Далее определяют циркуляционный расход охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор:
Vж = |
|
|
Qв |
|
|
. |
(1.18) |
|
∆tж сж ρж |
||||||||
СибАДИ |
||||||||
Температура ж дкости на выходе из радиатора |
|
|||||||
tж.вых = tж.вх + ∆tж . |
(1.19) |
|||||||
Затем выч сляют поверхность охлаждения радиатора |
|
|||||||
|
|
|
Q ϕ |
' |
|
|
|
|
F |
|
= |
ж |
|
|
, |
|
(1.20) |
охл |
|
K ∆t |
|
|
|
|
||
где ϕ’ – коэфф ц ент запаса, учитывающий ухудшение теплообмена от загрязнен я решётки радиатора, ϕ’ = 1,1.
Определяют среднеинтегральное значение температурного напора на поверхности радиатора ∆t , среднюю температуру охлаждающей
жидкости в радиаторе tж.ср, среднюю температуру воздуха в радиаторе |
|||||||||||||
tв.ср: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
= tж.ср −tв.ср; |
|
|
|
|
|
||||||
∆t |
|
|
|
|
|
||||||||
tж.ср = |
tж.вых +tж.вх |
; |
|
|
(1.21) |
||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
tв.ср = |
tв + ∆tв.рад |
, |
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ∆tв.рад – подогрев воздуха в радиаторе; |
|
|
|
|
|
||||||||
∆tв.рад = |
|
|
|
Qж |
|
|
|
; |
(1.22) |
||||
F |
(ρ |
в |
W |
' ) c |
|
||||||||
|
|
|
|
|
фр |
|
в |
в |
|
||||
tж.вых – температура жидкости на выходе из двигателя, |
|
||||||||||||
tж.вых = 90…95 °С для открытых систем, |
|
|
|
||||||||||
tж.вых =100 4 10 pпар.кл −5°С− для закрытых систем, |
(1.23) |
||||||||||||
31
где pпар.кл – давление срабатывания парового клапана крышки расширительного бачка.
Фронтальная поверхность радиатора вычисляется по формуле
(1.1), плотность воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СибАДИ |
|||||||||
ρв = |
p |
0 |
106 |
, |
|
|
(1.24) |
||
|
|
tвх Rв |
|
|
|
|
|||
где tвх – температура воздуха на входе в радиатор |
|
||||||||
tвх = t0 + ∆tпр + 273; |
(1.25) |
||||||||
tпр – температура подогрева воздуха в масляном радиаторе, если по- |
|||||||||
следн й установлен перед радиатором СО, |
tпр ≈ 5…8 К; |
||||||||
t0 − расчётная температура окружающего воздуха, t0 = 45 °C; |
|||||||||
Rв– газовая постоянная воздуха, Rв |
= 287 Дж |
; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
кг К |
|
|
cв – теплоёмкость воздуха, cв = 1 005 |
Дж |
. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
кг К |
|
|
Глубину радиатора определяют по формуле |
|
||||||||
l = |
|
Fохл |
|
, |
|
|
(1.26) |
||
|
H B ϕ |
|
|
|
|
||||
где ϕ – коэффициент компактности по формуле (1.2); Vохл – геометрический объём радиатора.
Для дальнейших расчётов выбирают конструкцию охлаждающей решётки радиатора (см. рис. 1.8, 1.9) в зависимости от конструкции охлаждающей решётки задают размеры охлаждающего элемента (рис. 1 .14), для определения коэффициентакомпактности (1.2).
Трубчато-пластинчатые радиаторы ( рис. 1.14, а):
Fохл' =[2 (b + c) h − 2 (b + c) δпл + 2 (tфр tгл −b c)];
(1.27)
Vохл' = tфр tгл h ,
32
где tфр – размер охлаждающей пластины по фронту радиатора. Размер выбирается таким образом, чтобы число пластин iтфр в размере B (см. рис. 1.10) должно быть конечным;
tгл – размер пластины по глубине радиатора; СибАДИh – высота элемента. Размер выбирается из условия размещения ко-
нечного числа элементов iэн на размере H (см. рис. 1.10) на одной трубке рад атора;
b – размер охлаждающей трубки по глубине радиатора; c – размер охлаждающей трубки по фронту радиатора; δпл– толщ на охлаждающей пластины.
а б
Рис. 1.14. Охлаждающие элементы решётки радиаторов[9]: а – трубчато-пластинчатые; б – трубчато-ленточные
Кроме того, выбирают толщину стенки охлаждающей трубкиδтр. Трубчато-ленточные радиаторы (рис. 1.14, ):
Fохл' = 4 lл tгл + 2 (b +c) tл;
(1.28)
Vохл' = tфр tгл tл ,
где tл – шаг гофра ленты. Размер выбирается из условия размещения конечного числа элементов на размере H (см. рис. 1.10) на одной трубке радиатора;
lл – длина развёртки половины гофра охлаждающей ленты.
33
Размер tгл выбирают из расчёта размещения конечного числа элементов iтгл на глубине l радиатора.
Далее определяют количество охлаждающих трубок для одного хода охлаждающей жидкости:
СибАДИ |
|
iтр = iтфр iтгл |
(1.29) |
и количество охлаждающих элементов |
|
iэ = iтфр iэн iтгл . |
(1.30) |
Конструкц я ж дкостного насоса. В принудительной СО жидкост-
ный насос предназначен для создания циркуляции жидкости. Кроме того, насос препятствует о разованию паровоздушных пробок и обеспечивает равномерность охлажден ядеталей КШМ.
Ц ркуляц я ж дкости в СО достигает 7…12раз/мин, скорость жидкости во всасывающем патру ке около2,5…3 м/с, большие скорости могут вызвать кавитацию; напор, создаваемый насосом, равен 0,05…0,20 МПа;мощность на привод насоса составляет 0,5…1,0 % от номинальной мощности ДВС;гидравлический КПД– 0,6…0,7, механический и объёмный КПД– 0,8…0,9.
Привод насоса осуществляется от коленчатого вала с передаточным числом 1…1,5. Производительность насоса пропорциональна частоте вращения крыльчатки насоса, напор – квадрату частоты вращения крыльчатки, мощность – кубу частоты вращения крыльчатки.
На рис. 1.15, 1.16, 1.17, 1.18 представлены конструкции жидкостных насосов СО. На рис. 1.19 показаны уплотнения насосов.
Как правило, в автотракторных ДВС применяются одноколёсные центробежные насосы с односторонним подводом жидкости полуоткрытыми (полузакрытыми) крыльчатками. Функцию второго диска выполняет обработанная крышка корпуса насоса. Зазоры между крыльчаткой корпусом насоса должны быть не более : радиальный– 1, 0 мм, осевой– 0,2 мм.Крыльчатка содержит 4…8 спиральных или радиальных лопаток.
34
СибАДИ
Рис. 1.15. Конструкции жидкостных насосов [3]
35