8.3. Розрахунок системи охолодження двигуна

  При стаціонарному тепловому стані двигуна кількість тепла, що відводиться охолоджувальною рідиною, приблизно відповідає кількості тепла, що випромінюється радіатором (відвід тепла з’єднувальними трубопроводами становить 2…3% від загального тепловідводу охолоджувальною рідиною).

Якщо позначити кількість тепла, яке відводиться охолоджувальною рідиною, через , то розрахунок поверхні охолодження радіатора (м²) визначиться за формулою:

(8.49)

де – кількість тепла, що відводиться охолоджувальною рідиною, визначається з теплового балансу двигуна або за емпіричною формулою:

, (8.50)

де q_ох –емпіричний коефіцієнт, що характеризує відведення тепла від двигуна. Для бензинових двигунів q_ох = 800…1300 кДж/КВт·с, для дизелів  q_ох = 1100…1150 кДж/КВт·с. Приймаємо q_ох = 1100 Дж/(кВт·с).

Після підстановки значень параметрів знаходимо:

кДж/с.

Визначивши величину , знаходять кількість охолоджувальної рідини, що циркулює у системі охолодження за одиницю часу,

(8.51)

де Ср – теплоємність циркулючої рідини. Для води С_р = 4,22 кДж/кг·К, для этиленгліколевих сумішей С_р = 2…3,8 кДж/кг·К;

t_вих, t_вх – відповідно температура охолоджувальної рідини на виході з радіатора і на вході до нього,°С. Для радіаторів автомобільних і тракторних двигунів значення  = 5…10 ⁰С.

Таким чином:

кг/с;

– коефіцієнт теплопередачі через стінки радіатора Вт/(м²·К). Для легкових автомобілів Вт/(м²·К), для вантажних автомобілів Вт/(м²·К). Приймаємо Вт/(м²·К);

– відповідно середня температура рідини в радіаторі і повітря, що проходить через радіатор, К. Середню температуру в радіаторі для закритих систем приймають = 95…100 ⁰С. Для розрахунку приймаємо

Середню температуру охолоджувального повітря, що проходить через радіатор, визначають за формулою:

К, (8.52)

де = 310…315 К; = 20…30 К.

Приймемо =310 К і = 20 К. Тоді, = 10 К.

Після підстановки розрахункових параметрів знаходимо площу поверхні радіатора:

м². (8.53)

Для перевірочних розрахунків площі поверхні радіатора системи охолоджения можна скористатись формулою:

(8.54)

де  f – питома площа системи охолодження, м²/кВт. Для легкових автомобілів f = 0,1…0,15, для вантажних – f = 0,15…0,3, для тракторів

f = 0,3…0,4.

У нашому випадку допустимо м².

_{Визначаємо кількість повітря, що проходить через радіатор, за формулою:}

(8.55)

де – кількість теплоти, що передається від охолоджувальної рідини повітрю;

= 1000 Дж/кг·К – середня теплоємність повітря;

= 20…30 К – температурний перепад повітря у решітці радіатора. Приймаємо =30 К.

Таким чином, кількість повітря, що проходить через радіатор, становить:

кг/с.

Розраховуємо потужність, необхідну для приводу водяного насосу, за наступною формулою:

(8.56)

де – напор, що створюється насосом системи охолодження;

= 0,06…0,1 МПа. Приймаємо для розрахунку = 0,08 МПа;

– густина охолоджувальної рідини. Для води = 1000 кг/м³; для тосолу-А = 1120…1140 кг/м³. Вибираємо тосол-А і = 1130 кг/м³ ;

– гідравлічний ККД насосу, = 0,6…0,7; приймаємо = 0,65;

– механічний ККД насосу, = 0,7…0,9; приймаємо = 0,8;

– коефіцієнт подачі насосу, = 0,8…0,9.

Н·м/с (Вт).

Для автотракторних двигунів потужність, що витрачається на привод насосу системи охолодження, становить:

= (0,05…0,01)·N_e. (8.57)

У нашому випадку маємо: