1、TB 中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 173486 内燃机车散热器性能实验方法 19861224发布 19870701实施 中华人民共和国铁道部 发布 内燃机车散热器性能试验方法 1. 总则 1.1. 适用范围 本标准适用于内燃机车空气冷却的水散热器性能试验。 1.2. 基本要求 1.2.1. 提交试验的散热器必须符合有关国标和部标的规定，同时还应是符合产品图样和设计文件技术要求的合格产品。 1.2.2. 提交试验的散热器必须通过不低于工作压力1.5倍的压力试验，保压5min，不得渗漏变形。 1.2.3. 各种测试仪表须按期作计量检定。 1.3. 试验项目 1.3.1. 散热器性能试验是
2、测试散热器的传热性能和流体阻力特性的专门试验。 1.3.2. 散热器性能试验需测定散热器的敌热量Q、传热系数k、空气阻力损失pa和水的阻力损失pw随流体速度变化的关系。 2. 试验装置 为了模拟机车散热器的运用工况，满足流体温度和流量的调节需要及较准确地测试各有关参数，试验装置由水系统和空气系统两部分组成。 2.1. 水系统由水泵组，水加温装置、水量调节装置、水温调节装置、水量测量装置、膨胀水箱、排气装置及管路等部件组成。 2.2. 空气系统由风机组，风洞、风量调节装置、风温调节装置及风道等部件组成。 2.2.1. 风洞由入口段、整流段、收缩段、测量段及试验段组成。 2.2.2. 测量段和试验
3、段应采取保温隔热措施。 2.3. 空气系统和水系统各风道、管路、阀门等不得漏气漏水。 3. 试验用仪器仪表 3.1. 测量流量用的仪器仪表 3.1.1. 空气流量用毕托管及其二次仪表0.01mm刻度的补偿式微压计测量。也可用精度相当的其它型式流量计测定。 3.1.2. 测量空气流量的风洞测量段的流场系数不低于0.95。 3.1.3. 水流量用涡轮流量变送器及其二次仪表频率计测量。也可用容积法、孔板流量计或其它测量装置测定。 3.2. 测量温度用的仪器仪表 13.2.1. 散热器进口空气平均温度及出口空气平均温度用网状电阻温度计及其二次仪表精度为0.02级的测温双臂电桥或用网状热电偶堆及其二次仪
4、表0.1级电位差计测定。也可用精度相当的其它温度计测定。 3.2.2. 散热器进出口水的温度用分度值为0.1的标准玻璃温度计测量。也可用精度相当的其它温度计测定。 3.3. 测量压力用的仪器仪表。 3.3.1. 散热器前的空气静压用测压环及其二次仪、表一级精度倾斜微压计测量。测压环是连通数个测压管的环行管。测压管内孔与测压孔应在同一中心线上并垂直于气流方向。测压孔直径为12mm，均匀分布在测量段风筒的同一横截面上，其内表面不得有毛刺。静压的测量也可用精度相当的其它仪表测定。测压孔距散热器进出气端面的距离为100150mm。 3.3.2. 散热器前后的空气阻力可用3.3.1款规定的方法分别测量散
5、热器前后的静压，再计算求得。也可用测试散热器前后空气压差的方法直接测定。 3.3.3. 水的压力用不低于0.4级标准压力表测量。也可用U形水银压力计或精度相当的其它压差计测定。 3.3.4. 大气压力用动槽式水银气压计或其它型气压计测定。 4. 测试参数 性能试验应测试下列各参数： 4.1. 散热器前空气平均温度 Ta1，ta1 K， 4.2. 散热器后空气平均温度 Ta2，ta2 K， 4.3. 空气流量 Va m3h 4.4. 散热器前空气静压 hst Pa 4.5. 散热器前后空气压差 pa Pa 4.6. 散热器进水温度 Tw1，tw1 K， 4.7. 散热器出水温度 Tw2，tw2
6、K， 4.8. 水流量 Vw m3h 4.9. 散热器进出口水压差 pw Pa 4.10. 大气压力 B Pa 5. 试验方法 5.1. 散热器性能试验是用实物在专用试验台上进行。 25.2. 传热性能试验是在固定散热器的水速Ww、散热器的进水温度tw1及散热器前空气平均温度ta1在规定值的工况下进行，选定空气的重量流速ua，当水和空气的温度、流量稳定后，同时采点，测定并记录4.1至4.10条所规定的各有关参数。相同试验点重复采点35次，求取各参数的平均值。 5.3. 改变放热器的空气重量流速ua，保持散热器的水速Ww、进水温度tw1、进口空气温度ta1在5.2条的规定值不变，并按5.2条的方
7、法进行试验和采点。空气重量流速的改变应在额定工况附近范围内选取不少于六个不同的试验点。同时测试散热器的空气阻力。 5.4. 散热器的水阻试验在额定水速附近范围内选取不少于六个不同的水速，测试散热器进出口水的压力或压差。 5.5. 按散热器性能试验计算表的程序和计算方法计算散热器的传热系数K、散热量Q、空气阻力pa、水阻力pw，等参数，并绘制一组K=f(ua)、Qw=f(ua)、Pa=f(ua)及pw=f(Ww)的关系曲线。 5.6. 根据需要，可另选其它不同水速，按照5.2至5.5条的程序和方法进行不同工况的试验和数据整理，从而又可得出其它不同水速下的传热性能和流体阻力特性试验结果。 5.7.
