RU2553046C1 - Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling - Google Patents

Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling Download PDF

Info

Publication number
RU2553046C1
RU2553046C1 RU2013151827/06A RU2013151827A RU2553046C1 RU 2553046 C1 RU2553046 C1 RU 2553046C1 RU 2013151827/06 A RU2013151827/06 A RU 2013151827/06A RU 2013151827 A RU2013151827 A RU 2013151827A RU 2553046 C1 RU2553046 C1 RU 2553046C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiator
cooling
tube
tubes
inserts
Prior art date
Application number
RU2013151827/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013151827A (en
Inventor
Олег Валерьевич Мельниченко
Егор Владимирович Чупраков
Александр Юрьевич Портной
Сергей Геннадьевич Шрамко
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority to RU2013151827/06A priority Critical patent/RU2553046C1/en
Publication of RU2013151827A publication Critical patent/RU2013151827A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2553046C1 publication Critical patent/RU2553046C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention is intended to be used on transport means and relates to cooling devices of operating equipment of diesel locomotives. A radiator of a honeycomb type for oil and water cooling consists of cooling tubes of a round cross-section with hexagonal bases located horizontally in the movement direction of a locomotive to provide air passage via the tube, with that, swirler inserts are soldered into cooling tubes of the round cross-section; besides, thickness of a plate of a swirler insert decreases from the tube edge to its centre. Shape of side walls of the radiator housing is changed in the form of a wave so that one radiator as to wave can enter another one with a possibility of adding additional tubes to overall dimensions of the radiator.
EFFECT: invention provides increase of a radiator surface area swept with air and improvement of dimension parameters of the radiator at honeycomb location of inserts.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение предназначено для применения на транспорте и относится к охлаждающим устройствам работающего оборудования дизельных локомотивов.The invention is intended for use in transport and relates to cooling devices of operating equipment of diesel locomotives.

При сгорании топлива в цилиндрах дизеля выделяется большое количество тепла, которое нагревает стенки цилиндров, поршни крышки, выпускные коллекторы и т.д. Если бы от этих деталей не отводилось тепло, работа дизеля была бы невозможной - высокая температура не позволила бы подвести масло к трущимся деталям цилиндропоршневой группы, вызвала бы коробление деталей, появление трещин и т.д. Для отвода тепла от дизеля в нем используют в качестве теплоносителя воду и масло. Вода охлаждает цилиндры дизеля, крышки цилиндров и остальной газовыпускной тракт. Масло (вода) охлаждает поршни и другие трущиеся детали. В современных дизелях, кроме того, необходимо охлаждать надувочный воздух, а в гидроприводе - его масло. Заставляя циркулировать воду или масло между нагретыми частями дизеля и охлаждающими устройствами по замкнутому контуру, необходимую долю тепла от нагретых деталей отводят теплоносителями и рассеивают в окружающую воздушную среду [1].During fuel combustion, a large amount of heat is generated in the diesel cylinders, which heats the cylinder walls, cover pistons, exhaust manifolds, etc. If heat had not been removed from these parts, the operation of the diesel engine would have been impossible - high temperature would not have allowed the oil to be brought to the rubbing parts of the piston-cylinder group, would have warped the parts, cracked, etc. To remove heat from a diesel engine, it uses water and oil as a heat carrier. Water cools the diesel cylinders, cylinder covers and the rest of the gas outlet. Oil (water) cools pistons and other rubbing parts. In modern diesel engines, in addition, it is necessary to cool the inflatable air, and in the hydraulic drive - its oil. Forcing water or oil to circulate between the heated parts of the diesel engine and cooling devices in a closed circuit, the necessary fraction of the heat from the heated parts is removed by the heat carriers and dissipated into the surrounding air environment [1].

Принцип отвода тепла в охлаждающих устройствах заключается в следующем. Теплоноситель (вода, а в отдельных случаях и масло) подводится к секциям радиаторов системы охлаждения, расположенным фронтом с боков кузова в специальной закрытой камере (шахте). Теплоноситель перетекает по множеству оребренных снаружи трубок секций из одних коллекторов в другие. При этом между трубками секций по всему фронту их расположения проходит подаваемый вентилятором воздух. Воздух, проходя между трубками и их оребрением, забирает тепло от теплоносителя и нагретый выбрасывается из шахты наружу.The principle of heat dissipation in cooling devices is as follows. The coolant (water, and in some cases oil) is supplied to the sections of the radiators of the cooling system located front in front of the sides of the body in a special enclosed chamber (shaft). The coolant flows over the set of sections finned on the outside of the tubes from one collector to another. Moreover, between the tubes of the sections along the entire front of their location passes the air supplied by the fan. Air passing between the tubes and their fins takes heat from the coolant and the heated one is thrown out of the shaft to the outside.

