JB/T 5095-1991 内燃机机油冷却器 传热性能试验方法

JB中华人民共和国机械行业标准JBT5095-91內燃机机油冷却器传热性能试验方法1991-07-01发布1992-07-01实施中华人民共和国机械电子工业部发布中华人民共和国机械行业标准内燃机机油冷却器传热性能JB/T5095-91试验方法主题内容与适用范围本标准规定了内燃机机油冷却器(以下简称冷却器)在给定条件下,冷、热流体的进出口温度、流量和阻力的测定方法本标准适用于汽车、拖拉机、工程机械、小型船舶和发电机组等配套的各种结构型式的冷却器(见图1~图3)圆缺形折流板冷却器折魔板b环盘式折流板冷却器双程圆缺形折流板冷却器图1管尧式机油冷却器机械电子工业部1991-0701批准1992-07-01实施JB/T5085-81层图2板翅式机油冷却器图3翅片结构2试验条件及装置冷却器试验条件及装置见图本标准规定的热介质为11号或14号CD级中增压柴油机油,冷介质为清水,冷热介质可用电加热亦可采用其它热源加热在整个加热过程中对温度的控制必须采用无级调节/Tr5095-91图4机油冷却器试验台管路图1一油箱:2—油电加热器;3一机油泵;4一溢油阀;5—压力表6水箱;7一水电加热器:8一水泵;9水路流量调节阀;10一轮流量计11一机油冷却器;12—压差计;13一祸轮流量计;14-水银温度计3试验仪器设备及其要求3.1流量计冷、热介质的流量采用涡轮流量计亦可采用其它类型流量计测量流量计的精度应不低于1级用于测量机油流量的涡轮流量计必须根据机油温度和流量重新标定仪表曲线标定方法见附录A补充件3.2冷热流体的温度采用水银温度计亦可采用其它仪器测量,采用水银温度计测量冷、热流体进出口温度时,应满足以下要求测量机油进出口温度的水银温度计其分度不大于1/10;测量冷却水进出口温度的水银温度计,其分度不大于1/50,精度应不低于二等水银温度计。b水银温度计应置于注满机油的温包内(图5),温包应正确地固定在流体温度比较均匀的地方33水側壳体管壳式冷却器产品是由芯子和壳体组成,试验时无须另配水侧壳体板翅式冷却器一般只提供芯子试样,试验时必须配制水侧壳体才能进行试验由于水侧壳体与芯子间的间隙会影响水流量的合理分布和流速大小,所得到实验数据会有很大的差别为此对水侧壳体与芯子的间隙尺寸作如下规定:壳体与芯子两侧面的间隙K1、Kx,底部的间隙K3,顶部的间隙K,应与芯子本身各片之间的间隙d相一致(图水侧壳体进出水管应安排在进油管的两端JB/T5095-91幽冷却图5水银温度计及温包图6板翅式冷却器芯子及水侧亮件3.4试验管路的接法冷热介质在换热器内的流动方式有顺流、逆流、叉流及其组合等几种基本类型时于多程折流冷却器的冷热流体的流动方式多数由冷却器本身结构决定,面单程结构的冷却器的冷、热流体的流动方式随试验管路接法不同而不同,若进油、进水的管路在冷却器同一端两种流体在冷却器内作平行同一方向流动时称为顺流。若进油进水分别在冷却器的两端两种流体在冷却器内作平行面不同方向流动时称为逆流。本标准规定单程冷却器的进口管路按逆流流向接法35压差计进行传热性能试验时应测取冷却器进出口间的压差值本标准推荐采用无汞压差计或其它压差传感器测取4传热性能试验方法41试验前的准备4.1.1试件在试验台上装接好后先检查水侧油侧要求无泄再将试件用绝热材料包扎井确认保温良好4.1.2试验台在运转情况下试件的进油温度t=95±1℃,进水温度w=85±1℃或根据委托单位要求,但是温度必须稳定在给定的范围内,且温度的变化每分钟不大于0.c4.1.