|
58,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆H |
49,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СибА |
|
|
|
|
|
14,7 |
|
|
||||||
|
ДИ |
|||||||||||||
|
39,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,9 |
|
|
|
29,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24,5 |
|
|
|
кПа |
19,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,9 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,9 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|||
|
|
насос |
насоса з |
двигатель |
двигателя из |
радиатор |
радиатора из |
насос |
||||||
|
|
Входв |
Выход |
Входв |
Выход |
Входв |
Выход |
Входв |
||||||
Рис. 1.20. Схема распределения потерь напора, создаваемого насосом [4]
Порядок расчёта жидкостного насоса СО:
1. Определение циркуляционного расхода жидкости из соотноше-
ния
|
Gж = |
|
|
Qв |
, |
(1.35) |
||
|
c |
ж |
ρ |
ж |
∆T |
|||
|
|
|
|
ж |
|
|
||
где Qв |
– количество тепла, отдаваемого охлаждающей жидкости; |
|
||||||
сж |
– теплоёмкость охлаждающей жидкости; |
|
||||||
ρж |
– плотность охлаждающей жидкости; |
|
||||||
∆Tж – температурный перепад охлаждающей жидкости в радиаторе.
∆Tж = 6…12 К.
2. Расчёт производительности насоса. Расчётная производитель-
ность насоса учитывает утечки жидкости из нагнетательной полости во всасывающую:
41
G |
= |
Gж |
м3/с, |
(1.36) |
|
η |
|||||
ж.расч. |
|
|
|
где η− коэффициент подачи, учитывающий утечки жидкости, η = 0,8...0,9.
СибАДИ |
||||||
3. Расчёт радиуса входного отверстия крыльчатки выполняется из |
||||||
условия обеспечен я расчётного количества охлаждающей жидкости: |
||||||
|
Gж.расч. |
|
= π (r2 |
− r2 ), |
(1.37) |
|
|
c1 |
1 |
0 |
|
||
где r1 |
– рад ус входного отверстия (рис. 1.21); |
|
||||
r0 |
− рад ус ступ цы крыльчатки; |
|
|
|||
c1 |
− скорость охлаждающей жидкости на входе в насос,c1 = 1…2,5 м/с. |
|||||
Из услов я (1.37) определяют r1: |
|
|
||||
|
r = |
Gж.расч. |
+ r2 . |
(1.38) |
||
|
1 |
|
π c1 |
0 |
|
|
4. Определение числа лопастей (лопаток) крыльчатки. Число ло-
пастей крыльчатки принимают от 3 до 8.
5. Построение профиля лопастей крыльчатки (см. рис. 1.21). Вход
жидкости в насос должен происходить безударно. |
ля этого определяют |
|||||
окружную скорость схода охлаждающей жидкости: |
|
|||||
|
u2 = |
|
|
pж |
, |
(1.39) |
|
1+ tgα2 ctgβ2 |
|||||
|
|
|||||
|
|
|
|
ρж ηг |
|
|
где α2 β2 |
− углы между направлениями скоростейc2, u2, W2; α2 = 8…12 °, |
|||||
|
β2 = 12…50 °; β2 = α2 . |
|
|
|
||
|
0,8 |
|
|
|
|
|
ηг |
− гидравлический КПД, ηг = 0,6…0,7; |
|
||||
pж − напор, создаваемый насосом, pж = (5…15) 104 Па.
Увеличение β2 приводит к росту напора, создаваемого насосом. В связи с этим иногда лопатки проектируют радиальными, т.е. угол β2 принимают равным 90 °. В тоже время увеличение β2 снижает КПД насоса.
