5.3 Система охолодження

Система охолодження (рисунок 5.3.1) закритого типу, з примусовою циркуляцією охолоджувальної рідини від відцентрового насоса. Система охолодження дизеля в складі трактора, с/г машини повинна забезпечувати температуру виходить з дизеля охолоджуючої рідини не більше 100° С і масла - не більше 115° С при температурі навколишнього повітря 40° С.

Водяний насос приводиться в обертання полікліновим ременем від шківа колінчастого вала. Мастило "Литол-24" в підшипникову порожнину насоса закладена при збірці. В процесі експлуатації змащення підшипників не потрібно.

Рисунок 5.3.1 – Схема системи охолодження

ДВЗ – двигун внутрішнього згоряння; Т – термостат; РБ – розширювальний бачок; Р – радіатор; В – вентилятор; ЦН – циркуляційний насос; ОНП – охолоджувач надувного повітря; К – компресор; ПР – повітряний ресивер.

Температура охолоджуючої рідини в системі охолодження повинна підтримуватися в межах від 85º С до 95º С. Для прискорення прогріву дизеля після пуску і автоматичного регулювання температурного режиму при різних навантаженнях і температурах навколишнього повітря служить термостат з температурою початку відкриття основного клапана 87 ± 2 ° С.

Вентилятор з в'язкісною муфтою відключення вентилятора встановлюється на валу водяного насоса.

Розрахунок системи охолодження

Об’єм розширювального бачка:

, м³,

де, – коефіцієнт запасу. Приймаємо ;

м³ – загальна кількість охолоджуючої рідини в системі;

˚С^-1 – коефіцієнт температурного розширення;

˚С – приріст температури води в системі при роботі двигуна. Приймаємо: ˚С.

м³.

Продуктивність циркуляційного насоса:

м³/год,

де, кДж/год – кількість теплоти, що відводиться від циліндрів двигуна:

де, – доля теплоти згоряння, що відводиться в охолоджувальну рідину. Приймаємо: .

кг/(кВт·год) – питома витрата палива;

кВт – потужність двигуна;

кДж/кг – нижча теплота згоряння палива.

– коефіцієнт запасу. Приймаємо: .

кДж/(кг·К) – питома теплоємність антифризу;

кг/м³ – густина антифризу;

˚С – перепад температур. Приймаємо: ˚С.

м³/год.

Площа поверхні теплообміну радіатора:

м²,

де, – коефіцієнт запасу. Приймаємо: ;

кДж/(м²·год·К) – коефіцієнт теплопередачі від охолоджуючої рідини до повітря;

– середня різниця між охолоджуючою рідиною і повітрям, ˚С,

де, ˚С – температура охолоджуючої рідини на вході в радіатор;

˚С – температура охолоджуючої рідини на виході з радіатора;

˚С – температура повітря на вході в радіатор;

˚С – температура повітря на виході з радіатора.

˚С.

м².

5.4 Система газообміну (рисунок 5.4.1)

Система повітропостачання призначена для подачі повітря, необхідного для згоряння палива, в необхідній кількості і заданими параметрами.

Функціональна схема газовідводу (газовихлопу) призначена забезпечувати найбільш раціональний відвід відпрацьованих в циліндрі газів.

Під раціональним відводом розуміється така організація відводу, яка сприяє максимальному використанню енергії робочого тіла як в циліндрі двигуна, так і поза нього, а також якісну очистку і наповнення циліндрів. Крім того необхідно забезпечити мінімальний по шкідливості вплив на навколишнє середовище відпрацьованих газів.

Рисунок 5.4.1 – Схема смстеми газообміну

ДВЗ – двигун внутрішнього згоряння; ПР – повітряний ресивер; ВК – випускний колектор; ПК – перепускний клапан; Г – глушник; ТК – турбокомпресор; ОНП – охолоджувач надувного повітря.

Опис систем повітропостачання і газовідводу

Функціональна система повітропостачання в загальному випадку складається з таких підсистем: компресора, теплообмінників, колектора, повітроводів.

Призначенням компресора є підвищення густини повітря за рахунок стискування його і переміщення.

В теплообмінниках густина стисненого повітря змінюється за рахунок зміни його температури.

Колектор служить для забезпечення рівномірної подачі повітря у всі циліндри двигуна.

Повітроводи призначені для транспортування повітря.

Функціональна система газовідводу складається за таких підсистем: колекторів випускних, утилізаційних газових турбін, утилізаційних котлів (в випадку коли великий двигун і є місце і сенс його встановлювати), глушників шуму, газовідводів (трубопроводів).

Випускні колектори призначені для відводу із циліндрів відпрацьованих газів з максимально можливим збереженням їх енергії. При цьому вони повинні сприяти очистці циліндрів від остаточних газів.

Призначенням газових турбін є перетворення в крутний момент механічної енергії відпрацьованих в циліндрах газів.

