Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Основные параметры системы
Исходной величиной для расчета элементов системы охлаждения является количество теплоты, которое необходимо отвести от двигателя в охлаждающую среду. На основании данных испытаний двигателей жидкостного охлаждения различных типов удельное количество теплоты qoxл [в кДж /(кВт·ч)] имеет следующие значения.
Двигатели с принудительным зажиганием.. 2840-5700 Дизели: быстроходные.......................................... 2270-3700 тихоходные.............................................. 1890-3130
Меньшие значения относятся к более быстроходным двигателям с большими мощностями и с меньшей интенсивностью охлаждения, а также к двигателям с наддувом; большие - к двухтактным двигателям небольшой мощности. Эти величины от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом, составляют соответственно 18-35, 13,2-19,2 и 10-18,2%. При воздушном охлаждении их значения уменьшаются на 15-18%. Количество теплоты Q, передаваемое от газов охлаждающему телу в единицу времени, (167) где и - средние за время теплообмена коэффициенты теплоотдачи соответственно от газов нагреваемой стенке и от стенки охлаждающему телу; Fr и Fохл - средние площади соответственно нагреваемой и охлаждаемой поверхностей; Тг и Тохл _ средние температуры соответственно газов и охлаждающего тела; и - соответственно средний коэффициент теплопроводности и толщина стенки. Из уравнения (167) видно, что количество передаваемой через стенку теплоты зависит от рабочего процесса двигателя (влияние и Тг), размеров цилиндров двигателей (влияние Fr, Fохл, ), материала стенок и интенсивности охлаждения (влияние , Тохл и ). Если материалы деталей камеры сгорания, цилиндропоршневой группы и масла могут выдерживать высокие температуры, то необходимо для повышения топливной экономичности двигателей снижать теплоотвод в охлаждающую среду повышением температуры охлаждающего тела и уменьшением площади, воспринимающей теплоту, охлаждаемых поверхностей и коэффициента теплоотдачи. Это достигается выбором охлаждающего тела, величин и направления скоростей его относительно охлаждаемых поверхностей. Наоборот, при выборе менее жаро- и теплостойких материалов или форсирования рабочих процессов необходимо увеличивать теплоотвод, воздействуя на перечисленные выше параметры в обратном направлении.
Удельное количество теплоты qохл, отводимой в охлаждающую среду, зависит от размеров цилиндров и отношения S/D, влияющих на относительные площади воспринимающих теплоту и охлаждаемых поверхностей (f0XJl = F0XJl/Vh) (рис 242), степени наддува, определяющей количество выделяющейся теплоты, приходящейся на единицу площади, воспринимающей теплоту (рис. 243). С увеличением частоты вращения qохл уменьшается вследствие сокращения времени нагревания стенок газами (если при этом не увеличивается период догорания и не возрастает средняя температура газов). При использовании высокотемпературного охлаждения снижается на 20-25% суммарный отвод теплоты (рис. 244) в охлаждающую среду и масло (хотя при этом, как правило, увеличивается отвод теплоты в масло) и до 50%-в охлаждающую среду, что очень важно для уменьшения размеров агрегатов систем охлаждения и охладителей. Экономичность дизелей при этом повышается до 15% и вследствие некоторого улучшения рабочего процесса и увеличения nм. Эффективность теплоотвода в охлаждающую среду от стенок тем больше, чем меньше вязкость среды и чем выше ее плотность, теплопроводность и теплоемкость. Поэтому температура деталей двигателей при охлаждении этиленгликолевыми жидкостями на 10-50°С выше, чем при водяном охлаждении. При воздушном охлаждении интенсивность отвода теплоты от стенок снижается еще больше. Так, при неподвижных относительно стенок воды и воздуха и при одинаковых ΔT коэффициенты теплоотдачи различаются в 30 раз, при движении со скоростью 1-3 м/с воды и 50 м/с воздуха они отличаются в 13-15 раз. При кипении воды интенсивность теплоотдачи превышает интенсивность теплоотдачи в воздух