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柴油機(jī)熱交換器冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)與安裝
發(fā)布時(shí)間:2022-11-02 15:26:01  ▏閱讀:

 

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柴油機(jī)熱交換器冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)與安裝

 

柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻原理是通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液循環(huán)冷卻。冷卻裝置通常包括兩種,一種是散熱器冷卻系統(tǒng),一種是熱交換器冷卻系統(tǒng)。大多數(shù)發(fā)電機(jī)采用的是第一種冷卻系統(tǒng),它是通過由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇把空氣吹進(jìn)敢熱器芯,達(dá)到冷卻的目的,也可將散熱器與發(fā)動(dòng)分體安裝,由一個(gè)電風(fēng)扇來冷卻。當(dāng)自然水供應(yīng)充足時(shí),則可采用第二種冷卻系統(tǒng),即用熱交換器來代替散熱器,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液通過熱交換器來循環(huán),并由自然水來冷卻。對(duì)于閉式自循環(huán)散熱器冷卻系統(tǒng)的一個(gè)重要的好處就是它是獨(dú)立的,如果風(fēng)暴或事故切斷了公用供電來源,它也可能切斷了供水,使所有的靠公共供水冷卻的發(fā)電機(jī)不能工作


一、連體式散熱器

 

散熱器是固定在發(fā)動(dòng)機(jī)前的底座上的。

散熱器有兩種類型,一種是帶有冷卻風(fēng)扇(安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上)的散熱器,另一種是由外置風(fēng)扇,驅(qū)動(dòng)輪和可調(diào)皮帶張緊輪組成的散熱器。風(fēng)扇的中心固定在一個(gè)文氏管罩內(nèi),有非常小的間隙以取得高效率。風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)輪、皮帶張緊輪和曲軸帶輪都經(jīng)過捋確地校直并由皮帶連成一個(gè)三點(diǎn)驅(qū)動(dòng),這種類型的散熱器通常用翼型葉片風(fēng)扇,并有一個(gè)精確安裝大罩。

建議使用散熱器時(shí),散熱器排出的空氣用通過連在散熱器上的風(fēng)道口直接排出戶外,發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在盡可能靠近外墻的位置,使風(fēng)道盡量短。如果風(fēng)道太長(zhǎng),則使用分體散熱器可能會(huì)更經(jīng)濟(jì)。空氣流動(dòng)排出時(shí)的阻力和入口風(fēng)道的阻力不應(yīng)超過風(fēng)扇的靜態(tài)壓力。

當(dāng)一臺(tái)散熱器要連接排氣風(fēng)道時(shí)風(fēng)道的接頭尺寸應(yīng)按散熱器的規(guī)格來定。在散熱器和固定排氣風(fēng)道之間的彈性通道材料(橡膠或化纖)需要隔震,并可在風(fēng)道之間自由移動(dòng)。

 

二、 分體散熱器

 

一個(gè)帶有電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的分體式散熱器可以安裝在發(fā)電機(jī)外的任何地方。高效率的文氏管罩和風(fēng)扇減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的部分功率。風(fēng)扇可以由一個(gè)恒溫控制的馬達(dá)來驅(qū)動(dòng),它可以在需要冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)才向發(fā)動(dòng)機(jī)索取動(dòng)力。一個(gè)分體散熱器可以裝在戶外,戶外空氣的流通好,并比發(fā)電機(jī)房的溫度低,因此可使用較小體積的散熱器,并且不影響效率。風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音也可以從建筑物上消失。

安裝考慮因素:

(1)散熱器遠(yuǎn)置安裝,由于增加了輸送管路的長(zhǎng)度會(huì)增加冷卻水流的阻力,僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵可能無法保證冷卻液的循環(huán)動(dòng)力,若長(zhǎng)距離的傳送管道不可避免,則必須考慮加裝循環(huán)泵以補(bǔ)償管線系統(tǒng)的壓力降。

(2)若散熱器高處安裝,其冷卻液的壓頭不能高于發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的允許范圍,即不應(yīng)高于17米;以避免過高的壓強(qiáng)導(dǎo)致水泵密封的泄漏。

(3)冷卻系統(tǒng)的輸液管系盡量選用直管,若管系彎曲,可能會(huì)在垂面曲段管路中封閉有滯留氣體,導(dǎo)致散熱能力的下降,若大半徑曲管不可避免,必須在曲管段的最高點(diǎn)設(shè)置透氣管并接至膨脹水箱。

(4)膨脹箱除了脫泡、膨脹的功能外,還應(yīng)考慮其容量的儲(chǔ)備,一般為總?cè)萘康?5%。

 

分體散熱器遠(yuǎn)置方案圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

分體散熱器遠(yuǎn)置方案

分體散熱器與熱交換器分開冷卻系統(tǒng)圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

分體散熱器+熱交換器冷卻方案

 

 

三、熱交換器散熱系統(tǒng)

 

在自然水供應(yīng)充足時(shí),可以使用熱交換器,尤其是在空氣中含雜質(zhì)過多的地區(qū)采用,這可避免造成散熱器被雜物所傷或堵塞。在此系統(tǒng)中,熱交換器起著一個(gè)中介換熱設(shè)備作用,把發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)從分體散熱器的高靜水頭分開,發(fā)動(dòng)機(jī)泵使冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)和熱交散器內(nèi)循環(huán),另一個(gè)獨(dú)立的泵則將冷卻液在分體熱交換器之間循環(huán),一般也稱它們?yōu)閮?nèi)循環(huán)和外循環(huán),外循環(huán)熱量可經(jīng)由冷卻塔進(jìn)行冷卻。

1、熱交換器+冷卻水塔

當(dāng)機(jī)房的溫度偏高而遇通風(fēng)系統(tǒng)不暢時(shí),可以考慮考慮冷卻水塔。冷卻水塔的工作原理和遠(yuǎn)置水箱原理差不多,不過后者循環(huán)水是全封閉式,而水塔的水會(huì)經(jīng)過室外的空氣進(jìn)行冷卻,室外空氣中的塵埃及酸性雨水會(huì)對(duì)水塔循環(huán)水造成污染,因此使用水塔時(shí),應(yīng)注意對(duì)循環(huán)水做處理。

 

柴油發(fā)電機(jī)房冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖.png

柴油發(fā)電機(jī)房冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖

冷卻塔外循環(huán)水冷系統(tǒng)-柴油發(fā)電機(jī)組.png

冷卻塔外循環(huán)水冷系統(tǒng)

 

2、熱交換器+遠(yuǎn)置散熱器

熱交換器+遠(yuǎn)置散熱器,用于機(jī)房空間不足,通風(fēng)及散熱有困難的地方。當(dāng)遠(yuǎn)置散熱器必須安裝在機(jī)房以外的位置時(shí),建議最好是加上熱交換器,因?yàn)橛袃蓚€(gè)獨(dú)立的循環(huán)負(fù)責(zé)散熱,對(duì)機(jī)組冷卻循環(huán)方面來說,是一種保護(hù)。熱交換器上應(yīng)配有補(bǔ)充水箱循環(huán)水泵應(yīng)安裝在系統(tǒng)最低點(diǎn),并考慮后備水泵的配置。

 

標(biāo)準(zhǔn)熱交換器冷卻系統(tǒng)安裝圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

標(biāo)準(zhǔn)熱交換器冷卻系統(tǒng)安裝圖

熱交換器冷卻系統(tǒng)圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

熱交換器冷卻系統(tǒng)圖


 

遠(yuǎn)置散熱器系統(tǒng)的注意事項(xiàng):

(1)檢查冷卻系統(tǒng)管路有否漏氣;

(2)當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí),檢查系統(tǒng)中的壓力是否正常;

(3)對(duì)于使用冷卻水塔循環(huán)水的處理,要注意循環(huán)水的PH值(約為8.5~10.5),否則循環(huán)水變酸后,容易產(chǎn)生銹蝕、積垢,令水循環(huán)效率降低影響機(jī)組正常運(yùn)行,處理循環(huán)水應(yīng)添加一些防銹劑。 

(4)連接散熱器及熱交換器的管路須為鍍鋼、鋁質(zhì)等防銹材料,連接發(fā)電機(jī)組時(shí)采用高壓軟管進(jìn)行活接。管路(包括水/空中冷器)均能承受高于水泵的最高輸出壓力。

 

 

熱交換器冷卻系統(tǒng)管路簡(jiǎn)化圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

熱交換器冷卻系統(tǒng)管路簡(jiǎn)化圖

熱交換器冷卻系統(tǒng)的冷卻水回路圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

熱交換器管路的冷卻水回路圖

 

