发动机散热计算实例

关于RDT1087-0000产品质量分析

我公司生产的RDT1087-0000产品根据我们计算和考证，质量是可以过关的，完全可以满足发动机的散热要求，我公司并针对此款产品做出了如下计算：（采用对比法进行计算，这样能更清楚此产品是否合适）

发动机散热计算实例：

发动机参数

型号、厂家：6C260-2 上海柴油机

形式：直列六缸，四冲程，涡轮增压冲冷，直喷柴油机

缸径/mm 114 额定功率/kw 192 使用温度/℃ -35~45 行程/mm 130 额定转速/rmin 2200

冷却系统参数

冷却形式：闭式冷却系，强制循环水冷风扇形式：十叶塑料

节温器形式：蜡式。芯体组合式直径/mm 600

节温器开启温度/℃ 82 比（柴油机/风扇转）1：1 节温器全开温度/℃ 95 散热器：板翅式

材料：铝

确定散热系的散热量

Q=(348.9~697.8) Ps

Ps—发动机功率

对于燃烧室为预燃室和涡流室的发动机较大值，直喷式的取较小值。增压直喷柴油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取

Q=(348.9~465.2) Ps

针对自己或客户的产品是否长时间或条件恶劣，工作环境差，负载重等情况，所以需要选用较大的保险系数，故选：

Q=400×260=1.04×100000 =1.21×100000 W

部分发动机厂会提供发动机散热量，并对汽车主机厂所匹配的散热器提出要求，如上柴对装6C260-2提供的数据为Q=0.99×10 kca L/h=1.15×100000 w 计算平均温差Δtm

1、散热器进水温度ts

闭式冷却器取ts1=95~100℃,此处选ts1=95℃（节温器全开温度）

2、散热器出水温度ts2

Ts2=ts1-ts

Δts—冷却水左散热器中的最大降温，对强制冷却系可取Δts=6~12℃

此处选Δts=8℃，则ts2=95-8=87℃

3、进入散热器的温度tk1

一般可选tk1=40~45℃,此处选tk1=42℃

4、汽出散热器的温度tk2

Tk2=tk1+Δtk

Δtk—空气流过散热器时的升温，可接下式计算

Δtk=Q/3600*A2*Cp*Vk*Pk

A2—散热器芯部正面面积（迎风面积），由芯体结构部局决定，对于重型车可取

A2=0.3~0.5㎡此处选A2=0.4㎡

Cp—空气比定压热容，查表可得Cp=1.005ks/kg.k 热功当量接算，得

Cp=0.24kca L/kg. ℃

Vk—散热器前的空气流速，对于车用发动机可取Vk=12-15m/s 此处取

Vk=13m/s

ρk—空气密度，设定一个大气压下，气温50℃，查表可得

ρk=1.093 kg/m3

即可求：

Δtk*（1.04*100000）/3600*0.4*0.24*13*1.093=21℃

则tk2=tk1+Δtk=42+21=63℃

5、平均温差修正系数φ

汽车发送机的冷却形式，属于两种流体（空气和冷却水）互不混合的交叉流式换热形式，与热力学的简单顺流与逆汽的换热形式不同，所以要修正系数，φ对平均温差结束进行计算修正，而中值的大小取决于两个元量纲的差数P及R

P=t2”-t2’/t1’-t2’ P= t1’-t1”/t2”-t2’

式中，标1.2分别表示两种流体，此处为冷却水和空气

上角标’及”表示出口和进口，在本例中，则t1’相当于ts1=95℃, t1”相当于ts2=87℃, t2’相当于tk1=42℃,t2”相当于tk2=63℃

代入可得： P=0.39 R=0.38

接下表查的φ=0.98

两个图标，一次交流，两种流体都不混合时的φ值6、平均温差Δtm

根据传热学原理，平均温差Δtm可接下式计算

可得

Δtm=φ*(Δtmax-Δtmin)/(InΔtmax/InΔtmin)

Δtmax=ts1-tk1=95-42=53℃

Δtmin=ts2-tk2=87-63=24℃

Δtm=0.98*(53-24)/(In53/In24)=35.9℃

7、确定传热系数K

传热系数K是评价散热器换热能力的重要系数，其主要受散热器芯体结构，水管中冷却水流速，通过散热器空气流速，翅片材料以及制造质量等诸多因素影响，因此需根据实验确定，一般可取K=93~116w/(㎡·K),此处选 K=90 8、计算热面积A

散热器的散热面积，即为散热器芯体与空气接触的总表面积，按下式计算 A= Q/K*Δtm

将上面的计算结果带入

A=1.04*100000

实际设计面积可留10%的余度，取A=32.2×1.1=35.4㎡

9、生产实践

在生产中，实际装车后冷却系统良好，发动机运转正常，水温合适，无开锅现象，这表明计算结果是正常的

可知发动机冷却系统的最大散热量是与发动机额定功率，燃油消耗量成正比的，发动机工作燃烧能量有30%转化成机械能使发动机发出动力，约有30%转化热能随尾气排出，另有30%热量通过燃烧室周围金属转给水套内的冷却液，好有10%通过辐射传给空气。由此可算出冷却系应散出多少的热量。QW=3600XAXgeXNeXhu/3600KJ/S,A=冷却系统的散热量占燃料热能的百分比（柴油机0.18-0.25 汽油机0.18-0.25），ge=额定工况时内燃机燃料消耗率

（柴油机0.21-0.27 kg/kw·h 汽油机0.3-0.34 kg/kw·h）,Ne—内燃机功率（Kw）,hu—燃料低热值，柴油和汽油分别取41870和43100kj/kg,对上室进行简化可以得出汽油机：Qw=(0.85~1.1)Ne压缩比，取上限1~1.1，对高压缩比（>8）取下限0.85~0.95，车用柴油机：Qw=(0.6~0.75)Ne 直喷取小值，预烧式和涡流式取大值，增压直喷柴油机：Qw=(0.5~0.6)Ne.因此可选系数简化

①Q=1.04×10 ＝104 kw 公式算法

②Q=192×0.55=106 kw 国内目前的系数法

由上述可见基本没有误差，代入康明斯QSK19发动机

功率：522kw 型式：涡流增压中冷，直喷柴油机

缸速：2200r/min/1500r/min 其余发动机参数表

额定散热：182kw(水) 2kw(燃料)49kw(环境)

代入公式

Q=522×0.55=287kw

A=81㎡

传热系数K=3kw/㎡(冈量在 34440m³/h)

QA=81×4.1=332kw

由此得出配合55800m³/h冈量的风扇，此冷却器可满足需求，为特殊情况保险起见散热器厚度增加了10mm，高度增加了90mm。在加上此产品做完实验，如气又增大换热面积，对工况需求应可满足。