Avtomobilnye_dvigateli_Kursovoe_proektirovanie

8. Относительный теплоотвод в систему охлаждения (для ДсИЗ =

=0,24...0,32, а для дизелей qж = 0,16...0,25).

9.Коэффициент запаса ф', учитывающий влияние припоя пластины или ленты к трубке и загрязнения радиатора при эксплуатации (ф' = 1,10... 1,15, где меньшее значение — для материала из алюминиевого сплава).

Алгоритм теплового расчета радиатора следующий:

1.Определение геометрических параметров элемента радиатора:

• площадей проходных сечений каналов для воздуха FBnp и жидко-

сти F£np;

• периметров каналов для воздуха Щ и жидкости Щ;

• эквивалентные гидравлические диаметры каналов для воздуха

2. Определение числа характерных элементов фронтальной по-

суммарного числа этих элементов /фр - iBiH. (Полученные результаты округляются до большего целого числа, и уточняются размеры ВиН охлаждающей решетки радиатора.)

3.Определение суммарной площади проходного сечения канала

для воздуха FB пр = Flnpi$p и площади всей фронтальной активной поверхности радиатора по ходу воздуха FB Tlp = /фруфр.

4.Определения коэффициента проходного сечения канала по ходу воздуха:

_ *Fэв.фр Фв.пр = Грв.фр

5. Определение коэффициента оребрения радиатора:

£bOD= Fэв

Fл эж

6. Определение количества теплоты, передаваемой жидкости при охлаждении двигателя, Q = qJjJIu, где Ни — низшая теплота сгорания топлива.

7. Определение расходов жидкости и воздуха:

Сж c^AL ; GB = vBpBF,;

ж " ' ж

12. Определение коэффициента эффективности ребра: е2/иАр _ j

¥п = тЛр(е2тЛр+1)'

2 с с

где т =а . ——в — параметр, учитывающий соотношение между те-

плоотдачей и теплопроводностью материала ребра; йр — эквивалентная высота ребра, равная отношению его площади к наружному периметру трубки.

13. Определение приведенного коэффициента теплоотдачи от трубки воздуху с учетом коэффициента эффективности ребер:

^в.пр ~~ ^в i - 0 - V p ) ^

14. Определение критерия Рейнольдса жидкости:

RcЖv — 9

где уж — коэффициент кинематической вязкости жидкости. 15. Определение критерия Нуссельта жидкости:

• при ламинарном течении жидкости (Rex < 2 300) Nu*л = 0,15Re/»Pr/«;

• при турбулентном течении (Яеж > 104) NuXT = 0,021Кеж°'8Ргж0'43;

• при переходном режиме течения жидкости (2 300 < Re < 104)

16. Определение коэффициента теплоотдачи от жидкости в стенку трубки:

17. Определение коэффициента теплопередачи при расчетной площади теплопередающей поверхности со стороны воздуха:

18. Определение необходимой площади теплопередающей поверхности со стороны воздуха:

где Л/ — средний температурный напор, равный разности средних температур жидкости и воздуха (при небольшом значении этой разности можно без большой погрешности вместо среднелогарифмического принимать среднеарифметический температурный напор).

19. Определение скорости жидкости при прохождении ее через все трубки:

GL Рж^ж

20. Определение необходимого числа ходов жидкости:

/ - i k

VжХ

21. Определение необходимого числа характерных элементов радиатора:

22. Определение числа характерных элементов (числа рядов трубок) по глубине радиатора:

К

*L= -

'ФР

23. Определение глубины радиатора:

L= ^гл^L'

24.Определение коэффициента компактности радиатора:

ф= BHLFохл

25. Определение суммарного коэффициента аэродинамического сопротивления (коэффициента трения) при движении воздуха в радиаторе:

• для трубчато-пластинчатого радиатора с коридорным располо-

жением трубок при отношении — = 0,60...072 и Re = 4 • 102...2 • 103 dvв

где гх = 1,65^"253 при Re = 2 • 103 и гх = 1,47 при Re = 2 • 103... 104;

• для трубчато-пластинчатого радиатора с шахматным расположе-

нием трубок при отношении — = 0,60...0,72 и Re < 2 • 103 d0в

Л0,3

^тр =8,53|

В J

а при Re = 2 • 103... 104

^тр =0,513г с \0,3

\ d B J

для трубчато-ленточных радиаторов при отношениях 600 < Re < < 5000 и 3 < /р < 6

^\0>?5

Re^0,335.

26. Определение понижения давления в воздушных каналах, Па:

3.4.3. Расчет вентилятора

Вентилятор должен создавать напор Н9, равный аэродинамическому сопротивлению всей воздушной сети Дрс, которое примерно в

два раза больше аэродинамического сопротивления воздуху радиатора Аррв:

Нв = 2Арр в.

