Расчёт радиатора

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Радиаторы являются теплорассеивающим устройством, предназначенным для передачитепла от охлаждающей жидкости окружающей среде. Радиаторы относятся к рекуперативным (поверхностным) теплообменникам, т.е. таким, у которых теплота горячего теплоносителя к холодному передается через стенку, разделяющую теплоносители. Кроме этого, радиатор является теплообменником перекрестного тока, в котором потоки воздуха и охлаждающей жидкости пересекаются под прямым углом.

Суть расчета сводится к получению компактного радиатора, обладающего небольшим гидравлическим сопротивлением, который должен обеспечить рассеивание заданного количества тепла .

1. Исходные данные:

– Количество отводимого радиатором тепла 400 055 Вт

– Массовый расход охлаждающей жидкости через радиатор при последовательном соединении расширительного бочка = [кг/с];

где - теплоемкость рабочего тела (жидкости) [Дж/(кгК)];

– температура жидкости после двигателя и до него [К].

При циркуляционной системы охлаждения: ,

Теплоемкость антифриза А-40 при заданной температуре

кДж/(кгК).

– Температура охлаждающей жидкости на входе в радиатор

и на выходе их него .

– Атмосферное давление

– Температура окружающего воздуха

2. Расчетное количество тепла с учетом реализации потенциальных свойств радиатора:

где = коэффициент реализации потенциальных свойств радиатора при его работе.

3. Зададимся скоростью жидкости в каналах сердцевины, из интервала выбираем 0,7 м/с и длиной трубок сердцевины Н = 1 м.

4. Общая площадь поперечного сечения жидкостных каналов:

где при

5. Выбираем тип поверхности охлаждения

Тип поверхности охлаждения ТП-27
Параметры, мм	Теплоотдача	Сопротивление
dг.в.		S1	S2	S3	Ст	n	Сr	m
1,68		20,3	17,6	1,8	0,9	1,63	1,03	0,66

Размер поперечного сечения единичного жидкостного канала

Гидравлический диаметр жидкостного канала:

= 0,01 м – т.к поперечное сечение трубки имеет вид окружности.

6. Число жидкостных каналов сердцевины радиатора:

7. Площадь охлаждения с жидкостной стороны:

8. Площадь охлаждения с воздушно стороны:

где = 11 – коэффициент оребрения.

9. Зададимся числом трубок в сердцевине, из интервала z = 2…5, выбираем 4.

10. Количество трубок в одном ряде: при шахматном расположении при нечетном числе рядов в первом ряде

Округляем полученное значение до целого =52.

11. Ширина сердцевины радиатора:

12. Глубина радиатора:

13. Площадь фронтовой поверхности:

14. Коэффициент объемной компактности:

15. Зададимся следующими значениями:

– скорость течения воздуха на входе в радиатор из интервала выбираем 12 м/с;

– давление воздуха перед радиатором

– температура воздуха на входе в радиатор

16. Расход воздуха через радиатор:

17. Подогрев воздуха в радиаторе:

18. Средняя температура:

19. Температура на выходе из радиатора:

20. Число Рейнольдса для жидкостного и воздушного потоков:

где – скорость в наименьшем поперечном сечении сердцевины:

где

21. Средние числа Нуссельта жидкостного и воздушного потоков:

Для переходного режима течения:

,

где

где - эмпирический коэффициент.

22. Средние значения коэффициентов теплоотдачи:

где при при

23. Определим коэффициент теплопередачи от потока жидкости воздушному потоку. Ввиду тонкой стенки трубок сердцевины и большого коэффициента теплопроводности материала трубок термическим сопротивлением стенки можно пренебречь:

24. Средний логарифмический температурный напор:

где R и P-вспомогательные величины:

где - коэффициент противоточности теплообменника при однократном перекрестном токе.

25. Количество тепла, которое рассеивается в идеальном случае спроектированным радиатором:

26. Погрешность расчета:

Полученное больше исходного на 5,89%, следовательно, расчет можно считать законченным (жидкость будет частично перепускаться по малому кругу циркуляции при помощи термостата).

27. Гидравлическое сопротивление воздушного тракта радиатора:

где - эмпирический коэффициент.

Потери полного давления в воздушном тракте радиатора:

Давление воздуха за радиатором, если пренебречь его тепловым сопротивлением: