YC4112Z_LQ增压中冷柴油机排气再循环冷却器的设计计算

计算公式单位P发动机额定功率kWg发动机额定功率时的燃油消耗率g/kW.hα额定功率时的过量空气系数 1.2-2A燃烧1kg燃油所学的理论空气量kgγ空气密度（标准状态下）kg/m³Q额定空气体积流量m³/h 计算公式单位Q修正系数，Q=5-6，消声器级别越高，Q越大n发动机额定功率下的转速r/mini缸数τ冲程数Vst发动机排量LKt增压比V消声器理论所需容积L 计算公式单位n发动机额定功率下的转速r/minZv充量系数Vst发动机排量m³f冲程数Qi＝n×Zv×Vst/60/f Qi内燃机进气流量m³/sTs内燃机进气温度KTe内燃机排气温度或者涡轮增压器出口温度Kv消声器前插入管的气流速度m/s Qo=Q×Te/Ts Qo内燃机排气流量m³/s F=Qo/v=πd1²/4F流通面积㎡d1=sqrt(4F/π)d1消声器进气管直径m 计算公式单位V=πab×L V消声器理论所需容积LL消声器长度mma消声器长半轴mmb消声器短半轴mmm扩张比9~16 S=πab S筒体截面积mm²S0=πd1²/4S0排气管截面积mm²d1排气管内径mmL/D纵横比消声器规格(mm)L/D排气管规格(mm)消声器理论容积(L)进气系统计算参数排气系统计算(消声器容积确定）参数排气系统计算(消声器进气管径即排气管直径确定）参数排气系统计算(消声器及排气管尺寸确定）参数排气系统计算(实际消声器及排气管尺寸确定）。

发动机废气再循环冷却器性能计算仿真胡永明;陈启安;许维武;董军启;郭对田【摘要】发动机废气再循环是有效降低Nox的重要方法,废气再循环冷却器的设计开发显得尤其重要.本文,结合现有EGR冷却器结构参数,利用DOE的设计方法,通过对三种不同结构形式的EGR冷却器进行传热和阻力性能测试.同时通过多元回归分析,建立EGR冷却器热侧传热和流动实验关联式,并进一步利用Visual Baisc开发工具,建立EGR冷却器性能计算仿真平台.该仿真平台的开发,有效的提高了EGR冷却器设计计算精度和产品开发速度.【期刊名称】《柴油机设计与制造》【年(卷),期】2012(018)001【总页数】4页(P26-29)【关键词】EGR冷却器;传热性能;回归分析;仿真平台【作者】胡永明;陈启安;许维武;董军启;郭对田【作者单位】浙江银轮股份有限公司研究院,浙江天台317200;浙江银轮股份有限公司研究院,浙江天台317200;浙江银轮股份有限公司研究院,浙江天台317200;浙江银轮股份有限公司研究院,浙江天台317200;浙江银轮股份有限公司研究院,浙江天台317200【正文语种】中文近年来，随着排放法规也越来越严格，对发动机排放要求越来越高，而发动机废气再循环（EGR）技术是一种有效降低NOx的重要机内净化技术[1,2]。

冷却EGR系统以其更优的排放水平已经成为了满足排放标准的必要机内净化措施，并已成为国内外汽车发动机满足排放法规的重要装备。

在发动机燃烧过程中，高温富氧是NOx生产的重要外部条件，实践证明利用发动机废气再循环冷却技术，在降低氧气比例的同时，降低了发动机燃烧温度，能有效减少NOx的生成。

