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1、. .摘 摘要随着燃机车向单机大功率方向不断开展，要求机车冷却系统散逸的热量越来越大，其性能直接影响机车的经济性和可靠性。由于受机车轴重和构造空间尺寸的限制，冷却系统设计和冷却装置构造布置与机车总体布置之间遇到了较大的技术难题。散热器数量的增加，使得冷却系统流程数也相应增大，导致机车冷却系统通水阻力和水系统压力都大幅度提高。传统的冷却系统形式和散热器构造难以满足大功率机车的开展要求。在常规冷却系统设计方法的根底上，研究提出了多流程散热器。该多流程冷却系统具有冷却效率高、构造简单、水泵消耗的辅助功率小及冷却系统部件工作可靠性高等优点。本文分别介绍了机车冷却系统及其作用、现有的几种冷却技术以及对多
2、流程散热器进展了研究及分析计算，并将三流程散热器与单流程散热器进展了试验比较。本课题针对CKD9型燃机车冷却系统的设计要求，提出一种新型的多流程散热器构造方案。该方案有效利用散热器冷却水与冷却空气的温差，到达提高散热量的目的。关键词：燃机车；冷却系统；散热器；流程；比照；ABSTRACTWith the development of diesel locomotive to single high-power,the displacement of motorcycle cooling system has been needed much larger.Its quality affects
3、 the economy and reliability of locomotive directly.Because of the locomotive axle weight and constraints of space size, there are many technical problems between cooling system design and cooling system device and the whole arrangement of lecomotive.With the increase of the number of radiators,the
4、quantity of flow has increased ,which made the water-resistance of cooling system and the pressure of water system to a great extent.Traditional form of the cooling system and structure of radiators cannot meet requirements of the development of high-power locomotives. On basis of conventional metho
5、d of making cooling system, we make multi-process radiators. These multi-process radiators have advantages of high efficiency of cooling, simple structures, little power of water pump and high reliability of cooling system. This text introduced the cooling system and function of locomotives,several
6、existing cooling technologies and analysis and calculation of multi-process radiators respectively and make a tested comparison between tri-flow radiators and single-flow radiators.According to the requests of designing a cooling system of CKD9 diesel locomotive, we come up with a stuctural program
7、of multi-flow radiators.This program use the temperature difference between cooling water and cooling air effectively to get the target of increasing displacement of heat.Key words:diesel locomotive;cooling system;radiator;flow;contrast;目 录第一章 绪 论1第二章 机车冷却系统32.1冷却系统的作用32.2 冷却系统的分类42.3冷却系统的主要部件42.3.1
8、散热器42.3.2 油水热交换器42.3.3冷却风扇5本章小结5第三章 冷却系统设计63.1 现有的几种冷却技术63.1.1常规冷却技术63.1.2 双流道散热冷却技术63.1.3高温冷却技术73.1.4干式冷却技术7本章小节8第四章 多流程散热器的研究94.1构造方案的提出94.2新的冷却系统设计方法124.3通水阻力分析及冲刷腐蚀14本章小节15第五章 CKD9型燃机车用三流程散热器设计165.1 冷却系统设计要求165.2 冷却系统方案选择165.3三流程散热器构造设计175.4冷却系统的设计计算18本章小结22结论23 辞24参考文献25优选. -第一章 绪 论 冷却系统是燃机车的一个
