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, ;

С_В и С_Р –удельные теплоемкости охлаждаемой жидкости и воздуха, кДж/ (кгК). Для воды С_В=4.19 кДж/ (кгК), для воздуха С_Р=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