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机车类论文范文资料,与内燃机车新型预热装置的与运用相关论文开题报告
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[摘 要]介绍了一种新式柴电机组在内燃机车的增设与使用,通过机车运用前该柴电机组的运行,起到代替机车原柴油机预热、供电等作用.凭借柴电机组燃油消耗率低于机车柴油机的优势,使内燃机车在夏季使用空调,冬天机车打温方面,起到节约燃油效果.
[关 键 词]柴电机组；燃油消耗率；废气换热器
中图分类号：U262文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）45-0024-01
0引言
内燃机车的燃油消耗在企业运行成本中占有较大的比重,但是作为运输载体,内燃机车在运用中的道口待命、冬季打温等情况下,必须保证内燃机车的起动,而内燃机车无功率输出时,柴油机的燃油消耗均大于10L/h.从考虑企业运营成本方面,则应在降本增效方面尽可能的降低成本的消耗,因此,为降低内燃机车的燃油消耗,尝试在内燃机车上加装燃油消耗更低的柴电机组.同时,相关研究表明,发动机转变为有效功的热当量占燃料燃烧发热量的30%～45%.以废热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55%～70%.【1】因此,在加装柴电机组的同时,对柴电机组中柴油机的排气系统进行改造,提高尾气热量利用.
1机车柴电机组的选型及安装
1.1柴电机组选配
本文以GK1型内燃机车为例进行改造,为保证安装机组的正常使用,现对柴电机组的使用满足条件进行统计：
（1）GK1型机车空调2kw；（2）司机室内照明以及生活用电3kw；
（3）司机室内电暖风机2kw；（4）柴电机组冷却水辅助加热10kw；
选取一定裕量,柴电机组的功率选取30KW.为降低柴油机的气缸磨损,内燃机车出厂时设计有预热锅炉,在机车柴油机启动前,需使用预热锅炉将机车高温系统水加热至40℃,后进行机车柴油机起动,由于柴电机组具备机车冷却水加热功能,因此将机车原预热锅炉拆除后,进行柴电机组的安装.同时为节省空间,选用立式柴电机组.
1.2废气换热器的设计利用
就国内情况而言,柴油机的热效率一般为30%～45%,也就是说50%以上的热能白白地浪费掉了.其中排放的高温废气热损失最大,占25%～40%,这几乎接近于转变为有效功的热量.因此,为提高柴电机组的热量利用效率,安装时对热电机组的排气道进行改造,设计废气换热器,将排气温度进行回收利用.所研制的冷却器,除有降温要求外.还应满足：
（1）结构简单、单位换热面积大、成本低.
（2）采用排气-液体换热冷却.
（3）结构紧凑,柴电机组顶部安装空间能满足换热器的安装.
因为板翅式换热器结构紧凑,传热性能好,单位体积内的换热面积可达1300-2500m2/m3,承受压力能力2-5MPa.表面传热系数可达：强制对流的油100-1500W/（m2℃）；沸腾水1500-30000W/（m2℃）.最终确定采用板翅式结构形式.
GK1型内燃机车柴油机型号：12V190ZJB；标定功率：1200马力；标定工况时燃油耗率：
≤209.4+5%（g/KWh）；排气温度：th等于450℃.燃烧1公斤燃油所产生的排烟的热量：排烟的主要成份为CO2、H2O、O2、N2,取Cp等于1.05kJ/kgk.排烟进入发生器的温度为450℃,进入废气换热器后排出的温度为40℃,则废气换热器吸收热量为：
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q等于△h等于Cp△t等于1.0515×405等于425.8kJ/kg
1.3柴电机组的功能设计以及安装
安装后的柴电机组,机组本身的冷却依靠机车的冷却水系统,因此柴电机组的水管连接机车的冷却水系统,并在管路中设计40℃温度继电器和电动截止阀,通过温度继电器控制电动截止阀的通断,从而实现柴电机组对内燃机车高温系统和中冷系统水的交替加热.考虑到原柴电机组采用自然循环方式实现水循环,无法带动机车水系统,因此在柴电机组水管上选装水泵,以实现机车冷却水的的循环加热.同时设计微机控制系统,当机车高温、中冷系统水均以加热至40℃以上时,柴电机组自动停机；低于40℃以下时,柴电机组再次起动.同时,在柴电机组连接机车水管路部分增设电加热箱,内部安装电热管,使柴电机组水泵泵出的水,经过电加热管加热后,循环至机车水系统,起到辅助加热机车冷却水作用,提高机车水系统水温升速.
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为降低柴油机的磨损,高温水管路设计机油换热器,利用换热器中高温水换热柴油机机油.若在在机车停机时,使用柴电机组对机车机油加热,可以保证机车柴油机机油在热交换器换热条件下温度保证在40℃以上.
水管路中也设置有燃油换热器,使在柴电机组以及机车运行时,通过燃油换热器对机车的燃油进行加温,保持机车的燃油温度保持在10℃以上,在冬季满足运输的条件下,实现机车冬季使用0#柴油.
2柴电机组使用测试
针对安装后的柴电机组,我们对使用效果进行现场测试,为保证测试的结果受外界的影响较小,在测试前,我们将测试机车停放于机车库内,待机车水温恢复至室温后进行测试：
（1）单独使用机车原柴油机对机车水系统加热情况：起机前,先观察机车水温表,显示12℃；数据记录以后,进行柴油机起机怠速运转.
（2）单独使用柴电机组对机车水系统加热情况：起机前,先观察机车水温表；显示12℃,数据记录以后,使用小柴电机组最高转速运转.二者的现场测试情况如表1所示：
3效果总结
通过表1内容得知：由于柴电机组设计了废气热交换器和电加热管,使得同样使机车水系统温度达到40℃,起动机车柴油机的加热时间基本与柴电机组运行的时间相当,但由于柴电机组的功率小,使其燃油消耗低,起到节约燃油效果.单独从机车冬季打温角度出发,柴电机组
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参考文献
[1]王志珍、张潮宏.柴油机排烟余热的回收利用.广东造船.2004年第3期.
[2]林宵汉.柴油机换热式消声器的研制.南京交通高等专科学校.节能.1997年第5期.
[3]朱智富.汽车废热利用的有效途径.黑龙江工程学院学报,2005（2）：52～53）.
作者简介
张宁（1984―）,男,内蒙古通辽,本科,工程师,研究方向：内燃机车检修.
金光（1970―）,女,教授,工学博士,供热工程.
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