多流体插片散热器抬升冷化工效的解析

单、双流道冷却装置简介单、双流道插片散热器冷却系统如2示。单流道插片散热器高低温冷却水系统完全独立，插片散热器布置在两侧的同一平面内，空气同时流进高低温插片散热器的入口，因而进口温度相同。插片散热器出口空气温度因高低温水温、散热量以及流经插片散热器的空气量不同而有所不同。双流道插片散热器的每一个散热单节内有两个独立的水腔，迎风侧为低温水腔，背风侧为高温水腔，空气先流经低温插片散热器，再流经高温插片散热器。

　　双流道冷却系统示图意1膨胀水箱；2冷却风扇；3插片散热器；4机油热交换器；5高温水泵；6低温水泵；7柴油机；8中冷器。3单、双流道冷却装置性能比较首先按如下设计指标进行单、双流道冷却装置性能计算。

　　两种冷却装置设计参数1、2主要参数东风9、11型机车冷却装置东风8型机车冷却装置低温系统高温系统低温系统高温系统插片散热器形式双流道插片散热器单流道铜管片式插片散热器插片散热器组数可看出，两种冷却装置低温侧，无论是单位质量散热量还是单位体积散热量，双流道插片散热器都高于单流道插片散热器，而高温侧则反之。双流道插片散热器整体提高散热能力、减少散热面积是以高温侧局部对数温差降低、散热面积增加为代价的。

　　双流道插片散热器成功运用的客观条件主要是由于机车上冷却水冷却对象不同，造成冷却水温度不同，有高低之分。在插片散热器的设计上，减少单节内低温侧空气温升，增大低温侧对数温差，用低温侧得到的收益弥补高温侧的损失。单节内散热量比例应与高低温系统散热量比例一致。

　　单、双流道插片散热器冷却水与冷却空气进出口温度对上述结果从两方面来分析。

　　以东风9型机车冷却装置设计值为例，高温系统散热量为9186kW，低温系统散热量为11628kW，总散热量为20814kW，按上述试验条件计算，采用双流道插片散热器，低温侧所需散热单节数为34，高温侧所需散热单节数为43，由于高低温水腔在同一散热单节内，故散热单节数应取43组；而采用单流道插片散热器，低温系统需散热单节数为27，高温系统需散热单节数为15，散热单节总数为42.

　　双流道散热装置与单流道散热装置所需散热单节数基本相等。如果双流道插片散热器高低温散热面积分配恰当，使散热单节高低温散热量之比与机车高低温散热量之比相等，则双流道插片散热器冷却能力高于单流道插片散热器。东风9型机车冷却装置设计高温散热量与总散热量之比为0441，若保持单节散热量5612kW不变，单节内散热量按0441的比例分配，则低温侧散热量为3137kW，高温侧散热量为2475kW，所需散热单节数为37组，比单流道冷却装置散热单节少5组。

　　另一方面由可知，双流道低温侧对数温差高于单流道插片散热器低温工况对数温差，而两者高温侧对数温差相差不多，甚至双流道高温侧对数温差还稍低于单流道插片散热器高温工况对数温差。参考文献<2>比较了东风8型和东风9型机车冷却装置高低温侧空气与冷却水的进出口温度以及平均温差。

　　东风8型机车冷却装置低温侧平均温差比东风9型低205，而高温侧平均温差东风8型比东风9型高82。因此，认为双流道插片散热器提高冷却能力的机理在于其对数温差大于单流道插片散热器的说法是不够确切和全面的。

　　双流道插片散热器提高冷却能力的机理分析从热平衡方程（1）可知，对于给定的空气量，其温升越大带走的热量就越多。以数据为例，每单节单流道插片散热器低温侧空气比双流道少吸热1510kW，高温侧空气比双流道多吸热27kW，若单双流道插片散热器总的散热单节均为53组，则双流道插片散热器比单流道插片散热器多散热4977kW.在单流道插片散热器冷却装置中，高、低温插片散热器的空气进口温度相同，但空气出口温度不同；在双流道插片散热器中，空气先流经低温侧，再流经高温侧，总的空气温升与单流道插片散热器高温侧几乎相等。若单双流道冷却装置的空气量相等，显然双流道插片散热器空气带走热量比单流道多。正是机车冷却系统有高低温之分，双流道冷却装置总的空气温升比单流道装置大这一事实，是应用双流道插片散热器的依据。

　　要发挥双流道插片散热器的优势，需要具备应用该种冷却技术的条件。从前面的分析可以看出，与单流道插片散热器相比，双流道插片散热器使低温侧对数温差增大，高温侧对数温差减小，前者比后者超过一定值时，双流道插片散热器比单流道插片散热器散热量大。当高低温系统散热量、散热单节内高低温侧散热面积比例合适时，才能达到预期的效果。