8、 散热器进水温度tw1与预定值不得超过0.2，进气温度ta1与规定值不得超过5。 5.8. 各试验点水侧放热量Qw与空气侧吸热量Qa之间的热平衡误差不得超过5%。 6. 试验计算方法 6.1. 水流量计算(涡轮流量计) 6.3=wwwnv式中：Vw水流量，m3/h nw频率计每秒次数，Hz； w一一流量计系数。 6.2. 用毕托管测试流场时，平均动压的计算 221+=nhhhhdnddd式中：dh一一平均动压，Pa； hd1，hd2hdn一一同一毕托管在不同测点处的实际动压，Pa； dnhhdhhdhhdndd= ,2211式中：一一毕托管校正系数； hd1，hd2，hdn。微压计动压读数，
9、Pa。 6.3. 空气流量Va的计算 3dahfV23600 = 式中：Va空气流量，m3h； hd测量段截面中心空气实际动压， Pa； 测量段空气密度， kgm3； f测量段横截面积，m2； 流场系数。 6.4. 散热器前空气密度的计算 ()11273astastRThBtRhB +=+= 式中：空气密度,kgm3； B大气压力，Pa； sth散热器前空气静压， Pa； 1aT、散热器前空气平均温度， K、； 1atR气体常数， 对于空气R=287.1J(kg.K）。 6.5. 对数平均温差T的计算 ()()12211221lnawawawawtttttttttT= ()( )1221122
10、1lnawawawawtTTTTTTTT= 式中： T对数平均温差，K； Tw1， tw1散热器进水温度，K、； Tw2， tw2散热器出水温度，K、； Ta1， ta1散热器前空气平均温度，K、； Ta2， ta2散热器后空气平均温度，K、； t校正系数。 6.6. 其它参数参照散热器性能试验计算表的程序和公式计算。 47. 油散热器的性能试验方法按本标准执行。其不同点是将本标准中的试验装置、仪器仪表、测试参数、计算方法中的有关永系统改为相应的油系统，水参数改为相应的油参数。 试验编号_ 散热器性能试验计算表 散热器名称_ 散热面积F=_m2气道面积fa=_m2序 号 项 目 符 号 单 位
11、 计 算 公 式 1 21 散热器前空气温度 ta1 测 得 2 散热器后空气温度 ta2 测 得 3 空 气 温 差 ta K ta=ta2-ta1 4 空气平均温度 tam ()2121aaamttt += 5 散热器前空气压力 hst Pa 测 得 6 散热器前空气密度 kgm3=(B+hst)(273+ta1) 7 空气压力差 pa Pa 测 得 8 空 气 比 热 Cpa kJ(kgK)查 表 9 空气动压头 hd Pa 测 得 10 空 气 流 量 Va m3h dhfV =23600011 散热器内空气重量流速 Ua kg(m2.s) 3600/ =aaafvu 12 空气吸热量
12、 Qa kW apaaaatCfUQ = 13 散热器前水温 tw1 测 得 14 散热器后水温 tw2 测 得 15 水 温 差 tw K tw=tw1-tw2 16 水的平均温度 twm ()2121wwmtttw += 17 水 的 比 热 Cpw kJ(kgK)查 表 18 水 的 密 度 w kgm3查 表 19 水 的 流 量 Vw m3h 测 得 20 散热器内水流速 Ww mS Ww=Vwfw3600 21 水的放热量 Qw kW Qw=VwpwCpwtw3600 22 热平衡误差 ( ) 100/ =WaWQQQ 23 对数平均温差 T K 24 传 热 系 数 K W(m2
13、.K) K=QwFT1000 25 散热器冷却效率 =(tw1-tw2)(tw1-ta1)100 26 散热器水阻 pw Pa 测 得 27 28 5试验计算表 大气温度t=_ 大气压力B=_Pa 日期_ 道面积fa=_m2水道面积fw=_m2风洞测量段面积f=_m2式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 得 得 得 得 表 得 得 得 表 表 得 )100 得 计算人 复核人 6附 录 A 主要符号表 (补充件) 量的名称 符 号 单位符号 大气压力 B Pa 散热器散热面积 F m2散热器气道通过截面积 fa m2散热器水道通过截面积 fw m2散热器前空气平均温度 Ta
14、1，ta1 K， 散热器后空气平均温度 Ta2，ta2 K， 段热器前空气静压 hst Pa 散热器空气压力差 Pa Pa 空气定压比热容 Cpa KJ(kgK) 空气平均密度 pa kgm3空气动压头 hd Pa 流场系数 空气流量 Va m3h 空气重量流速 ua kg/（m2.s） 空气吸热量 Qa kW 散热器进水温度 Tw1，tw1 K， 散热器出水温度 Tw2，tw2 K， 水的定压比热容 Cpw KJ(kgK) 水的密度 w k9m3冰流量 Vw m3h 水流速 Ww ms 水的放热量 Qw Kw 热平衡误差 % 对数平均温差 T K 传热系数 K w/（m2.K） 散热器永阻
15、pw Pa 气体常数 R J(kgk) 7附 录 B 单位换算表 (参考件) 1bar=105Pa 1mbar=10.2kgfm21kg f=9.81 N 1Nm2=1Pa 1mmH20=1kgfm2=110-4kgfcm2=9.80665 Pa 9.81Pa 1kW.h=3.6106J 1J=2.77778107kW.h 1kcal=4186.8J 1W=1JS 1kcal（kg.K）=4.1868 kJ/（kg.K） 1kcal(m2.h.)=1.163W（m2.k) 1kgf.m= 9.81J 附加说明： 本标准由铁道部标准计量研究所提出。铁道部大连内燃机车研究所归口。 本标准起草单位：铁道部科学研究院机车车辆研究所。 本标准起草人：方昌烈、 张相衡、 韩士元。 8
