Поверхности охлаждения и циркуляция охлаждающего тела

В двигателях с жидкостным охлаждением охлаждающее те­ло циркулирует в рубашке, минимальная толщина слоя жид­кости в которой определяется технологическими соображения­ми и составляет для быстроходных двигателей не менее 3-5 мм. С помощью распределительных каналов, направляю­щих козырьков и отверстий, а также путем изменения площади сечений проходов для воды движение жидкости организуют так, чтобы в первую очередь охлаждались наиболее нагретые поверхности, осуществлялось равномерное охлаждение без за­стойных зон и движение жидкости снизу вверх для удаления паров жидкости и воздуха. Однако, как правило, жидкость вво­дят в рубашку цилиндров, а затем направляют в рубашку го­ловки блока. Средние скорости течения жидкости в заруба-шечных пространствах составляют 0,3-1,5 м/с.

В быстроходных двигателях охлаждающую жидкость в рубашку вводят около камер сгорания с тем, чтобы менее нагре­ваемая часть цилиндров охлаждалась вследствие конвекции - это позволяет уменьшить потери на трение поршней. Для регу­лирования охлаждения двигателей в зависимости от нагрузки и температуры окружающего воздуха предусматривают не­сколько кругов циркуляции охлаждающей жидкости: при уменьшении нагрузки прекращается циркуляция жидкости в ру­башке цилиндров, а затем и через охладитель.

Элементы системы соединяют между собой стальными тру­бами и уплотняют резиновыми и паронитовыми прокладками. Для устранения нарушений плотности и поломок в результате механических и тепловых деформаций и вибрации в соединения вводят один или несколько упругих элементов из дюритовых труб.

Ниже приведены удельные значения количества воды, прокачиваемой через различные системы охлаждения [в кг/(кВт·ч)]

Проточные................................. 34-41

Циркуляционные с охладителями:

водо-водяными.................. 68-140

водовоздушными.......,....... 105-245

Удельные количества других жидкостей, прокачиваемых че­рез систему охлаждения, меняются обратно пропорционально их теплоемкостям. Сечения трубопроводов выбирают по рас­четным скоростям в линиях (1-3 м/с во впускных и 2-6 м/с во вспомогательных).

Удельная вместимость систем охлаждения составляет 0,16-2,1 л/кВт и более.

Удельные массы и габаритные размеры двигателей воздуш­ного охлаждения будут тем меньше, чем большей будет те­плоотдача с единицы массы ребер. Теоретически наиболее це­лесообразно использовать ребра с вогнутыми параболическими поверхностями и с толщиной у концов, равной нулю. Из со­ображений обеспечения необходимой прочности ребер и техно-

логичности от этой формы отступают и изготовляют ребра, форма которых показана в табл. 4. Наибольшее распространение получили ребра трапециевидной, треугольной с углом 3-5° и прямоугольной формы с

симметричными закруглениями кон­цов и оснований.

Ребра цилиндров отливают из чугуна (вместе с цилиндром), алюминиевых сплавов (в виде рубашки, напрессовываемой на стальной или чугунный цилиндр, а в двигателях с малыми D - вместе с цилиндром, зеркало которого хромируют), прота­чивают на стальных и редко-чугунных цилиндрах, заваль-цовывают из стальных, латунных или дюралевых лент в пред­варительно проточенные на поверхности стальных цилиндров круговые или винтовые канавки, напрессовывают круговые штампованные из стальной, дюралевой или латунной ленты на стальные и чугунные цилиндры, напаивают на стальные ци­линдры (отдельные ребра или ребра из спиральной ленты).

На головках цилиндров ребра имеют форму, усложненную впускными и выпускными каналами, приливами для располо­жения клапанов, свечей зажигания, форсунок. Их изготовляют

Рис.245. Схемы для расчета охлаждающих ребер

вместе с головкой, отливая из чугунов или штампуя из легких сплавов и сталей. При высокой степени форсирования двигате­лей ребра фрезеруют в стальных головках.

Размеры ребер приведены в табл. 5 (обозначения см. на рис. 245). Расстояние между цилиндрами L определяют по уравнению L = D₀ + 2h + Δp, Δp - расстояние между концами ребер, Δp не превышает обычно 2-3 мм.

Для увеличения равномерности и интенсивности охлажде­ния вокруг цилиндров и головок устанавливают специальные щитки-дефлекторы, направляющие воздух в пространство ме­жду ребрами. Дефлектирование позволяет резко сократить расход воздуха на охлаждение и, следовательно, улучшить топлив­ную экономичность двигателей.

Для увеличения коэффициента теплоотдачи ребра накло­няют к воздушному п у току под углом до 30°.

Площадь поверхности охлаждения цилиндров и головок составляет 390-780 см² на 1 кВт, при этом на долю головок двигателей с принудительным зажиганием должно приходиться не менее 60-75% общей площади ребер; в дизелях площадь ребер головок равна 40-67%.

Скорость воздуха в межреберных пространствах выбирают в пределах 10-30 м/с; в форсированных двигателях она может достигать 60 м/с.

Удельный расход воздуха на охлаждение двигателя коле­блется в пределах 54-175 кг/(кВт·ч) в зависимости от кон­струкции оребрения, дефлекторов, допустимой температуры стенок цилиндров и головок и параметров рабочего процесса (большие значения относятся к двигателям с меньшими разме- дров дизелей 45-60%. рами цилиндров.)