42
СибА |
ДИ |
||||
Рис. 1.21. Расчётная схема жидкостного насоса [1, 2, 3, 4, 9] |
|||||
Далее для построения профиля лопастей крыльчатки определяем |
|||||
радиус схода жидкости: |
30 u2 , |
|
|||
r = |
(1.40) |
||||
2 |
π n |
|
|||
|
|
вм |
|
||
где nвм – частота вращения крыльчатки в минуту. |
|||||
Определяем окружную скорость u1 |
з следующего равенства: |
||||
u1 |
= u2 , |
|
|||
r |
|
r |
|
||
1 |
2 |
|
|
||
откуда |
|
u2 r1 |
|
|
|
u = |
. |
(1.41) |
|||
|
|||||
1 |
|
r2 |
|
||
|
|
|
|||
43
Радиальная скорость схода жидкостиcr рассчитывается по формуле
cr = |
pж tgα2 |
. |
(1.42) |
|
|||
|
ρж ηг u2 |
|
|
СибАДsinβ И |
||||||
Абсолютная скорость схода жидкости определяется по формуле |
||||||
c2 = |
|
cr |
. |
(1.43) |
||
|
sin α2 |
|
||||
Угол между относительной скоростью W1 |
и отрицательным на- |
|||||
правлен ем окружной скорости u1 |
находится из выражения: |
|||||
tgβ = |
c1 |
. |
(1.44) |
|||
|
1 |
|
u1 |
|
||
Угол β1 зменяется в пределах 40…55 °, но иногда может быть и меньше.
Далее строят проф ль лопатки (см. рис. 1.21). Для этого из центра О радиусом r2 проводят внешнюю окружность, а радиусом r1 – внутреннюю.
Затем на внешней окружности в произвольной точке В строят угол β2. От вертикального диаметра, проходящего через точку В, по часовой стрелке
откладывают угол β = β1 + β2 до пересечения с внутренней окружностью в точке К. Через точки В К проводят линию до пересечения с внутренней окружностью в точке А и из середины отрезка АВ (точка L) проводят перпендикулярную ему линию до пересечения с внутренней окружностью в точке Е. После этих построений из точки Е как из центра прово-
дят дугу через точки |
В, представляющую профиль лопатки. |
||||||||||
6. Определение ширины лопаток на входе и выходе. Ширина лопа- |
|||||||||||
ток на входе b1 и выходе b2 |
вычисляется по формулам |
||||||||||
|
b1 = |
|
|
Gж.расч. |
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
z δ1 |
|
|
||||
|
|
|
2 |
π r1 − |
|
c1 |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
(1.45) |
|||
|
|
|
|
Gж.расч. |
|||||||
|
b2 = |
, |
|||||||||
|
|
|
|
z δ2 |
|
||||||
|
|
|
π r2 − |
|
|
cr |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
sinβ2 |
|
|
|||
44
где |
z – число лопаток крыльчатки; |
|
|||
|
δ1 |
и δ2 – толщина лопатки у входа и выхода. |
|
||
b1 |
В существующих конструкциях, как правило, δ1 = δ2 = 3…5 мм, |
||||
= 10…35 мм, b2 = 4…25 мм. |
|
||||
СибАДИ |
|||||
|
7. Расчёт потребляемой мощности жидкостного насоса. |
|
|||
|
|
Nж.н. = |
Gж.расч. pж |
, |
(1.46) |
|
|
|
1 000 ηм |
|
|
где ηм – механ ческ й КПД насоса, ηм = 0,9…0,95.
У автотракторных ДВС Nж.н. = (0,5...1,0%) Ne .
Распределен е давления по охлаждающему контуру рассматривают вместе с распределен ем температур жидкости. По последним оценивают упругость паров охлаждающей жидкости в отдельных точках СО.
Давлен е во всех точках СО должно быть больше упругости паров охлаждающей жидкости на величину кавитационного запаса.
Расчётным режимом СО чаще всего является режим максимальной мощности Nemax, но в отдельных случаях проверку проводят для режима максимального момента Memax, так как при уменьшении частоты вращения возможно возникновение зон парообразования из-за уменьшения давления в СО перегрев ДВС.
Вентиляторы введены в жидкостную СО для направления воздушного потока, отводящего тепло от радиатора. В настоящее время привод вентиляторов СО осуществляется электромотором, включающимся на максимальное число оборотов по сигналу от датчика, установленного в один из бачков радиатора, при достижении определённой температуры охлаждающей жидкости.
В автотракторных ДВС наибольшее распространение получили осевые одноступенчатые вентиляторы. Изготавливаются вентиляторы клёпанными или литыми (рис. 1.22).
При подборе вентилятора согласовывают его производительность и аэродинамическое сопротивление всей воздушной сети ∆pс с его характеристиками – напором и подачей. В случае высокого ∆pс = 600…800 Па
45