矿用自卸车冷却系统热平衡分析范文

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摘要：大型矿用自卸车一般采用稳定可靠的大马力电喷柴油机，散热要求比较高。冷却系统需同时满足燃油、中冷及柴油机水套的散热要求。冷却系统热平衡分析，涉及多个散热器计算，散热器之间相互影响，计算复杂，需要综合考虑。

关键词：大型矿用自卸车；冷却系统热平衡分析；散热器

0引言

SF33901型矿用自卸车是我公司出口到澳大利亚，专为力拓公司定制设计的自卸车产品，配装MTU16V4000柴油机。矿场的环境温度为0℃至55℃（历史极值），相比国内柴油机散热要求更高。通过与客户交流，按最高环境温度48℃设计冷却系统，以下重点介绍该冷却系统的热平衡分析。

1冷却系统的结构特征

该冷却系统主要包括散热器、柴油机、泵、风扇、管路等组件，具体来说由三个循环单元组成。因中冷冷却液温度低于柴油机水套冷却液温度，我们通常称为低温循环，由低温散热器、低温水泵、中冷器、低温水冷管路等组成。与之相对的柴油机水套散热称为高温循环，由高温散热器、高温水泵、柴油机水套、高温水冷管路等组成。燃油散热循环，由燃油散热器、燃油泵、燃油管路等组成。

2散热器

2.1散热器结构参数。

2.2性能曲线

散热器的性能曲线是空气流量与空气通过散热芯时压力降之间的关系，散热器性能曲线（波距3.0）。

3风扇

由于散热要求高，在满足风扇叶尖速度不超标前提下，尽量选择大直径、多叶片风扇。本次设计采用直径71英寸、11叶，宽叶片风扇，风扇空气流量与空气通过风扇时压力降之间的性能曲线（风扇转速912rpm）见图4。由图4可知空气流量越大，风扇静压整体呈下降趋势。

4分析计算

4.1布置顺序

本冷却系统采用吸风式风扇，空气由外向内依次流过燃油散热器、低温散热器、高温散热器，风扇和柴油机。按空气流过顺序，我们将燃油散热器命名为1号散热器、低温散热器命名为2号散热器、高温散热器命名为3号散热器，并以此顺序进行热平衡计算。

4.2风量确定

在保证相同单位的条件下，将散热器性能曲线与风扇性能曲线叠加，两条曲线的交点即为散热器与风扇的工作匹配点。此点对应的空气流量即为理论风量，由图5可知理论风量为127289ft3/min。风扇性能曲线是基于空气密度1.2kg/m3、导风罩紧密配合得到的，工作匹配点是假定气流除了散热芯外没有其它阻力，但实际情况肯定不符合上述条件，故实际风量小于理论风量。

5测试

根据MTU公司EPQ测试要求，在柴油机高温进水管、高温回水管、低温进水管、低温回水管和进油管路上，靠近柴油机侧钻孔并焊接测试传感器安装座。

6结束语

①柴油机主要考察流出散热器液体温度即T'w，从对比结果来看，2号散热器误差最小，相差0.4℃。3号散热器误差次之，相差0.9℃。1号散热器误差最大，相差1.6℃。最大相对误差7.3%，这表明本文的计算方法和一些经验取值是可行合理的。②实测数值也表明1号和3号散热器的裕度比较大，可以减少部分铜管，进一步优化设计。③本次计算基于额定功率点，最大扭矩点计算与额定功率点计算方法完全相同。由于转速不同，柴油机散热量和液体流量会改变，风扇性能曲线会改变，风量会改变，空气传热系数也会改变，计算时注意相关参数的变化。

参考文献：

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作者：罗景文 单位：湘电重型装备有限公司