Количество тепла, отводимого от жидкости (воды или масла), будет зависеть от времени, количества, температуры воздуха, просасываемого через секции, площади теплорассеивающей поверхности и свойств теплопередающих поверхностей, характеризуемых коэффициентом передачи.The amount of heat removed from the liquid (water or oil) will depend on the time, amount, temperature of the air drawn through the sections, the area of the heat-dissipating surface and the properties of the heat-transferring surfaces, characterized by the coefficient of transfer.

Наиболее близким решением, а следовательно, прототипом является секция радиатора сотового типа, которая состоит из множества охлаждающих трубок круглого сечения с шестигранными основаниями [2]. Пакеты охлаждающих трубок установлены между коллекторами, в шахматном порядке. Длина трубок зависит от мощности радиатора. Трубки радиатора сотового типа расположены шестигранными отверстиями горизонтально по направлению движения тепловоза (Фиг. 1). Концы трубок вставлены в специально предусмотренные для новой конструкции отверстия трубных решеток. Трубки расположены горизонтально параллельно друг другу, расстояние между ними зависит от мощности радиатора, через который протекает охлаждающая жидкость, шестигранные концы их спаяны.The closest solution, and therefore, the prototype is a section of a radiator of a honeycomb type, which consists of many cooling tubes of circular cross section with hexagonal bases [2]. Packages of cooling tubes are installed between the collectors in a checkerboard pattern. The length of the tubes depends on the power of the radiator. The radiator tubes of the honeycomb type are arranged with hexagonal holes horizontally in the direction of motion of the locomotive (Fig. 1). The ends of the tubes are inserted into the holes of the tube sheets specially provided for the new design. The tubes are horizontally parallel to each other, the distance between them depends on the power of the radiator through which the coolant flows, their hexagonal ends are soldered.

Технический результат работы данного радиатора, заключается в том,The technical result of this radiator is

что нагретая охлаждающая жидкость движется между охлаждающими трубками, омывая их наружные поверхности, в результате чего охлаждающие трубки нагреваются и передают тепло внутренней поверхности трубки. При протекании внутри трубок охлаждающий воздух нагревается, после чего попадает в окружающую среду, и теплота рассеивается.that the heated coolant moves between the cooling tubes, washing their outer surfaces, as a result of which the cooling tubes heat up and transfer heat to the inner surface of the tube. When flowing inside the tubes, the cooling air is heated, after which it enters the environment, and the heat is dissipated.

При получении оптимальных массогабаритных показателей при создании данного типа радиатора необходимо обеспечить наибольшую площадь охлаждения, омываемую воздухом, для чего необходимо стремиться расположить как можно больше охлаждающих трубок в ограниченном объеме путем уменьшения диаметра трубки и расстояний между ними. С другой стороны, с точки зрения трудоемкости сборки и последующего обслуживания необходимо принять диаметры трубок и расстояния между ними удобными для работы при создании, сборке, техническом обслуживании и ремонте.When obtaining optimal weight and size indicators when creating this type of radiator, it is necessary to provide the largest cooling area washed by air, for which it is necessary to strive to arrange as many cooling tubes as possible in a limited volume by reducing the diameter of the tube and the distances between them. On the other hand, from the point of view of the complexity of the assembly and subsequent maintenance, it is necessary to take the diameters of the tubes and the distances between them convenient for work in the creation, assembly, maintenance and repair.