在此过程中，废气再循环冷却器成为一个关键的设备。

随着越来越高排放法规的逐步实施，这些EGR技术提出了更高的要求，对EGR冷却器的设计也提出了更加高效紧凑的设计要求。

因此开展对EGR冷却器传热和阻力性能的研究，成为EGR冷却器产品优化设计的重要基础。

柴油机排气冷却器工作原理
柴油机排气冷却器是一种用于冷却柴油机排气气体的装置，其工作原理如下：
1. 排气气体进入冷却器：柴油机排气气体通过排气管道进入冷却器。

2. 冷却器内的散热器：冷却器内设有散热器，排气气体通过散热器的内部，与散热器的金属片接触。

3. 散热传热：排气气体通过与散热器金属片的接触，传递热量给金属片。

4. 热量散发：金属片吸收排气气体的热量后，通过金属片表面散发出来，使得排气气体的温度降低。

5. 冷却气体排出：冷却后的排气气体通过冷却器的出口管道排出。

6. 冷却水循环：为了保持冷却器散热效果，冷却器内设有冷却水循环系统。

冷却水通过管道流经散热器金属片的周围，吸收金属片吸收的热量，然后通过冷却器的冷却水出口管道流出。

总结：柴油机排气冷却器通过散热器吸收排气气体的热量，并通过冷却水循环系统将热量散发，从而使得排气气体的温度降低。

这样可以提高柴油机的燃烧效率，减少对环境的污染，并保护柴油机排气系统的组件。

YN490ZLQ发动机，其额定功率为60KW/3200rpm。

现用《传热学》对其中冷器的散热性能进行简单的理论计算。

由于缺乏台架试验的有关数据，在这里则用类比的方法确定。

即：假设发动机的进气量与其功率成正比。

一、发动机的参数⑴进气量6BTAA：Ne=210hp，⊿M =0.305kg/sCY4102BZLQ：Ne=82hp，⊿M =0.119kg/s⑵中冷器的参数进气温度t1a=110℃出气温度t2a=45℃环境温度t0=27℃热空气流速u=25km/h⑶冷却空气进风速度va=12m/s二、中冷器结构选择散热管：见图一截面宽×长=6.5×38，7孔，管数27散热管平壁厚0.5～0.6散热带：见图二波高×波距×波数×带宽=8.95×5×80×38散热带根数:28中冷器结构初步设计如下：芯部尺寸：芯高×芯宽×芯厚= H×B×N =400×425×38 三、简单计算⑴单根散热管通流面积a=153.3mm2所有散热管通流面积A=27a=4139.1 mm2单根管内流体浸润周长l=180.56mm所有管内流体浸润周长L=27l=4875.12mm当量直径de=4×a/l=3.396mm⑵所有散热管内表面积FL=2.023 m2所有散热管外表面积FW=0.935m2散热带表面积F带=3.474 m2中冷器冷空气侧散热面积FΣ=FW+F带=4.409 m2四、散热管内放热系数的计算⑴中冷器的散热量QnQn=Cpa×⊿T×⊿M定性温度T=(t1a+t2a)/2=100℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿M——单位时间内的质量流量，⊿M =0.119kg/s ⊿T——中冷器进出气口温差，⊿T= t1a-t2a=65℃ρa——空气密度，1.060kg/m3γ——运动粘度，18.97×10-6 m2/sPr——普朗特数，Pr=0.696λ——空气导热系数，λ=2.90×10-2w/(m×℃) 得: Qn=7.77kW⑵热空气在散热管中的流速v⊿M=⊿V×ρa⊿V——体积流量，⊿V=0.112m3/s⊿V= A×vA——散热管通流面积A=4139.1 mm2V=27.06m/s⑶散热管内的雷诺数ReRe= V×de/γde——当量直径，de=3.396mmRe=4844⑷散热管内放热系数αg努谢尔数Nu=0.023×Re0.8×Pr0.3Nu=18.31Nu=αg×de/λ得: αg=156.36 w/(m2×℃)五、散热管外放热系数的计算⑴散热管外出风温度t aˊ①芯子总成的净面比ζζ=0.551②冷空气的体积流量⊿Vˊ⊿Vˊ=ζ×H×B×va=1.124m3/s③冷空气质量流量⊿Mˊ取定性温度为环境温度,t=t0=27℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿Mˊ——单位时间内的质量流量，kg/s⊿Tˊ——冷空气进出气温差，⊿Tˊ= t aˊ-t0ρa——空气密度，1.165kg/m3Pr——普朗特数，0.701得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310 kg/s④Qn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃反馈，取定性温度为t=（t0+ t aˊ）/2 =30℃查表得：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310kg/sQn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃得：η=（33-33）×2/(33+33)=0%所以，可以用环境温度近似地作为定性温度，此时空气的一些参数如下：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3γ——运动粘度，16×10-6m2/sPr——普朗特数，Pr=0.701λ——空气导热系数，λ=2.67×10-2w/(m×℃)⑵冷空气外掠管的雷诺数ReRe= V×de`/γde——当量直径，de`=11.41mmV——空气流速，V=12m/sRe=6838⑷散热管外的放热系数αw努谢尔数Nu=C×Re n查《传热学》[3]表7-6得：C=0.424，n=0.588Nu=0.424×Re0.588Nu=87.02Nu=αw×de`/λ得:αw=203.63 w/(m2×℃)⑸散热带的效率ηη=th(mh)/(mh)散热带的参数m=(2×αw/λ×δ)0.5δ为散热带厚度，δ=0.135×10-3mλ为散热带的传热系数，假设散热管和散热带之间焊接良好。

摘要摘要本文阐述了增压中冷系统对改善现代柴油机排放、动力性等方面的重要意义。

突出介绍中冷器对增压中冷系统的重要作用并介绍了中冷器作为换热器的发展过程。

介绍了高效换热器、板翅式换热器结构原理。

对已知增压发动机估算出增压后空气流量、温度及理论增压比，计算出了增压空气的进口流量及进口温度。

然后再根据风扇所产生的冷空气流量，环境温度及中冷器出口温度，计算出中冷器需要散失的热量，最后确定中冷器的传热系数，并对压力损失、增压温度、散热面积进行校核。

利用CAD软件做出设计好的中冷器零件图。

利用CFD商业软件FLUENT对该中冷器进行建模、网格划分、模拟计算和结果分析，最后确定中冷器优化的方向及优化措施。

关键词：增压中冷中冷器CFD技术柴油机ABSTRACTABSTRACTThis paper describes the significance of turbocharged inter-cooling system for improving the dynamic property、emission performance of modern diesel engine. First of all, we focus on the important role of inter-cooler for turbocharging system, and introduce the development of it as a exchanger.Highly efficiet heat exchangers, the principle and structure of plate-fin heat exchangers are described by the article in this thesis. Through the application of JTK estimation method, air flow, temperature and the theoretical pressure ratio of the known turbocharged engine are estimated, calculating the air inlet flow rate and inlet air temperature for the follow-up design. Then according to the flow of the cold air generated by the fan ,the ambient temperature and the outlet temperature ,the heat dissipation of the inter-cooler is calculated ;finally,determining the heat transmission coefficient of the intercooler,and checking the pressure loss,boosted temperturre,radiating area. Using the CAD software to draw the optimized parts and assembly of the designed inter-cooler .Finally，We use commercial CFD software named FLUENT to model、mesh、simulated and analysize this cooler.And use the traditional theory methord of the cooler design to verify the result from FLUENT simulation .Keywords:intercooler turbocharged CFD diesel engine摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1课题的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状及发展方向 (2)1.3本课题的提出 (3)1.4本课题的主要工作 (4)第二章柴油机中冷器简介 (5)2.1柴油机中冷器的类型结构 (5)2.1.1 柴油机中冷器的类型 (5)2.1.2 柴油机中冷器的结构 (6)2.2柴油机中冷器的选型原则 (13)第三章柴油机中冷器的设计计算 (14)3.1柴油发动机中冷器选型 (14)3.1.1发动机基本参数及环境参数 (15)3.1.2中冷器型式选择 (15)3.2原始参数 (18)3.3几何结构尺寸确定和计算 (19)3.4传热系数计算 (20)3.5用对数平均温差法校核散热面积 (21)3.6用效率传热单元数(NTU)法校核增压温度 (21)3.7压力校核 (22)3.8中冷器外部结构确定 (22)3.8.1冷空气和增压空气封条 (22)3.8.2平板 (23)3.8.3导流片 (23)3.8.4增压空气封头 (24)3.8.5增压空气封头接管 (24)3.8.6中冷器芯子装配图 (24)3.8.7中冷器连接 (25)第四章CFD技术现状及应用 (26)4.1CFD技术介绍 (26)4.1.1 CFD技术的发展现状 (26)4.1.2 CFD技术的特点 (27)4.1.3 CFD技术的分支 (27)4.2 CFD技术的应用 (27)4.2.1 CFD软件的结构 (27)4.2.2 CFD的应用范围 (27)4.3CFD技术在内燃机领域的应用 (27)4.4CFD技术在换热器方面的应用 (29)第五章柴油机中冷器的CFD模拟优化 (30)5.1CFD技术在管翅式换热器设计开发方面的优越性 (30)5.2管翅式中冷器的CFD设计 (31)5.2.1 中冷器的建模 (32)5.2.2 网格划分 (32)5.2.3 边界条件设定 (33)5.2.4 FLUENT模拟计算 (33)5.3结果分析 (34)5.4中冷器优化 (36)全文总结 (39)参考文献 (40)致谢及声明 (41)第一章绪论1.1 课题背景进入到21世纪，伴随着能源危机和环保意识的加强、环保法规的日益严格，人们在追求发动机动力性和经济性的同时，也加强了对发动机排放性能的改进和要求。

