3.2.2. Особенности расчета параметров холодного контура охлаждения расчетного тепловоза

1. Для расчетного тепловоза по заданным значениям снижения температуры масла и наддувочного воздуха определить удельный теплоотвод теплоносителей, кДж/(кВтч)

,	(3.35)
	(3.36)

и общее количество передаваемого в контуре тепла, кДж/ч

.

(3.37)

Температура наддувочного воздуха для расчета его плотности и удельной теплоемкости должна быть рассчитана в соответствии с аналитическими выражениями, приведенными на рис. П.7 – П.11. Степень повышения давления в агрегатах наддува для расчетного тепловоза должна быть рассчитана по выражению

,

(3.38)

где к – эмпирический показатель (к = 1,35 – для двухтактных дизелей,

к = 1,30 – для четырехтактных);

– степень повышения давления воздуха в агрегатах наддува для серийного тепловоза.

В дальнейшем расчет параметров холодного контура системы охлаждения для расчетного тепловоза необходимо выполнять по выражениям (3.18 – 3.32), заменяя в них параметры серийного тепловоза на соответствующие параметры расчетного локомотива.

Выполненные расчеты позволяют определить мощность дизельной установки, затраченную на привод вентилятора системы охлаждения тепловоза, для чего необходимо:

а) определить сопротивление шахты холодильника, Па [10]:

;

(3.39)

б) рассчитать среднюю температуру воздуха в шахте холодильника, К:

;

(3.40)

в) определить по характеристическому уравнению плотность воздуха в шахте холодильника, кг/м³

;

(3.41)

г) рассчитать мощность, используемую на привод вентилятора для обеспечения заданного режима охлаждения теплоносителей, Вт

.

(3.42)

Очевидно, что при расчете мощности на привод вентилятора для серийного и расчетного тепловозов в выражения (3.39 – 3.42) необходимо подставить параметры для системы охлаждения соответствующих локомотивов.

Результаты расчета по методике представленной выше, необходимо оформить в виде табл. 3.3, на основании которой необходимо сделать выводы об эффективности работы системы охлаждения расчетного тепловоза.

Т а б л и ц а 3.3
Результаты анализа эффективности работы системы охлаждения тепловозов
Наименование параметра	Значение параметра для тепловоза
	серийного	расчетного
1	2	3
Суммарный отвод тепла в горячем контуре, кДж/ч
Температура воды на выходе из дизеля, ОС
Температура воды горячего контура на выходе из системы охлаждения, К
Температура воздуха на входе в систему, ОС
Температура воздуха на выходе из системы, ОС
Скорость воды в трубках секции горячего контура охлаждения, м/с
Весовая скорость воздуха в секциях горячего контура, кг/(м2с)
Коэффициент теплопередачи секций горячего контура, кДж/(м2чК)
Расход воздуха через секции горячего контура, кг/ч
Температура воды холодного контура на выходе из системы охлаждения, К
Температура воды холодного контура на выходе из ВМТ, К
Температура воды холодного контура на выходе из ОХНВ, К
Температура масла на выходе из дизеля, К
Температура масла на выходе из ВМТ, К
Скорость воды в трубках секции холодного контура охлаждения, м/с
Весовая скорость воздуха в секциях холодного контура, кг/(м2с)
Коэффициент теплопередачи секций холодного контура, кДж/(м2чК)

О к о н ч а н и е т а б л. 3.3
Температура наддувочного воздуха после агрегатов наддува, К
Плотность воздуха после агрегатов наддува, кг/м3
Температура наддувочного воздуха после воздухоохладителя, К
Плотность воздуха после воздухоохладителя, кг/м3
Расход воздуха через секции холодного контура, кг/ч
Температура воздуха на выходе из холодного контура системы охлаждения, К
Суммарное сопротивление шахты холодильника, Па
Плотность воздуха в шахте холодильника, кг/м3
Мощность на привод вентилятора, Вт

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Математическое моделирование изменения тягово-энергетических свойств подвижного состава, представленное в настоящих методических указаниях, широко используется при исследовании влияния различных эксплуатационных и конструктивных факторов на функциональные свойства изучаемого объекта.

Несомненное преимущество использования математических моделей заключается в том, что модель в большинстве случаев не требует воплощения конструктивных решений в «металл» и, следовательно, упрощает и удешевляет процессы проектирования, создания, ремонта, анализа или настройки нормативных параметров технического объекта.

Основой математических моделей, используемых в методических указаниях, служит математический аппарат, включающий в себя набор аналитических зависимостей, характеризующих взаимосвязь между выходными параметрами основного оборудования тепловоза и его тяговыми и экономическими свойствами.

В представленной методике достаточными для расчета данными являются результаты контрольных (реостатных) испытаний тепловозов в локомотивных депо.

Для учета многочисленных факторов, при которых эксплуатируются тепловозы и влиянием которых нельзя пренебречь, в задании на проектирование предусмотрена возможность изменения исходных данных, характеризующих условия эксплуатации и параметры настройки дизельного подвижного состава.

Современный уровень развития прикладной математики и вычислительной техники дает возможность производить моделирование технических систем, на работу которых оказывают влияние многочисленные внешние факторы. Путем манипуляции значениями технических параметров системы можно в конечном итоге добиться оптимального решения задачи проектирования объекта или его настройки. Применение ЭВМ при выполнении расчетов позволяет не только добиться быстрого решения поставленной задачи, но и осуществлять отображение полученных результатов в удобной и доступной форме, выводить на печать графические зависимости изменения различных параметров, по которым можно оперативно скорректировать расчетный процесс.

Железнодорожный транспорт является наукоемкой отраслью экономики, от эффективной работы которого зависит успешная работа многих других объектов народного хозяйства. Решение таких вопросов, как экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение надежности подвижного состава, снижение затрат на ремонт и обслуживание техники, повышение коэффициента технического использования локомотивов и вагонов и др., невозможно без использования научных подходов. Основная роль при решении перечисленных задач отводится именно математическому моделированию реальных эксплуатационных процессов, непосредственно связанных с конкретным практическим вопросом.

В настоящее время около 16 % перевозок по сети железных дорог нашей страны осуществляется тепловозной тягой. Основу тепловозного парка составляют устаревшие морально и физически тепловозы серий 2ТЭ10, М62, ЧМЭ3, ТЭМ2 и дажеТЭ3, использование которых позволяет пока еще удовлетворять потребности в перевозках, но ближайшее будущее ставит перед железнодорожниками новые планы, реализовать которые с помощью старой до предела изношенной техники трудно.

Проблема разработки новых серий тепловозов и электровозов ставит прежде всего задачу создания мощных, экономичных и экологически безопасных машин, отвечающих высоким требованиям эксплуатации. По современным меркам насыщенность новых локомотивов новейшими системами и агрегатами очень высока, что, в конечном счете, сказывается на стоимости локомотива и является серьезным тормозом для внедрения новой техники в депо.

Тем не менее, проектирование новых серий локомотивов и модернизация старых серий – уже свершившийся факт. Качественно иные подходы к проектированию современной техники основаны на широком использовании математических моделей в современной их интерпретации при практическом 100%-ном применении компьютерных технологий для решения инженерных задач.