合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文摘要柴油機(jī)氣缸中的空氣密度不僅決定于增壓空氣壓力，而且還與進(jìn)入氣缸的氣溫有關(guān)。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)果抵銷了氣壓升高的一部分效果。實(shí)踐表明：如使進(jìn)入氣缸前的增壓空氣冷卻，則柴油機(jī)增壓的效果會(huì)更好。例如，進(jìn)入氣缸的增壓空氣每降溫10C，約可使柴油機(jī)功率提高2.53，油耗降低23克馬力小時(shí),排氣溫度降低，柴油機(jī)受熱機(jī)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(jī)的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性有所提高。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(簡稱中冷器)。課題主要任務(wù)就是在6135柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中如何設(shè)計(jì)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(jī)上配用廢氣渦輪增壓柴油機(jī)的增壓中冷器設(shè)計(jì)成果。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；空冷器；渦輪增加合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文AbstractCylinderdieselengineintheairdensityisdeterminednotonlyboostairpressure,butalsowiththetemperatureintothecylinder.Freshairinwhileintheturbochargerincreasespressure,compressedairisaccompaniedbytemperaturerise,theresultofthermalexpansionofgasmorethanoffsetthehigherpartofthepressureeffect.Practiceshowsthat:ifsopressurizedairintothecylinderbeforethecooling,thesuperchargeddieselenginewithbetterresults.Forexample,pressurizedairintothecylindereverycool10C,aboutdieselpowercouldincrease2.5to3%,fuelconsumptiondecreased2to3g/hp-hr,lowerexhausttemperature,engineheattoheatthediscretionofthestatetoimproveparts.Turbinebladescanalsobeacceptedtoworkundertheexhausttemperature,whichmakestheengineworkhasincreasedthereliabilityandeconomy.Therefore,scrollturbochargercompressorcylinderdieselexportstoentertheairchannelbetweentheneedtosetthepressurizedairintercooler(theintercooler).Themaintaskistoissueemission6135dieselturbosystem,howtodesignconfigurethemiddleoftheaircooler,sothatitcanbeinanyconditionmoresatisfactoryworkingconditions,andseekthetractorisequippedwithexhaustgasturbochargerTurbochargeddieselenginedesignresults.Keywords:dieselengine；aircooler；turbinetoincrease合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文目錄第一章引言11.1本課題的意義及現(xiàn)階段發(fā)展的趨勢11.2課題的提出和主要任務(wù)31.3增壓中冷器的主要性能參數(shù)4第二章增壓中冷器的概述52.1中冷器的冷卻方式及結(jié)構(gòu)52.1.2中冷器的冷卻方式5212中冷器的結(jié)構(gòu)622板翅式熱交換器的構(gòu)造和工作原理723增壓中冷器采用板翅式結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)14第三章中冷器的設(shè)計(jì)計(jì)算153.1原始參數(shù)1532幾何結(jié)構(gòu)尺寸確定和計(jì)算:163.3傳熱系數(shù)計(jì)算173.4用對數(shù)平均溫差法校核散熱面積193.5用效率()傳熱單元數(shù)(NTU)法校核增壓193.7壓力校核20第四章結(jié)論21參考文獻(xiàn)22致謝23合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文1第一章引言1.1本課題的意義及現(xiàn)階段發(fā)展的趨勢能源是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),“九五”期間我國大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步,加強(qiáng)節(jié)能管理取得了顯著的成績,但與世界先進(jìn)水平相比仍有相當(dāng)大的差距。缺電、缺水、缺油嚴(yán)重。節(jié)約能源成為各國的當(dāng)務(wù)之急，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)節(jié)能的手段是多種多樣,由于世界上燃煤、石油、天然氣資源儲(chǔ)量有限而面臨著能源短缺的局面，各國都在致力于新能源開發(fā)，因而熱交換器的應(yīng)用又與能源的開發(fā)(如太陽能、地?zé)崮?、海洋熱?與節(jié)約緊密相聯(lián)系。所以，熱交換器的應(yīng)用遍及動(dòng)力、冶金、化工、煉油、建筑、機(jī)械制造、食品、醫(yī)藥及航空航天等各工業(yè)部門有它不但是一種廣泛應(yīng)用的通用設(shè)備并且在某些工業(yè)企業(yè)中占有很重要的地位。中冷器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為普通，例如渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)為何會(huì)比普通發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更大的動(dòng)力，其中原因之一就是其換氣的效率比一般發(fā)動(dòng)機(jī)的自然進(jìn)氣更高。當(dāng)空氣進(jìn)入渦輪增壓后其溫度會(huì)大副升高，密度也相應(yīng)變小，而中冷器正是起到冷卻空氣的作用，高溫空氣經(jīng)過中冷器的冷卻，再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中。如果缺少中冷器而讓增壓后的高溫空氣直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，則會(huì)因空氣溫度過高導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞甚至死火的現(xiàn)象。