柴油机废气再循环EGR冷却器CAD∕CFD设计摘要:关键词:I.引言随着国家经济建设的快速发展，汽车的使用越来越普及，对汽车的排放标准的要求也越来越高，为保护环境和节约能源，世界各国相继制定和实施了越来越严格的柴油机排放标准。

我国在2000年等效实施了欧Ⅰ排放标准，2003年9月等效实施了欧Ⅱ排放标准，在2007年和2010年分别实施与欧Ⅲ、欧Ⅳ等效的国家第Ⅲ,Ⅳ阶段机动车排放标准。

满足我国排放的技术路线，统称为EGR技术路线。

冷却EGR技术是将发动机燃烧后的一部分废气经过冷却后再次引入发动机气缸与新鲜空气混合继续参与燃烧，可以提高混合气的热容量、降低混合气中O2的浓度和降低燃烧速度，从而达到减少柴油机NOx排放的目的。

其中EGR冷却器是EGR系统的关键核心部件，由于体积的限制，要求冷却器在较小的换热面积下能够实现大的热量传递。

因此，设计和制造重量轻、体积小、散热效率高、价格低的EGR冷却器是直接实施EGR技术的重要前提。

虽然，国内的一些学者和科研单位也己经对EGR技术作了大量研究工作，并且EGR技术的发展已经有了一整套的开发设计方法，但距产品化尚有一定距离。

并且对于轿车用柴油机EGR技术的设计研究，目前国内却没有很多现成的设计方案可供参考。

一方面，国内汽车生产企业资金的缺乏，技术意识的落后，使得国际上已有所发展的现代设计方法并没有得到很好的应用；一方面，国内汽车生产企业致力于汽车主要零部件的技术革新，没有足够重视轿车用柴油机EGR系统的EGR冷却器的设计研究。

