HXN5型内燃机车由南车集团戚墅堰机车有限公司与美国GE公司合作设计制造，是目前国内功率最大的交流传动内燃机车，将逐步成为中国铁路干线货运的主型内燃机车。HXN5型内燃机车柴油机额定功率4660kW，最大运用速度120km/h， 该型机车排放低，节能好，达到了美国Tier2标准。为满足主干线项目国产化需要，大连通铁热动力设备有限公司与戚墅堰机车有限公司、美国GE公司三方合作研发了HXN5型机车用散热器。 
　　2 HXN5型内燃机车冷却系统原理 
　　内燃机车工作过程中，柴油机等许多零部件强烈受热，需要强迫冷却，为此设置了冷却水系统。其主要功能是：冷却与燃气直接接触的零部件、柴油机机油及柴油机的增压空气，使柴油机的各零部件、柴油机机油及增压空气均保持在一定温度范围内，保证柴油机正常工作。冷却水还对空气压缩机及压缩后的空气进行冷却，并通过燃油加热系统对燃油进行加热。 
　　HXN5型内燃机车冷却水系统采用全封闭式加压循环型式系统。冷却水系统主要由散热器、膨胀水箱、机油热交换器、流向控制阀、燃油加热器以及相应的管路、阀门等组成。 
　　为了优化机车的排放、功率以及燃油效率，对HXN5型机车冷却系统回路加装了流向控制阀，以控制冷却水系统的冷却模式。冷却模式分为：排放模式和热机模式。在排放模式下，冷却水系统为优化排放而对中冷器提供最大冷却能力；在热机模式下，冷却水系统为优化功率和燃油效率而对柴油机提供最大冷却能力。根据冷却水的几个设置点温度、空气歧管温度及柴油机滑油温度，机车冷却控制系统将冷却系统转换到排放模式或者热机模式下运行。设置点温度的设置确保可最大程度保护柴油机，同时使模式间的循环操作最小化。 
　　3 HXN5型内燃机车散热器性能参数要求 
　　表1列出了在环境温度25℃， 海拔0m的规定条件下散热器的散热量要求。 
　　表1 散热器初始设计参数 
　　在柴油机N8档位条件下，散热器最大内部工作压力为0.31MPa。在额定空气流速下，主散热器水侧允许的最大压降为36kPa。 
　　4 新型散热器结构与分离式冷却设计 
　　HXN5型机车上共安装两组散热器，与水平成27.5°夹角分别置于冷却间顶部左右两侧。从结构上，散热器主要由芯体，水室，侧板，中间挡板，O形圈，拉筋，吊装板，紧固件等零部件组成。与常规冷却系统中高温水和低温水循环各自独立不同，HXN5型机车散热器采用分离式冷却设计，每组散热器内部划分为主散热器、子散热器1和子散热器2，其中主散热器设计为6排散热扁管，子散热器1和子散热器2分别为3排散热扁管。 
　　散热器芯体所使用的散热扁管采用进口高频焊接黄铜管，散热翅片采用强化型纯铜带，散热管端部与芯体主片之间采用国际先进的机械胀接制造技术，能够很好的承受机车运行时产生的热应力、疲劳应力以及消除机械振动对散热器主片与管根连接处的负面影响，从而大大提高了产品质量和使用寿命。散热器水室内部设置了防冲板，隔板，溢流孔等，降低了散热器冷却水入口处的局部水速，调整和改善了冷却水的流场分布。 
　　散热器分离式冷却设计实现了机车两种冷却模式的转换。 
　　（1）排放模式及循环回路 
　　在排放模式中冷却水系统的工作原理如图1所示。由柴油机水泵出来的冷却水进入柴油机，经过对柴油机冷却后，一部分冷却水直接回到水泵前再次进入柴油机循环，另一部分冷却水则进入主散热器，经过主散热器后进入子散热器1进行进一步的冷却后，一部分水通过管路、流向控制阀进入机油热交换器和燃油加热器，然后回到水泵。另一部分水则进入子散热器2，得到进一步冷却的冷却水进入中冷器冷却增压空气，降低增压空气温度，从而达到降低柴油机排放和增强涡轮增压器的喘振极限的目的。冷却水从中冷器出来后与机油热交换器方向的管路会合后回到水泵。 
　　（2）热机模式及循环回路 
　　热机控制模式则是通过控制流向控制阀的转换，将由子散热器2出来的最低温度冷却水输送至机油热交换器及燃油加热器，达到对润滑油的强劲冷却，以防止柴油机过热。从子散热器1出来的冷却水则通过流向控制阀进入了柴油机中冷器。 
　　HXN5型机车冷却系统设置有两个膨胀水箱，膨胀水箱提供散热器的排气、冷却水的膨胀空间和柴油机冷却系统的补水。当柴油机停机时，散热器中的水将流回到水箱。 
　　5 散热器型式试验 
　　2009年2月至5月，HXN5型机车散热器在铁道部产品质量监督检验中心内燃机车检验站进行了传热性能，冷却水阻力等型式试验。 
　　5.1 散热器传热性能试验 
　　考虑到HXN5型机车散热器实物巨大，国内现有试验台无法满足实物试验的要求，因此，性能试验采用模型的方式进行，散热器的传热系数和空气阻力通过试验直接得到，而散热量用该传热系数换算到规定工况求得。表2为试验模型散热器传热性能指标。 
　　表2 试验模型散热器传热性能指标 
　　试验工况： 
　　（A） 散热器进气温度为25℃，主散热器进水温度80℃，进水流量为7.74m3/h；子散热器1和子散热器2的进水温度为72.75，进水流量为5.53m3/h。 
　　（B）散热器进气温度为25℃，主散热器进水温度80℃，进水流量为7.74m3/h；子散热器1和子散热器2的进水温度为72.75，进水流量为2.57m3/h。 
　　根据检测数据计算结果绘制的Qw=f（Ga）和△Pa=f（Ga）的关系曲线见图2、3、4 
　　5.2 散热器冷却水阻力试验 
　　测试在规定的冷却水流量（主散热器、子散热器Ⅰ和子散热器Ⅱ的水流量分别为68.1m3/h、48.8m3/h和22.7m3/h）附近范围内，选取六个不同冷却水流量点，依次对三个散热器单独进行测试。在对其中一个散热器测试时，其它两个散热器的水流量保持在规定的水流量下不变。表3为散热器水阻力性能指标。 
　　表3 散热器水阻力性能指标 
　　主散热器水阻力随其进口水流量的变化曲线见图5。 
　　图5 主散热器水阻力随进口水流量的变化结果 
　　经检验，主散热器的水阻力在进水流量68.07m3/h时为35kPa，符合试验大纲的有关要求。 
　　6 装车性能试验 
　　2010年7月，HXN5型内燃机车在新疆鄯善进行了高温性能试验，在高温条件下，热平衡后机车油水温度正常，机车冷却模式转换成功，新型散热器完全能够满足机车冷却能力要求。 
　　7 结束语 
　　2009年7月，HXN5型内燃机车散热器通过了铁道部机车验收室、戚墅堰机车有限公司和GE公司联合进行的首件评审认定工作，并于2009年10月开始批量装车运用。HXN5型内燃机车散热器国产化的进程，同时也是引进、消化和吸收国外先进设计理念和设计经验的过程，极大地提高了企业自身的自主研发能力和生产制造能力。