3. Анализ эффективности работы системы охлаждения

Для оценки эффективности работы системы охлаждения серийного и расчетного тепловозов составлена расчетная схема системы тепловоза 2ТЭ10М.

Рис. 3.1. Расчетная схема системы охлаждения тепловоза 2ТЭ10М.

Водяная система тепловоза 2ТЭ10М представляет собой двухконтурную систему. В первом (горячем) контуре циркуляцию воды обеспечивает водяной насос ВН1. Охлаждение воды осуществляется в стандартных воздушно-водяных секциях количеством z_г. Циркуляцию воды в холодном контуре охлаждения (водомасляный теплообменник (ВМТ), стандартные воздушно-водяные секции холодильника) обеспечивает водяной насос ВН2.

Производительность водяных и масляных насосов необходимо скорректировать с учетом изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля, по отношению, например, для водяного насоса горячего контура

, (2.31)

Система охлаждения тепловоза предназначен для охлаждения воды на величину ΔТ_в = Т_в1 – Т_в2, охлаждающей неподвижные детали дизеля, и для охлаждения масла дизеля на величину ΔТ_м = Т_м1 – Т_м2.

Таблица 2.5

Исходные данные для сравнительного анализа эффективности работы системы охлаждения серийного и расчетного тепловозов

Наименование параметра	Обозначение параметра для тепловозов
	Серийного	расчетного
1	2	3
Температура атмосферного воздуха Т0, К	303	303
Давление атмосферного воздуха Р0, МПа	0,1013	0,1013
Температура воды горячего контура на выходе из дизеля Тв1, К	353	358
Температура масла на выходе из дизеля Тм1, К	353	348
Удельный теплоотвод в воду горячего контура охлаждения qв, кДж/(кВт·ч)	606	632
Удельный теплоотвод в воду холодного контура охлаждения qх, кДж/(кВт·ч)	1554	1482
Удельный теплоотвод в масло дизеля qм, кДж/(кВт·ч)	966	1281
Производительность водяного насоса горячего контура охлаждения Gв1, м3/ч	150	132
Производительность водяного насоса холодного контура охлаждения Gв2, м3/ч	100	88,2
Производительность масляного насоса Gм, м3/ч	120	105,8
Количество секций холодильника в горячем контуре охлаждения zг	26	22
Количество секций холодильника в холодном контуре охлаждения zх	50	46
Количество ходов теплоносителя в секциях горячего контура охлаждения nг	1	1
1	2	3
Количество ходов теплоносителя в секциях холодного контура охлаждения nх	1	1

3.1. Анализ термических параметров теплоносителей горячего контура охлаждения

3.1.1. Расчет параметров теплоносителей для горячего контура системы охлаждения серийного тепловоза

Определение параметров системы охлаждения как серийного так и расчетного тепловозов осуществляется с использованием:

– уравнения материального баланса для охлаждаемой жидкости

,

(3.1)

– уравнения материального баланса для охлаждающего воздуха

(3.2)

- уравнения теплопередачи

,

(3.3)

где – количество тепла, отбираемого теплоносителем в исследуемом контуре охлаждения, кДж/ч;

– плотность жидкости (воды или масла), кг/м³;

, – площадь живого сечения стандартной секции холодильника (воздушно-водяной, воздушно-масляной) со стороны жидкости и со стороны воздуха, м²;

­– количество секции холодильника в исследуемом контуре охлаждения;

, – линейная скорость жидкости (м/с) и весовая скорость воздуха (кг/(м²·с)) в секциях холодильника;

, – удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости и охлаждающего воздуха, кДж/(кг·К);

– температура жидкости на входе и на выходе из системы охлаждения, К;

– температура воздуха на входе и на выходе из системы охлаждения, К;

F – площадь поверхности теплообмена одной стандартной секции холодильника, м²;

К – коэффициент теплопередачи стандартной (воздушно-водяной, воздушно-масляной) секции холодильника, кДж/(м²·ч·К).

Плотность и удельная теплоемкость теплоносителей в системе охлаждения должны быть рассчитаны по следующим эмпирическим выражениям:

– для воды:

, кг/м³;	(3.4)
, кДж/(кг·К);	(3.5)

– для масла:

, кг/м³;	(3.6)
, кДж/(кг·К);	(3.7)

- для воздуха при нормальных условиях:

, кг/м³;	(3.8)
кДж/(кг·К);	(3.9)

- для воздуха и условий отличных от нормальных:

, кг/м³;	(3.10)
сps=1,001 кДж/(кг·К).	(3.11)

Скорость движения жидкости в трубках секции, м/с:

, м/с.

(3.12)

Минимально возможное значение весовой скорости воздуха в секциях холодильника серийного тепловоза = 6,1 кг/(м²с).

Температура воды на выходе из системы охлаждения и температура воздуха , К:

, К;	(3.13)
, К.	(3.14)

Коэффициент теплопередачи, кДж/(м²чК):

,

(3.15)

кДж/(м²чК).

Общее количество тепла, передаваемого в контуре охлаждающему воздуху:

;

(3.16)

кДж.

Величина относительной ошибки:

Рассчитываем расход воздуха через секции горячего контура охлаждения, кг/ч:

, (3.17)

кг/ч.