Наиболее оптимальным расположением трубок в радиаторе является шахматное, в результате чего при данном расположении становится максимально возможным использовать весь полезный объем радиатора при обеспечении заданной поверхности охлаждения радиатора. Дополнительно обтекание трубы в пучке отличается от обтекания одиночной трубы, поскольку на него оказывают положительное воздействие рядом стоящие трубы. Между соседними трубами в отдельном поперечно-обтекаемом ряду образуются сужения, которые дополнительно изменяют градиент давления. В той же мере изменяются распределения скорости над трубой и характер вихревого обтекания кормовой ее части. В шахматном пучке течение жидкости в некоторой степени соответствует течению по изогнутому каналу, когда поочередно происходит сужение и расширение. Поэтому поля скоростей по глубине шахматных пучков тождественны.The most optimal arrangement of tubes in the radiator is staggered, as a result of which, at this arrangement, it becomes possible to use the entire useful volume of the radiator while providing a given radiator cooling surface. Additionally, the flow around a pipe in a bundle differs from the flow around a single pipe, since adjacent pipes have a positive effect on it. Between adjacent pipes in a separate transversely streamlined row constrictions are formed, which additionally change the pressure gradient. The velocity distributions above the pipe and the nature of the vortex flow around its aft part also change. In a staggered beam, the fluid flow to some extent corresponds to the flow through a curved channel, when narrowing and expansion take place alternately. Therefore, velocity fields along the depths of chess beams are identical.

При этом влияние расположения труб на среднюю теплоотдачу трубы в пучке разное при различных значениях числа рейнольдца Ref (число, характеризующее параметры течения вязкой жидкости). При низких числах Ref теплоотдача трубы в первом ряду пучка практически совпадает с теплоотдачей одиночного цилиндра и теплоотдачей трубы в глубинном ряду. При больших числах Ref турбулентность потока в межтрубном пространстве пучков увеличивается, что соответствующим образом повышает и интенсивность теплоотдачи трубы в глубинном ряду по сравнению с теплоотдачей в первом ряду, так как ряды труб в пучке являются турбулизаторами потока. В большинстве случаев теплоотдача по глубине пучков труб стабилизируется, начиная с третьего или четвертого ряда. В общем, в зависимости от заданных параметров радиатора можно увеличить турбулентность потока и теплоотдачу труб глубинных рядов по сравнению с теплоотдачей труб первого ряда на 10-50%, а теплоотдача труб во втором ряду на 5-15% ниже, чем в глубинном ряду [3]. Что в общем конечном итоге приводит к интенсификации теплообменных процессов и более эффективной передаче тепла от жидкости к материалу трубок.In this case, the influence of the pipe arrangement on the average heat transfer of the pipe in the beam is different for different values of the Reynolds number Re f (a number characterizing the parameters of the flow of a viscous fluid). At low Re f numbers, the heat transfer of the pipe in the first row of the beam practically coincides with the heat transfer of a single cylinder and the heat transfer of the pipe in the deep row. For large numbers of Re f, the turbulence of the flow in the annulus of the beams increases, which accordingly increases the heat transfer rate of the pipe in the deep row as compared to the heat transfer in the first row, since the rows of pipes in the bundle are flow turbulators. In most cases, heat transfer along the depth of the tube bundles is stabilized, starting from the third or fourth row. In general, depending on the specified parameters of the radiator, it is possible to increase the flow turbulence and heat transfer of the pipes of the deep rows compared to the heat transfer of the pipes of the first row by 10-50%, and the heat transfer of the pipes in the second row is 5-15% lower than in the deep row [3 ]. Which ultimately leads to the intensification of heat transfer processes and more efficient heat transfer from liquid to tube material.

Если интенсивность теплопередачи тепла от жидкости к трубкам приIf the heat transfer rate of heat from the liquid to the tubes at

изменении параметров радиатора можно сделать оптимальной, то по результатам проведенных термодинамических расчетов передача тепла от внутренней поверхности трубки к охлаждающему воздуху происходит менее эффективно (Фиг. 2). По результатам термодинамического расчета типовой трубки 1 сотового радиатора получены диаграммы, отражающие температурные поля установившегося процесса теплообмена. В процессе теплообмена трубку снаружи обтекает нагретая жидкость, внутри трубки проходит охлаждающий воздух, который нагревается по мере движения по трубке. Как видно по температурным диаграммам продольного 2 и поперечного 3 разрезов трубки, более 30% внутреннего объема воздуха при прохождении трубки не успевает прогреться.changes in the radiator parameters can be made optimal, then according to the results of thermodynamic calculations, heat transfer from the inner surface of the tube to the cooling air is less efficient (Fig. 2). According to the results of thermodynamic calculation of a typical tube 1 of a cellular radiator, diagrams are obtained that reflect the temperature fields of the established heat transfer process. In the process of heat exchange, a heated fluid flows around the outside of the tube, cooling air passes inside the tube, which heats up as it moves through the tube. As can be seen from the temperature diagrams of the longitudinal 2 and transverse 3 sections of the tube, more than 30% of the internal air volume during the passage of the tube does not have time to warm up.

