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　　1.轻便越野车的散热器设计实例

　　(1)设计任务书

　　该车装置492发动机，发动机参数为492×92，燃烧室为浴盆式，发动机排量为2.445L，额定功率为55kW，*大扭矩为171.5N·m。

　　车型：轻便越野车

　　(2)散热器设计的基础参数

　　1)发动机水套散热量Q水

　　依据试验实例数据(详见(国产42台发动机水套散热量试验报告))该发动机额定工况的Qk=kJ／h。*大扭矩工况的Q水为 KJ/h。

　　2)散热器的*大散热能力Q一

　　该越野车的散热器可靠性要求高，使用寿命应达到5年以上。因此选用管片式结构，并且应有较大的散热能力的储备。依据使用经验选择Qmax比Q水大15％。

　　故Qmax=1.15Q水=115×=(kJ／h)

　　3)沸腾风温

　　选择标准型冷却系，沸腾风温为40℃。

　　4)散热养设计工况和校核工况

　　设计工况点为额定工况，校核点选在*大扭矩工况。

　　5)系统压力

　　由于轻便越野车使用条件恶劣，对可靠性要求很高，因此选择较低的系统压力，确定系统压力的29.4KPa。

　　(3)散热器结构型式与参数设计

　　1)结构型式

　　该车使用条件恶劣，行驶路面质量差，颠振动大，灰尘较多，因而确定用管片式结构，散热片为平片，不采用改善二次换热条件的措施。

　　2)芯子正面面积Ff

　　校式(5)和式(6)可计算求得Ff。

　　按(5)计算：

　　Ff≥0.1+0.0321Vn

　　≥0.7+0.032X2.445

　　≥0.178(㎡)

　　按(6)计算：

　　Ff≈0.032Nemax。

　　≈0 0032×55

　　≈0.176(㎡)

　　从两次计算求出的厂／应不小于0.176㎡～0.178㎡。为此在总布置允许的空间尺寸范围内，按部须标准JB～2292-78／选择芯宽和芯厚如下：

　　芯宽W=530mm，芯高H=340mm，从而得出实际的散热器芯子正面面积。

　　Ff=0.53×0.34

　　=0.1802(㎡)

　　实际的Ff数值大于设计计算要求的值，而且芯宽w和芯高H的尺寸都在总布置允许的范围内，说明该芯子正面面积是合适的。

　　3)冷却水管尺寸与排列

　　根据已确定的结构型式，为降低生产成本和充分利用现有的工装设备，冷却水管尺寸选用管片式结构*广泛采用的“2.2x19”的管子，即管子横截面长度为19mm，宽度为22mm。

　　冷却水管文错排列三种。即采用“B3”排列方式。

　　4)散热器散热面积S

　　依据式(11)计算S =S比·Nemax。该散热片为平片，该车不装空调，故S比为0.1905㎡／kW，如装空调S比应选择大—些。

　　S=S比·NAmX。

　　≈0.190×55

　　≈10.48(㎡）

　　5)散热器芯厚T

　　按式(10)计算.φ值选取为800㎡／m3，

　　故T=S／(Ffφ)

　　=1048／(0.1802×800)

　　=0.(m)

　　依据计算求的T值按B3型结构，查出T值应为75mm，实际T值大于设计要求的数值，说明了值选取是合适的。

　　B3型排列为三排冷却水管，交错排列方式布置从W=530mm范围内得知，前后两排冷却水管为47根，中间一排为46根，总管数为47×2+46=140(根)。

　　散热片为127片，散热片片距为2.5mm。

　　按照实际设计的各个参数，依据式(16)重新计算散热面积S：

　　S=2Sf+St；从“2.2×19”这一规格的冷却水管可求出Fφ为40.7 ㎜2，为40.5㎜。

　　将Fφ和τo分别代入式(17)和式(18)就可求出Sf和Sτ:

　　Sf=127(528×75—140×40.76)×106

　　=.2×10—6

　　≈4.3(㎡)

　　St=140×340×40.55×10-6

　　=×10—0

　　≈1.93(㎡)

　　S=2Sf+St

　　=2×4.3+1.91

　　=10.53(㎡)

　　6)校核

　　492发动机*大扭矩工况水套散热量Q水为 kJ/h。依据式(11—2—2)求得：

　　Qmax=1.1Q水

　　=1.1×

　　=(kJ／h)

　　*大扭矩工况时风扇提供的质量风速YaVa为6kg／(㎡s)，将YaVa代人式(14)后求得：

　　△ta=Qmax/3600FfCCpaγaVa

　　=／3600×0.1802×1.0048×6

　　=30.9(℃)

　　将△ta代入式(11-2-13)，求出

　　tacp=ta1+2／1△ta

　　=40+⊥2x30.9

　　≈55.45(℃)

　　选定的系统压力为29.4 kPa得出twcp为95℃左右，

　　△t=twcp—tacp

　　=95-55.45

　　≈39.55(℃)

　　在求得△t和Qmax的基础上，依据(11.2.12)计算散热面积S。

　　根据同类散热器在γaNa=6 kg／m2s的条件下的K值通常为290 KJ／(m2h℃)一310 kJ／(㎡h℃)左右，求出K为293kJ／(㎡h℃)。将K和△t代入ll.2．12式后：

　　S=Qmax／K·△t

　　=／293x 39.55

　　=10.429

　　≈10.43(㎡)

　　从上面计算得出的*大扭矩工况需要的散热面积为10.43 ㎡。而实际的散热面积为10.53㎡，超过需要的散热面积，这就说明新设计的散热器在*大扭矩工况下的散热能力也是足够的，可以满足任何工况条件下散热的需要。

　　2.轻型载重车散热器设计实例

　　如果492发动机装置在轻型载货车上，载重量为2t。主要用于城乡公路及巾内运输，冷却系不采用空调。

　　由于492发动机不变，主要是车型变化。所以散热器的景大散热量Qmax、沸腾风温、散热器设计工况及校核点与轻便越野车一样。仅使用条件不同，主要用于公路运输，路面状态较好，相对比较，该车从冷却系可靠性的要求比轻便越野车低，系统压力可以采用较高的数值。设计系压力为68.6 kPa。 从而可以降散热器设汁得较为轻巧，散热面积S和芯厚T均可减小些。

　　由于散热器承的振动应力相对小—些，灰尘很少。因此采用“管带式结构，并且在二次换热表面上冲密集的百叶窗孔，来改善散热带的散热条件”。

　　从前例计算出的芯子正面面积FF应在0.176㎡～0.178㎡的范围，符合总布置限定的尺寸范围。为充分地利用瑞有工艺装备，采用波高为10mm的散热带和2.5mmx14mm的冷却水管，以实现系列化生产：

　　先粗略地矶定：芯宽为530mm，芯高为340mm。

　　散热带数n为：

　　n=(530-10)÷(10+2.5)

　　=520÷125

　　=41.6

　　取n=42条，冷却水管在芯宽方向排列41，实际芯宽：

　　W=10x42

　　=522.5(mm)

　　实际芯子正面面积：

　　Ff=522.5X340

　　=㎜2

　　≈0.178(㎡)

　　实际的厂／大于设计要求的0.176m2,而且符合总布置要求。

　　因此规定：散热带高为10mm，采用42条散热带，冷却管尺寸为“2.5x14”，分三排布置，总管数为41x3=123根。冷却水管壁厚为0.13mm。冷却水管的外圆周长为30.85mm。散热器正面面积Ff为0.㎡。

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