1. Проектирование системы охлаждения

При проектировании системы охлаждения используется метод последовательного приближения. Сначала выполняется предварительный оценочный расчет отдельных параметров выбранной схемы системы охлаждения и геометрических размеров элементов. Производится компоновка элементов системы охлаждения в моторно-трансмиссионном отделении. После чего осуществляется поверочный расчет скомпонованной системы охлаждения. Задачей расчета ставится определение соответствия эффективности системы охлаждения требованиям технического задания на проектирование. В качестве показателя эффективности служит температура окружающего воздуха, при которой температуры теплоносителей достигают своих максимальных значений. Наиболее часто в техническом задании значение температуры окружающего воздуха устанавливается +40⁰С. Если расчетная температура оказывается выше или ниже требуемой более чем на 5⁰С, в конструкцию системы охлаждения вносятся соответствующие изменения, после которых поверочный расчет повторяется.

Расчет производится применительно к установившемуся тепловому состоянию для определенных техническим заданием режимов работы.

Исходными данными для проектирования системы охлаждения являются следующие параметры:

Q_Ж - теплоотдача двигателя в охлаждающую жидкость, кВт;

Qмд - теплоотдача двигателя в масло, кВт;

Qмт - теплоотдача трансмиссии в масло, кВт;

t_Ж^max , t_MД^max, t_МТ^max - допустимые температуры охлаждающей жидкости, масла двигателя и масла трансмиссии, ⁰С ;

G₁ - расход отработавших газов двигателя, кг/с;

t₁ - температура отработавших газов двигателя, ⁰С ;

P_r - допустимое противодавление на выпуске двигателя, Па.

1.1. Предварительный расчет узлов системы охлаждения,

выбор их конструкции и компоновки.

Тип системы охлаждения определяется возможностью компоновки, экономичностью и обеспечением специальных требований. Эжекционная система охлаждения наиболее экономична, проста по конструкции, надежна в эксплуатации, обеспечивает простое решение специальных требований. Вентиляторная система охлаждения обладает большими возможностями по форсированию, допускает применение радиаторов меньшего фронта. Ее применение может быть целесообразным в компоновках, обеспечивающих сравнительно свободный подвод воздуха, когда возможно достижение высоких КПД вентиляторной установки. Для снижения затрат мощности, привод вентилятора выполняется с 2...3-мя ступенями или с термостатическим управлением. Системы охлаждения обеих типов должны выполняться с изолированными воздушными трактами.

Радиатор.

Потребный размер охлаждающей поверхности радиатора

где S - потребный размер охлаждающей поверхности радиатора, м²;

K_t - коэффициент теплопередачи радиатора, Bт/(м^{2 o}K);

t - температурный напор радиатора, ⁰С.

Для предварительных расчетов принимают

K_Ж = 100 Bт/(м^2oK) - для водяных радиаторов;

K_M = 60 Bт/(м^2oK) - для масляных радиаторов.

t = t_Ж,М ^max - t,

t = t₀ + t,

где t₀ - температура окружающего воздуха, ⁰С;

t=0 - для радиаторов верхнего ряда;

t=4Z - для радиаторов, расположенных под верхним рядом.

Z - число рядов трубок в радиаторах расположенных выше оцениваемого.

Объем радиатора V, м³

где S - коэффициент компактности радиатора.

Значения S типовых радиаторов приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Размеры трубок и оребрения водяных радиаторов.

N п/п	1 2 3 4 5 6				7 8
Распределение трубок	Шахматное				Коридорное
lтр, мм	17.0		19.5 17.0		18.0
bтр, мм	3.5		2.5 2.5		1.9
 мм	0.25		0.25 0.25		0.25
S1 мм	8.5		7.5 8.0		17.8
S2 мм	21.0		22.0 20.0		21.6
р мм	0.15		0.15 0.10		0.30 0.15
технология изготовления	О	С	О	С	О
_ S м2/м3	656 591 544	656	711	710	525 529
Sр мм	3.0 3.5 4.0	3.0	3.0	3.0	4.15 4.14
	11.4 10.5 9.0	11.4	9.7	8.4	1.7 1.53

Примечание:

технология изготовления O - окунание

C - спекание

 - коэффициент гидравлического сопротивления

Площадь фронта радиатора

F = V /l, м²

где l - глубина радиатора, определяемая числом рядов и шагом между трубками по глубине, м.

Выполненные конструкции водяных радиаторов, как правило, содержат 5...6 рядов трубок, а масляных - 2...3 ряда. Длина трубок радиаторов 0,5...0,8 м. Длина трубок каждого из собранных в пакет радиаторов выбирается одинаковой. Конкретное значение длины из рекомендованного диапазона определяется возможностями компоновки пакета. При проектировании необходимо стремиться к равномерности аэродинамического сопротивления по всей площади пакета радиаторов.

Размеры трубок, их расположение и оребрение стандартизированы. Принятые обозначения геометрических размеров трубок радиаторов приведены на рис.1, а их значения в табл. 2.

Таблица 2.

Размеры трубок и оребрения масляных радиаторов.

N п/п	1 2 3 4 5
Распределение трубок	Шахматное
lтр мм	17.0
bтр мм	3.5
 мм	0.25
S1 мм	8.5
S2 мм	21.0
1 мм	0.15
Технология изготовления	Окунание
Вид трубки	С тепловым ребром	Простая
_ S м2/м3	656 591 544	544 591
Sр мм	3.0 3.5 4.0	4.0 3.5
	11.4 10.5 9.0	9.0 10.5

Массовый расход теплоносителя через радиатор W, кг/с

где

t=10⁰C - для водяных радиаторов,

t=15⁰C - для масляных радиаторов,

c _Ж,М - удельная теплоемкость жидкости, масла при t_Ж,М^max .

При предварительных расчетах принимают

с_Ж = 4.2 кДж/(кг^оК); с_М = 2.1 кДж/(кг^оК).

Для определения площади сечения трубок одного захода радиатора f, необходимо задаться скоростью теплоносителя в трубках радиатора w. Ее принимают в пределах w = (0,2...0,5) м/с.

Площадь сечения трубок одного захода радиатора

где _Ж,М - плотность жидкости, масла при t_Ж,М^max.

Для предварительных расчетов принимают

 _Ж = 1000 кг/м³ ; _М = 850 кг/м³ .

Количество заходов в радиаторе определяется путем соотнесения общей площади сечения трубок радиатора к площади сечения трубок одного захода f.