Параллелепипедальная форма корпуса радиатора 4 является нерациональной (Фиг. 3), так как при шахматном расположении охлаждающих элементов остаются объемы габаритного пространства радиатора 5 без использования, что для наглядности закрашены красным цветом на выносном элементе А, данные объемы заполняются дополнительными объемами охлаждающей жидкости, что увеличивает ее общий объем в системе охлаждения. Дополнительно прямоугольная форма стенок является недостаточно жесткой при изготовлении радиатора и требует увеличения толщины боковых стенок, что требует дополнительного расхода метала при изготовлении.The parallelepipedal shape of the case of the radiator 4 is irrational (Fig. 3), since when the cooling elements are staggered, the volumes of the overall space of the radiator 5 remain unused, which, for clarity, are colored in red on the remote element A, these volumes are filled with additional volumes of coolant, which increases its total volume in the cooling system. Additionally, the rectangular shape of the walls is not rigid enough in the manufacture of the radiator and requires an increase in the thickness of the side walls, which requires additional metal consumption in the manufacture.

Основными недостатками прототипа являются:The main disadvantages of the prototype are:

1. Недостаточная площадь поверхности охлаждения, омываемая охлаждающим воздухом при сравнении с типовыми секциями радиатора, представляющими собой пучки плоскоовальных трубок, оребренные медными пластинами.1. Insufficient cooling surface area flushed by cooling air when compared with typical radiator sections, which are bundles of flat oval tubes, ribbed with copper plates.

2. Нерациональное использование массогабаритных показателей при использовании прямоугольной формы корпуса радиатора.2. The irrational use of weight and size indicators when using a rectangular shape of the radiator body.

Задачей изобретения является модификация конструкции радиатора с целью увеличения площади радиатора, омываемой воздухом, и улучшение габаритных показателей радиатора при сотовом расположении трубок.The objective of the invention is to modify the design of the radiator in order to increase the area of the radiator washed by air, and to improve the overall performance of the radiator with a honeycomb arrangement of tubes.

Поставленная задача увеличения площади радиатора, омываемой воздухом, решается за счет применения турбулизующих вставок. В радиаторе сотового типа для охлаждения масла и воды, состоящем из охлаждающих трубок круглого сечения с шестигранными основаниями, расположенными горизонтально по направлению движения тепловоза для обеспечения прохождения воздуха по трубке, в соответствии с изобретением в охлаждающие трубки круглого сечения впаиваются турбулизирующие вставки, причем толщина пластины турбулизирующей вставки уменьшается от края трубки к ее центру. Форма боковых стенок корпуса радиатора изменена в форме волны таким образом, чтобы один радиатор по волне входил в другой, с возможностью добавления в габаритные параметры радиатора дополнительных трубок.The task of increasing the area of the radiator washed by air is solved by the use of turbulizing inserts. In a honeycomb type radiator for cooling oil and water, consisting of circular cooling tubes with hexagonal bases horizontally in the direction of the locomotive to allow air to flow through the tube, in accordance with the invention, turbulent inserts are soldered into the circular cooling tubes, and the thickness of the turbulent plate The insert decreases from the edge of the tube to its center. The shape of the side walls of the radiator casing is changed in the form of a wave so that one radiator along the wave enters another, with the possibility of adding additional tubes to the overall parameters of the radiator.

Предлагается модифицировать конструкцию сотового радиатора путем осуществления вложения в охлаждающие трубки диаметром D, толщиной s турбулизирующих вставок 6 (Фиг. 4) или 8 (Фиг. 5) и последующей их спайки с трубкой 1. Турбулизирующая вставка может быть двух типов поперечного сечения а) и б).It is proposed to modify the design of the cellular radiator by embedding into the cooling tubes of diameter D, thickness s of the turbulent inserts 6 (Fig. 4) or 8 (Fig. 5) and their subsequent soldering with the tube 1. The turbulent insert can be of two types of cross-section a) and b)

