、有關(guān)行業(yè)的學(xué)術(shù)討論會(huì)上都有一定數(shù)量的熱交換器討論專題 )．國(guó)內(nèi)還曾多次舉行熱交換器研究的學(xué)術(shù)會(huì)議，均反映了傳熱學(xué)及傳熱設(shè)備的研究一直受到學(xué)術(shù)界和工程界的普遍重視。薩克桑石油公司的“梅加拉號(hào)”油輪上 ， 取得預(yù)期效果 。 1927年 ,在智利海拔 1200m的一個(gè)電站 ， 有七臺(tái) MAN公司的 B6V90 型柴油機(jī)采用了電力傳動(dòng)羅獲鼓風(fēng)機(jī)增壓，每臺(tái)柴油機(jī)功率為 1100kw。以日本為例，增壓車(chē)用汽油機(jī) ， 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％。歐、美、日的汽車(chē)排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)。 目前，我國(guó)增壓技術(shù)已步人一個(gè)新的階段，生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、匹配技術(shù)等方向都有所進(jìn)步，主要表現(xiàn)在： 1)生產(chǎn)能力有較大幅度增長(zhǎng)。 3)匹配技術(shù)有較大幅度提高 . 4)增壓模擬計(jì)算技術(shù)進(jìn)入新的水平。 6)新型增壓系統(tǒng)正在積極開(kāi)發(fā)。增壓是內(nèi)燃機(jī)解決排放的根本技術(shù)措施之一，大力推廣增壓技術(shù)將成為我國(guó)步人工業(yè)先進(jìn)國(guó)家行列的重要標(biāo)志 ，其中中冷器的作用很關(guān)鍵 。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(jié)果抵銷(xiāo)了氣壓升高的一部分效果。例如，進(jìn)入氣缸的增壓空氣每降溫 10176。因此，在增壓器壓氣機(jī)蝸殼出口到進(jìn)入柴油機(jī)氣缸之間的空氣通道上有必要設(shè)置增壓空氣中間冷卻器 (簡(jiǎn)稱中冷器 )。 合肥工業(yè)大學(xué)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(jìn)口空氣溫度 Tb=160℃ 中冷器出口空氣溫度 Ts=60℃ 冷卻介質(zhì)流量 qma= (kg/s) 冷卻介質(zhì)進(jìn)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) 幾何結(jié)構(gòu)尺寸 : 翅片高 H ㎜ 翅片厚度 ? ㎜ 翅片間距 S ㎜ 當(dāng)量直徑 ep ㎜ 內(nèi)距 X = ㎜ 單元有效長(zhǎng)度 L 300 ㎜ 內(nèi)高 y = ㎜ (1) 當(dāng)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(xué)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(jié)構(gòu) 中冷器 的冷卻方式 目前應(yīng)用的中冷器都采用錯(cuò)流外冷間壁式冷卻方法，根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，有水冷式和風(fēng)冷式兩大類。 ① 用柴油機(jī)冷卻系的冷卻水冷卻 這種冷卻方式不需另設(shè)水路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但在高負(fù)荷時(shí)對(duì)增壓空氣的冷卻效果較差。 ② 用獨(dú)立的冷卻水系冷卻 柴油機(jī)有兩套獨(dú)立的冷卻水系，高溫冷卻水系用來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，低溫冷卻水系主要用于機(jī)油冷卻器和中冷器。 風(fēng)冷式冷卻根據(jù)驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇 的動(dòng)力不同分為以上兩種方式。車(chē)用柴油機(jī)普遍采用這種冷卻方式，但在低負(fù)荷時(shí)易出現(xiàn)充氣過(guò)冷現(xiàn)象。 由 于增壓壓力隨負(fù)荷變化，因此這種冷卻方式的冷卻風(fēng)量也隨負(fù)荷變化，低負(fù)荷時(shí)風(fēng) 量小，高負(fù)荷時(shí)風(fēng)量大，有利于兼顧不同負(fù)荷時(shí)的燃燒性能。 合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 2． 1． 2 中冷器的結(jié)構(gòu) ㈠風(fēng)冷式中冷器結(jié)構(gòu) 風(fēng)冷式中冷器是用環(huán)境空氣來(lái)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(duì)流換熱系數(shù)在同一數(shù)量級(jí)，因此兩側(cè)的換熱面積應(yīng)大致相同，風(fēng)冷式中冷器的結(jié)構(gòu)有扁管式板翅式和管翅式幾種。應(yīng)用較多的是板翅式和管翅式中冷器。因各層翅片方向互錯(cuò) 90176。板翅式中冷器大多用銅和鋁合金制造，它結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱而積大，效率高。為了增強(qiáng)氣流的擾動(dòng)，破壞邊界層以強(qiáng)化傳熱，可以采用鋸齒翅片或多孔翅片等翅片型式。以上。 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(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，其熱氣側(cè)通道是多孔的成型管材。由于采用成型管材，簡(jiǎn)化了工藝，避免了翅片和隔板之間的虛焊及工作振動(dòng)中的脫焊所造成的接觸熱阻，提高了傳熱效率和工作可靠性。目前管翅式中冷器己得到越來(lái)越多地應(yīng)用。