2.7 Расчет и построение экономических характеристик проектируемого тепловоза
Основным экономическим показателем тепловоза является его коэффициент полезного действия (КПД), который показывает отношение полезной работы, совершаемой тепловозом, к затраченной работе и определяется по формуле:
где
-касательная мощность тепловоза, кВт;
–часовой
расход топлива, кг/ч;
=42500
кДж/кг –удельная теплота сгорания
дизельного топлива.
Часовой расход дизельного топлива тепловоза определяют по формуле:
где
-эффективная
мощность, кВт;
-удельный
расход топлива, принятый для проектируемого
тепловоза
Касательную мощность тепловоза определяют по формуле:
Для скорости 40 км/ч
Для
касательной мощности
2088 кВт
Аналогичные расчеты следует произвести для всего интервала скоростей движения.
Таблица 11
результаты расчета экономических
характеристик
|
V |
км/ч |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
ПП |
FК |
405 |
271 |
188 |
141 |
|
|
|
|
|
|
PК |
2250 |
2258 |
2088 |
1958 |
|
|
|
|
|
|
|
ηТ |
0.282 |
0.283 |
0.262 |
0.245 |
|
|
|
|
|
|
|
ОП1 |
FК |
|
|
|
170 |
154 |
123 |
107 |
|
|
|
PК |
|
|
|
2361 |
2566 |
2391 |
2377 |
|
|
|
|
ηТ |
|
|
|
0.296 |
0.322 |
0.300 |
0.298 |
|
|
|
|
ОП2 |
FК |
|
|
|
|
|
|
110 |
94 |
81 |
|
PК |
|
|
|
|
|
|
2444 |
2350 |
2250 |
|
|
ηТ |
|
|
|
|
|
|
0.306 |
0.295 |
0.282 |
3. Расчет охлаждающего устройства
3.1 Расчет потребного числа водяных секций
Требуемое
количество секций радиатора, температуры
води и воздуха, требуемую подачу водяного
циркуляционного насоса и расход воздуха
через секции определяют путем совместного
решения фундаментальных уравнений
теплового баланса и теплопередачи для
воздуха и охлаждаемой жидкости:
(2)
здесь Q –количество тепла, отводимого от охлаждаемой жидкости, кДж/с, (кВт);
-температуры
жидкости перед секциями холодильной
камеры и после них,
;
-температуры
воздуха перед секциями холодильной
камеры и после них,
;
СВ и СР –удельные теплоемкости охлаждаемой жидкости и воздуха, кДж/ (кгК). Для воды СВ=4.19 кДж/ (кгК), для воздуха СР=1 кДж/ (кгК):
Z –число водяных секций в рассчитываемом конуре;
К –коэффициент теплопередачи от жидкости к воздуху, кВт/м2 К;
F –поверхность одной секции, омываемая воздухом, м2 ;
-расход
охлаждаемой жидкости в данном контуре
системы охлаждения, кг/с;
-расход
воздуха через данную группу секций,
кг/с.
Количество тепла в кДж/с, которое должно быть отведено в окружающую среду:
(4)
где
-количество тепла, вводимого в тепловозный
дизель с топливом, кДж/с.
Исходные данные для расчета:
Мощность
дизеля
проверь!
Удельный
расход топлива дизелем
Теплоотвод
в воду дизеля
Принимаем:
Температуру
воды на выходе из дизеля
Температуру
окружающего воздуха
Массовую
скорость воздуха в водяных секциях
Линейную
скорость течения воды в секциях
Плотность
воды
Для установки на проектный тепловоз выбираем стандартные водяные секции типа ВВ12 со следующими параметрами:
Площадь
живого сечения для прохода воздуха
Площадь
живого сечения для прохода воды
Поверхность теплообмена, омываемая воздухом, F=29,6 м2
Решение:
Количество тепла, вводимого в дизель с топливом
Теплоотвод в воду, охлаждающую дизель
Расход воды через секции
Расход воздуха через водяные секции
Обозначив у=1/z и выполнив вычисления, получаем
Решив систему уравнений, находим
у=0.044
Z=23
Расход воды через секции
Расход воздуха через водяные секции
Рисунок 11 Схема охлаждающего устройства тепловоза