【正文】 了較強的專業(yè)研究中心。 Fluid Flow Service，簡稱 HTPS。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。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。 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 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。 近 10 多年來，隨著直噴和電控技術的出現(xiàn)，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。與此同時，貨車汽油機的渦輪增壓器壽命已達 100 萬 km。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)。 2)渦 輪增壓器性能有較大幅度改善。 5)增壓中冷技術正在深入研究。 內燃機為人類做出了巨大的貢獻，但排放也污染了大氣。 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。 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。 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。 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。 K) 冷卻介質比熱容 Cpa=1002 (J/kg 水冷式冷 卻根據冷卻水系的不同又分以 下 兩種方式。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 。因此，這種方式只能用于增壓度不大的增壓中冷柴油機中。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。 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。 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。且其尺寸小，在車上安裝方便，在軍用車輛上也有應用。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。 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 ～ 的薄金屬板制成的翅片，兩端以側限制板封焊。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。光直翅片換熱系數和阻力損失都比較小，只用在對阻力要求特別嚴格的場合。其中鋸齒翅片對促進流體的湍動，破壞熱阻邊界十分有效，傳熱系數比光直翅片高 30176。大多數中冷器都采用鋸齒形翅片。與板翅式相比，它的主要優(yōu)勢在熱氣側。其缺點是熱氣側只能是光直的通道，難以采用擾流措施。 ㈡水冷式中冷器結構 目前普遍使用的水冷式中冷器是采用管片式結構。 ① 管片式中冷器 管片式中冷器是在許多水管上套上一層層的散熱片，經錫釬焊或堆錫焊焊接在一起。水管的排列有叉排和順排兩種，合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 7 水管截而的形狀有圓形、橢圓形、扁管形、滴形和流線形等。滴形和流線形管雖然空氣阻力較小，但由于工藝性和可靠性較差，目前很少應用。試驗表明，橢圓管較圓 管傳熱系數約高 10%，空氣阻力損失約小 18% ,所以在柴油機上多采用橢圓管作中冷器的水管。由于水側的對流換熱系數通常是氣側的對流換熱系數的 10 倍以上，因此氣側的散熱面積應為水側的散熱而積的 10 倍以上。 ② 冷軋翅片管式中冷器 冷軋翅片管是由單金屬管或內硬外軟的雙金屬管在專用軋機上軋制而成。雙金屬管的內管用黃銅，外管用鋁。將翅片管用漲管法固定在端板上 ， 整個加工過程不用焊接，不存在虛焊和長期振動工作后的脫焊現(xiàn)象。其缺點是在同樣體積下冷卻表面積較小，空氣阻力損失較大。其空氣阻力損失與水管為圓管的管片式大致相同。冷、熱流體在相鄰的基本單元體的流道中流動，通過翅片及與翅片連成一體的隔板進行熱交換。將許多個這樣的單元體根據流體流動方式的布置疊置起來，釬焊成一體組成板翅式熱交換器的板束或芯體。一般情況下，從強度、熱絕緣和制造工藝等要求出發(fā)，板束頂部和底部還各留有若干層假翅片層 (又稱強度 層或工藝層 )。 圖 不同流型的板束通道 1— 平板 ； 2— 翅片； 3— 封條； 4— 分配段； 5— 導流片； 6— 封頭； 7— 板束； 8— 封頭； 9— 封頭 圖 板翅式熱交換器 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 9 2)翅片作用和形式 翅片是板翅式熱交換器的最基本元件。正常設計中，翅片傳熱面積大約為熱交換器總傳熱面積的 67％～ 88％。由于翅片傳熱不像隔板那樣直接傳熱，故翅片又有“二次表面”之稱。但是如果沒有這些基本的翅片就成了無波紋的最簡易的平板式熱交換器了。假如設計的翅片效率最低為 70％時，其重量可減少 10％。盡管翅片和隔板材料都很薄，但由此構成的單元體的強度很高，能承受較高的壓力。以下介紹其中的幾 種常用型式： 圖 常用翅片類型 （ a）平直翅片 （ b）鋸齒式翅片 （ c）多孔翅片 （ d）波紋翅片 ①平直翅片 又稱光滑翅片，是最基本的一種翅片。它可 由 薄金屬片滾軋 (或沖壓 )而成。這種翅片的主要作用是擴大傳熱面，合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 10 但對于促進流體湍動的作用很少。此外，翅片的強度要高于其他類型的翅片。 ②鋸齒翅片 它可以看作平直翅片被切成許多短小的片段，相互錯開一定的間隔而形成的間斷式翅片 (圖 (b))。在壓力損 失相同的條件下，它的傳熱系數要比平直翅片高 30％以上，故有 “ 高效能翅片 ” 之稱。在傳熱量相同的條件下，其壓力損失比相應的平直翅片小。 ③多孔翅片 它是在平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而成的 (圖 (c))?？椎呐帕杏虚L方形、平行四邊形和正三角形二種，我國目前采用的多孔翅片，孔徑為Φ 2． 1Φ 91． 7，孔距為 6． 5mm、 3． 25mm 正三角形排列。它在雷諾數比較大的范圍內 (10’一 10‘ )具有比平直翅片高的換熱泵效，但在高雷諾效范圍會出現(xiàn)吸音和振動。多孔翅片主要用于導流片及流體中夾雜顆?；蛳嘧儞Q熱的場合。它是在平直翅片上壓成一定的波形 (如人字形，所以又稱人字形翅片 )，使得流體在彎曲流道中不斷改變流動方向，以促進流體的湍動，分離或破壞熱邊界層。我國常用的組片有平直、多孔和鋸齒形翅片三種，并用漢語拼音符號和數字統(tǒng)一表示翅片的型式與幾何參數。如是多孔形，則為 DK，鋸齒形則為 JC，幾何參數表示法相同。它的上下面均具有 的斜度，以便在組成板束時形成縫隙，利于釬劑滲透。導流片也起保護較薄的翅片在制造時不受損壞和避免通道被釬劑堵塞的作用。封頭的作用就是集聚流體，使板束與工藝管道連接起來。 根據各種結構型式的板翅式熱交換器，導流 片可布置成如圖 型式。Ⅱ型布置是由于在熱交換器端部有三個以上的封頭，需要把一股流體引導到中間封頭內。Ⅳ型是為了滿足把封頭布置于兩側而設計的。應注意到設置導流片并不一定能完全克服流體在流道內分配不均勻的問題，因為分配是否均勻還與流體的狀態(tài)有關。所以又稱金屬復合板，在釬焊時合金熔化而使翅片與金屬平板焊接成整體。隔板厚度一般為 l～ 2mm，最簿為 。它與翅片的焊接多數采用板下加焊片的方法，焊片厚度與隔板復合層相同。 ①逆流 在板翅式熱交換器中實現(xiàn)逆流有三種型式 (圖 )。逆流形式用得最普遍。 ③錯流 如圖 所示，也是最基本的一種布置方式?？辗盅b置中將它用于一側相變或溫度變 化很小的場合。采用這種形式可以將幾個熱交換器并成一個，使設備的布置更加緊湊，生產操作更方便，使熱 (冷 )量損失減少到最小程度．但它制造比較困難。 合肥工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 13 圖 順流布置示意圖 圖 錯流布置示意圖 圖 錯逆流布置示意圖 (5)組裝結構 圖 并聯(lián)組裝示意圖 由于板翅式熱交換器在