При ориентировочном расчете вентилятора для определения его параметров, обеспечивающих необходимый напор, используются следующие три уравнения:

• уравнение расхода, зависящего от размеров вентилятора (рис. 3.31) и частоты вращения его ротора,

где GB — расход воздуха через радиатор, кг/с; рв — плотность воздуха на входе в вентилятор, кг/м3; R — наружный радиус лопастей вентилятора (принимается равным примерно половине меньшего размера фронтальной поверхности радиатора), м; г — внутренний радиус лопастей, м; b — ширина лопастей, b = 0,04...0,12, м; zn — число лопастей, zn = 4... 11; г|в — коэффициент, учитывающий сопро-

М 10:1

Рис. 3.31. Схема вентилятора, установленного за радиатором

тивление потоку воздуха при выходе его из-под капота, г|в = 0,24...

0,70; а — угол наклона лопасти к направлению воздушного потока, а = 35... 45°; \|/л — коэффициент, зависящий от формы лопастей (\|/л = = 2,8...3,5 для плоских лопастей, ц/л = 2,2...2,9 для криволинейных лопастей).

Внутренний радиус г лопастей определяется из уравнения расхода:

GB=pBcauK(R2-r2),

откуда

r= I R2- 'в Щ>ъCaU)

- Са

где са -—и — относительная осевая скорость воздуха на входе в вен-

тилятор (са = 0,2...0,3 для штампованных лопастей вентиляторов, са = 0,30...0,45 для литых профилированных лопастей).

Параметры вентилятора подбирают таким образом, чтобы частоты вращения ротора ив, полученные по уравнениям (3.1) и (3.2), были равны. При этом можно ориентироваться на статистические данные:

и = 70... 100 м/с; пъ = (0,9... 1,4)ином.

Мощность, необходимая для привода вентилятора, определяется по выражению, Вт,

х * в—HBG& ' РвЛм

где Нв — напор вентилятора, Па; г|м — механический КПД вентилятора, г|м = 0,55...0,65.

В практике отечественного двигателестроения используется метод подбора вентилятора по типоразмерному ряду.

По статистике мощность вентилятора составляет З...6% номинальной мощности двигателя.

3.4.4. Расчет жидкостного насоса

Целью расчета насоса (рис. 3.32) является определение геометрических параметров крыльчатки насоса и мощности, необходимой для его привода. Расчет выполняется в следующем порядке.

1. Определение объемного расхода жидкости, м3/с, л/мин:

б

Рис. 3.32. Схема жидкостного насоса (а) и треугольники скоростей на входе и выходе (6)

где фз — коэффициент запаса, ф3 = 1,15... 1,20; рж — плотность жидкости, кг/м3; г|0 — объемный КПД насоса, г|0 = 0,8...0,9.

2. Определение необходимого напора насоса с использованием эмпирической зависимости, полученной на основании статистических данных, Па:

рн = 2,ЗК~°'тК2

где Vh — рабочий объем цилиндров, л, дм3.

3. Определение наружного радиуса входного канала насоса, мм:

где г0 — радиус втулки крыльчатки, г0 = (20...22) • Ю-3 м; сх — абсолютная скорость жидкости на входе в крыльчатку, сх = 1... 2 м/с.

4. Определение окружной скорости и2 на выходе из крыльчатки, м/с:

где а2 — угол между абсолютной с2 и окружной и2 скоростями жидкости на выходе из крыльчатки, а2 = 8... 12°; р2 — угол между относительной скоростью v2 жидкости и касательной к окружности на

радиусе гъ J32 = 35...50°;рн — напор, создаваемый насосом, Па; г|г гидравлический КПД насоса, г|г = 0,6...0,7.

5. Определение наружного радиуса крыльчатки, м:

г ЗОщ

2 = кпн

где пн — частота вращения крыльчатки (при приводе насоса от коленчатого вала двигателя передаточное отношение /н = 1,0... 1,5).

6. Определение радиальной скорости жидкости на выходе из крыльчатки:

/?Htga2 Сг2 - РжЛг«2

7. Определение окружной скорости крыльчатки на радиусе rh м/с:

и2гх

U\ =

8. Определение угла между вектором относительной скорости их жидкости на входе и касательной к окружности крыльчатки на радиусе Г{.

9. Определение ширины лопатки на входе Ь{ и на выходе Ь2\

где z — число лопаток крыльчатки, г = 4...8; 8, и 82 — толщина лопаток соответственно на входе и выходе, дх = (2...4) • Ю-3, 62 = (2...6) • 10~3м.

10. Определение мощности, затрачиваемой на привод насоса,

Вт:

РА

РжЛм

где рн — напор, создаваемый насосом, Па; г|м — механический КПД насоса, г|м = 0,7...0,9.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1