3.1.2. Расчет параметров теплоносителей горячего контура системы охлаждения расчетного тепловоза

Определение термических характеристик теплоносителей горячего контура охлаждения для расчетного тепловоза выполняется по методике, представленной в подразделе 3.1.1 для чего необходимо:

а) обозначить: (см. табл. 3.1)

б) по заданному значению снижения температуры воды в горячем контуре охлаждения определить величину удельного теплоотвода по выражению, кДж/(кВтч):

,

(3.17)

в котором удельная теплоемкость и плотность воды должны быть рассчитаны по выражениям (3.4, 3.5) при средней температуре теплоносителя, значение которой определяется ;

в) далее значения термических параметров теплоносителей определяются с использованием выражений (3.1) и (3.16), в которых параметры серийного тепловоза необходимо поменять на соответствующие параметры расчетного тепловоза. Результаты формируются в виде табл. 3.3.

3.2. Анализ термических характеристик теплоносителей холодного контура системы охлаждения тепловозов

3.2.1. Расчет параметров холодного контура охлаждения серийного тепловоза

Для расчета параметров холодного контура системы охлаждения тепловоза необходимо использовать: мощность, частоту вращения коленчатого вала и параметры системы наддува дизеля, удельный теплоотвод от источников тепла; производительность водяного и масляных насосов (см. табл. П.1, П.2).

Расчет параметров теплоносителей в контуре целесообразно выполнять в следующий последовательности.

1. В соответствии со схемой наддува и степенью повышения давления для номинального режима работы дизеля определить температуру воздуха на входе в воздухоохладитель, используя аналитические выражения, приведенные в работе [8] или на рис. П.7 – П.11. При расчете параметров системы наддува средний адиабатный КПД ротационных компрессоров необходимо принять в пределах , а для центробежных нагнетателей рассчитать по выражению

,

(3.18)

где ­ диаметр колеса компрессора, мм.

2. Определить общее количество тепла, передаваемого в контуре, кДж/ч:

.

(3.19)

3. Для определения температуры воды на входе в холодный контур охлаждения (см. рис. П.1, П.2) необходимо:

а) ориентировочно, используя технические характеристики тепловозов [7, 8], задать температуру воды на выходе из системы охлаждения . Так как вода холодного контура охлаждает масло в ВМТ (см. рис. П1, П2), то можно рекомендовать примерное соотношение ^ОС;

б) по известной производительности водяного насоса , количеству секций , количеству ходов воды в контуре рассчитать линейную скорость жидкости, м/с:

;

(3.20)

в) используя уравнения теплового баланса для ВМТ и ОХНВ последовательно определить приращение температуры воды в контуре при охлаждении масла дизеля и наддувочного воздуха, К:

;	(3.21)
;		(3.22)

д) рассчитать температуру воды на входе в секции холодного контура, К:

.

(3.23)

4. Определить термические параметры теплоносителей для холодного контура охлаждения для чего записать:

уравнение теплового баланса для охлаждаемой воды

,

(3.24)

уравнение теплового баланса для охлаждающего воздуха

(3.25)

и уравнение теплопередачи

,

(3.26)

где – коэффициент теплопередачи серийных воздушно-водяных секций холодильника в холодном контуре, кДж/(м²·ч·К).

7. Для принятого значения температуры воды на выходе из системы совместное решение уравнений (3.24 – 3.26) с целью определения неизвестных параметров теплоносителей, т. е. температуры воды и охлаждающего воздуха на выходе из системы, весовой скорости воздуха, коэффициентов теплопередачи и т.д. необходимо выполнять в следующей последовательности:

а) из уравнения (3.25) определить температуру воздуха на выходе из системы охлаждения , К;

б) задать минимально возможное значение весовой скорости воздуха в секциях холодильника , кг/(м²·с);

в) по уравнению (3.15) для рассчитанного значения скорости воды в секциях и заданной весовой скорости воздуха определить коэффициент теплопередачи;

г) для известных значений по выражению (3.26) рассчитать количество тепла, передаваемого в контуре ;

д) если отклонение между количеством тепла и , рассчитанным по выражению (3.19) превышает заданную точность расчета, т. е.

,

(3.27)

то необходимо изменить весовую скорость воздуха и повторить расчет, начиная с пункта «в»;

е) если условие (3.27) соблюдается, а весовая скорость воздуха, определенная по представленной выше методике будет меньше 4 кг/(м²·с) или больше 15 кг/(м²·с), то необходимо изменить значение температуры воды на выходе из холодного контура охлаждения и повторить расчет, начиная с п.3.

8. По окончательно рассчитанным значениям определить:

температуру воды на выходе из ВМТ, К –

;

(3.28)

температуру воды на выходе из ОХНВ, или на входе в систему охлаждения, К, –

;

(3.29)

расход воздуха через секции охлаждения, кг/ч, –

;

(3.30)

температуру масла на выходе из ВМТ, К, –

;

(3.31)

температуру воздуха на выходе из ОХНВ, К, –

.

(3.32)

Плотность наддувочного воздуха до и после воздухоохладителя соответственно определится:

,	(3.33)
.	(3.34)