淺談柴油機(jī)熱試間通風(fēng)工程方案的設(shè)計

張麗軍 鐘華

摘要：柴油機(jī)熱試間通風(fēng)工程設(shè)施包括進(jìn)風(fēng)柜、排風(fēng)柜、進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)，通風(fēng)管道等，通過對進(jìn)排風(fēng)口的合理布局及風(fēng)機(jī)量精確計算，滿足熱試操作間通風(fēng)，提供較為舒適的操作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)、熱試、通風(fēng)、負(fù)壓

引言：

柴油機(jī)熱磨合試驗簡稱熱試，是每一臺柴油機(jī)在總裝后下線后必須進(jìn)行的一道檢測工序。通過熱試可以對柴油機(jī)的整體性能及三漏情況進(jìn)行調(diào)試、檢測、分析，從而判斷柴油機(jī)的質(zhì)量是否達(dá)到了要求。

在熱試時測功機(jī)會產(chǎn)生大量的熱，柴油機(jī)本身也會產(chǎn)生大量的熱，特別是夏季。以合肥為例，夏季環(huán)境溫度有著逐年增高的趨勢，2017年7月下旬至8月下旬，在不到一個月的時間里，累計起來共有22個高溫日。長期在這種高溫環(huán)境下，熱試間內(nèi)測試運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)所釋放出的熱量不能及時的散失，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)高溫，影響性能發(fā)揮，操作者在熱試間內(nèi)的作業(yè)時間雖短，但也是難以進(jìn)行作業(yè)的，必須對熱試間內(nèi)安裝通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備。

下面以筆者所在合肥江淮朝柴動力有限公司的熱試間和產(chǎn)品進(jìn)行通風(fēng)工程方案的介紹。

方案設(shè)計：

1.設(shè)計原理

通風(fēng)負(fù)荷

注：式中QA表示通風(fēng)負(fù)荷，HL表示總的熱負(fù)荷，CP表示空氣的比熱， ρ表示空氣密度，△T表示通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)氣流與出氣流存在的溫差。

因熱試間內(nèi)的總的熱負(fù)荷、空氣比熱、空氣密度一定，熱試間的通風(fēng)系統(tǒng)出氣流的溫度等同熱試間室內(nèi)溫度，同進(jìn)氣口溫度成正比，同通風(fēng)負(fù)荷成反比，即可通過選擇溫度較低的空間引風(fēng)（進(jìn)氣流溫度較低），選擇通風(fēng)負(fù)荷大的風(fēng)機(jī)以降低熱試間內(nèi)溫度。

2.方案框架設(shè)計

通風(fēng)工程設(shè)計的目的主要有三點，第一通過引入新風(fēng)，加快空氣流動，帶走熱量降低室內(nèi)溫度，保證發(fā)動機(jī)的散熱平衡和操作的舒適度，第二通過引入新風(fēng)將泄漏的少量柴油機(jī)的廢氣排出，第三控制通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行費用。根據(jù)人體的舒適溫度，產(chǎn)品和設(shè)備的散熱要求，結(jié)合項目運(yùn)行費用和實施費用綜合評估，設(shè)定熱試間溫度不大于38℃，并選擇離心風(fēng)機(jī)配置方案。由于合肥地區(qū)的最高氣溫是大于38℃，從節(jié)能出發(fā)，取風(fēng)位置需盡量安排在室內(nèi)陰涼處，有條件也可安排在地下室。

柴油機(jī)在熱磨合時排氣側(cè)溫度最高，操作者的操作進(jìn)盡量安排在進(jìn)氣側(cè)，為發(fā)最大限度的發(fā)揮作用，通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口需布置在柴油機(jī)進(jìn)氣側(cè)方向，高度和位置以進(jìn)風(fēng)盡量多吹向操作者和發(fā)動機(jī)為宜，進(jìn)風(fēng)口中心與其到柴油機(jī)頂部中心引線夾角一般為120°（取發(fā)動機(jī)頂部高1400mm，操作者身高1750mm，腳踏高200mm），如熱試間的空間不足以實現(xiàn)，可通過在進(jìn)風(fēng)柜內(nèi)安裝導(dǎo)流板以實現(xiàn)。排風(fēng)口不口與進(jìn)行口相距太近，防止形成對流，其位置一般布置在熱試間排氣側(cè)墻面與柴油機(jī)后端面對應(yīng)墻面角項部，以最大限度的帶走熱量。