从而使国内轿车用柴油机EGR冷却器的设计手段滞后，轿车用柴油机EGR冷却器的设计理论还不够完善。

本文通过某型轿车用柴油机EGR冷却器的设计与分析来讨论CAD/CFD技术在柴油机EGR冷却器设计中的应用研究。

II.EGR冷却器的CAD设计与CFD辅助分析以法国达索公司的软件CATIA V5进行EGR冷却器的三维实体设计,然后将零件组装成EGR 冷却器总成。

水冷中冷器的设计计算公式水冷中冷器是一种常见的热交换器，通常用于冷却发动机或其他设备的冷却液。

它通过将冷却液从发动机中抽出，经过中冷器冷却后再送回发动机，从而起到降温的作用。

设计水冷中冷器需要考虑多种因素，包括冷却液的流速、温度差、冷却器的材料和结构等。

在本文中，我们将介绍水冷中冷器的设计计算公式，并讨论如何根据这些公式来进行水冷中冷器的设计。

首先，我们来看一下水冷中冷器的基本原理。

水冷中冷器通过冷却水来降低发动机的温度，从而提高其效率和性能。

冷却水从发动机中抽出后，经过中冷器的管道，与外部的空气进行换热，然后再送回发动机。

在这个过程中，冷却水的温度会降低，从而达到冷却的效果。

设计水冷中冷器需要考虑到多种因素，其中最重要的是冷却水的流速和温度差。

流速过低会导致冷却效果不佳，而流速过高则会增加水泵的功耗。

温度差则直接影响到冷却效果，温度差越大，冷却效果越好。

因此，我们需要根据这些因素来进行水冷中冷器的设计计算。

首先，我们来看一下水冷中冷器的冷却效果。

冷却效果可以用传热系数来表示，传热系数与流速和温度差有关。

一般来说，传热系数可以通过实验来确定，但也可以通过经验公式来计算。

传热系数的计算公式如下：q = h A ΔT。

其中，q为冷却效果，h为传热系数，A为冷却面积，ΔT为温度差。

传热系数h可以通过以下公式来计算：h = k Nu / D。

其中，k为流体的导热系数，Nu为努塞尔数，D为管道的直径。

努塞尔数可以通过以下公式来计算：Nu = 0.023 Re^0.8 Pr^0.3。

其中，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。

雷诺数和普朗特数可以通过以下公式来计算：Re = ρ v D / μ。

Pr = μ c / k。

其中，ρ为流体的密度，v为流速，μ为流体的粘度，c为流体的比热容，k为流体的导热系数。

通过这些公式，我们可以计算出传热系数h，从而得到冷却效果q。

另外，我们还需要考虑到水冷中冷器的材料和结构。

材料的选择需要考虑到流体的腐蚀性和机械性能，一般来说，不锈钢和铝合金是常见的选择。

某国Ⅵ柴油机EGR 冷却器换热性能分析及优化刘丛浩1，2，刘崇2，王廷剑3，4，牛俊良2（1.辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州121001；2.锦州联升汽车零部件有限公司，辽宁锦州121000；3.天津职业技术师范大学机械工程学院，天津300222；4.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001）来稿日期：2020-02-07基金项目：国家自然科学基金项目（51705364）；辽宁省高等学校产业技术研究院重大项目（cyyjy2018007）；天津市自然科学基金项目（18JCQNJC74900）作者简介：刘丛浩，（1986-），男，辽宁人，博士研究生，讲师，主要研究方向：有限元仿真分析、结构优化1引言由于国Ⅵ排放标准[1-2]的实施，各厂家均全力开发和推广满足新排放法规的产品。

其中针对尾气处理广泛采用EGR+DOC+DPF+SCR 的技术路线，其中DOC （Diesel Oxidation Catalyst ，柴油机氧化催化剂），DPF （Diesel Particulate Filter ，柴油颗粒过滤器）和SCR （Selective CatalyticReduction ，选择性催化还原）均为尾气后处理技术[3]，即经过处理后不再用于二次燃烧，而EGR 系统则是将尾气经过EGR 冷却器、EGR 阀，进入气缸再次燃烧，如图1所示[4，5]。

是降低排出气体中的氮氧化物（NO x ）的重要措施之一[6-9]。

因此，EGR 技术已经应用于柴油发动机上[10]。

在国Ⅲ和国Ⅳ阶段，波纹式或螺纹式换热管广泛被用作EGR 冷却器的换热管[11]，如图2所示。

但根据相关研究数据[4，12]，摘要：针对国Ⅵ排放标准，对某柴油机用EGR （排气再循环，Exhaust Gas Recirculation ）冷却器进行了换热性能分析与优化。