Сечение а) состоит из n медных пластин 7 (Фиг. 4), соединенных между собой крест-накрест, путем разреза по центру до середины прямоугольных пластин и вставки их друг в друга. Данная вставка может быть нескольких видов и различается количеством пластин в зависимости от диаметра трубки и необходимой поверхности охлаждения. После сборки турбулизирующую вставку закручивают с шагом закрутки h. Для снижения сопротивления воздуха при прохождении радиатора в закрученной турбулизирующей вставке проделаны к отверстий диаметром d, центры которых равномерно расположены по окружности, проходящей через середину длины радиуса трубки. Для эффективной работы ребра и рационального использования цветных металлов толщина турбулизирующих вставок уменьшается от края трубки к ее центру соответственно от толщины Т до толщины t.Section a) consists of n copper plates 7 (Fig. 4), connected to each other crosswise, by cutting in the center to the middle of the rectangular plates and inserting them into each other. This insert can be of several types and differs in the number of plates depending on the diameter of the tube and the required cooling surface. After assembly, the turbulence insert is twisted with a twist step h. To reduce the air resistance during the passage of the radiator in a swirling turbulizing insert, they were made to holes with a diameter d, the centers of which are evenly spaced around a circle passing through the middle of the length of the tube radius. For the efficient operation of the rib and the rational use of non-ferrous metals, the thickness of the turbulizing inserts decreases from the edge of the tube to its center, respectively, from the thickness T to the thickness t.

Турбулизирующая вставка с сечением б) (Фиг. 5) собирается из трех медных прямоугольных листов. Каждый из листов загибают в виде швеллера и на уголках швеллера с каждой стороны на небольшом расстоянии делают небольшие прорезы до середины. При этом разрезы на двух пластинах 9 вставки делают с одной стороны на обоих уголках, на третьей пластине 10 разрезы делают на одном уголке с одной стороны и с другой стороны пластины на противоположном уголке. При сборке последовательно соединяют пластины 9 и 10 одним уголком, далее с противоположной стороны третьей пластиной 9 соединяют два оставшихся угла швеллеров, в результате чего производится скрепление всей конструкции вставки. Данная конструкция вставки не предусматривает закрутку пластин. Но в зависимости от диаметра трубки D при ее использовании можно добиться равномерного распределения живого сечения воздуха между каналами путем изменения ширины сторон и углов загиба пластины в швеллер. Применение данной вставки возможно, когда требуется обеспечить максимальную площадь охлаждения в трубках небольшого диаметра с минимальным сопротивлением движения воздуха, так как в данной вставке очень хорошо сочетается большая площадь охлаждения с равномерным распределением живого сечения для прохода воздуха по каналам в охлаждающем элементе, что снизит интенсивность их загрязнения в эксплуатации.A turbulent insert with section b) (Fig. 5) is assembled from three copper rectangular sheets. Each of the sheets is bent in the form of a channel and on the corners of the channel on each side at small distances make small cuts to the middle. In this case, cuts on two plates 9 of the insert are made on one side at both corners, on the third plate 10, cuts are made on one corner on one side and on the other side of the plate at the opposite corner. During assembly, the plates 9 and 10 are connected in series with one corner, then on the opposite side of the third plate 9 the two remaining corners of the channels are connected, as a result of which the entire structure of the insert is fastened. This insert design does not allow for plate twisting. But depending on the diameter of the tube D, when it is used, it is possible to achieve a uniform distribution of the living air section between the channels by changing the width of the sides and the bending angles of the plate in the channel. The use of this insert is possible when it is required to provide the maximum cooling area in tubes of small diameter with minimal resistance to air movement, since this insert very well combines a large cooling area with a uniform distribution of the living section for the passage of air through the channels in the cooling element, which will reduce their intensity pollution in operation.

Для увеличения площади спаивания турбулизирующих вставок с трубкой края медных пластин вставок загибают. При спайке первоначально производят облужение припоем внутренней поверхности трубки и наружных краев турбулизирующей вставки. Затем турбулизирующую вставку вставляют в трубку и производят ее нагрев. При высокой температуре припой расплавляется и под действием капиллярных сил заполняет точки контакта трубки с турбулизирующей вставкой, в результате чего производится спаивание. Для улучшения качества пайки листы турбулизирующей вставки предварительно загибают 12, для наглядности показано на выносном элементе Б. Трубка, спаянная с турбулизирующей вставкой, далее будет называться охлаждающим элементом.To increase the soldering area of the turbulent inserts with the tube, the edges of the copper plates of the inserts are bent. When soldering, they initially irradiate solder the inner surface of the tube and the outer edges of the turbulizing insert. Then the turbulizing insert is inserted into the tube and it is heated. At high temperature, the solder melts and, under the action of capillary forces, fills the contact points of the tube with the turbulent insert, resulting in soldering. To improve the quality of soldering, the sheets of the turbulizing insert are pre-bent 12, for illustration, shown on the remote control B. The tube soldered to the turbulizing insert will be called the cooling element.