примерно в 40 раз. Поэтому для обеспечения допустимых температур деталей двигателей воздушного охлаждения отношение площадей поверхностей, воспринимающих теплоту от газов и отдающих ее охлаждающему воздуху, увеличивают до 14 раз путем оребрения наружных поверхностей. Если масло охлаждается рабочим телом системы охлаждения, то величину qохл необходимо увеличить на 1-4,5%, а при охлаждении маслом поршней - на 5-12,0%. При охлаждении наддувочного воздуха qохл возрастает на 2-7,5%; при охлаждении корпусов турбокомпрессоров-на 2-5%. Общее количество теплоты (в кДж/ч), отводимое в охлаждающую жидкость, можно определить из уравнения (167) или по формуле
(168)
Если данных о значениях и , входящих в выражение (167), или значениях qохл нет, то для проектируемых четырехтактных двигателей жидкостного охлаждения можно использовать уравнение
где с = 0,41-0,47; i- число цилиндров; D -диаметр цилиндров, см; т = 0,6 - 0,7; n и α - соответственно частота вращения коленчатого вала и суммарный коэффициент избытка воздуха на режиме номинальной мощности. При воздушном охлаждении значение Q можно оценить по уравнению (168) в котором коэффициент В для бензиновых двигателей и дизелей выбирают в пределах 0,28-0,33 и 0,25-0,3. С учетом теплоты, отводимой от масляного охладителя и картера, значение Q увеличивается на 4-10%. Для конструирования систем охлаждения важное значение имеет величина подогрева ΔT охлаждающей среды. При малых значениях А Т детали охлаждаются более равномерно, что важно для обеспечения малых градиентов температур в деталях. Однако при малых подогревах для обеспечения необходимого теплоотвода увеличивается расход охлаждающего тела, вследствие чего возрастают затраты мощности на привод насосов, вентиляторов, а также масса и размеры охладителей. Вода может иметь температуру в пределах -2 ÷ -30°С; температура ее подогрева в двигателях во избежание выпадения растворенных солей на охлаждаемых поверхностях не должна превышать 40-50°С. Для обеспечения постоянной величины ΔT к поступающей в двигатель воде добавляют выходящую из двигателя нагретую воду в количествах, обеспечивающих температуру на входе в двигатель в пределах 20-27°С, a ΔT в пределах 15-40°С. В циркуляционных закрытых системах форсированных и быстроходных двигателей величину ΔT выбирают в пределах 5-10°С. При более высокой температуре жидкости на выходе из двигателя не только снижается расход топлива, но и уменьшается коррозионный износ цилиндров, поэтому в циркуляционных системах ее повышают до 75-95°С. При масляном охлаждении поршней, наличии специально подобранных зазоров между поршнем и цилиндром, использовании теплозащитных покрытий и масел с присадками температуру жидкости можно повысить до 100°С и более. В случае применения воды при высокотемпературном охлаждении систему охлаждения делают замкнутой и давление в ней повышают до 0,12-0,35 МПа. Ориентировочно зависимость температуры кипения воды от давления определяется формулой
где р - абсолютное давление в системе, МПа. Температура окружающего воздуха может быть в пределах - 73÷ +57°С. Работу двигателей воздушного охлаждения в столь широком диапазоне температур обеспечить трудно, поэтому в расчетах температуру воздуха на входе в вентиляторы выбирают в пределах 40-55°С, а подогрев ΔT в пределах 20-80°С. Для обеспечения работоспособности головок цилиндров, свечей, форсунок, а также масла интенсивность воздушного охлаждения должна обеспечить следующие температуры (в °С): головки цилиндров: из легких сплавов.............. 150-200 из чугунов.......................... 160-427 цилиндра...................................... 130-180 Ориентировочно коэффициент теплоотдачи [ в кВт/(м2·К)] от ребер цилиндров можно оценить по эмпирическому уравнению (опыты Стантона)
где - средняя арифметическая температур наружной стенки цилиндра и воздушного потока; - средняя скорость воздушного потока, м/с; -плотность воздуха в потоке, кг/м3; D0 -наружный диаметр цилиндра, мм. Значения α лежат в пределах 0,175-0,233 кВт/(м2К).
|