Тема: Расчет элементов системы охлаждения

1. Расчет водяного насоса

Циркуляционный расход охлаждающей жидкости в системе охлаждения, м³/с

,

где Дж/(кг К) – средняя теплоемкость охлаждающей жидкости; кг/м³ – средняя плотность охлаждающей жидкости; К – температурный перепад охлаждающей жидкости в радиаторе; - теплота, передаваемая охлаждающей среде,

здесь - коэффициент пропорциональности (для четырехтактного двигателя ); - число цилиндров; - диаметр цилиндра см; - показатель степени (для четырехтактного двигателя ); - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; - коэффициент избытка воздуха;

Расчетная производительность насоса, м³/с

,

где – коэффициент подачи насоса.

Радиус входного отверстия крыльчатки, м

,

где – скорость охлаждающей жидкости на выходе, м/с; – радиус ступицы крыльчатки, м.

Окружная скорость потока охлаждающей жидкости на выходе из колеса, м/с

,

где и – углы между направлениями скорости , и (рисунок 1), , ; – напор, создаваемый насосом, Па; – гидравлический к.п.д.

Радиус крыльчатки колеса на выходе, м

,

где – частота вращения крыльчатки в минуту, величина принимается примерно на 20% меньше номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Рисунок 1. Схема построения профиля лопатки водяного насоса

 

Окружная скорость входа потока, м/с

Угол между скоростями и принимается , при этом

Ширина лопатки на входе и на выходе (рис 1 а), м

,

где – число лопаток на крыльчатке; толщина лопатки у входа и выхода, м; – радиальная скорость потока на выходе из колеса, м/с

.

Ширина лопаток на входе для крыльчаток водяного насоса изменяется в пределах м, а на выходе м.

Мощность, потребляемая водяным насосом, кВт

,

где – механический к.п.д. водяного насоса.

Величина составляет 0,5 – 1,0% от номинальной мощности двигателя.

 

2. Расчет поверхности охлаждения водяного радиатора

Количество воздуха, проходящего через радиатор

,

где – количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от охлаждающей жидкости к охлаждающему воздуху, Дж/с; Дж/(кг К) – средняя теплоемкость воздуха;– температурный перепад воздуха в решетке радиатора, К.

Массовый расход охлаждающей жидкости, проходящий через радиатор

,

где – объемный расход охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор

,

где – расчетная температура воздуха перед радиатором, К.

Для автомобильных и тракторных двигателей К.

Средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе

,

где – температурный режим системы жидкостного охлаждения, К; – температурный перепад охлаждающей жидкости в радиаторе, К.

Для автомобильных и тракторных двигателей К.

Поверхность охлаждения радиатора

,

где – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К)

Для легковых автомобилей ……………………………………140-180

Для грузовых автомобилей и тракторов………………………80-100.

3. Расчет вентилятора.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе

,

где - удельная газовая постоянная воздуха, Дж/(кг К); Дж/(кг К).

Производительность вентилятора

где – количество воздуха, проходящего через радиатор

Фронтальная поверхность радиатора

,

где – скорость воздуха перед фронтом радиатора, без учета скорости движения автомобиля или трактора, м/с.

Соответственно диаметр, м и окружная скорость вентилятора, м/с

;

,

где – сопротивление воздушного тракта; – коэффициент, зависящий от формы лопастей (для плоских лопастей , для криволинейных ).

Частота вращения вентилятора с раздельным приводом

Мощность, затрачиваемая на привод осевого вентилятора

где – к.п.д. вентилятора (для осевых клепаных вентиляторов , а для литых ).

 

 

Кафедра «Мобильные энергетические средства»