Как вода охлаждает детали дизеля?

Безаварийная и экономичная работа тепловоза окажется невозможной, если в системе охлаждения будет циркулировать вода, по своему качеству не отвечающая определенным требованиям. Природные воды, как правило, не годятся для охлаждения дизеля, так как они содержат механические примеси (частицы глины, песка) и растворенные соли. В среднем 1 т природной воды имеет 300—500 г примесей. Такая вода вызывает коррозию металла, отложения накипи и шлама на охлаждаемых поверхностях цилиндровых втулок, крышек и других деталей. Коррозия разрушает детали дизеля, а накипь и шлам затрудняют передачу тепла от металла к воде. Это вызывает перегрев деталей, повреждения и более интенсивный износ их, снижает экономичность дизеля. Необходимо, чтобы вода для системы охлаждения дизеля имела незначительное количество солей, была свободна от взвешенных веществ и содержала противокоррозионные присадки, в качестве которых применяются растворы некоторых химических соединений (нитрит натрия, жидкое стекло, каустическая сода и тринатрийфосфат). В связи с этим для охлаждения дизелей тепловозов применяется конденсат определенной жесткости, получаемый при охлаждении отработавшего пара любой котельной установки с добавлением присадок. Расход тепловозами воды в эксплуатации на испарение и утечки составляет 5—7 л на 100 км пробега. Проследим путь воды в водяной системе тепловоза (рис. 98).

Рис. 98 Упрощенная схема водяной системы

Когда начинает работать дизель, сразу же приходит в действие и водяной насос, так как он связан с коленчатым валом шестеренной передачей. При вращении рабочего колеса насоса охлажденная в холодильнике вода центробежной силой (поэтому насос называется центробежным) отбрасывается к стенкам корпуса насоса, откуда по трубе нагнетается к дизелю. Охлаждая детали дизеля, вода нагревается и поступает в водяные секции холодильника. Здесь температура воды снижается на 2—10°С в зависимости от нагрузки дизеля и режима работы вентилятора. Охлажденная вода снова возвращается к насосу и дизелю. Проследим теперь более подробно путь воды в водяной системе дизеля тепловоза 2ТЭ10Л (рис. 99).

Начнем с того, что вода, нагнетаемая центробежным насосом, при давлении 0,314 МПа  (3,2 кгс/см2) на номинальном режиме работы дизеля 10Д100, т. е. при 850 об/мин коленчатого вала, попадает в водяные полости двух выпускных патрубков. Отсюда она проходит в водяные полости правого и левого выпускных (газовых) коллекторов, расположенных с двух сторон дизеля 10Д 100, и далее в охлаждающие полости выпускных коробок (рис. 100). Через переходные патрубки вода направляется в водяные рубашки всех десяти цилиндровых втулок дизеля. Каждая втулка охлаждается водой в средней части. Верхняя часть втулки, находящаяся в отсеке воздушного ресивера, нагревается меньше, поэтому водяного охлаждения не имеет, а охлаждается наддувочным воздухом.

Рис. 100. Схема охлаждения втулки цилиндра дизеля и коллектора

Охладив стенки указанных деталей, вода нагревается и поступает в отводящий водяной коллектор, расположенный вдоль дизеля. Из этого коллектора горячая вода направляется по трубопроводу к верхнему коллектору (см. рис. 99) холодильника и поступает во множество плоских трубок водяных секций (см. рис. 95), разделяясь, таким образом, на тонкие струйки. Проходя секции сверху вниз, вода через стенки трубок и пластины отдает тепло потоку воздуха, который их обдувает. Охлажденная вода из трубок секций попадает в нижний коллектор холодильника и по трубе снова засасывается водяным насосом для охлаждения деталей дизеля. Самой верхней частью системы охлаждения является расширительный бачок, который наполнен водой. Обычно его устанавливают под крышей кузова тепловоза, т. е. выше дизеля и водяных секций. Благодаря такому расположению водяная система всегда заполнена водой; кроме того, пополняются возможные утечки и испарения из системы и компенсируется изменение объема воды при ее нагревании. Итак, в описанной схеме вода, охлаждая детали дизеля, отдает свое тепло атмосферному воздуху, прогоняемому вентилятором через водяные секции тепловозного холодильника: она совершает замкнутый путь по одному кругу, или, как принято говорить, по одному контуру (см. рис. 98). Кроме того, в водяной системе есть трубопроводы небольшого диаметра для циркуляции воды через вентиляционно-отопительный агрегат (см. рис. 99), топливоподогреватель, терморегулятор гидропривода вентилятора, а также для отвода воздуха и пара в расширительный бачок.