Вне зависимости от формы и типа турбулизирующей вставки для исключения интенсивного загрязнения радиатора в условиях эксплуатации одним из условий является соблюдение минимальных линейных размеров каналов для прохода воздуха, которые должны быть не менее 2,3 мм.Regardless of the shape and type of the turbulence insert, in order to avoid intensive radiator contamination in operating conditions, one of the conditions is to observe the minimum linear dimensions of the channels for air passage, which must be at least 2.3 mm.

При изготовлении турбулизирующих вставок для улучшения теплоотдачи на медных пластинах вставок выдавлены небольшие бугорки,In the manufacture of turbulizing inserts, small tubercles were extruded on the copper plates of the inserts to improve heat transfer,

способствующие завихрению проходящего по ним воздуха.contributing to the swirl of the air passing through them.

Применением турбулизирующих вставок можно добиться (в зависимости от конструкции вставки) увеличения поверхности охлаждения омываемой воздухом радиатора в 1.5÷3 раза.Using turbulent inserts, it is possible to achieve (depending on the design of the insert) a 1.5–3-fold increase in the cooling surface washed by the air of the radiator.

Выполнение закрутки турбулизирующей вставки с шагом h создаст эффект закручивания (турбулизации) охлаждающего воздуха при прохождении внутри охлаждающего элемента, изменение траекторий движения воздуха приведено на диаграмме 12 (Фиг. 6). Турбулизация воздуха способствует уменьшению толщины ламинарного пограничного слоя, что приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи охлаждающего элемента на единицу площади охлаждающей поверхности на 9-24% в зависимости от величины угла закручивания и скорости течения охлаждающего воздуха. По результатам термодинамического расчета предлагаемой трубки с турбулизирующей вставкой сотового радиатора получена диаграмма 13, на которой отражен процесс теплообмена. Расчеты охлаждающего элемента проводились при одинаковых условиях, что и расчет типовой трубки. На данной диаграмме видно, что входящий охлаждающий воздух интенсивно нагревается и на выходе из трубки имеет температуру, сопоставимую с температурой нагретой жидкости, которая омывает трубку. Что хорошо просматривается на трех сечениях, расположенных по ходу движения охлаждающего воздуха: в начале трубки сечение В, в середине трубки сечение Г и в конце трубки сечение Д. По результатам расчета применение турбулизирующей вставки (в зависимости от конструкции) в общем повышает эффективность теплообменных процессов в радиаторе в 2-3,5 раза.Performing a swirling of the turbulizing insert with step h will create a swirling effect (turbulization) of the cooling air as it passes through the cooling element; the change in the air motion paths is shown in Diagram 12 (Fig. 6). Air turbulization helps to reduce the thickness of the laminar boundary layer, which leads to an increase in the heat transfer rate of the cooling element per unit area of the cooling surface by 9-24%, depending on the magnitude of the swirl angle and the flow rate of the cooling air. According to the results of a thermodynamic calculation of the proposed tube with a turbulizing insert of a cellular radiator, diagram 13 is obtained, which reflects the heat transfer process. The calculations of the cooling element were carried out under the same conditions as the calculation of a typical tube. This diagram shows that the incoming cooling air is heated intensively and at the outlet of the tube has a temperature comparable to the temperature of the heated liquid that washes the tube. What is clearly visible in three sections located along the cooling air: section B at the beginning of the tube, section G at the middle of the tube and section D. At the end of the calculation, the use of a turbulizing insert (depending on the design) generally increases the efficiency of heat transfer processes 2-3.5 times in the radiator.