了水流量在流速为01~1.2m/s范围内,油流量在流速为0.1~1.2m/s范围内根据委托单位的要求分别选取不同流量的若干档4.2试验方法先将水油流量控制在第一档,当进水进油温度符合41,2条要求时,分别连续测取三次进油进水温度,出油出水温度,油和水流量计的两次仪表的读数及油侧阻力7个数据记入表1,取各读数的平均值,计算热平衡误差4的绝对值当△的绝对值大于给定值时,应重新稳定工况再行连续测取三次读数取其平均值计算的绝对值,直至4的绝对值小于或等于给定值然后改变油流量测取第二档油流量的各项数据按此方法依次逐档测完各档油流量数据,再改变水流量并稳定在第二档水流量然后重复依次逐档改变油流量测取第二组数据,依此类推测出另外各档水流量的各组的数据5试验教据的暨理5.1机油放热流量Q360-如a),W…JB/T509531G机油的重量流量,kg/h;V机油的体积流量,m3/h;一机油的密度,kg/m3c—机油的比热容,kJ/(kg:℃)4a,ta机油的进、出口温度,℃52冷却水的吸热流量qQ-30(c-),w式中;Cv=FwpCw-水的重量流量,kg/h;Vw——水的体积流量,m3/hA-水的密度,kg/m3q—水的比热容,k/(kg·Ctw,l-水进、出口温度,℃5.3热平衡误差A-100%新产品鉴定、等级评定:4≤5%≤10%54换算放热流量机油冷却器的放热流量必须在相同的工况条件下才能进行比较由于试验时进口温度允许有一定的偏差在换算到指定进口温度的各个油量和水量时的放热流量为换算放热流量Q.可采用下列近似计算式进行换算:式中:△、—试验前指定的进口温差(按4.12条推荐的进口温度,进口温差△为10℃),℃。5.5传热系数K体积利用系数Kv和质量利用系数K4w/(m3·℃)Kw/(kg·℃)…式中:F一油侧传热面积,m2;v一冷却器芯子体积,m3q—冷却器芯子重量,kg—对数平均温差℃传热面积按附录B(补充件)计算用于单程通道冷却器(见图1a、b,图2)a=tn)=(4用于双程通道冷却器(见图1c),IB/T5095-91-(-如+如)5.6油速W和水速WwW。=3(8)式中:V,Vw油及水的体积流量,m3/h;S—泊及水的通道面积,m2油、水通道面积按附录c(补充件)计算,5.7绘制曲线图(见图7)h。CW/te,℃)△P(kPa)图7传热性能曲线图I/r5095-31袄製蝦式冒崛搬x首长家点图|要架子<国薷萄製。≥幅翠翻口老要警素占≥帐华量一嚼日丑39荆口3gJB/T5095-91用于测量机油流量的涡轮流量计仪表曲线标定方法(补充件)A1标定方法基本原理本方法是将机油的温度稳定在传热性能所需温度范围内测出流过涡轮流量计不同流速时的重量流量。A2标定方法标定方法见图A1将油箱内的机油加热,在循环流动情况下,使机油温度稳定在传热性能所需95±2℃范围内。先将涡轮流量计两次仪表读数稳定在100H,旋转液流换向开关使回油通向回油桶(图A1经过液流换向开关的油流过管①进入油桶),与此同时开始记时,当油桶注满油时,旋转液流换向开关使回油重新通入油箱(图A1经过液流换向开关的油流过管②进入油箱),与此同时记时结束将油桶的机油净重、流入油桶的时间记入表A1,然后调节溢流阀使涡轮流量计两次仪表读数稳定在150H时,重复上述方法,将结果记入表A1内,又调节溢流阀使涡轮流量计两次仪表读数稳定在200Hz时测出第三点数据填入表A1内,依此类推,测出所有数据填入表A1内。图A1涡轮流量计仪表曲线标定管路图油桶;2—液流换向开关;3-液流阀门,4一润轮流量计,5机油泵;6一电加热器:7一油箱B/5095-91表A1两次仅表读数流入油幅内机油入油福内机油机治的重量流量序号所需时间890123600A3标定结果根据表A1绘制成坐标曲线(或回归方程根据图A2(或回归方程)可查出涡轮流量计两次仪表读数各相对应的重量流量。