首先通过仿真分析对比打坑管式与内翅片式模型的温度场、压力场和换热效率，确定内翅片式模型各项指标均有较明显优势；为进一步满足设计要求，同时尽量减小气侧压差，又对翅片波纹幅值进行优化，确定当幅值A =0.9mm 时，仿真换热效率为86.43%。

中冷器设计计算中冷器设计计算书一：中冷器结构参数1．芯子有效尺寸：640×104×64二：中冷器使用工况1.热风进温度：130℃(t1′)2.热风出温度：50℃ (t1″)3.热风流量：0.1Kg/s( G1)4.冷风进温度：25℃（环境温度）(t2′)5.冷风流速：10m/s6.热侧压力：150KPa三：中冷器结构参数计算1．冷侧散热面积（F）的计算冷侧散热面积F＝2.87m22．热侧流速的计算（V1）1)质量流量(G1)换算成体积流量(V)ρ=P bm/287.4T bm=（150-6/2+100）×1000/（287.3×（130+50）/2+273）=1.41kg/m3其中：P bm=进气压力-内部压力降/2(进气压力为绝对大气压)T bm：进出气平均温度(出气温度按发动机要求50℃)V= G1 /ρ≈0.071 m3/s2)中冷器热侧通道空气流速计算S3＝冷却管的通道面积＝单根冷却管内腔的截面积×冷却管根数=2818.32mm23) V1＝V／S3＝0.071×106／2818.32≈25.07m/s根据我公司同配置中冷器，该流速下中冷器的压力降为 5.4kpa 左右，满足设计要求。

四、设计计算1、设计计算：1）标定工况下，假设130℃的增压空气流经中冷器以后，出气口温度达到50℃。

根据热平衡方程式计算冷风出温度(t2″)G1Cp1(t1′- t1″)= G2Cp2(t2″- t2′)式中G1――热空气流量，Kg/s;G2――冷却介质流量，Kg/s;Cp1――热空气的定压比热，J/ Kg.℃Cp2――冷却介质的定压比热，J/ Kg.℃t1′――中冷器进口（热空气）温度，℃t1″――中冷器出口（冷却后空气）温度，℃t2′――冷却介质进中冷器的温度，℃t2″――冷却介质出中冷器的温度，℃已知：Cp1=1.009×103J/Kg.℃Cp2=1.005×103J/Kg.℃G1=0.1Kg/sG2=0.802Kg/st1′- t1″=130-50=80℃ t2′=25℃可求得t2″=35.2℃其中：G2=（芯子正面积×25℃时空气密度×冷侧空气流速）25℃时空气密度=1.205 kg/m3G2=0.06656×1.205×10=0.802 Kg/s2）整个散热器的平均温压：Δt mΔt max=130-35.2=94.8 Δt min=50-25=25Δt max/Δt min=3.792所以采用对数平均温压Δt m=(Δt max-Δt min)/ln(Δt max/Δt min)=52.37℃3）参照同结构产品，该中冷器的传热系数约为54.4W／m2. ℃4）根据发动机工况整个中冷器所需散热量：Q1=G1×Cp1(130－50) =0.1×1.009×80=8.072Kw5）根据中冷器设计所具备的散热量Q2=K×F×Δt m =52.5×2.87×54.4/1000=8.197Kw6）中冷器冷却效率：热侧实际出气温度根据叠加计算可知，实际出气温度为49.5℃。

