水箱散热器的设计和计算
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六.散热器中冷却水和冷却空气的平均温差△t的计算 △t=tω -ta=0.5（tω 1+tω 2）-0.5（ta1+ta2） 式中： tω = 冷却水的平均温度 ℃ ta= 冷却空气的平均温度 ℃ 散热器的进水温度，对开式冷却系统可取tω 1=90～ tω 1= 95 ℃ 95℃；闭式冷却系统可取tω 1=95～100℃； 散热器的出水温度，tω 2=tω 1-△tω ，△tω 为冷却水 tω 2= 的进出口温差，一般强制循环取△tω =6～12℃，对 89 ℃ 流循环取 △tω =10～20℃ ta1= 散热器进气温度，一般取ta1=40～45℃ 40 ℃ 通过散热器后的空气温度，ta2=ta1+△ta，△ta是通 ta2= 65 ℃ 过散热器后的空气的温升，一般取△ta=10～30℃ △t= 40 ℃ 七.散热器传热系数KR的确定 KR=1/（1/α ω +δ /λ +1/α a） 式中： 水的放热系数，当管内水流速v ω =0.2～0.6m/s α ω= 2.4 kJ/m2· ℃ s· 时， 可取α ω =2.33～4.07 材料的壁厚，取δ =0.0002m； δ = 0.0002 ℃ 材料的传热系数，不同材料的传热系数可查表所 λ = 0.093 ℃ 得； 空气的放热系数，它主要取决于空气流过散热器 2 α a= 0.08 kJ/m · ℃ 的速度， s· 一般取α a=0.070～0.122 2 K= 0.0774 kJ/m · ℃ kJ/（m2·s·℃） s·
பைடு நூலகம்
五.散热器水管数的确定 i 1=Q/（v ω ·f 0） f 0=（l -b）·（b-2δ ）+0.25（b-2δ ） · π 式中： 水在散热器水管中的流速，一般取v ω =0.2～0.8m/s vω= 0.3 m/s l= 0.019 m b= 水管断面尺寸，拖拉机用柴油机通常取前述尺寸 0.0022 m δ = 0.0002 m f 0= 0.0000328 m2 i 1= 365
水箱的设计和计算 一.冷却系统的散热量Qω（kJ/s）的计算 Qω =A·ge·Pe·hn/3600 式中： A= 系数，拖拉机中柴油机A=0.25～0.35，涡流机通常 0.3 ge= h 柴油机燃油消耗率 0.205 kg/kW· Pe= 柴油机有效功率 147 kW hn= 燃料低热值，柴油hn=41870kJ/kg 41870 kJ/kg Qω = 105.1460 kJ/s 二.冷却系统中循环水流量Q（m3/s）的计算 Q=Qω /（C·ρ ·△tω ） 式中： C= ℃） 冷却水的比热 4.187 kJ/（kg· ρ = 冷却水的密度 1000 kg/m3 △tω = Q= 7℃ 0.0036 m3/s 柴油机进出水温差，通常取△tω =6～12℃
FR=Qa/v a 式中： v a= FR= 8 m/s 0.4972 m2 散热器正面前的空气流速，矿山车和拖拉机取 v a=8m/s
根据拖拉机总体设计要求，200马力拖拉机所需散热器芯子的宽度W=670mm， 则根据散热器正面积的要求，散热器芯子的高度应为： W= 0.64 m H= 0.7768 m 查散热器标准尺寸表，得出散热器芯子的标准尺寸为： W= 0.73 m H= 0.74 m FR= 0.5402 m2
f1=（l -b）b+（b/2） π f1= 0.0000408 m2 2 3.全部水管的外表面积（m ） S1=i 1· H y· S1= 10.93 m2
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4.全部散热片与空气接触的面积（m ） S2=2（W· 1· ）i 2 T-i f1 S2= 30.73 m2 5.实际散热表面积（m2） F=S1+S2 F= 41.66 m
R
八.散热器散热表面积F′的确定 F′=Ψ R·Qω /（KR· △t）
式中： ψ R= 1.15 储备系数。考虑到焊接缺陷、水垢及灰尘对散热 器性能的影响，可取Ψ R=1.10～1.15
F′= 39.55 m2 九.散热器芯子厚度T的确定 T=F′/（FR·ψ ） 式中： ψ= 800 散热器芯子的容积紧凑性系数，它表示单位散热 器芯子容积所具有的散热面积。Ψ 值越大，散热 器越小，但空气阻力也越大。它决定于散热器的 散热片和水管数目的多少、布置型式和形状。一 2 3 般取ψ =370～900 m /m 。Ψ 值对于选定的芯子结
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要保证F≥F′，设计为基本合理
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三.冷却空气需求量Qa（m3/s）的计算 Qa=Qω /（ρ a·Cp·△ta） 式中： Cp= ℃） 空气定压比热 1.047 kJ/（kg· ρ a= △ta= Qa= 1.01 kg/m3 25 ℃ 3.9773 m3/s 空气密度 进出散热器的空气温差，通常取△ta=10～30℃
四.散热器正面积FR（m2）的计算
T= 0.0915 m 计算所得的T值，应圆整到标准散热器的尺寸。拖拉机用散热器芯子的厚度T 一般在60～100mm之间。 T= 0.100 m 十.散热片片距t的确定 拖拉机柴油机的散热片片距通常为t=2.5～4.0mm，大多为t=3.5mm。散热片片距 t确定后，散热片的片数为i 2=H/t。 t= 0.0028 m i 2= 264 十一.精确计算散热器的散热面积F，散热器上下水室的散热面积忽略不计 1.每根水管的外周长（m） y=2（l -b）+bπ y= 0.0405 m 2.每根水管的外截面积（m2）
