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华体会-某型防爆柴油机冷却系统的改进设计

发布日期:2023-06-04 | 编辑:肥仔
       

某型防爆柴油机冷却系统的改良设计王晓(中国煤炭科工团体太原研究院,太原030006)油机本体冷却轮回与水冷增压器-排气冷却轮回系统双轮回的改良方案。经由过程防爆柴油机热均衡实验对防爆柴油机改良前后的冷却系统进行了实验验证,并对实验成果进行了对照。研究成果注解:改良后的冷却系统进出口温差下降了50%85%,冷却结果更好,柴油机工作温度更公道;防爆柴油机的水冷增压器、水冷排气管等高温件的概述温度下降了3%9%,远优在防爆柴油机要求的150C,更平安靠得住;防爆柴油机的*年夜功率提高了5.5%,燃油耗损率平均降落了2:八),工程师,硕士,首要研究标的目的为无轨辅助运输装备的研究与设计,E-mail:mkywangxiao126.com.概述防爆柴油机冷却系统不但要包管防爆柴油机本体的各零部件在各工况下具有*恰当的温度,使工作靠得住和机能良好,并且还要包管防爆柴油机的水冷排气岐管、水冷增压器和水冷排气管的靠得住冷却,使其概述温度低在防爆要求的温度。因而可知,防爆柴油机冷却系统的公道设计是包管防爆柴油机机能杰出和平安靠得住的要害。

某企业从内蒙古各年夜煤矿收到的防爆胶轮车故障反馈信息中,防爆柴油机“开锅”故障*为凸起,占防爆柴油机故障的30%以上,由此引发井下无轨运输装备停运,严重影响了煤矿的正常出产。为领会决此类问题,本文中针对防爆柴油机冷却系统,对其排气歧管令水冷排气管节温器;泵水道理进行了阐发和改良并实验验证。

1防爆柴油机冷却系统设计要求防爆柴油机的冷却系统在设计时,需知足以下前提:(1)情况和柴油机工况转变时,包管防爆柴油机在*适合的温度状况下工作;(2)标定转速下柴油机本体外水冷式散热系统阻力低在0.05MPa;防爆柴油机冷却液出口的*华体会体育app高温度9.其工作道理是冷却液经水泵增压后,进人防爆柴油机的机体水套,然后向长进人缸盖水套,以后冷却液分成两路:**路当温度低在78C时,冷却液进行内部轮回冷却,不回散热器,当温度升至78C时,节温器最先开启,部门冷却液返回到散热器中;第二路冷却液经由过程水道进人水冷排气歧管,接收排气热量落后人水冷增压器,然后再进人水冷排气管中,*后回到散热器中。为防爆柴油机单轮回冷却系统示意图。

2.2防爆柴油机冷却系统双轮回设计防爆柴油机改良后的冷却系统由内、外两个自力轮回系统构成。此中,内轮回是防爆柴油机本体(指防爆柴油机改良前除去增压器、排气系统的部门)的冷却系统,首要使命是冷却防爆柴油机本体,包管其正常工作;外轮回是冷却增压器和排气防爆系统,包管水冷增压器、水冷排气歧管和排气管等防爆装配在防爆许可的温度规模内工作。

内轮回的工作道理是冷却液经**水泵增压后,进人防爆柴油机的机体水套,然后向长进人缸盖水套,当温度低在78C时,冷却液进行内部轮回冷却,不回主散热器;当温度升至78C时,节温器开启,部门冷却液返回到主散热器中。其工作道理示意图如中虚线框所示。

外轮回的工作体例又可分成串连式和并联式两类。(a)为串连式外轮回水路示意图。其水轮回线路是冷却液经第二水泵增压后,起首进人水冷排气歧管,接收排气热量落后人水冷增压器中,然落后人水冷排气管,*后经由过程水管返回到辅助散热器中。(b)为并联式外轮回水路示意图。其水轮回线路是冷却液经第二水泵增压后分成三路,一路进人水冷排气歧管,一路进人增压器,一路进人冷却排气波纹管,*后三路冷却液聚集到一路返回到辅助散热器进口处;以后进人辅助散热器中经冷却后返回到辅助散热器的出口并回到第二水泵中再次进行轮回工作。

防爆柴油机内轮回冷却系统散热量计较如式所示。

算得Qw1=72kW;n为燃料燃烧传给内轮回冷却系统的热量占燃料热能的百分比,对防爆柴油机,n=0. 180.25,本文中取n=0.25se为防爆柴油机燃料耗损率,kg八kWh);Ne为防爆柴油机功率,kW;扎为燃料低热值,k/kg.防爆柴油机外轮回冷却系统散热量计较如式所示。

算得Qw2水冷增压器排气歧管水冷增压器排气岐管水冷排气管(在85°C、0.2MPa压力下);rn为防爆柴油机排气量,kg/h;Az为排气门出口排气温度与冷却排气波纹管出口排气温度的差值,C.件10要求防爆柴油机和其配套系统的材料不答应利用轻金属,本文当选用铜管铜片式散热器。

