大功率干线内燃机车冷却水系统研究

论文摘要

冷却水系统是大功率干线内燃机车辅助系统的重要组成部分,据有关资料介绍冷却水系统消耗的功率占到大功率干线内燃机车辅助功率的50%以上,而在我国大功率干线内燃机车的辅助功率一般占机车柴油机功率的8~10%。可见通过研究大功率干线内燃机车的冷却水系统,对于降低大功率干线内燃机车辅助功率消耗、提高其运用经济性,有着重要的意义。本文首先介绍我国典型内燃机车的冷却水系统组成、结构特点及冷却性能试验的过程和结果,包括第二代大功率干线内燃机车代表车型东风8型内燃机车、第三代大功率干线内燃机车代表车型东风9型、东风11型及“雪域神州”。以中国南车集团戚墅堰机车车辆厂第三代大功率干线内燃机车的冷却水系统为研究重点,通过研究分析原有冷却水系统冷却能力计算数学模型的不足,建立与机车冷却性能试验结果较为接近的冷却水系统冷却能力计算数学模型,并通过试验验证了模型的有效性。利用新的冷却水系统冷却能力计算数学模型,对大功率干线内燃机车冷却水系统的各个参数进行了计算分析,提出了大功率干线内燃机车冷却水系统改进的方法和措施。提出较为合理的冷却水系统参数和布置结构,达到了降低冷却水系统所占的大功率干线内燃机车的体积和重量的比例,降低大功率干线内燃机车辅助功率的消耗、提高大功率干线内燃机车运用经济性的效果。研究为大功率内燃机车冷却水系统的设计与优化提供了有益的借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 大功率干线内燃机车冷却水系统研究的意义
• 1.2 国内大功率干线内燃机车冷却系统的发展现状
• 1.3 机车内燃机的功率及热平衡分析
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 大功率内燃机车冷却系统结构特点及热工试验分析
• 2.1 东风8 型内燃机车冷却系统
• 2.1.1 结构特点
• 2.1.2 冷却能力热工试验结果
• 2.2 东风9 型内燃机车冷却系统
• 2.2.1 结构特点
• 2.2.2 冷却能力热工试验分析
• 2.3 东风11 型内燃机车冷却系统
• 2.3.1 结构特点
• 2.3.2 冷却能力热工试验分析
• 2.4 “雪域神州”内燃机车冷却系统
• 2.4.1 结构特点
• 2.4.2 冷却能力热工试验分析
• 第3章 冷却装置的传热数学模型及有效性验证
• 3.1 原有双流道散热器冷却装置的传热数学模型的解析
• 3.1.1 效能-传热单元法
• 3.1.2 东风11 型内燃机车冷却装置冷却能力计算
• 3.2 原有传热数学模型存在的不足分析
• 3.2.1 介质流量
• 3.2.2 流体介质的物性参数
• 3.2.3 计算传热量
• m'>3.2.4 冷却装置的对数平均温差Δt_m
• 3.3 新型冷却水系统传热数学模型—逼近计算方法
• 3.3.1 边界条件的确定
• 3.3.2 高、低温二维传热数学模型及解析式
• 3.3.3 系统的散热裕度
• 3.4 新型冷却水系统传热数学模型的有效性验证
• 3.4.1 东风11 型机车冷却能力原模型计算结果
• 3.4.2 理论水流量下的逼近计算结果
• 3.4.3 实际水流量下的逼近计算结果
• 3.4.4 东风11-0001 号车牵引热工试验结果分析
• 3.4.5 东风11 型内燃机车冷却能力计算
• 3.4.6 东风11-0213 号机车高原功率修正试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 大功率干线内燃机车冷却水系统的优化及验证
• 4.1 提高水流量
• 4.2 提高冷却水系统的上限温度值
• 4.3 调整高、低温散热器结构分配
• 4.4 增加机油热交换器的长度
• 第5章 全文工作总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录