[科普中国]-机油热交换器

简介

机油热交换器的作用是利用内燃机车低温冷却水系统的冷却水与柴油机机油进行热交换，使柴油机机油的温度保持在规定的范围内，保证柴油机的正常工作。

按传热面的形状和结构，热交换器可分为管型和板型2大类。管型热交换器可分为蛇管式、套管式、翅片管式和管壳式等多种形式；板型热交换器可分为螺旋板式、板翅式、板壳式和板式等多种形式。按使用目的、换热过程特点、制造材料等，热交换器还可分为许多类型。热交换器虽然种类繁多，但都是围绕着强化传热过程、提高换热能力、结构更紧凑、减少材料消耗和降低制造成本等进行设计和选型的。在众多形式的热交换器中，管壳式热交换器制造容易、生产成本低、选材范围广、清洗方便、工作可靠、具有耐高温和高压的性能，在内燃机车上被普遍采用。随着内燃机车向单机大功率、高速和重载方向的发展，受机车结构尺寸和轴重的限制，热交换器的结构尺寸和重量也都受到严格限制。由于板式热交换器在结构紧凑性、传热强度和单位金属换热量方面与内燃机车用常规的管壳式热交换器相比具有一定的优势，因此，板式热交换器在大功率内燃机车上得到应用。12

组成机油热交换器采用管壳式，卧式或立式安装。由前盖、后盖、胴体、管组及密封件等组成。热交换器换热管采用铜管，其余用钢板。前、后盖冲压成型与法兰焊接在一起，胴体用钢板卷成，两端分别焊上法兰后加工而成,胴体、前盖、后盖能承受1.2MPa的水压试验压力等,并达到设计换热技术指标。

改进举例——DF4D型传统型缺点传统的机油热交换器是一个腔体式热交换器，通过机油与冷却水的对流将机油的热量传递到冷却水系统中。在柴油机运转时，各运动机件在润滑和冷却后有6．3%～8．25%的热量被机油所带走，因而机油温度不断上升。循环使用的机油如不及时进行冷却，机油粘度将降低，使主机油泵的供油压力不足而造成卸载、停机现象，或由于油膜减薄、零件配合间隙的变更，使柴油机运行机件发生碾瓦、拉缸等故障，降低柴油机的工作可靠性。因而保持机油正常的循环工作温度，对确保柴油机运转的耐久性和可靠性具有重要意义。3

结构设计改进后的机油热交换器为2个构造相同的立式热交换器。热交换器采用水管热交换器，即冷却水在管内流动，机油在管外流动，通过管壁进行热交换；2个热交换器内的冷却水为串联流动，而机油为并联流动。其整体构造如图1所示。3

管板设计管板是管壳式热交换器中的重要元件之一，它的合理设计，对于节省材料、降低成本、减少加工时间有着重要意义。DF4D型内燃机车用机油热交换器的芯部装有769根呈三角形排列的铜管，其直径为6mm、壁厚为0．75mm、长度为1156mm、管中心距为8．5mm。铜管固焊在两端的管板上，与胴体及上盖固定的管板称为固定管板;装在胴体和下盖内孔中的管板可以自由伸缩称为活动管板，这是考虑到铜管受热膨胀程度与胴体不一致而设置的。管板形状如图2所示。

在两管板之间交叉布置有15块隔板，其中8块隔板的中部有通孔，其他隔板的边缘留有通道，隔板安装形式如图3所示。隔板为盘环形，这种隔板流型均匀，对单相传热来说与弓形隔板效果相同，但它只适用于较大的立式设备并要求流体清洁。3

胴体下盖设计胴体的两端侧面分别设有进、出油管道，进出水管道均布置在底部。上端为进油口，下端为出油口；一个下盖上设有进水管道、另一个下盖设有出水管道。上盖上设有放气阀；底部设有放油管及放油阀；胴体内部为管板装配。机油从进油管道进入由补板、前板、胴体侧面围成的空间区域，分成2股，进入壳程，流过各个隔板，进入下端的空间区域，从出油管道流出。

为了防止油水互窜，在活动管板、胴体及下盖之间设有2道O形密封圈，2道密封圈之间装有压环，在压环上钻有24个径向小孔，当密封圈泄漏时油或水能从孔中排出。因而如有较多的水或油泄出时，为密封圈老化失效所致，应及时更换。3

相关标准TB/T 2394—2007 《内燃机车用机油热交换器》已于2007 年10 月1 日开始实施。该项标准代替了TB/T 2394—1993 《内燃机车热交换器技术条件》和TB/T 1732—1986 《内燃机车热交换器性能试验方法》2 项标准。1