7 Розрахунок рідинної системи охолодження

7.1 Вихідні дані до розрахунку

Перед початком розрахунку системи у пояснювальній записці потрібно зобразити її схему відповідно до зразка, що зображений на рисунку 7.1, або подібного, і навести коротку характеристику системи. У характеристиці має бути описано і вказано:

• тип рідинного насосу і його привод;

• привод вентилятора;

• рекомендована охолоджувальна рідина.

Вихідними даними до розрахунку є:

• частота обертання вала насоса n_РН , хв^-1; n_РН = (1,0...1,5)· n_N;

• робочий об’єм двигуна V, л;

• кількість тепла, що виділяється при згорянні палива Q₀, кДж/с (див. розділ 6 методичних вказівок);

• середня теплоємність охолоджувальної рідини С_ОР, кДж/(кг·К);

• густина охолоджувальної рідини _ОР, кг/м³. Для антифризів С_ОР = 3,55 кДж/(кгК), _ОР = 1080 кг/м³; для води С_ОР = 4,22 кДж/(кгК), _ОР = 963 кг/м³.

Рисунок 7.1 – Принципова схема рідинної системи охолодження:

1 – радіатор; 2 – пароповітряна трубка; 3 – термостат; 4 – розширювальний бачок; 5 – пробка бачка; 6 – сорочка охолодження; 7 – насос; 8 – вентилятор;

9 – обвідний трубопровід

7.2 Циркуляційна витрата охолоджувальної рідини

Кількість тепла, що відводиться в охолоджувальну рідину, Q_ОР, кДж/с, визначається за залежностями:

- для бензинових двигунів:

Q_ОР = (0,24…0,32)· Q₀; (7.1)

- для дизелів:

Q_ОР = (0,18…0,25)· Q₀. (7.2)

Кількість рідини, що циркулює в системі, V_ОР, м³/с:

(7.3)

де t_ОР – рекомендована різниця температур охолоджувальної рідини на виході з двигуна і вході в нього, t_ОР = 6…12ºС.

7.3 Розрахунок рідинного насоса

Розрахункова продуктивність водяного насоса V_РН, м³/с:

(7.4)

де _н – об'ємний ККД насоса,_н = 0,8…0,9.

Напір насоса р_Н, Па, визначається за емпіричною формулою:

(7.5)

Зовнішній радіус вхідного каналу насоса r₁, м, визначаємо за виразом:

(7.6)

де r₀ – радіус втулки крильчатки, r₀ = 0,01…0,022 м;

с₁ – абсолютна швидкість рідини на вході, м/с, с₁ = 1…2 м/с.

Окружна швидкість рідини на виході u₂, м/с, визначається за формулою:

(7.7)

де α₂ – кут між абсолютною с₂ і окружною u₂ швидкостями рідини на виході з крильчатки, α₂ = 8...12º;

β₂ – кут між вектором відносної w₂ швидкості і дотичною до окружності на радіусі r₂, β₂ = 35...50º;

_Г – гідравлічний ККД насоса,_Г = 0,6…0,7.

Зовнішній радіус крильчатки r₂, м, визначаємо за виразом:

(7.8)

Радіальна швидкість рідини на виході с_r2, м/с, визначається за формулою:

(7.9)

Рисунок 7.2 – Схема рідинного насоса (а) і трикутник швидкостей (б)

Окружна швидкість крильчатки u₁, м/с, на радіусі r₁:

(7.10)

Кут β₂ між вектором відносної w₁ швидкості і дотичною до окружності на радіусі r₁:

(7.11)

Ширина лопаті на вході b₁ і виході b₂, м:

(7.12)

(7.13)

де z – число лопат крильчатки, z = 4…8;

₁ – товщина лопаті на вході, ₁ = 0,002…0,004 м;

₂ – товщина лопаті на виході, ₂ = 0,002…0,006 м.

Потужність, що затрачена на привод водяного насоса, N_РН, Вт:

(7.14)

де _М – механічний ККД насоса, _М = 0,7…0,9.