读者问答

<正> 1.6160 型柴油机的开式冷却系统因受环境温度的影响,柴油机的进、出水温差过大,请问如何解决?答:潍坊柴油机厂生产的6160型柴油机大部分陆用机和较大部分船用机均采用开式冷却系统。开式冷却,即直接将外源水(池水、河水及海水)引入柴油机冷却系统,对受热零件进行冷却后,便排到周围环境之中。这种冷却方式实质是以自然环境作为它的散     

高强化柴油机冷却系统电控化设计仿真及试验研究

针对传统冷却系统与柴油机冷却需求不匹配的问题,进行了冷却系统电控化设计仿真研究。基于Simulink软件设计了电控冷却系统仿真模型,提出了电控冷却控制策略,并开展了变柴油机工况条件下电控冷却控制策略验证仿真。对传统冷却部件进行电控化改造（电控海水泵、电控淡水泵和电子节温器）,搭建电控冷却系统试验台架,通过试验分析了电控冷却对柴油机耗油率和热平衡的影响,结果表明：相对于传统冷却系统,电控冷却系统在900 r/min、负荷率30%,1 200 r/min、负荷率60%,1 500 r/min、负荷率90%这3个工况点的耗油率分别降低9.4 g/（kW·h）、6.8 g/（kW·h）和3.9 g/（kW·h）,燃油经济性和热量分配得到改善。     

单缸柴油机散热器冷却系统的设计研究

小功率单缸柴油机的水冷却系统有蒸发式和散热器自然循环式,散热器自然循环冷却与蒸发冷却相比,具有结构紧凑,冷却效果好、耗水量少等特点.随着柴油机向轻量化、高强化方向发展,也要求冷却系统在较小的散热面积下获得良好的冷却效果.本文通过对新开发的单缸柴油机冷却系统的设计,研究散热器与风扇之间参数的匹配和相互影响,探讨适合于该形式冷却系统的设计方法.     

大功率风力发电机冷却系统的试验研究及数值模拟

冷却系统是风力发电系统的重要组成部分,其性能的优劣是衡量发电机能否安全可靠运行的重要因素。文章针对某型3 MW风力发电机的冷却问题,搭建了风力发电机试验台,研究了100%负载条件下冷却系统的性能表现,并采用数值模拟方法对其进行分析,提出了4种优化方案:1增大乙二醇流量;2降低乙二醇进口温度;3增大空气流量;4采用空心导线冷却方式。试验和模拟结果表明:电机在100%负载条件下温度高于电机所要求的工作范围,需要对冷却系统进行优化;空心导线冷却方式能对电机高温区域进行集中冷却,使温升符合电机工作要求,是冷却系统的最佳优化方案。文章的研究方法和研究结果可为我国风力发电机冷却系统的相关研究提供试验和理论参考。     

某型防爆柴油机冷却系统的改进设计

针对某型煤矿井下用防爆柴油机的原有冷却系统进行了分析研究,提出了防爆柴油机本体冷却循环与水冷增压器-排气冷却循环系统双循环的改进方案。通过防爆柴油机热平衡试验对防爆柴油机改进前后的冷却系统进行了试验验证,并对试验结果进行了对比。研究结果表明:改进后的冷却系统进出口温差降低了50%~85%,冷却效果更好,柴油机工作温度更合理;防爆柴油机的水冷增压器、水冷排气管等高温件的表面温度降低了3%~9%,远优于防爆柴油机要求的150℃,更安全可靠;防爆柴油机的最大功率提高了5.5%,燃油消耗率平均下降了3.6%。     

柴油机EGR电控冷却系统试验研究

研究了 CA498 柴油机在不同工况下EGR冷却温度对NOx等排放的影响规律,确定了各个工况下EGR的最佳冷却温度,据此设计出一套EGR冷却温度控制装置,可以通过单片机控制伺服电动水泵的转速来调节冷却水的循环量,确保不同工况下的最佳EGR冷却温度.将该电控冷却系统在CA498柴油机上进行了试验.结果表明,与未冷却的EGR系统相比,该EGR电控冷却系统在c0和Hc的排放略有增加的情况下,可以有效地降低NOx的排放、烟度和油耗率.     

某型矿用防爆柴油机冷却系统的匹配计算

对某型矿用防爆柴油机的冷却系统及其关键零部件进行了匹配计算,并通过温升试验对防爆柴油机冷却系统进行验证。试验结果表明:匹配计算与试验结果较吻合;该冷却系统达到防爆要求;保证了防爆柴油机在最适宜的温度范围内工作;提高了防爆柴油机的工作可靠性。     

6135工程机械柴油机用高转速冷却水泵改进设计

本文针对6135工程机械柴油机用高转速冷却水泵存在的较为严重的漏水等质量问题,从整机设计及工程机械柴油机需求的角度,对6135柴油机的冷却系统进行了分析,同时对冷却水泵性能和结构以及冷却水泵与冷却系统的匹配等问题进行了分析;在此基础上,对水泵结构改进设计、水泵改进设计的制约条件、水泵改进设计途径进行了阐述,并根据产品现状确定了分步改进设计要点。     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