Задача улучшения габаритных показателей радиатора решается следующим образом. Известно, что радиаторы в локомотиве расположены в ряд, устанавливаются параллельно друг другу с минимальными зазорами меду ними, в результате чего предлагается для эффективного использования габаритных размеров радиатора и увеличения поверхности охлаждения изменить форму боковых стенок его корпуса в форме волны таким образом, чтобы один радиатор по волне входил в другой 14 (Фиг. 7). В результате чего в габаритные параметры радиатора можно будет добавить дополнительные трубки 15, показанные для наглядности синим цветом на выносном элементе Е, которые увеличат поверхность охлаждения радиатора на 4-10% и на соответствующую величину уменьшится объем необходимой охлаждающей заполненной жидкости в радиаторе. Дополнительно изменение боковых стенок в волну придаст корпусу радиатора жесткость и прочность, необходимую при транспортировке при снятии с тепловоза, при выполнении ремонта и технического обслуживания секций радиатора.The task of improving the overall performance of the radiator is solved as follows. It is known that the radiators in a locomotive are arranged in a row, are installed parallel to each other with minimal gaps between them, as a result of which it is proposed to change the shape of the side walls of its body in the form of a wave in such a way that one radiator wave entered another 14 (Fig. 7). As a result, in the overall parameters of the radiator, it will be possible to add additional tubes 15, shown for clarity in blue on the remote element E, which will increase the cooling surface of the radiator by 4-10% and the amount of necessary cooling filled liquid in the radiator will decrease by an appropriate amount. Additionally, changing the side walls in the wave will give the radiator body the rigidity and strength required during transportation when removing it from the locomotive, when performing repairs and maintenance of the radiator sections.

Список литературыBibliography

1. Тепловозы: механическое оборудование, устройство и ремонт [Текст] / А.А. Пойда, Н.М. Хуторянский, В.Е. Кононов. - Москва: Транспорт, 1988. - 480 с.1. Diesel locomotives: mechanical equipment, device and repair [Text] / A.A. Poyda, N.M. Khutoryansky, V.E. Kononov. - Moscow: Transport, 1988 .-- 480 p.

2. Пат. Российская Федерация 76076, МПК F01P 3/00. Радиатор сотового типа для охлаждения масла и воды [Текст] / Мельниченко О.В., Горбаток С.А., Газизов Ю.В.; заявитель и патентообладатель Иркутский гос-ый ун-т путей сообщения. - №2008114482/22; заявл. 14.04.08; опубл. 10.09.08.2. Pat. Russian Federation 76076, IPC F01P 3/00. A radiator of a cellular type for cooling oil and water [Text] / Melnichenko OV, Gorbatok SA, Gazizov Yu.V .; applicant and patentee Irkutsk State University of Railway Engineering. - No. 2008114482/22; declared 04/14/08; publ. 09/10/08.

3. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. - М.: Наука, 1982. 472 с.3. Zhukauskas A.A. Convective transfer in heat exchangers. - M.: Science, 1982. 472 p.

Claims (2)

1. Радиатор сотового типа для охлаждения масла и воды, состоящий из охлаждающих трубок круглого сечения с шестигранными основаниями, расположенными горизонтально по направлению движения тепловоза для обеспечения прохождения воздуха по трубке, отличающийся тем, что в охлаждающие трубки круглого сечения впаиваются турбулизирующие вставки, причем толщина пластины турбулизирующей вставки уменьшается от края трубки к ее центру.1. A honeycomb radiator for cooling oil and water, consisting of circular cooling tubes with hexagonal bases horizontally in the direction of movement of the locomotive to allow air to pass through the pipe, characterized in that turbulent inserts are soldered into the cooling tubes of circular cross section, and the plate thickness the turbulizing insert decreases from the edge of the tube to its center. 2. Радиатор сотового типа по п. 1, отличающийся тем, что форма боковых стенок корпуса радиатора изменена в форме волны таким образом, чтобы один радиатор по волне входил в другой, с возможностью добавления в габаритные параметры радиатора дополнительных трубок. 2. A honeycomb radiator according to claim 1, characterized in that the shape of the side walls of the radiator body is changed in the form of a wave so that one radiator along the wave enters another, with the possibility of adding additional tubes to the overall parameters of the radiator.
RU2013151827/06A 2013-11-21 2013-11-21 Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling RU2553046C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151827/06A RU2553046C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151827/06A RU2553046C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013151827A RU2013151827A (en) 2015-05-27
RU2553046C1 true RU2553046C1 (en) 2015-06-10

