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空压机冷却水套的设计与传热分析文献综述

 2020-04-14 21:36:27  

1.目的及意义

空压机是压缩空气制成高压空气,以提供气体压力能的机械,是工业制造的主要动力源。压缩机在工作时,空气经一级压缩后的气体温度较高,需要对冷却水进行冷却,冷却水通过管道进入空压机中间冷却器对一级压缩排出的气体进行冷却降温,再进入后冷器对排气进行冷却,另一路冷却水进水管道经过主电机上部的两组换热器冷却电机绕组,还有一路对油冷却器进行冷却。当从水箱循环过来冷却水到达空气压缩机时,如果只有一个出水口,那么冷却效果就会相对集中,在离这个出水口近的地方,效果好一些,远的地方效果当然就差一些,长期下去,对空气压缩机的平均使用寿命是很不利的。所以,就设计一个多孔冷却水套,让冷水从多个孔流出,使整个空气压缩机冷却效果得到了相对均衡,以延长空气压缩机的使用寿命。


呼和浩特职业学院的赵生虎综合系统地介绍了发动机开发过程运用冷却水套CFD分析计算技术,对这一技术的应用对发动机设备在热负荷较高的排气管道周边设置冷却液循环流动,对发动机减少压力损失 通过系统分析影响发动机冷却水套性能的原因,进而逐渐促进优化,节约发动机的研发成本。通过采取CFD技术对发动机冷却水套的冷却能力进行有效的分析,不断找出其中存在的问题和影响因素,并且在冷却水套的设计中不断加以理论指导和实验监督,促进设计研究过程中不必要成本的减少,有利于研发周期减少,也是发动机冷却水套研发的重要技术手段。

天津内燃机研究所的汪志义,刘 捷论述了短水套即机体的水套不是从上到下全部围绕在缸孔周围,而是集中在温度热负荷较高的缸孔上部,有效地冷却缸孔,避免缸孔热变形较大 短水套设计在道路机械用发动机领域应用广泛 在某款中等功率非道路移动机械用柴油机设计过程中,通过采用短水套设计,利用成熟的CFD模拟技术和试验相结合的方法,去验证短水套在非道路发动机上应用的可行性。

天津大学机械工程学院的徐玉梁、刘琳等人以某小型强化三缸汽油机水套开发为背景以新型横流式冷却水套为研究对象 利用数值模拟技术对其进行详细的优化研究 分析和优化横流水套的压损流场和换热系数以评价该水套设计的合理性针对横流水套原始方案设计的不足 提出结构优化设计方法 不仅有效地改善了冷却介质的流速分布均匀性同时也显著降低了横流水套的整体压力损失满足了横流水套开发设计的要求。

浙江吉利控股集团有限公司的卢瑞军,王文坤,陈海兰,蔡文远研究的某4102发动机在实际运行中出现了以下两种状况:(1)第三缸与第四缸缸间开裂;(2)第四缸活塞出现拉缸现象,如图1所示现针对以上问题改变了水套结构设计,并对两种水套进行了CFD仿真分析,通过模拟计算方法对两种水套进行分析,得到了流场压力场,并通过试验验证,设计出符合散热需求的水套。并且,采用CFD方法对中冷器及内部翅片的结构参数进行了优化,并通过试验验证了改进结构的散热效果。

中海油新能源内蒙煤制天然气项目组的张兴华,吴洪胜将由进水管直接分成4 路;将中间冷却器,一二级气缸水腔,油冷却器并联,这样流经油冷却器及一 二级气缸水腔的循环水温度较低,保证机器在炎热的夏季冷却效果更好.他们的创作背景是,某厂空气压缩机型号LW-42/7,位号C601A/B/C,共3台 为双缸两级双作用往复水冷式压缩机是某厂关键设备之一,由南京压缩机厂制造正常生产时两开一备该设备自2007年5月试运行,至今已运转7年时间在运行前几年期间,由于设计制造方面的因素,每到夏天,机械故障不断,空压机经常超温自动跳车停机,不仅消耗了大量人力物力 财力,而且对装置的安全稳定长周期运行制约很大通过调查研究与分析,发现这与该机的冷却循环方式有直接的关系,作者对原循环水系统进行了改进。

唐山三友化工股份有限公司的虞红梅因为目前空压机冷却系统供水由循环水闭路水供给如遇断电等紧急事故易造成整个空气压缩系统连锁跳车,影响空压机正常运行或致使空压机跳车的工艺指标有两级排气压力润滑油压力两级排气温度和冷却水压力 除冷却水压力外其他工艺指标均为机组本身的影响因素如何控制好冷却水的供给就显得尤为重要,所以虞红梅通过对空压机冷却水系统的改造将空压站冷却系统供水方式改为地下水和闭路循环水双路供水并增加单独的加压设备确保空压站冷却供水系统万无一失。

武汉理工大学机电工程学院的吴飞,李培杰,詹洁,张希通过模拟整车在上下坡过程中发动机工作状况,建立了冷却水套非稳态工作环境,利用CFX流体分析软件对非稳态工况下的冷却水套流动传热状况进行仿真分析,得到了冷却液流场和温度场,通过流固耦合分析得出了发动机缸体缸盖热负荷的分布情况 对发动机进行了实际的变工况试验验证,证明了仿真分析的正确性,验证了冷热冲击试验可以为冷却水套换热分析提供准确的工况环境。

长城汽车股份有限公司技术中心的马京卫,纪雷,沈小栋,闫晶晶 针对整机布置需要,更改某柴油机冷却水泵安装位置,由排气侧调整为进气侧;为保证各缸的冷却均匀性,利用CFD方法建立冷却水套的流动模型进行分析,优化冷却水套的结构研究结果表明:通过调整垫片上水孔面积和气道两侧结构,能使缸盖水套鼻梁区流速达到2.5 m/s以上,能使缸体排气侧上部区域水套流速达到0.2 m/s,减小死区面积,使水流分配更均匀,对冷却水套的设计优化具有指导意义。

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