单缸柴油机采用可变冷却方案的性能研究

从柴油机冷却特点出发,提出一种适应性更好的可变冷却方案,并通过试验研究对比了可变冷却方案对柴油机经济性和排放性的影响。试验结果表明:采用可变冷却方案后,柴油机冷却系统的散热能力得到有效保证,使得柴油机无论在增速或增扭过程中均能有效防止柴油机冷却液温度过高。可变冷却方案能有效缩短柴油机预热时间,并在预热工况下油耗率降低的最大幅度为16%,试验工况下采用可变冷却方案还可以不同程度地降低NOx、HC、CO和碳烟排放。     

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。     

六缸柴油机冷却系统流动与传热的数值模拟研究

冷却水的流动与传热直接影响柴油机的冷却效率、高温零件的热负荷、整机的热量分配和能量利用。在冷却系统传热计算时，利用流固耦合的方法，较为准确地确定了缸体水套的传热边界条件。采用CFD商用软件STAR—CD对直列六缸柴油机的冷却系统的流动与传热进行三维数值模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场、换热系数及压力场分布，为柴油机冷却水腔的优化设计提供了理论依据。     

CuO纳米流体作为柴油机冷却介质的数值计算分析

用CuO纳米流体作为柴油机的冷却介质,运用计算流体力学(CFD)方法对CuO粒子质量分数为1%,3%和5%的CuO纳米流体在柴油机冷却水套内的流动和换热过程进行三维数值模拟,并采用湍流随机跟踪方法,对固液两相流离散项纳米粒子的运动进行轨迹追踪,得到了不同CuO质量分数的纳米流体在柴油机水套内的CuO粒子分布,速度场分布,换热总量以及水套进出、口之间的压降变化。计算结果表明,CuO纳米流体作为介质可以显著提高柴油机的散热性能,随着纳米粒子的增加,柴油机散热能力增强,水泵功率损失小范围增加。     

Simulation analysis of cooling methods of an on‐board organic Rankine cycle exhaust heat recovery system

Energy saving and emission reduction of engines were taken seriously, especially for vehicular diesel engines. Exhaust heat recovery based on organic Rankine cycle (ORC) system has been considered as an effective approach for improving engine fuel economy. This article presents the investigation of water or air cooling method for an ORC exhaust heat recovery system on a heavy‐duty truck through simulations. The models of the truck engine and the ORC system were developed in GT suite, and the integration system model was developed in the Simulink environment. The validity of the models was verified experimentally. The performance of the vehicular engine with ORC system using water or air cooling method was comparatively analyzed. The simulation results indicated that the water cooling method is more suitable for the vehicular ORC system than air cooling method. The relation between benefit and penalty of the ORC system and cooling system was discussed. The operating condition of the cooling system was confirmed having significant effects on the combined system performance, especially the fan speed. The performance improvement of the engine with the use of ORC system was further evaluated under different engine operating conditions and ambient temperatures. Lower ambient temperature had positive effects on the engine fuel economy. The mass flow rate of exhaust gas for heat recovery should be regulated for better performance under high ambient temperature.     

某V型船用柴油机缸体冷却系统的仿真与分析

利用STAR-CD对某V型12缸船用柴油机的冷却系统的流动与传热进行三维数值计算与分析,给出了缸体冷却水套内部冷却液的流场、压力及温度场分布,提出了该机型冷却系统的改进方向,为同类结构的柴油机冷却系统的优化设计及结构改进提供了参考。     

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。     

水下柴油机工作特性研究

建立了包括调速器、柴油机本体、后排气管路的水下柴油机动力系统的动态及稳态过程分析模型,并进行了试验验证。通过后排气管路的三维流动计算、整机性能计算和相关试验研究,确定了柴油机水下运行不倒灌水的判据,并给出了单机和双机运行的安全范围。研究了启动及停机过程中,后排气管压力、排气排水流速及发动机转速的变化规律。在启动过程中,排气速度不是单调上升,而是有振荡现象,在振荡过程中,有可能发生海水倒灌;在停机过程中,应根据后排气管压力变化控制排气外舌阀的关闭过程,以防止海水倒灌及排气背压过高。     

船用柴油机冷却系统仿真分析研究

以某船用中速柴油机冷却系统为研究对象,开展了一维与三维CFD相结合的仿真分析,并通过试验数据验证了计算方法的可行性;利用该方法对原机冷却系统性能进行了综合分析,优化了机带高、低温淡水泵的流量和压头;通过全工况范围冷却系统性能计算分析,验证了优化后冷却系统性能得到明显改善。     

高原环境对内燃机冷却系统性能的影响

本文运用传热学理论,分析、研究了高原环境对水冷式内燃机冷却系统散热能力的影响。指出高原空气流动雷诺数减小及水沸点降低导致散热能力下降;同时分析出冷却系相对热负荷随海拔升高而增加,二者综合结果致使冷却系沸腾进风温度在高原地区下降,增压发动机尤为显著。在不同海拔时695Q非增压发动机及695QZ增压发动机的冷却系统性能试验基础上,总结出了水冷式内燃机冷却系统性能随海拔高度的变化规律。     

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算，必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法，建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型，并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算，得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场；再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理，水腔内微涡和流动死区减少，缸套穴蚀减轻，此数值模拟方法是合理的。