新聞主題 |
水冷和風(fēng)冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) |
摘要:風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢(shì)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要額外的輔助配件,缸體和缸頭上的散熱片就可以滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基本的散熱需求,但如果連續(xù)運(yùn)行因?yàn)樯岱绞教^單一,所以發(fā)動(dòng)機(jī)就存在著熱衰現(xiàn)象。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)這類發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)橛辛诵碌囊后w介入散熱,所以散熱效果比較明顯,即便發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)溫度也不會(huì)出現(xiàn)過高現(xiàn)象,因此它是散熱效果比較出色的一種冷卻方式。
1.水冷系統(tǒng)
(1)水冷系統(tǒng)的類型及冷卻水路
按冷卻液的循環(huán)方式,水冷系統(tǒng)又可以分為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)和自然循環(huán)水冷系統(tǒng)。
圖1為柴油機(jī)強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)示意圈,柴油機(jī)氣缸蓋和氣缸體中都鑄有冷卻水套。冷卻液經(jīng)水泵5加壓以后,經(jīng)分水管進(jìn)入氣缸水套內(nèi),冷卻液在流動(dòng)的同時(shí)吸收氣缸壁的熱量,溫度升高,然后流入氣缸蓋水套,經(jīng)節(jié)溫器及散熱器進(jìn)水管進(jìn)入散熱器。與此同時(shí)由于風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)抽吸,空氣從散熱器芯吹過,使流經(jīng)散熱器芯的冷卻液的熱量不新散到大氣中去,溫度降低。最后又經(jīng)水泵加壓后再一次流入缸體水套,如此不斷循環(huán),柴油機(jī)得到不斷冷卻。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高,水泵和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也隨之升高,冷卻液的循環(huán)加快,風(fēng)扇流量加大,散熱能力加強(qiáng)。為了使多缸柴油機(jī)前后各缸冷卻均勻,一般柴油機(jī)在缸體水套中設(shè)置有分水管或鑄出配水室。分水管是一根金屬管,沿縱向開有若干出水孔,離水泵越遠(yuǎn),出水孔越大,這樣就可以使前后各缸的冷卻強(qiáng)度相近,整機(jī)冷卻均勻。
圖1 強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)示意
|
如果去掉圖1中的水泵5則構(gòu)成自然循環(huán)水冷系統(tǒng)。主要由水套、散熱器、節(jié)溫器、風(fēng)和連接水管組成,工作時(shí)冷卻液在機(jī)體水套中受熱后,密度減小而上浮,經(jīng)節(jié)溫器6流入散熱器中,在散熱器中冷卻后,冷卻液密度增大而下降,經(jīng)進(jìn)水管回到水套。在柴油機(jī)工作時(shí),冷卻液在冷卻系統(tǒng)中靠自然溫差來循環(huán)。冷卻能力較低,只適用于小型柴油機(jī)。
大多數(shù)柴油機(jī)均采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)。即利用水泵提高冷卻介質(zhì)的壓力。這種冷卻系統(tǒng)的體積比自然循環(huán)的小得多,而且氣缸上下的冷卻較均勻。
水冷系統(tǒng)還設(shè)置有水溫傳感器和水溫表,水溫傳感器安裝在氣缸蓋出水管處,將出水管的水溫傳給水溫表。操作人員可借助水溫表隨時(shí)了解冷卻系統(tǒng)的工作情況,正常工作水溫一般在80~90℃之間。
(2)冷卻液與防凍液
柴油機(jī)使用的冷卻液應(yīng)該是清潔的軟水。如果使用硬水,其中的礦物質(zhì)在高溫時(shí)沉析出來,附著在管道、水套和散熱器芯中生成水垢,降低了散熱能力,易使柴油機(jī)過熱,還會(huì)使散熱器芯堵死和加速水泵葉輪和泵殼的磨損。
對(duì)含礦物質(zhì)較多的硬水,則需經(jīng)過軟化處理后,方可加入冷卻系統(tǒng)使用。硬水軟化常用的方法是:在一升水中加入碳酸鈉0.5~1.5g,或加入氫氧化鈉0.5~0.8g,待生成的雜質(zhì)沉淀后,取上面的清潔水注入冷卻系統(tǒng)中。
在寒冷地區(qū),柴油機(jī)熄火后若長(zhǎng)時(shí)間擱置,冷卻系統(tǒng)內(nèi)的水會(huì)凍結(jié),致使散熱器、氣缸體和氣缸蓋脹裂。因此,應(yīng)放掉冷卻液。為了防止零件脹裂,減少放水和加水的工作,增加柴油機(jī)的機(jī)動(dòng)性,可采用冰點(diǎn)低的防凍液作為冷卻介質(zhì)。通常在冷卻水中加入適量的乙二醇或酒精,配成防凍液。
用工業(yè)乙二醇配成的防凍液與冰點(diǎn)的關(guān)系見表2.3,可以看出,隨著乙二醇含量的增加,防凍液的冰點(diǎn)降低,因此可根據(jù)不同地區(qū)的氣候條件來選擇乙二醇與水的比例。此外,還因?yàn)橐叶急旧淼姆悬c(diǎn)較高(194.7℃),所以它又可以提高防凍液的沸點(diǎn)。例如在密閉的冷卻系統(tǒng)內(nèi),以防凍液作為冷卻液,其沸點(diǎn)可高于110℃。這對(duì)于負(fù)荷變化大,冷卻液容易沸騰的工程機(jī)械柴油機(jī)是有利的。
表1 乙二醇防凍液
冰點(diǎn)/℃ |
乙二醇(容積百分比) |
水(容積百分比) |
密度 |
冰點(diǎn)/℃ |
乙二醇(容積百分比) |
水(容積百分比) |
密度 |
-10 |
26.4 |
73.6 |
1.0340 |