Family

ID=53284908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151827/06A RU2553046C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2553046C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015210951A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Cooling channel insert with net structure for a generator rotor
RU2736225C1 (en) * 2017-05-10 2020-11-12 Абб Швайц Аг Electric device with improved heat removal

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113720190B (en) * 2021-09-07 2022-12-06 珠海格力电器股份有限公司 Micro-channel flat tube, micro-channel heat exchanger and air conditioner

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1210005A (en) * 1967-08-02 1970-10-28 Julian Wylly Keck Tubular heat exchangers
SU512365A1 (en) * 1973-08-20 1976-04-30 Предприятие П/Я В-8673 Heat exchanger tube
RU2027137C1 (en) * 1991-12-25 1995-01-20 Ерченко Герман Николаевич Heat exchanger
RU2230201C2 (en) * 2001-08-29 2004-06-10 Афанасенко Василий Васильевич Radiator
EP1370816B1 (en) * 2001-03-21 2007-10-31 Robert Charles Dwyer Fluid to gas heat exchangers
RU76076U1 (en) * 2008-04-14 2008-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) CELLULAR TYPE RADIATOR FOR COOLING OIL AND WATER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1210005A (en) * 1967-08-02 1970-10-28 Julian Wylly Keck Tubular heat exchangers
SU512365A1 (en) * 1973-08-20 1976-04-30 Предприятие П/Я В-8673 Heat exchanger tube
RU2027137C1 (en) * 1991-12-25 1995-01-20 Ерченко Герман Николаевич Heat exchanger
EP1370816B1 (en) * 2001-03-21 2007-10-31 Robert Charles Dwyer Fluid to gas heat exchangers
RU2230201C2 (en) * 2001-08-29 2004-06-10 Афанасенко Василий Васильевич Radiator
RU76076U1 (en) * 2008-04-14 2008-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) CELLULAR TYPE RADIATOR FOR COOLING OIL AND WATER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015210951A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Cooling channel insert with net structure for a generator rotor
RU2736225C1 (en) * 2017-05-10 2020-11-12 Абб Швайц Аг Electric device with improved heat removal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013151827A (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5193310B2 (en) Recirculation exhaust gas cooler for internal combustion engines
Bhuiyan et al. Thermal and hydraulic performance of finned-tube heat exchangers under different flow ranges: A review on modeling and experiment
US8069905B2 (en) EGR gas cooling device
mohammed Hussein et al. Structure parameters and designs and their impact on performance of different heat exchangers: A review
Amrutkar et al. Automotive radiator performance–Review
KR101417218B1 (en) Oil cooler
RU2553046C1 (en) Radiator of honeycomb type with swirler inserts for oil and water cooling
Ali et al. Effect of design parameters on passive control of heat transfer enhancement phenomenon in heat exchangers–A brief review
Sachar et al. Heat transfer enhancement of the air-cooled engine fins through geometrical and material analysis: A review
KR20100056307A (en) Inner fin with louver for heat exchanger and heat exchanger using the inner fin
Ranaware et al. A Study of Heat Transfer Enhancement using V Shaped Dimples on a Flat Plate with Experimentation & CFD
JP2016023550A (en) Corrugated fin heat exchanger
Huang et al. Comparative study on the performance of flat tube type and wasp-waisted tube type radiators
KR101014535B1 (en) Heat exchanger with cap having fuel cooling pipe
Issa et al. A numerical study of heat transfer and fluid flow in a channel with an array of pin fins in aligned and staggered configurations
KR101194570B1 (en) Turbulent pipe and heat exchanger having the same
CN206321099U (en) Intensified by ultrasonic wave spirality micro-channel descaling heat exchanger
Bhambere et al. Review on design and heat transfer analysis of solid and perforated fins for the enhancement of thermal performance of heat sinks
RU76076U1 (en) CELLULAR TYPE RADIATOR FOR COOLING OIL AND WATER
RU2758119C1 (en) Plate-tube heat exchanger
Pankaj et al. Analytical performance analysis of cross flow louvered fin automobile radiator
Kale et al. Performance evaluation of plate fin and tube heat exchanger with wavy fins a review
CN211397739U (en) EGR cooler
RU2328682C1 (en) Heat exchanger
Witry et al. CFD analysis of fluid flow and heat transfer in patterned roll-bonded aluminum plate radiators