中冷温降计算
中冷温降（Intercooler Temperature Drop）是指在内燃机的涡轮增压系统中，通过中冷器降低进气温度的现象。

中冷器是一种散热器，通常由铝制管道和螺旋翅片组成，用来冷却从涡轮增压器出来的热气体。

中冷温降的目的是降低进气温度，从而增加进气密度，提高燃烧效率和发动机性能。

当气体被压缩时，其温度也会相应上升，高温气体进入燃烧室会导致燃烧不完全和爆震的发生。

通过中冷器将进气温度降低，可以减少这些问题的发生。

中冷温降的计算是为了评估中冷器的效果和设计中冷系统的参数。

计算中冷温降需要考虑进气温度、进气压力、中冷器的冷却能力等因素。

一般来说，中冷温降越大，意味着中冷效果越好，性能提升也越明显。

计算中冷温降的方法可以通过实验测量或数值模拟等方式得到。

实验方法需要在实际发动机上进行中冷温降的测量，通常使用温度传感器和压力传感器来获取相关数据。

数值模拟方法则是通过建立热力学模型和流体力学模型，通过计算机仿真的方式来模拟中冷温降的效果。

除了计算中冷温降，还需要考虑中冷系统的设计和优化。

中冷器的尺寸、材料、内部结构和流体通道的设计等都会影响中冷温降效果。

此外，中冷系统还需要考虑与其他系统的协调，如进气管道和涡轮增压器的匹配。

总之，中冷温降是提高内燃机性能的重要手段之一。

通过计算和优化中冷系统，可以有效地降低进气温度，提高发动机的燃烧效率和输出功率。

化工原理课程设计——柴油冷却器柴油冷却器设计说明书学院：班级：姓名：学号：日期：化工原理课程设计——柴油冷却器目录一．设计任务书 (2)二．物性参数的确定 (2)三. 确定设计方案 (2)1．选择换热器的类型 (2)2．流程安排 (2)四．估算传热面积 (2)1.传热器的热负荷 (3)2.平均传热温差 (3)3.传热面积估算 (3)五．工艺结构尺寸 (3)1.管径和管内流速 (3)2.管程数和传热管数 (3)3.平均传热温差校正和壳程数 (4)4.传热管排列和分程方法 (4)5.壳程内径 (4)6.折流板 (4)7.其他附件 (5)8.接管 (5)六．换热器核算 (5)1.传热能力核算（1）管程传热膜系数 (5)（2）污垢热阻和管壁热阻 (6)（3）壳程对流传热膜系数 (6)（4）总传热系数K (6)（5）传热面积裕度 (7)2.换热器内流体的流动阻力 (7)（1）管程流动阻力 (7)（2）壳程流动阻力 (8)七．换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表 (8)八．设备参考数计算 (9)1.壳体壁厚 (9)2.接管法兰 (9)3.设备法兰 (9)4.封头管箱 (9)5.设备法兰用垫片 (10)6.管法兰密封用垫片 (10)7.管板 (10)8.支座 (10)9.设备参数总表 (11)九. 参考文献 (11)1化工原理课程设计——柴油冷却器2十．学习体会与收获 (12)一、设计任务书1.设计任务书和设计条件柴油36000kg/h 由180℃被冷却到130℃与油品换热，以回收其热能，油品进出口温度为60℃和110℃。

两侧污垢热阻为0.0002 m 2·℃/w ，初设K=270 w/m 2·℃ 。

二、物性参数的确立柴油 ：进口温度t h1：180℃ 出口温度t h2：130℃ 定性温度：t m 柴=℃t t h h 1552130180221=+=+油品： 进口温度t c1：60℃ 出口温度t c2：110℃ 定性温度：t m 油 =℃85211060221=+=+c c t t三、设计方案的确立 1．选择换热器的类型由于t m 柴－t m 油=155－85=70℃>50℃ ，所以选用浮头式换热器为宜。

基于Fluent的发动机NOx 排放仿真分析2 杭州光萤建工有限公司杭州 310000摘要：利用Fluent软件建立燃烧室三维动网格模型对国产某柴油机性能及排放水平进行仿真研究。

通过分析发现，发动机在燃烧过程中，随着EGR率的提高，NOx排放水平明显下降，动力性有一定程度的下降；发动机在不同工况下适用的EGR率不同，在同一转速下，EGR率随负荷增加而减少。

关键词：EGR；Fluent；NOx排放中图分类号：TH112文献标识码：A0 引言EGR（Engine Gas Recirculation）技术是将发动机排出的一部分废气通过控制管路引入到进气道与空气混合，进入气缸再燃烧的方法。