2.3防爆柴油机水泵设计经由过程散人防爆柴油机内、外轮回冷却系统中的热量可以算出单元时候内其各自所需冷却水的量:Vi需冷却水的容量,计较得Vi=103.2L/min;V2为防爆柴油机外轮回冷却系统单元时候所需冷却水的容量,计较得V2=112.35L/min;Ai为防爆柴油机冷却系统的冷却水允许温升,对强迫轮回冷却系统,可取Ai=612C,本文中取10CYw为水的密度,可近似取Yw =1kg/m3cw为水的比热容,可近似取cw=防爆柴油机冷却系统改良后由内、外两个自力轮回系统构成,是以其水泵也需两个。柴油机水泵的容积效力通常是0. 60.85,本文中取0.75.内轮回系统的水泵流量为:V1= 103.2/0.75=137.6L/min,外轮回系统的水泵流量为V2=水泵的泵水压力应知足两点要求:(1)需包管降服防爆柴油机内、外轮回冷却系统中所有的活动阻力,而且使内、外轮回系统的冷却水有需要的活动速度;(2)水泵泵水压力应年夜在冷却水工作时的饱和蒸气压力,以避免发生气蚀现象,包管冷却系统工作靠得住。饱和水在100C时的压力为1.虑到防爆柴油机排气系统管路中的阻力、冷却排气波纹管水套的阻力和主、辅散热器阻力等,按照经验,本文中取泵水压力为1.5X105Pa. 2.4防爆柴油机冷却电扇设计气的量,计较得Va=14.5m3/s;Qw3为中冷器散热功率,kW;Ai为空气进人散热器之前与经由过程散热器今后的温度差,斟酌到系统夏日的高温工作情况,取为15°C;Ya为空气的密度,可近似取Ya=;Ca为空气的比热容,可近似取Ca=在选择电扇时,其外径应尽量年夜地笼盖散热器芯部正面面积,另煤矿井下非凡情况对电扇的防爆性和平安性的要求,本文当选取直径为650mm、风量为16m3/s的六叶钢质铆拂尘扇。

3防爆柴油机冷却系统实验本文在某年夜型柴油机企业的尝试室,按照6102型防爆柴油机实验纲领对该型防爆柴油机进行了台架实验。

3.1扭矩点防爆柴油机冷却系统水温对照为改良前后扭矩点防爆柴油机冷却系统水y/蟹温对照图。由可见,与改良前比拟,改良后的防爆柴油机冷却系统内轮回的进水温度平均下降了3°C,出水温度平均下降了6°C;外轮回的进水温度平均下降了10°C,出水温度平均下降了14°C;内轮回进出水温差平均下降了50%;外轮回的进出水温差下降了67%.这申明改良后的防爆柴油机在扭矩点时冷却系统轮回速度加速,冷却效力更高,结果更好。

3.2标定点防爆柴油机冷却系统水温对照为改良前后标定点防爆柴油机冷却系统水温对照图。由可见,与改良前比拟,改良后的防爆柴油机冷却系统内轮回的进水温度平均下降了4C,出水温度平均下降了;外轮回的进水温度平均下降了12°C,出水温度平均下降了15°C;内轮回进出温差下降了50%;外轮回的进出温差下降了83.3%.这申明改良后的防爆柴油机冷却系统在标定点轮回速度加速,冷却效力更高,结果更好。

3.3改良前后防爆柴油机概述温度对照为改良前后的防爆柴油机概述温度对照图。由可见,比改良前比拟,改良后的防爆柴油机本体和其从属防爆部件的概述温度较着下降。此中,排气歧管降幅*年夜(8. 6%);防爆柴油机本体降幅*小(3%)。

3.4改良前后防爆柴油机机能曲线对照为改良前后的防爆柴油机外特征曲线对照图。由可见,在外特征工况下,改良后的防爆柴油机*年夜功率提高了5.5%,燃油耗损率平均降落了3.6%.首要缘由是:1)水温的下降使进气充量系数增年夜,燃烧更加充实;2)适合的轮回水温使得柴油机润滑更好,磨擦功下降。

3.5改良前后防爆柴油机水温对照为颠末1h热均衡实验,改良前后的防爆柴油机水温对照图。由可见,与改良前比拟,改良后的防爆柴油机冷却系统内轮回的进、出水温度别离平均下降了3C和2°C;外轮回的进、出水温度别离平均下降了8C和10°C;内轮回进出温差平均提高了7.5%;外轮回的进出温差平均下降了50%.3.6外轮回系统串连毗连和并联毗连冷却水温对照为改良后的防爆柴油机颠末1h热均衡实验,其外轮回系统串连毗连和并联毗连冷却水温对照。由可见,并联毗连的外轮回系统比串连连度温度度温水温温水水水水进出进出接接接接连连连连并并串串二改良前后防爆柴油机水温对照接的外轮回系统进、出温度各自平均下降了其首要缘由是并联毗连的外轮回系统轮回加倍畅达,冷却加倍平衡。

时候/min外轮回系统串连毗连和并联毗连冷却水温对照3.7外轮回系统串连毗连和并联毗连策动机概述温度对照为改良后的防爆柴油机颠末1h热均衡实验,外轮回系统串连毗连和并联毗连两种体例的策动机概述温度对照环境。由可见,散热器和排气歧管的概述温度根基上没有转变;其他零部件的概述温度在并联毗连体例降落低了1%3%.其首要缘由是其他零部件在并联毗连体例下直接与水泵进水口相连,肇端温度低,所以概述温度有所下降。

外轮回系统串连毗连和并联毗连策动机概述温度对照4结论采取改良后的防爆柴油机冷却系统后,防爆柴油机的冷却液温度加倍适合。冷却温差比拟改良前下降50%85 %,轮回加倍畅达快速,冷却结果好。)采取改良后的防爆柴油机冷却系统后,防爆柴油机的概述温度下降3%9%,加倍阔别矿用防爆柴油机通用手艺前提中对防爆柴油机概述温度不高在150C的要求,平安系数更高。)采取改良后的防爆柴油机冷却系统后,防爆柴油机的*年夜功率提高了5.5%,燃油耗损率平均降落了3.6%.防爆柴油灵活力性有所提高,经济性略有提高。



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