9、重要组成局部，它对保证燃机车的正常可靠工作具有重要作用。不仅如此，随着高速、重载大功率燃机车的开展，冷却系统还对提高机车运行的经济性具有重要意义。 对燃机车冷却系统，尤其是对单节大功率燃机车的冷却装置，应从构造、能耗、工艺和运营各方面提出如下要求：（1） 冷却装置的构造紧凑、尺寸小、质量轻、符合系列化要求；（2） 在冷却室中，布置合理，便于安装、拆卸、监测和其他设备的布置以及乘务人员行走方便；（3） 制造维修工艺性好，使用方便，本钱低；（4） 尽量采用普通金属及非金属材料，降低有色金属消耗量；（5） 在燃机车运行的各种气候条件下，冷却装置应保证柴油机、牵引电动机以及冷却系统中其他部件在正常热负
10、荷状态下可靠的工作；（6） 冷却装置能使柴油机在正常水温下工作，以便使平均实际燃油消耗率和冷却风扇消耗的功率到达最低限度；（7） 对燃机车牵引电动机的冷却系统，应考虑以下各点：应用集中或成组的空气滤清和通风系统；牵引电动机的冷却风量可随负荷及气温变化得到调节；采用带自动调风装置的高效能通风机；采用空气滤清装置确保空气的清洁度和降低通风阻力；（8） 散热器的空气进气装置应具备良好的空气动力学性能和合理的构造形式；（9） 充分利用车架间的空间，设置牵引电动机的强力通风道；（10） 使散热器免受柴油机排出废气的污染；（11） 采用空气动力学性能及传热性能良好，并易3于在车体上布置的高效散热器；（12
11、） 在保持性能稳定的条件下有高的运用可靠性和使用寿命 1。上述所有特点均符合下述主要经济要求：冷却系统的制造和运用费用应降到最低程度。因此，就必须对构造、动力、工艺和运用等各种因素对冷却系统的制造和运用有关的费用的影响进展技术经济分析，以便确定研制燃机车冷却装置时的进一步的研究任务和方向。目前，国产燃机车的冷却水系统一般分为高温系统和低温系统。冷却装置通常采用多组、模块化、相互之间可互换的单流程散热器构造形式。这种构造形式的突出优点是通用性强、互换性好、检修方便。对于不同功率等级、不同应用环境和不同技术要求的燃机车，一般都可以通过增减散热器数量来满足其冷却能力要求。该冷却系统的缺点是散热器的冷
12、却效率不高、机车水系统阻力大、工作压力高和系统可靠性差。随着燃机车功率的不断提高，要求机车冷却系统散逸的热量越来越大。由于受机车构造空间和轴重的限制，单纯依靠增加散热器数量的方法已经无法满足机车的冷却能力要求，因此，需要对机车冷却系统的构造和散热器的性能提出更高的要求，使冷却装置具有高性能、轻量化和高可靠性。 本文提出的多流程散热器，就是在常规冷却系统设计方法的根底上，在散热器部进展有效分割来实现其构造设计。并且在大幅度地降低散热器通水阻力和水系统压力时，通过合理地布置多流程散热器的冷却水流向，增大冷却水与冷却空气的平均对数温差，提高散热器的传热性能。第二章 机车冷却系统2.1 冷却系统的作用
13、 柴油机的冷却系统本身即是用外界空气冷却柴油机水、机油、增压空气的冷却装置的综合体，它包括外表式热交换器(散热器)、风扇装置、空气通道、百叶窗以及由散热器组、中问换热器(用于冷却柴油机的机油和增压空气)、循环泵和管路组成的水、机油循环系统。其作用如下： 1. 冷却对柴油机功率的影响。柴油机工作时，燃料所含热量的一局部40%左右转变为有效功，20%-30%的热量需由冷却装置散发到大气中去。随着柴油机功率的增大，要求冷却装置散出的热量也要相应的增加。所以，大功率柴油机的冷却问题就显得十分突出。 另外冷却水温度过低，柴油机功率也会下降。这是由于油水温度过低将导致油的粘度增大，摩擦损失随之加大。同时，
14、冷却水带走的热量也增多，结果造成有效功率下降。总之，柴油机冷却水和机油的温度均应保持在正常的围，柴油机方能正常可靠地工作。 2.增压空气冷却的必要性。柴油机增压空气的温度对其经济性及可靠性影响极大。在柴油机零部件热强度保持一定的条件下，为增大柴油机功率，或者在柴油机功率保持不变的条件下，为减小柴油机零部件的热强度及降低燃料消耗，均广泛采用增压空气冷却这一有效措施。目前，世界各国普遍采用高增压来提高柴油机单缸功率。四冲程高增压柴油机的平均有效压力都在2-2.3MPa左右。一般说来，增压空气温度每降低10，柴油机功率将提高2%-3%。 3.冷却对液力传开工作油的影响。在液力传动装置工作过程中，各种
15、损失的热量使工作油温上升，如果工作油得不到及时冷却，那么油温很快会超出允许围110。输入液力传动装置的功率越大，产生的热量越多，对冷却装置的散热要求也越高。如果冷却装置的冷却能力缺乏，那么传动装置的输入功率也必然要受到工作油允许温升的限制。具有液力制动的燃机车，工作油的液能在定子中被消耗而转变成热能，使油温上升，然后在油水热交换器中得到冷却，使油温保持在规定的围，完成将列车的动能转变成热量，再由散热器散发到大气中去。如果冷却装置的冷却能力缺乏，那么油温必将逐渐上升，直到超出允许围。所以，液力制动功率的大小也受着冷却装置冷却能力的限制。4.冷却对电力传动装置工作的影响。在电力传动燃机车上，各种交直流电机、整流装置的功率和尺寸都是由持续电流和最大电压来决定的。持续电流的大小受电机绕组、整流元件的允许温度的限制。大功率电机、电器一般都要用专门的通风装置来冷却，以保持在允许的温度下工作2。2.2 冷却系统的分类燃机车冷却系统，就其冷却方式的不同，大体可分为通风冷却系统、柴油机水冷却系统、增压空气冷却系统及各类油机油、液力传开工作油等的冷却系统。除通风系统与空气有关外，其余各系统均与水有联系。因此，亦可将其余各系统统统归