NOx 是废气排放控制中的主要气体之一，它形成于高温富氧的条件，引入 EGR 后温度峰值和进氧量的降低限制了 NOx 生成条件，EGR 率对发动机的 NOx 排放量影响很大，随着EGR 率的增加，发动机的 NOx 的排放量大幅度下降，大负荷时尤为显著。

目前，EGR 技术是满足国四排放标准的方案之一。

因 EGR 技术导入的是高温废气，若不对 EGR 气体冷却，炙热的回流废气将导致缸内燃烧温度和压力的大幅度升高，抵消 EGR 的作用，还会损坏发动机[1]。

因此，需要对 EGR 循环进行冷却。

EGR冷却器是一种换热器，不仅要满足热交换器的基本要求，还要满足自身冷却温度不能过低的特殊要求[2]，使其能实现控制性冷却。

本文从 EGR 最基本的流场和传热分析入手，研究不用EGR率的NOx 排放情况。

1 柴油机燃烧室模型1.1 模型建立本文中采用的发动机是一台2.0L4缸高压共轨涡轮增压柴油机，发动气缸直径为83mm，冲程长92mm，连杆长度为148mm。

发动机燃烧室采用ω型活塞顶，同时不设置预燃室。

表1 参数表1.2 网格划分由于活塞冲程为92mm，同时整个燃烧过程燃烧室始终处于高速运动状态，所以网格参数不宜过大，一般选用面网格尺寸在0.5-1mm之间，体网格尺寸应为8mm以下。

重型柴油机废气再循环（EGR）冷却器的计算流体动力学（CFD）优化方法01VTMS-76 重型柴油机废气再循环（EGR）冷却器的计算流体动力学（CFD）优化方法瑞典斯德哥尔摩皇家技术学院（KTH）内燃机系Lucien Charnay、Hans-Erik ?ngstr?m 和 Lena Andersson皇家技术学院（KTH）热交换技术学会Bj?rn Palm瑞典Link?ping 法雷奥集团(VALEO)发动机冷却部Lars ?stling 版权所有 ? 2000 汽车工程师学会摘要本文使用计算流体动力学（CFD）方法对废气再循环（EGR）冷却器内的气流和热交换进行了研究。

重型柴油发动机EGR冷却用的是管壳式冷却器。

本文研究了散流器外形对压力下降、管束中的气流分配和热交换的影响。

进气口处温度为250℃，气流流速从100 g/s到200 g/s不等。

用这些结果与实验测量值进行了对比。

本文还研究了两种设计方案中管束大小和设计产生的影响。

我们开发了一个单管冷却器测试工作台，对CFD气流和热交换模型进行验证。

对入流温度进行了测量。

较大的管束在压力下降和气流分配方面效果更好。

出口平均气体温度也下降了6％。

散流器的设计对于气流分配和压力下降也产生重要影响。

平滑的“喇叭”外形与粗糙的外形设计相比，在压力下降方面效果更好。

不过，这样做的代价是气流均匀分配减弱，会损害热交换潜力。

简介在今后几年间，要求重型柴油发动机大大减少其氮氧化物（NOx）和颗粒物质的排放量，以达到欧洲和美国即将实行的标准（见下表1）。

同时，对于发动机生产商来说，燃料消耗仍是发动机的一个重要参数。

表 1: 欧洲和美国现行以及未来关于HD柴油发动机的法规。

欧2标准欧3标准欧4标准美国1998标准美国2004标准年份 19962000200519982004氮氧化物 (g/kWh) 7.0 5.0 3.5 5.4 3.3(NOx+NMHC)颗粒物质(g/kWh)0.150.100.020.140.14一氧化碳(g/kWh)4.0 2.1 1.521.121.1传统上来说，延迟燃料喷射过程，加上提高汽缸盖流动特征，使用四个阀门和低漩涡设计，已经足以减少氮氧化物排放，达到燃料消耗和颗粒物排放的平衡[1]。