所以現(xiàn)在增壓中冷器的發(fā)展已經(jīng)越來越顯著的影響到柴油機(jī)的工作效率熱交換器的應(yīng)用方面還有動(dòng)力工業(yè)中鍋爐設(shè)備的過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器電廠熱力系統(tǒng)中的凝汽器、除氧器、結(jié)水加熱器、冷水塔；冶金工業(yè)中高爐的熱風(fēng)爐，煉鋼和軋鋼生產(chǎn)工藝中的空氣或煤氣預(yù)熱；制冷工業(yè)中蒸汽壓縮式制冷機(jī)或吸收式制冷機(jī)中的蒸發(fā)器、冷凝器；制糖工業(yè)和造紙工業(yè)的糖液蒸發(fā)器和紙漿蒸發(fā)器，都是熱交換器的應(yīng)用實(shí)例。在化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用熱交換器的場合更是不勝枚舉。在航空航天工業(yè)中，為了及時(shí)取發(fā)動(dòng)機(jī)及輔助動(dòng)力裝置在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的大量熱量，熱交換器也是不可缺少的重要部件。在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，要挖掘能源利用的潛力，必須合理組織熱交換過程并利用和回收余熱，這往往和正確地設(shè)計(jì)與使用熱交換器密不可分。根據(jù)熱交換器在生產(chǎn)中的地位和作用，它應(yīng)滿足多種多樣的要求。一般來說，合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文2對其基本要求有：(1)滿足工藝過程所提出的要求，熱交換強(qiáng)度高，熱損失少。在有利的平均溫差下工作。(2)要有與溫度和受力條件相適應(yīng)的不易遭到破壞的工藝結(jié)構(gòu)制造簡單，裝修方便經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行可靠。(3)設(shè)備緊湊。這對大型企業(yè)、航空航天、新能源升發(fā)和余熱回收裝置更有重要意義(4)保證較低的流動(dòng)阻力，以減少熱交換器的動(dòng)力消耗。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化，熱交換器技術(shù)的研究必須滿足各種情況特殊而又條件苛刻的要求。因而各國在組織大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí),都很重視熱交換器的研究。并組織了較強(qiáng)的專業(yè)研究中心。例如早在20世紀(jì)60年代就在傳熱工程領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了有影響的兩大國際性研究集團(tuán)，即1962年成立的美國傳熱研究公司(HeatTransferResearchInc，簡稱HTRl)和l968年成立的英國傳熱及流體流動(dòng)服務(wù)公司(HeaITransfer&FluidFlowService，簡稱HTPS。)在我國也有蘭州石油機(jī)械研究所、通用機(jī)械研究所等一些單位。在熱交換器的研究和設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了多年的工作，推動(dòng)了我國熱交換器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)、技術(shù)標(biāo)淮的制訂和推廣。熱交換器的發(fā)展為傳熱學(xué)研究提供了日漸廣泛而深刻的課題而傳熱學(xué)的研究又為熱交換器在傳熱性能和設(shè)計(jì)方面提供切實(shí)有效的數(shù)據(jù)和計(jì)算方法。因此熱交換器相傳熱機(jī)理之間的關(guān)系是互相促進(jìn)、不可分割的。當(dāng)前世界上每年發(fā)表有關(guān)傳熱及傳熱設(shè)備的文章約在六、七千篇以上，一些國際性傳熱會(huì)議、國內(nèi)學(xué)術(shù)討論會(huì)(例如中國工程熱物理學(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。20年代末期，荷蘭WerksFoor(韋克斯浦爾)公司成功地制造了一臺(tái)四沖程、十字頭式、用活塞下部作增壓泵的機(jī)械增壓柴油機(jī)，并將其安裝在安格洛薩克桑石油公司的“梅加拉號”油輪上，取得預(yù)期效果。與此同時(shí)，人們用外部傳動(dòng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)或離心式壓氣機(jī)等來提高進(jìn)入氣缸的空氣壓力。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。近10多年來，隨著直噴和電控技術(shù)的出現(xiàn)，車用汽油機(jī)性能有了很大提高，合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文3歐、美、日的發(fā)展趨勢相同。以日本為例，增壓車用汽油機(jī)，最大平均有效壓力由1986年的176MPa變?yōu)?995年的2.00MPa，提高382；最大升功率由1986年的772kw/L變?yōu)?995年994kw/L，提高286。與此同時(shí)，貨車汽油機(jī)的渦輪增壓器壽命已達(dá)100萬km。歐、美、日的汽車排放法規(guī)越來越嚴(yán)。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)。目前，我國增壓技術(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。2)渦輪增壓器性能有較大幅度改善。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。5)增壓中冷技術(shù)正在深入研究。6)新型增壓系統(tǒng)正在積極開發(fā)。內(nèi)燃機(jī)為人類做出了巨大的貢獻(xiàn)，但排放也污染了大氣。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)將成為我國步人工業(yè)先進(jìn)國家行列的重要標(biāo)志，其中中冷器的作用很關(guān)鍵。1.2課題的提出和主要任務(wù)柴油機(jī)氣缸中的空氣密度不僅決定于增壓空氣壓力，而且還與進(jìn)入氣缸的氣溫有關(guān)。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)果抵銷了氣壓升高的一部分效果。實(shí)踐表明：如使進(jìn)入氣缸前的增壓空氣冷卻，則柴油機(jī)增壓的效果會(huì)更好。例如，進(jìn)入氣缸的增壓空氣每降溫10C，約可使柴油機(jī)功率提高2.53，油耗降低23克馬力小時(shí),排氣溫度降低，柴油機(jī)受熱機(jī)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(jī)的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性有所提高。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(簡稱中冷器)。課題主要任務(wù)就是在6135柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中如何設(shè)計(jì)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(jī)上配用廢氣渦輪增壓柴油機(jī)的增壓中冷器設(shè)計(jì)成果。合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文41.3增壓中冷器的主要性能參數(shù)增壓空氣流量qmb=0.57(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=1.14(kg/s)冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度Ta1=40增壓空氣壓力損失