表1    典型的水管磨擦力損失值

流量
冷卻水管常見的管徑
克/分鐘
升/秒
0.75"  
(19.05mm)
1.00"
(25.4mm)
1.25"
(31.75mm)
1.5"
(38.1mm)
2.0"
(50.8mm)
2.5"
(63.5mm)
3.0”
(76.2mm)
5
0.34
10.5
3.25
0.84
0.40
0.16
0.05
 
10
0.63
38.0
11.7
3.05
1.43
0.50
0.17
0.07
15
0.95
80.0
25.0
6.50
3.05
1.07
0.37
0.15
20
1.26
136.0
420
11.1
5.20
1.82
0.61
0.25
25
1.58
4.0
64.0
16.6
7.85
2.73
0.92
0.38
30
1.9
0.13
89.0
23.0
11.0
3.84
1.29
0.54
35
2.21
0.17
119.0
31.2
14.7
5.10
1.72
0.71
40
2.52
0.22
152.0
40.0
18.8
6.60
2.20
0.91
45
2.84
0.28
5.0
50.0
23.2
8.20
2.76
1.16
50
3.15
0.34
0.11
60.0
28.4
9.90
3.32
1.38
60
3.79
0.47
0.16
85.0
39.6
13.9
4.65
1.92
70
4.42
0.63
0.21
113.0
53.0
18.4
6.20
2.57
75
4.73
0.72
0.24
129.0
60.0
20.9
7.05
2.93
80
5.05
0.81
0.27
145.0
68.0
23.7
7.90
3.28
90
5.68
1.00
0.34
6.0"
84.0
29.4
9.80
4.08
100
6.31
1.22
0.41
0.17
102.0
35.8
12.0
4.96
125
7.89
1.85
0.63
0.26
7.0"
54.0
17.6
7.55
150
9.46
2.60
0.87
0.36
0.17
76.0
25.7
10.5
175
11.05
3.44
1.16
0.48
0.22
8.0"
34.0
14.1
200
12.62
4.40
1.48
0.61
0.28
0.15
43.1
17.8
225
14.20
5.45
1.85
0.77
0.35
0.19
54.3
22.3
250
15.77
6.70
2.25
0.94
0.43
0.24
65.5
27.1
275
17.35
7.95
2.70
1.10
0.51
0.27
9.00"
32.3
300
18.93
9.30
3.14
1.30
0.60
0.32
0.18
38.0
325
20.5
10.8
3.65
1.51
0.68
0.37
0.21
44.1
350
22.08
12.4
4.19
1.70
0.77
0.43
0.24
50.5
375
23.66
14.2
4.80
1.95
0.89
0.48
0.28
10.0
400
25.24
16.0
5.40
2.20
1.01
0.55
0.31
0.19
425
26.81
17.9
6.10
2.47
1.14
0.61
0.35
0.21
450
28.39
19.8
6.70
2.74
1.26
0.68
0.38
0.23
475
29.97
 
7.40
2.82
1.46
0.75
0.42
0.26
500
31.55
 
8.10
2.90
1.54
0.82
0.46
0.28
750
47.32
 
 
7.09
3.23
1.76
0.98
0.59
1000
63.09
 
 
12.0
5.59
2.97
1.67
1.23
1250
78.86
 
 
 
8.39
4.48
2.55
1.51
1500
94.64
 
 
 
11.7
6.24
3.52
2.13
1750
110.41
 
 
 
 
7.45
4.70
2.80
2000
126.18
 
 
 
 
10.71
6,02
3.59

 

四、抗冷凝保護(hù)

 

如果發(fā)動(dòng)機(jī)是準(zhǔn)備暴露在低溫環(huán)境下工作,那么發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻用水就必須抗冷凝。在散熱器冷卻系統(tǒng)的安裝中,可加入抗冷凝劑到水中來抗凝。建議用乙烯甘醇作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的永久抗凝劑,它本身就含有抗腐蝕劑。乙烯甘醇的濃度不可低于30%,以提供抗腐蝕作用,其濃度亦不可超過67%,以維持其傳熱的能力。

對(duì)于熱交器冷卻來說,抗凝劑只起了一半作用,因?yàn)樗挥迷跓峤粨Q器的發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè),不能保證另一側(cè)的自來水不結(jié)冰。

 

 


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