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D133-2-6图5.36改进后的动力舱物理模型图5.37物理样机图5.38具有双冷却风扇的散热模块图5.39双冷却风扇的散热模块样机仿真结果见图5.40—图5.45。由图5.40可知,冷却液散热器出口处空气温度约为67.5—71.2℃,略高于中冷器,液压油散热器出口处空气温度较低,约为56.2—60℃。受双风扇影响,空气流量增加,各散热器出口处空气平均温度降低,度也随之降低。从图5.41中可以看出,双风扇后端形成了3个较为明显的涡流区域,这种涡流区域并不利于散热器后端的空气流动,结合图5.40,可以看出受涡流区2的影响,中冷器后端热空气流动范围较小。从液压油散热器流出的空气温度较低,在动力舱出口配合下可以有效地降低消声器附近温度。

D133-2-6冷却风扇作为散热模块的主要部件之一,在发动机冷却系统中是推动空气流动的动力源。本质上来说,冷却风扇属于车辆行业术语,专业上属于通风机范畴,从原理上可以分为容积式、透平式和喷射式三种类型,工程机械中所使用的属于透平式,具体包括离心式、轴流式、混流式和横流式 4 种。

D133-2-6工程机械上,常与散热器进行组合的冷却风扇即为轴流式通风机,常见的几种冷却风扇如图 1.1 所示。在工程上,根据空气流经散热器与风扇的先后顺序将冷却风扇分为吸式与吹式。受到冷却风扇旋转产生低压影响,使空气在压差作用下先流入散热器再流经风扇,这种冷却风扇被称为吸式风扇;受到冷却风扇旋转产生的高压影响,使空气在压差作用下先流经冷却风扇后再流入散热器,这种冷却风扇被称为吹式风扇。参考《康明斯发动机安装引导及要求》可知,吸式风扇效率高于吹式,由于动力舱内发动机、散热器安装位置以及驱动方式差异较大,两者在工程机械中均有大量应用,其中吹式通常安装在贴近发动机侧。

对比原始方案,分析两方案布局形式的特点:在原始方案中,舱内空气流场受到了动力舱几何特征的影响。虽然布局上显得紧凑美观,模块性能一定程度上受到了热空气回流的影响;在改进方案中,动力舱几何特征较为规则,舱内空气流动较好,无明显热空气回流。提取原始、改进方案中各散热器热流体出口温度,如表5.9所示。由表中数据可知,液压油散热器热流体出口温度变化幅度较大,变化幅度最小的是冷却液散热器。表5.9热流体出口温度及散热量对比单位:温度—℃,kW中冷器冷却液散热器液压油散热器出口温度散热量出口温度散热量出口温度散热量原始方案60.5625..6728.80改进方案58.6025.7991.3096.8264.4836.25(2)动力舱出口特征改进通过在高温区设置空气出口。

散热器是散热模块的另一个重要部件,其作用是将冷却液热量传递给空气,利用空气流动移除系统热量。散热器是应用强化传热技术的一种重要设备,根据强化传热技术分类,散热器原理上主要依据无源强化技术中的扩展表面法,利用冷热流体侧的翅片结构增大强化传热面表面积,按强化型传热面大致分为三类:

徐工机械科技分企业采用给予余量的方法,在计算的结果上再增加一定百分比的性能估算量;中联重科股份有限企业、山推工程机械股份有限企业、中国龙工控股有限企业关的技术研究当中,国外的则结合实例对系统过热及其损害进行了研究。随着技术逐步发展,原有的试验方法中效率低、试验条件不稳定等缺点逐步显现出来,技术得以广泛应用,虽然取得了一些成果,但是仍有很多系统过热问题亟待解决。增加风扇转速;更换比原风扇直径稍大的冷却风扇,这种方式虽然会在一定程度上改善冷却效果,但是风扇直径的增大,会使风扇的轴功率增加;更换更大迎风面的散热器组,这种方式仅可以在小范围内适用,因为更大的迎风面会使散热器整体的压力损失升高,通过的有效风量降低;

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