六.散热器中冷却水和冷却空气的平均温差△t的计算 △t=tω -ta=0.5（tω 1+tω 2）-0.5（ta1+ta2） 式中： tω = 冷却水的平均温度 ℃ ta= 冷却空气的平均温度 ℃ 散热器的进水温度，对开式冷却系统可取tω 1=90～ tω 1= 95 ℃ 95℃；闭式冷却系统可取tω 1=95～100℃； 散热器的出水温度，tω 2=tω 1-△tω ，△tω 为冷却水 tω 2= 的进出口温差，一般强制循环取△tω =6～12℃，对 89 ℃ 流循环取 △tω =10～20℃ ta1= 散热器进气温度，一般取ta1=40～45℃ 40 ℃ 通过散热器后的空气温度，ta2=ta1+△ta，△ta是通 ta2= 65 ℃ 过散热器后的空气的温升，一般取△ta=10～30℃ △t= 40 ℃ 七.散热器传热系数KR的确定 KR=1/（1/α ω +δ /λ +1/α a） 式中： 水的放热系数，当管内水流速v ω =0.2～0.6m/s α ω= 2.4 kJ/m2· ℃ s· 时， 可取α ω =2.33～4.07 材料的壁厚，取δ =0.0002m； δ = 0.0002 ℃ 材料的传热系数，不同材料的传热系数可查表所 λ = 0.093 ℃ 得； 空气的放热系数，它主要取决于空气流过散热器 2 α a= 0.08 kJ/m · ℃ 的速度， s· 一般取α a=0.070～0.122 2 K= 0.0774 kJ/m · ℃ kJ/（m2·s·℃） s·
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五.散热器水管数的确定 i 1=Q/（v ω ·f 0） f 0=（l -b）·（b-2δ ）+0.25（b-2δ ） · π 式中： 水在散热器水管中的流速，一般取v ω =0.2～0.8m/s vω= 0.3 m/s l= 0.019 m b= 水管断面尺寸，拖拉机用柴油机通常取前述尺寸 0.0022 m δ = 0.0002 m f 0= 0.0000328 m2 i 1= 365
水箱的设计和计算 一.冷却系统的散热量Qω（kJ/s）的计算 Qω =A·ge·Pe·hn/3600 式中： A= 系数，拖拉机中柴油机A=0.25～0.35，涡流机通常 0.3 ge= h 柴油机燃油消耗率 0.205 kg/kW· Pe= 柴油机有效功率 147 kW hn= 燃料低热值，柴油hn=41870kJ/kg 41870 kJ/kg Qω = 105.1460 kJ/s 二.冷却系统中循环水流量Q（m3/s）的计算 Q=Qω /（C·ρ ·△tω ） 式中： C= ℃） 冷却水的比热 4.187 kJ/（kg· ρ = 冷却水的密度 1000 kg/m3 △tω = Q= 7℃ 0.0036 m3/s 柴油机进出水温差，通常取△tω =6～12℃
FR=Qa/v a 式中： v a= FR= 8 m/s 0.4972 m2 散热器正面前的空气流速，矿山车和拖拉机取 v a=8m/s
根据拖拉机总体设计要求，200马力拖拉机所需散热器芯子的宽度W=670mm， 则根据散热器正面积的要求，散热器芯子的高度应为： W= 0.64 m H= 0.7768 m 查散热器标准尺寸表，得出散热器芯子的标准尺寸为： W= 0.73 m H= 0.74 m FR= 0.5402 m2
f1=（l -b）b+（b/2） π f1= 0.0000408 m2 2 3.全部水管的外表面积（m ） S1=i 1· H y· S1= 10.93 m2
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4.全部散热片与空气接触的面积（m ） S2=2（W· 1· ）i 2 T-i f1 S2= 30.73 m2 5.实际散热表面积（m2） F=S1+S2 F= 41.66 m
R
八.散热器散热表面积F′的确定 F′=Ψ R·Qω /（KR· △t）
式中： ψ R= 1.15 储备系数。考虑到焊接缺陷、水垢及灰尘对散热 器性能的影响，可取Ψ R=1.10～1.15
F′= 39.55 m2 九.散热器芯子厚度T的确定 T=F′/（FR·ψ ） 式中： ψ= 800 散热器芯子的容积紧凑性系数，它表示单位散热 器芯子容积所具有的散热面积。Ψ 值越大，散热 器越小，但空气阻力也越大。它决定于散热器的 散热片和水管数目的多少、布置型式和形状。一 2 3 般取ψ =370～900 m /m 。Ψ 值对于选定的芯子结
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要保证F≥F′，设计为基本合理
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三.冷却空气需求量Qa（m3/s）的计算 Qa=Qω /（ρ a·Cp·△ta） 式中： Cp= ℃） 空气定压比热 1.047 kJ/（kg· ρ a= △ta= Qa= 1.01 kg/m3 25 ℃ 3.9773 m3/s 空气密度 进出散热器的空气温差，通常取△ta=10～30℃
四.散热器正面积FR（m2）的计算
T= 0.0915 m 计算所得的T值，应圆整到标准散热器的尺寸。拖拉机用散热器芯子的厚度T 一般在60～100mm之间。 T= 0.100 m 十.散热片片距t的确定 拖拉机柴油机的散热片片距通常为t=2.5～4.0mm，大多为t=3.5mm。散热片片距 t确定后，散热片的片数为i 2=H/t。 t= 0.0028 m i 2= 264 十一.精确计算散热器的散热面积F，散热器上下水室的散热面积忽略不计 1.每根水管的外周长（m） y=2（l -b）+bπ y= 0.0405 m 2.每根水管的外截面积（m2）