-40 |
52.6 |
47.4 |
1.0713 |
-20 |
36.4 |
63.6 |
1.0506 |
-50 |
58.0 |
42.0 |
1.0780 |
-30 |
45.6 |
54.4 |
1.0627 |
-60 |
63.1 |
36.9 |
1.0833 |
在使用乙二醇配制的防凍液時(shí),應(yīng)注意:①乙二醇有毒,切勿用口吸;②乙二醇對(duì)橡膠有腐蝕作用;③乙二醇吸水性強(qiáng),且表面張力小,易滲透,故要求冷卻系統(tǒng)密封性好;④使用中切勿混入石油產(chǎn)品,否則會(huì)在防凍液中產(chǎn)生大量的泡沫。
2.風(fēng)冷系統(tǒng)
(1)風(fēng)冷系統(tǒng)的布置和冷卻風(fēng)扇
圖2為風(fēng)冷柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖。冷卻風(fēng)扇位于兩排氣缸中間,由缸蓋、氣缸體、機(jī)油冷卻器、前后擋板和頂蓋板等構(gòu)成風(fēng)壓室。在氣缸蓋和氣缸體的背風(fēng)面設(shè)有擋風(fēng)板,用來調(diào)節(jié)風(fēng)量的分配。冷空氣經(jīng)冷卻風(fēng)扇增壓后進(jìn)入風(fēng)壓室,再由風(fēng)壓室流過各個(gè)需要冷卻的零部件表面。由于各個(gè)零部件的通道阻力不同,因此流過的風(fēng)量有多有少,以保證其適度而可靠的冷卻。
圖2 風(fēng)冷系統(tǒng)布置示意
|
冷卻風(fēng)扇有軸流式和徑流式兩種。多缸風(fēng)冷柴油機(jī)采用軸流式。圖3所示為前置靜葉輪軸流壓風(fēng)式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)圖。風(fēng)冷風(fēng)扇主要由靜葉輪和動(dòng)葉輪兩部分組成。靜葉輪為鋁合金精密壓鑄件,靜葉輪轂內(nèi)裝液力耦合器。動(dòng)葉輪與風(fēng)扇外殼之間的間隙很小,以提高風(fēng)扇效率。動(dòng)葉片與靜葉片的端面均為翼形。風(fēng)扇的傳動(dòng)如圖4所示,由柴油機(jī)功率輸出端曲軸齒輪經(jīng)凸輪軸傳動(dòng)齒輪、噴油泵傳動(dòng)齒輪、增速齒輪和、連接軸、一對(duì)變速齒輪和、膠輥聯(lián)軸器,最后傳到液力耦合器的泵輪,再由泵輪耦合到渦輪和風(fēng)扇動(dòng)葉輪。
圖3 軸流式風(fēng)扇
|
圖4 風(fēng)扇的傳動(dòng)
|
(2)冷卻強(qiáng)度的調(diào)節(jié)
為了保持柴油機(jī)在不同工況下都能在最適宜的溫度下正常工作,需對(duì)其冷卻強(qiáng)度隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。一種能隨負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)冷卻強(qiáng)度的裝置如圖5所示。
圖5冷卻強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
|
機(jī)油泵將油底殼內(nèi)的機(jī)油泵入主油道,通過外接油管引入溫控閥,再經(jīng)溫控閥出口引入液力耦合器。溫控閥裝在排氣管上,直接感知排氣溫度的變化。
當(dāng)負(fù)荷增加時(shí),排氣溫度升高,溫控閥開度增大,進(jìn)入液力耦合器的油量增多,風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增高,風(fēng)量增加,冷卻強(qiáng)度增強(qiáng);反之,當(dāng)負(fù)荷減小時(shí),冷卻強(qiáng)度隨之減弱。自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置能夠根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量,使柴油機(jī)始終保持在最佳狀態(tài)。
(3)風(fēng)冷柴油機(jī)的特點(diǎn)
與水冷柴油機(jī)相比,風(fēng)冷柴油機(jī)具有以下特點(diǎn)。
i.不用冷卻液,無漏水、冰凍、結(jié)垢等故障,使用維修方便。
ii.零件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕。
iii.因其工作溫度較高,缸套的平均溫度一般為150~180℃,柴油機(jī)與空氣之間傳熱溫差較大,風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱能力對(duì)大氣溫度變化不敏感。因此,風(fēng)冷柴油機(jī)在嚴(yán)寒、酷熱和缺水地區(qū)使用具有很大的優(yōu)越性。
iv.啟動(dòng)后暖機(jī)時(shí)間短。
V.由于沒有水套吸音,再加上高速風(fēng)扇的噪聲以及散熱片和導(dǎo)風(fēng)裝置振動(dòng)的噪聲,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)冷柴油機(jī)噪聲較大。
vi.由于金屬與空氣的傳熱系數(shù)大大低于金屬與水的傳熱系數(shù),風(fēng)冷柴油機(jī)熱負(fù)荷較高,不如水冷柴油機(jī)工作可靠。
vii.由于熱負(fù)荷較大,充氣系數(shù)較低,風(fēng)冷柴油機(jī)輸出的有效功率受到影響。
在軍用及高原干旱地區(qū)使用風(fēng)冷柴油機(jī)較多。
----------------
以上信息來源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞,特此聲明!
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權(quán),請(qǐng)通知我們!
溫馨提示:未經(jīng)我方許可,請(qǐng)勿隨意轉(zhuǎn)載信息!
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品資料,請(qǐng)電話聯(lián)系銷售宣傳部門或訪問我們官網(wǎng):http://www.jubaao.com