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1、散热器的结构设计散热器的结构设计-以东风以东风 4 型内燃机为例型内燃机为例摘摘 要要从 1860 年起，莱诺依尔发明了大气内燃机到如今，内燃机经历了 140 多年的发展。内燃机自发明以来，一直把提高动力性，改善经济性以及提高可靠性 和耐久性作为主要研究目标。但是随着内燃机的保有量及生产量的成倍增加，对环境的污染越来越严重，而且由于石油危机导致原油价格成倍增长，这些严重的问题给内燃机的研究提出了新的要求，使内燃机的研究目标发生了根本变化。出了提高动力性，改善经济性以及提高可靠性和耐久性外，影响内燃机设计和运行的主要因素是净化废气、降低噪音降低燃油消耗率和采用多种燃料。本文以东风 4 型内燃机为
2、例，设计确定散热器的结构，传热过程的传热系数、面积、散热单节数、冷却风扇的功率，同时对扁管和圆管进行了计算与比较。关键词关键词：内燃机 扁管 圆管AbstractSince 1860, leno who invented atmospheric engine up to now, experienced 140years of development of internal combustion engine. Internal combustion engine since its invention, has been to increase power, improve the econ
3、omy and improving the reliability and durability as the main research object. But with the internal combustion engine retains the quantity and production quantity increases exponentially, the environment pollution is more and more serious, and because of the oil crisis caused the oil price twice gro
4、ws, these serious problems to the research of internal combustion engine has made new demands, the research of internal combustion engine target produced fundamental change. The increased power, improve the economy and improving the reliability and durability of external, internal combustion engine
5、design and operation effect is the main factor for purifying exhaust gas, noise reduction to reduce the fuel consumption rate and using various kinds of fuel.Taking Dongfeng 4 diesel as an example, the design to determine the structure of the radiator, the heat transfer coefficient, heat transfer ar
6、ea, cooling section number, cooling fan power, at the same time on the flat tube and pipe were calculated and compared.Key Words: Internal combustion Flat Tube pipe目 录摘摘 要要.Abstract 一一 绪论绪论.1.1 课题背景和意义 1.2 国内外研究发展状况1.3 内燃机冷却系的作用介绍及分类1.4 本课程研究的主要内容和任务.二二 内燃机冷却装置计算内燃机冷却装置计算.2.1 概述.2.2 热交换器的选取.2.3 冷却水系
7、统.2.4 风扇及风机的选取与计算2.5 本章小结.三三 结论与展望结论与展望3.1 结论.3.2 展望参考文献参考文献.致致 谢谢.附附 图图一一 绪论绪论1.11.1 课题背景和意义课题背景和意义东风 4 型内燃机车是一种 3600 马力，交-变直流电力传动，干线客、货两用的内燃机车，它是在 1965 年开始由我国大连机车厂设计制造的。到目前为止，东风 4 型内燃机车仍是我国国产功率再打的但动力机组的内燃机车。在图 1 中可以看到东风 4 型内燃机车的外貌。东风 4 型内燃机车的整体机车的整备重量达 138 吨；机车持续功率为 3600 马力。根据 1974 年对改型机车所做的牵引热工试验
8、的结果，尤其是东风 4 型内燃机车批量生产后投入运用的实践表明：在柴油机 3300 马力的撞装车功率下，作为货用机车（转向架驱动齿轮传动比为 4.5） ，当司机控制器主要手柄置于第 16 位，其启动牵引力可达 44700 公斤；持续牵引力为 3000 公斤；持续速度为 21.6公里/小时；最大速度为 100 公里 /小时。在这种工况下，它能牵引3300 吨的列车以 23 公里/小时的计算速度通过 6的坡道。此牵引定数 3300 吨使我国近期内铁路干线上最大的牵引定数，远期可考虑将牵引定数提高到 38004000 吨的水平。东风 4 型内燃机车作为客用机车时（转向架驱动齿轮比为 3.75） ，能
