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柴油机排气降温系统设计及试验 宋昌，蒋炎坤，梁垚，王松 (华中科技大学 能源与动力工程学院, 湖北 武汉 430074) 摘要：为了满足工程需求，使得柴油机能够通过进气管道在水下工作，现设计一套排气降温系统，柴油机的尾气可通过这 套系统直接排向大气，并且高温烟气还能够被冷却到一定的温度。这样就需要解决两个问题：第一，可否将高温烟气的温 度降低到 50℃以下；第二，如何减少排气降温系统对柴油机的动力性能的影响。试验结果表明：加装该排气降温系统后柴 油机输出动力性能良好，无功率和转矩损失；所设计的特殊管壳式换热器换热效果优异，能使最高温度为 503.4℃的高温 烟气降低到 39.4℃。 关键词：柴油机；排气降温；管壳式换热器 闭式循环柴油机，存在着系统大和辅助机械设 器的整体设计是合理的。根据传热基本方程式： 备多的问题，很难应用于小型水下动力装置。为了 Q UAtm (2) 解决这个问题，可以通过设计独立的排气系统，使 2 得柴油机排出气体可以直接排气管排向大气，又因 式中：Q传热量，W/(m ·k)；U总传热系 2 2 为某种特殊的要求，需要对排出的高温气体进行冷 数，W/(m ·k)；A传热面积，m ；Δt 传热对 m 却。为了使所设计的排气系统的满足要求，也为了 数平均温差，K 。 此排气系统的主要参数选择更具科学性，作者首先 其中总传热系数U 为： 针对上述的要求进行排气降温系统的设计，然后再 1 1 进行相关的试验，并得到了很多有意义的结果。 U  r r r (3) m i o h h 1 排气降温系统的计算与设计 i o 排气降温系统由三部分组成：前排气管道、管 式中：h 管程换热系数, W/(m2 ·k) ；h 壳 i o 壳式换热器、后排气管道。柴油机排出的高温烟气 程换热系数, W/(m2 ·k) ；r 金属管导热热阻， m 先经过前排气管道，在管壳式换热器中被冷却降温 W/(m2 ·k); r 换热器管束内壁热阻，W/(m2 ·k) ； i 后，再通过后排气管道排出大气。整个的设计原则