近幾年來(lái)俄羅斯引進(jìn)技術(shù)的冷軋翅片管式中冷器由于具有使用可靠性好、 傳熱系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，也開(kāi)始受到重視與應(yīng)用。冷卻水管和散熱片采用紫銅或黃銅制造。其中圓管工藝性和可靠性較好，但空氣的流通阻力較大，使空氣壓力損失較大。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。 中冷器冷卻元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)中冷器性能影響很大。無(wú)論水側(cè)還是氣側(cè)，流通而積越小，則流速越大，對(duì)流換熱系數(shù)越大，但流動(dòng)阻力損失也越大。通常，單金屬管用紫銅或鋁 。雙金屬管在軋制過(guò)程中使兩種金屬 牢固地貼合在一起，幾乎沒(méi)有間隙，即使在長(zhǎng)期振動(dòng)工作條件下 也不會(huì)脫開(kāi)。因此，冷軋翅片管中冷器的主要優(yōu)點(diǎn)就是接觸熱阻小，傳熱系數(shù)高，工作可靠性好。同樣是設(shè)計(jì)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 。 2． 2 板翅式熱交換器的構(gòu)造和工作原理 1)基本單元 圖 板翅單元 1— 隔板； 2— 翅片； 3— 封條 合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 如圖 ，隔板、翅片及封條三部分構(gòu)成了板翅式熱交換器的結(jié)構(gòu)基本單元。因而，這樣的結(jié)構(gòu)基本單元體也就是進(jìn)行熱交換的基本單元。圖 、錯(cuò)逆、錯(cuò)逆流板束。在板束兩端配置適當(dāng)?shù)牧黧w出入口封頭，即可組成一臺(tái)板翅式熱交換器，如圖 。冷熱流體之間的熱交換大部分通過(guò)翅片，小部分直接通過(guò)隔板來(lái)進(jìn)行。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(guò)隔板并由翅片傳給冷流體。二次傳熱面一般比一次傳熱面 的傳熱效率低。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)和埃姆茲航空實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)沒(méi)有翅片和有翅片的熱交換器進(jìn)行試驗(yàn)證明，有翅片比沒(méi)有翅片的熱交換器體積減少了 18％以上。翅片除承擔(dān)主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板之間的加強(qiáng)作用。 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。圖 (a)所示為其中的一種。平直翅片的特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的帶光滑壁的長(zhǎng)方形翅片，當(dāng)流體在由此形成的 流道中流動(dòng)時(shí)、其傳熱特性和流動(dòng)特性與流體在長(zhǎng)的圓管中的傳熱和流動(dòng)特性相似。相對(duì)于其他翅片，它的特點(diǎn)是換熱系數(shù)和阻力系數(shù)都比較小，所以宜用于要求較小的流體阻力而其自身傳熱性能又較好 (如液側(cè)或發(fā)生相變 )的場(chǎng)合。故在高原板翅式換熱器中用得較多。這種翅片對(duì)促進(jìn)流體的湍動(dòng)，破壞熱邊界層十分有效。鋸齒形翅片傳熱性能隨翅片切開(kāi)長(zhǎng)度而變化，切開(kāi)長(zhǎng)度越短，其傳熱性能越好，但壓力降增加。該種翅片普遍用于需要強(qiáng)化傳熱 (尤其是氣側(cè) )的場(chǎng)合。多孔翅片開(kāi)孔率一段在 5％～ 10％之間，孔徑與孔距無(wú)一定關(guān)系。翅片上的孔使傳熱邊界層不斷破裂、更新，提高了傳熱效果。翅片上開(kāi)孔能使流體在翅片中分布更加均勻，這對(duì)于流體中雜質(zhì)顆粒的沖刷排除是有利的。 ④波紋翅片 它的結(jié)構(gòu)示于團(tuán) (d)上。其效果相 當(dāng)于翅片的折斷，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能就愈好。如 65PZ2103，則表示 PZ—— 平直翅片， 65—— ， 21—— ， 03—— 。 (1)封條 封條作用是使流體在單元體的流適中流動(dòng)而不向兩側(cè)外流。它的結(jié)構(gòu)形式很多．最常用的為如圖 3． 26所 示的燕尾形、燕尾槽形、矩形三種 . 合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 封條形式 圖 導(dǎo)流片與封頭 圖 導(dǎo)流片布置的幾種形式 (2)導(dǎo)流片和封頭 為了便于把流體均勻地引導(dǎo)到翅片的各流道中或匯集到封頭中，一般在翅片的兩端均設(shè)有導(dǎo)流片。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。導(dǎo)流片與封頭的示意圖如圖 。圖中 I型主要是由于在熱交換器的端部有兩個(gè)以上的封頭，因此要用導(dǎo)流片把流體引導(dǎo)到端部一側(cè)的封頭內(nèi)。Ⅲ型布置主要是用于熱交換器端部敞開(kāi)或僅有一個(gè)封頭情況下。 V型布置是為滿足管路布置需要而采用的。 (3)隔板與蓋板 隔板材料是在母體金屬 (鋁錳金屬 )表面覆 蓋一層厚約 ～ ，含硅合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 5％～ 12％的釬料合金。為了釬焊方便，可將釬料軋制成薄片再用機(jī)械方法布覆于鋁材表面，成為一種釬焊用復(fù)合板即雙金屬?gòu)?fù)合板。板翅式熱交換器板束最外側(cè)的板稱為蓋板，它除承受壓力外還起保護(hù)作用，所以它的厚度一般為 5～ 6mm。 (4)流道的布置形式 按運(yùn)