2.2.1 Расчет со двигателя

Объем жидкости в СО должен быть по возможности минимален, но на столько, чтобы обеспечивать поддержание наиболее оптимальной температуры для работы двигателя, и запас, необходимый в случае нарушения герметичности системы.

Для дизельных двигателей удельный объем жидкости, заливаемый в систему составляет

2.1 Расчет водяного насоса

Водяной насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции воды в системе охлаждения. В поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС) наибольшее применение получили центробежные насосы с односторонним подводом жидкости.

Количество тепла отводимого от двигателя водой определяем по формуле:

где – эффективная мощность.

Циркуляционный расход воды в СО:

где – средняя теплоемкость воды;

–средняя плотность воды;

– температурный перепад воды в радиаторе.

Расчетную объемную производительность насоса, определяем с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости во всасывающую:

где – коэффициент подачи.

Радиус входного отверстия крыльчатки:

где – скорость воды на входе;

–радиус ступицы крыльчатки.

Рисунок 1 – Схема водяного насоса

Окружная скорость потока воды на выходе из колеса определяется по формуле:

где и – углы между направлениями скоростей и соответственно;

–напор, создаваемый насосом;

– гидравлический КПД.

Радиус крыльчатки колеса на выходе:

где – частота вращения насоса (задаемся).

Окружная скорость входного потока:

.

Угол между скоростями и принимается , при этом:

.

Ширина лопатки на входе:

,

где – число лопаток на крыльчатке;

м – толщина лопатки у входа.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса:

.

Ширина лопатки на выходе:

,

где м – толщина лопаток на выходе.

Мощность, потребляемая водяным насосом:

,

где – механический КПД водяного насоса.

2.2 Расчет площади поверхности охлаждения водовоздушного радиатора

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воздушного охлаждения воды, поступающей от нагретых деталей двигателя. Расчет радиатора состоит в определении площади поверхности охлаждения.

Количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от воды к охлаждающему воздуху ; средняя теплоемкость воздуха ; объемный расход воды, проходящей через радиатор, ; средняя плотность воды .

Количество воздуха проходящего через радиатор:

,

где – температурный перепад воздуха в решетке радиатора.

Массовый расход воды, проходящей через радиатор:

.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

,

где – расчетная температура воздуха перед радиатором.

Средняя температура воды в радиаторе:

,

где – температура воды перед радиатором,

– температурный перепад воды в радиаторе.

Площадь поверхности охлаждения радиатора:

,

где – коэффициент теплопередачи для легковых автомобилей.

2.3 Расчет вентилятора

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод тепла от радиатора при низких скоростях движения и высоких температурах окружающей среды.

_{По данным расчета водяного радиатора массовый расход воздуха, подаваемого вентилятором,} , а его средняя температура . Принимаем напор, создаваемый вентилятором:

_{Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе:}

.

Объемная производительность вентилятора:

.

Приняв коэффициент обдува , определяем площадь фронтовой поверхности радиатора:

,

где – скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля.

Диаметр вентилятора:

.

Окружная скорость вентилятора:

,

где – безразмерный коэффициент для плоских лопастей.

Частота вращения вентилятора:

.

Таким образом, выполнено условие (вентилятор и водный насос имеют общий привод).

Мощность осевого вентилятора:

,

где – КПД клепаного вентилятора.