Глушники шуму призначені для зниження шкідливої звукової дії відпрацьованих газів на навколишнє середовище.

Газоходи служать для транспортування відпрацьованих газів.

Класифікація систем

Класифікація системи повітропостачання:

• По числу ступенів стискання повітря – одноступінчаста;

• По числу компресорів – однокомпресорна;

• По числу теплообмінників і їх призначенню – в системі встановлений один охолоджувач;

• По способу зміни параметрів повітря, що поступає в циліндр – регульована з регулюванням тиску наддуву.

Класифікація системи газовідводу:

• По глибині утилізації тепла – з помірною утилізацією;

• По наявності глушників шуму – з глушниками шуму випуску.

Складові систем

На дизелі встановлений турбокомпресор, що використовує енергію відпрацьованих газів для наддуву повітря в циліндри двигуна. Турбокомпресор складається з відцентрового компресора і радіальної доцентрової турбіни.

Охолоджувач надувного повітря схематично нагадує радіатор, відміна лише в тому, що в ньому протікає повітря а не охолоджуюча рідина.

Глушник-іскрогасник (Рисунок 5.4.2) знижує шум, що виникає при виході відпрацьованих газів і гасить захоплені ними іскри. Усередині корпусу глушника розташована перфорована труба, поєднана з корпусом розділовими перегородками, які утворюють три резонансні камери. У перфорованої трубі встановлений завихрювач (направляючий апарат), виконаний у вигляді поперечних перегородок з лопатями. Потік відпрацьованих газів, проходячи між лопатами завихрювача, отримує обертовий рух. Під дією відцентрових сил гарячі частки (іскри) притискаються до перфорованої трубі і закидаються в камери, а вільні від іскри гази через трубу надходять в атмосферу. Ефективність шумоглушения досягається за рахунок руху потоків відпрацьованих газів через завихрювач і резонансні камери.

Рисунок 5.4.2 – Глушник

1 – корпус; 2 – пластина; 3 – труба; 4 – завихрювач; 5 – перегородка; 6 – труба резонатора; 7 – направляючий стакан; 8 – конусний патрубок; 9 – патрубок; 10 – хомут.

Утилізатори теплоти відхідних газів – в якості утилізатора теплоти виступає турбіна турбокомпресора, яка в принципі не утилізує відпрацьовані гази, а лише використовує їх енергію.

Випускний колектор виконаний у вигляді чавунної виливки з трьома фланцевими патрубками, з'єднаними з випускними каналами головки блоку циліндрів. У місцях з'єднання між фланцями і привалочною площиною головки встановлені прокладки з залізоазбестового полотна. Колектор за допомогою шпильок і гайок прикріплений до фрезерованою площині з правого боку головки блоку циліндрів. На іншому кінці випускного колектора передбачений фланець для установки перехідника . На оброблену циліндричну поверхню перехідника встановлюється і зміцнюється хомутом глушник.

Температурні компенсатори – призначені для компенсації температурних розширень. Найчастіше виконаний в виді гофри, може бути прорезиненим, або з пружних матеріалів.

Ізоляція тепла від випускного колектора ММЗ Д-245 найчастіше не застосовується, але в випадку застосування використовують шкарлупу совеліту або вермикуліту.

Розрахунок системи

Продуктивність компресора знайдемо з умови витрати повітря через двигун для номінального режиму (при умові, що є ресивер):

кг/с,

де, м – діаметр циліндра;

м – хід поршня;

Дж/(кг·К) – універсальна газова стала для повітря;

– кількість циліндрів;

– коефіцієнт тактності;

об/хв – частота обертання;

– коефіцієнт продувки;

– доля ходу поршня потрачена на газообмін;

МПа – тиск повітря в ресивері;

К – температура повітря в ресивері;

– коефіцієнт наповнення;

Всі розрахунки були виконані вище в розділі 4 цієї дипломної роботи:

кг/с.

Розрахунок газовідвідної труби:

м,

де, г/(кВт·год) – питома витрата палива;

кВт – ефективна потужність двигуна;

– сумарний коефіцієнт надлишку повітря.

кг – теоретично необхідна кількість повітря для спалювання 1кг палива середнього складу;

К – температура відпрацьованих газів;

МПа – тиск в газоході при допускаємій швидкості в газу м/с. Приймаємо: МПа, м/с.

м.

Розрахунок ізоляції:

м,

де, – зовнішній діаметр газоходу, мм;

знаходимо з рівняння:

де, кДж/(м·год·К) – коефіцієнт теплопровідності шкарлуп із совеліту або вермикуліту при К;

кДж/(м²·год·К) – коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляції до навколишнього повітря;

К – температура на поверхні ізоляції;

К – температура повітря;

К – температура потоку газу.

.

Вивів з рівняння х, отримаємо:

, а

м.