9、牵引 750 吨800 吨的客车以 110120 公里/小时的速度在平直线路上运行。远期可考虑客用机车编组 20 辆，列车重量达 1000 吨，运行速度仍为 110120 公里/小时。从以上牵引运输能力来看，东风 4 型内燃机车在近期是可以满足我国铁路干线客、货运输的需要的。东风 4 型内燃机车初期采用的柴油机为 1624Z 型（约 100 台左右） 。后来经过了几年的反复试验，特别是积累了运用实践的经验，对该机型的一些零、部件的结构、尺寸作了改进，称为 1624ZA 型柴油机。在运用实践中，1624ZA 型机型又暴露了一些问题，大连机车车辆厂对其又进行了改进，并于 1977 年对改进的 16
10、24ZB 型柴油机通过了台架试验。由于柴油机的功率、经济性和重量指标对内燃机车的性能有着极大地影响，所以在当前国内外机车柴油机的研制方面都已力求提高功率、改善经济性能和延长使用寿命为主攻方向。目前在比较成熟的机车柴油机中，单机功率达到 4000 马力是为数不多的。在经济指标方面，中速柴油机的燃油消耗率已减少到 140150 克/马力小时的范围内，中速柴油机的重量指标，比较先进的也达到 4.5 到 5公斤/马力左右；大修期限可达到 30000 小时以上，从以上各主要参数来看，1624ZA 型柴油机已经进入了比较先进的机车柴油机的行列。东风 4 型内燃机车（采用交-直流电力传动装置） 。然而内燃机
11、车电力传动在近四十年的发展过程中，一直采用直-直流系统。这种系统的优点是线路简单，调节方法简便。此外直流电机在制造个运用方面都比较成熟。但是随着铁路运输不断的发展，柴油机制造水平不断地提高，致使动力机组功率迅速增加，因此要求电力传动内燃机车向大功率发展。但直流牵引发动机的提高时受限制的，只是在电机电驱的线负荷及整流片间电压不超过它们的允许值时，才能有满意的整流。东风 4 型内燃机车的牵引发电机为 TQFR-3000 型三相交流同步径向自通风发电机，它的额定容量为 2985 千伏安；额定电压为438/613 伏；额定电流为 3936/2805 安；额定转速为 1100 转/分。1.21.2 国内
12、外研究发展状况国内外研究发展状况1.2.1 我国内燃机车的现状我国内燃机车的现状 我国内燃机车经历了 50 多年的发展，经过了早期试制、定型生产 、自主开发、采用先进技术开发新型内燃机车四个阶段，累计生产了代、多种型号的 18000 多台内燃机车（至年末） 。内燃机车产品，也经过了试制产品、第一代产品、第二代产品、第三代产品四个阶段。目前正在开发生产第四代产品。国产第一代内燃机车设计生产的 5 年（19641968）,技术特征：同上，但性能有所提高,代表产品：东风、东风 2、东风 3、东风 2增、东风增、东方红 1 等.国产第二代内燃机车开发生产的 20 年（19661988）, 技术特征:（
13、1）机车、柴油机及主要部件都是我国自主开发的；（2）机车技术性能和可靠性、经济性有大幅度提高；（3）液力传动既配高速柴油机，也配中速柴油机.代表产品：东风 4A、B、C、东风 5、东风7、东风 8、东方红 3、北京等（北京型和东方红型都是液力传动内燃机车，目前已经逐步淘汰） 。国产第三代内燃机车开发生产的 10年（19891998）,技术特征:1、干线机车采用与国外合作开发或进一步自主开发的新型 16V240ZJD（及其系列）和 16V280ZJA 型柴油机; 2、干线机车为中速柴油机匹配交直流电传动;3、采用微机控制；4、准高速机车采用牵引电动机架悬式转向架；5、机车整体水平有了很大提高。代
14、表产品：DF6、东风 11、东风 8B、东风 4D、东风10F 等. 国产第四代内燃机车开发生产的起步（1999 ）技术特征：1、采用交直交电传动（直接采用第三代逆变器 IGBT） ；2、辅机交流电传动；3、机车微机控制;、柴油机电子喷射；、客运机车牵引电动机架悬、货运机车径向转向架。代表产品：捷力号（日本三菱公司 IPM） 、DF8CJ、DF8DJ（西门子 IGBT 功率模块） 、HXN5（GE） 、出口澳大利亚内燃机车（SDA1）和 4400HP 机车等。我国生产和开发的四代内燃机车的生产运用现状,大致可以归纳如下:第一代机车已经使用到限,淘汰完毕。第二代和第三代国产内燃机车是目前国家铁路
15、非电气化线路上的主要牵引动力,提速重载内燃机车都属于第三代新型内燃机车,窄轨铁路、非国家铁路及出口内燃机车大多是第三代内燃机车。从 2004 年起,由于国家铁路内燃机车的订货量迅速下降,各工厂主要生产自销到非国家铁路的机车和出口机车。第四代交流电传动机车已经开始批量生产（完全自主设计生产） ，2010 年 9 月 1 日，资机公司与澳大利亚 SCT 公司签署了总额超亿元的共计 12 台交流传动内燃机车购销合同。首批 6 台澳车预计于 2011 年 12 月底全部交付。2011 年戚机公司将开始批量生产完全自主设计的 4400HP 交流传动内燃机车.1.2.2 国外内燃机车技术水平国外内燃机车技术水平Alstom 公司从 1999 年就开始批量生产第三代交流电传动内燃机车；GM 公司则从 2002 年才开始改造试验第三代交流电传动内燃机车。虽然 GE 公司和 GM 公司的机车装车功率较大（分别为 3281kW和 3207kW） ，而 Alstom 公司机车的最大装车功率为 2880kW，但是从第三