图A2机油流量计仪表曲线图JB/T5095-91传热面积的计算方法补充件)B1管亮式机油冷却器传热面积的计算方法B1.1管侧传热面积管側传热面积,按式(B1)计算式中:d-敢热管内径,m;L散热管散热部分管子长度,mn—散热管数量B1.2壳侧传热面积壳侧传热面积由散热管光管面积F1和焊在光管上散热片面积Fa组成(不计装配在光管上的折流板面积)。如壳侧无散热片的冷却器则壳侧传热面积等于散热管光管面积散热管光管面积按式(B2)计算Fn a xi,Ln式中:4散热管内径,m;散热片面积(见图B1)按式(B3)计算:Fn= 2[nR'-(LR-CR+cb-2 ads).IN(3)式中:R—散热片半径,m;L1-散热片AB弧长,m散热片AB弦长h一散热片上AB弧高,m散热片上散热管孔数N一散热片数壳侧传热面积按式(B4)计算F2= Fn+ Fx, mB/T5095-91VIKDIKD图B1散热片B1.3计算示例:61350机油冷却器(管侧通水、壳侧通油)传热面积的计算已知参数:散热管内径:41=6×10-mr散热管外径:d=7×10-3敗热管散热部分管子长度:L=0.380m敕热管数量:n=120散热片半径:R=63×10-m散热片AB弧高:4=17×10-3m;散热片AB弧长:L=94.8×10-1m散热片AB弦长:c1=86×10-m;散热片片数:N=26;散热片上散管孔数;n=108管侧传热面积(亦即水侧传热面积)=言×6x10-3x0.380×120=0.859m2JB/T5095-91壳侧传热面积(亦即油侧传热面积):F2=P. Fn t Fu=nX7×10-1×0.380×1201.003m2Fn=2CxR-(LR-CR+c 41)-NdNIJN=2(m(63×10-1)2-(94.8×10-1×63×10-·-86×10-×63×10-1+86×10×17×10-)-4×(7×10-”)×1080×26F:=F=1.003+0.327=1.33m2B2板翅式机油冷却器传热面积的计算方法板翅式机油冷却器传热面积的计算见图2图3HF=〔2L(b+h-6)+4MDa,m3…z型:F. [2L(6+4-6)+4LAD)s, m'…(B6)式中:D—翅片凹凸形排数B/T5095-91通道面积的计算方法补充件)c1管亮式机油冷却器通道面积的计算方法本标准所列传热性能指标,系指在规定的水速、油速工况下测取,在计算流速时,必须确定冷却器水侧和油侧的通道面积c1.1管侧通道面积S1按式(C1)计算:S:m舞维,mC1.2壳侧通道面积S2介质从管外的管束流过,它所流经的通道面积不是一个常数本标准规定流体横掠管束最小通道面积为冷却器管外侧通道面积(见图B),壳侧通道面积S2按式(C2)计算S2=(-wd2)b,m2……式中:c—沿各排管孔中心线方向散热片的长度,mrb—两散热片之间的距离,m一在各排管孔中心线方向散热片上管孔数C1.3计算示例:6135G机油冷却器(管侧通水,壳侧通油)通道面积的计算水侧通道面积的计算:81=8=an(6×10-)×1203.39X10-3m2油侧通道面积根据式(c2)将各排管的通道面积算出列在表C1内由表C可知第2排散热管为9根,壳侧通道面积为最小,St= S0.4682×10-m表cI排次序号86.10.5865×10-1109.1×10-0.5200×10-16.9×10-10.5307X10122.1X10-125.1X10c2板翅式机油冷却器通道面积的计算方法板翅式机油冷却器通道面积的计算见图2图3c2.1油侧通路截面积SH型:B/T5095-91(-4)2Z型S,=[b(A-6)-20(-61)Dc2.2水测通路截面积SwH型及Z型根据装置实测附加说明:本标准由机械电子工业部上海内燃机研究所提出并归口标准由机械电子工业部上海内燃机研究所负责起草标准主要起草人陈达能