Розрахунок системи охолодження двигуна

 

При стаціонарному тепловому стані двигуна кількість тепла, що відводиться охолоджувальною рідиною, приблизно відповідає кількості тепла, що випромінюється радіатором (відвід тепла з’єднувальними трубопроводами становить 2…3% від загального тепловідводу охолоджувальною рідиною).

Якщо позначити кількість тепла, яке відводиться охолоджувальною рідиною, через , то розрахунок поверхні охолодження радіатора (м²) визначиться за формулою:

(8.49)

де – кількість тепла, що відводиться охолоджувальною рідиною, визначається з теплового балансу двигуна або за емпіричною формулою: , (8.50)де q _ох –емпіричний коефіцієнт, що характеризує відведення тепла від двигуна. Для бензинових двигунів q _ох = 800…1300 кДж/КВт·с, для дизелів q _ох = 1100…1150 кДж/КВт·с. Приймаємо q _ох = 1100 Дж/(кВт·с). Після підстановки значень параметрів знаходимо: кДж/с.

Визначивши величину , знаходять кількість охолоджувальної рідини, що циркулює у системі охолодження за одиницю часу,

(8.51)

де С р– теплоємність циркулючої рідини. Для води С _р = 4,22 кДж/кг·К, для этиленгліколевих сумішей С _р = 2…3,8 кДж/кг·К;

t _вих, t _вх – відповідно температура охолоджувальної рідини на виході з радіатора і на вході до нього,°С. Для радіаторів автомобільних і тракторних двигунів значення = 5…10 ⁰С.

 

 

Таким чином:

кг/с;

– коефіцієнт теплопередачі через стінки радіатора Вт/(м²·К). Для легкових автомобілів Вт/(м²·К), для вантажних автомобілів Вт/(м²·К). Приймаємо Вт/(м²·К);

– відповідно середня температура рідини в радіаторі і повітря, що проходить через радіатор, К. Середню температуру в радіаторі для закритих систем приймають = 95…100 ⁰С. Для розрахунку приймаємо

Середню температуру охолоджувального повітря, що проходить через радіатор, визначають за формулою:

К, (8.52)

де = 310…315 К; = 20…30 К.

Приймемо =310 К і = 20 К. Тоді, = 10 К.

Після підстановки розрахункових параметрів знаходимо площу поверхні радіатора:

м². (8.53)

Для перевірочних розрахунків площі поверхні радіатора системи охолоджения можна скористатись формулою:

(8.54)

де f – питома площа системи охолодження, м²/кВт. Для легкових автомобілів f = 0,1…0,15, для вантажних – f = 0,15…0,3, для тракторів

f = 0,3…0,4.

У нашому випадку допустимо м².

Визначаємо кількість повітря, що проходить через радіатор, за формулою:

(8.55)

 

де – кількість теплоти, що передається від охолоджувальної рідини повітрю;

= 1000 Дж/кг·К – середня теплоємність повітря;

= 20…30 К – температурний перепад повітря у решітці радіатора. Приймаємо =30 К.

Таким чином, кількість повітря, що проходить через радіатор, становить:

кг/с.

Розраховуємо потужність, необхідну для приводу водяного насосу, за наступною формулою:

(8.56)

де – напор, що створюється насосом системи охолодження;

= 0,06…0,1 МПа. Приймаємо для розрахунку = 0,08 МПа;

– густина охолоджувальної рідини. Для води = 1000 кг/м³; для тосолу-А = 1120…1140 кг/м³. Вибираємо тосол-А і = 1130 кг/м³ ;

– гідравлічний ККД насосу, = 0,6…0,7; приймаємо = 0,65;

– механічний ККД насосу, = 0,7…0,9; приймаємо = 0,8;

– коефіцієнт подачі насосу, = 0,8…0,9.

Н·м/с (Вт).

Для автотракторних двигунів потужність, що витрачається на привод насосу системи охолодження, становить:

= (0,05…0,01)· N _e. (8.57)

У нашому випадку маємо:

 

 

Питання для самоперевірки

1. За якими показниками вибирають мастило для автотракторних двигунів?

2. У яких одиницях вимірюють динамічну в’язкість мастила?

3. Як класифікують сезонні мастила?

4. Як змінюється в’язкість мастила залежно від температури?

5. За якими показниками розраховують радіальні підшипники ковзання автотракторних двигунів?

6. Які середні і максимальні значення допустимого тиску на корінні і шатунні підшипники автотракторних двигунів?

7. Які робочі величини тиску і температури мастила у автотракторних двигунів?

8. Що характеризує критерій Рейнольдса стосовно радіальних підшипників ковзання?

9. Що характеризує і від яких показників залежить параметр Зоммерфельда стосовно радіальних підшипників ковзання?

10. Як визначаються максимальний, мінімальний і середній відносні зазори в радіальному підшипнику ковзання?

11. Які робочі величини зазорів у радіальних підшипниках ковзання автотракторних двигунів?

12. Які витрати мастила визначають при розрахунку радіальних підшипників ковзання?

13. Як відводиться тепло, що виникає в результаті тертя в підшипниках ковзання?

14. На основі яких рівнянь гідродинаміки створено гідродинамічну теорію розрахунку радіальних підшипників ковзання?

15. Що собою представляють гідродинамічний, гідростатичний і гідростатодинамічний підшипники ковзання?

16. Якими способами можна регулювати величину і розподіл тиску в радіальному підшипнику ковзання?

17. У чому особливість розрахунку підшипників ковзання скінченної довжини?

18. Що характеризує вантажність підшипника ковзання?

19. Як змінюється вантажність підшипника ковзання при зростанні зазору в підшипнику?

20. Які підшипники ковзання називають короткими?

21. У чому особливість розрахунку коротких підшипників ковзання?

22. Яка кількість тепла, від введеного в двигун тепла з паливом, відводиться системою мащення двигуна?

23. Які параметри враховуються при розрахунку об’єму мастила, для відводу необхідної кількості тепла?

24. Що являється визначальним параметром при розрахунку мастильного радіатора?

25. Які значення температури мастила в радіаторах у сучасних автотракторних двигунах?

26. Які значення температури повітря, що проходить через мастильний радіатор, приймають при розрахунках системи мащення двигуна?

27. Що при стаціонарному тепловому стані являється основним елементом тепловідводу від двигуна?

28. Яка середня температура охолоджувальної рідин в радіаторі допускається для закритих систем охолодження?

29. Який приймають перепад температур у розрахунках радіаторів автотракторних двигунів?

30. Як розраховують площу поверхні радіатора системи охолодження?

31. Який температурний перепад повітря у решітці радіатора приймають при його розрахунку?

32. Яка доля потужності витрачається на привод насосу системи охолодження двигуна?