3.熱負(fù)荷的計算

如何確定熱負(fù)荷是柴油機(jī)熱試間通風(fēng)設(shè)計的關(guān)鍵，熱試間的熱負(fù)荷源主要有柴油機(jī)、排氣系統(tǒng)、測功機(jī)，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷化繁為簡，一般使用等效法，各種設(shè)備傳遞到通風(fēng)空氣中的熱量占輸出功率的比例如下表：

公司柴油機(jī)產(chǎn)品最大功率為86kw，測功機(jī)為Y250型水力測功機(jī)，從上表中可查出相應(yīng)系數(shù)，代入得到

HL表示總的熱負(fù)荷=0.95*（0.1+0.3+0.05）*86≈36.8kw

注：按測功的功率發(fā)揮等同發(fā)動機(jī)功率計算

4.風(fēng)機(jī)選型

取風(fēng)處設(shè)計地下室，最高溫度在25-32℃，設(shè)定熱試間溫度不大于38℃，即通風(fēng)系統(tǒng)出氣流溫度為38℃，通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)氣流與出氣流存在的溫差為6℃。將計算熱負(fù)荷值代入，通風(fēng)負(fù)荷 中得到

通風(fēng)負(fù)荷=0.84*36.8/6 m3/s=18547.2m3/h

根據(jù)要求，熱試間內(nèi)每小時至少換氣30次，熱試間體積115m3至少需要新風(fēng)量3450m3/h，綜上，選擇柜式進(jìn)風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)量：18000m3/h，為了滿足熱試間內(nèi)的微負(fù)壓，防止熱試間內(nèi)泄漏的少量的柴油機(jī)廢氣再次泄漏到操作間，排風(fēng)機(jī)風(fēng)量需略大，取風(fēng)量20000m3/h。進(jìn)排風(fēng)機(jī)需要配置風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，對進(jìn)排新風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5.其他注意事項

進(jìn)排風(fēng)機(jī)選型后其風(fēng)管參數(shù)同時限定，熱試間的屋頂平臺是最佳的風(fēng)機(jī)安裝平臺，但需要注意屋頂?shù)某兄睾屯L(fēng)管道的安裝裝配性，進(jìn)風(fēng)柜中導(dǎo)流板的安裝角度非常關(guān)鍵，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的氣流流向，提高效率。另由于熱試間內(nèi)含有發(fā)動機(jī)廢氣，排風(fēng)口的高度應(yīng)達(dá)到國家或地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

發(fā)動機(jī)的尾氣排放需要單獨的系統(tǒng)處理，動力電源、控制系統(tǒng)在此不做介紹，可根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計。

結(jié)束語：

自主商用車在中國市場的高速發(fā)展，帶來了自主柴油發(fā)動機(jī)的高速發(fā)展，對于柴油機(jī)制造實現(xiàn)過程有研究有著積極的意義。熱試間的通風(fēng)是柴油機(jī)制造實現(xiàn)過程的關(guān)鍵部分，提高熱試間通風(fēng)效果同其運(yùn)行成本是一個矛盾體，需要收集大量的數(shù)據(jù)，細(xì)充分的對現(xiàn)狀細(xì)節(jié)進(jìn)行了解分析，通過精確的計算與專業(yè)的設(shè)計來得到通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、效果良好的目的。

作者簡介：張麗軍，1985年9月，性別：男，民族：漢，籍貫：安徽長豐，

研究方向：機(jī)電一體化。

鐘華，1990年11月，性別：男，民族：漢，籍貫：安徽舒城，研究方向：車輛工程