1 Лабораторна робота № 1 система охолодження
1.1 Мета роботи
Вивчити призначення, вимоги, класифікацію, склад, переваги і недоліки різних типів систем охолодження, а також особливості їх роботи, способи підтримання оптимальної температури двигуна. Ознайомитись з методикою розрахунку окремих елементів в системі охолодження. Провести розрахунок елемента системи рідинного (повітряного) охолодження по вказівкам викладача.
1.2 Загальні положення
Система охолодження призначена для підтримання теплового стану двигуна шляхом регульованого відведення і розсіювання в атмосферу теплоти від деталей, нагрітих в результаті контакту з гарячими газами і поверхнями тертя.
Основними загальними вимогами до систем охолодження є:
- автоматичне підтримання оптимального теплового етапу незалежно від режиму роботи двигуна і зовнішніх умов;
- експлуатаційна надійність;
- швидкий прогрів двигуна до робочої температури;
- довге зберігання теплоти після зупинки двигуна;
- компактність;
- мінімальна вага;
- невеликі витрати потужності ДВЗ на роботу системи;
- техніко-економічна обґрунтованість.
В залежності від робочого тіла, що використовується для охолодження двигунів, застосовуються системи охолодження двох типів рідинна та повітряна.
За принципом виводу теплоти в навколишнє середовище розрізнюють замкнені системи охолодження, в яких циркулює постійна кількість робочого тіла, охолоджуваного в спеціальних охолоджувачах, і незамкнених, в яких теплота в зовнішнє середовище відводиться разом з робочим тілом.
Як рідинна так і повітряна системи охолодження, мають свої переваги та недоліки. Рідинна система охолодження має перед повітряною такі переваги: краще регулюється і забезпечує більш рівномірну і низьку середню температуру деталей; зменшує шум ДВЗ; забезпечує менші габаритні розміри двигуна, сприяє полегшенню запуску двигуна, довше зберігає теплоту двигуна після його зупинки. Недоліки цього типу системи охолодження є: більша уразливість системи через можливість витікання і замерзання рідини в експлуатації; збільшення часу, необхідного для прогрівання двигуна; вища коштовність.
1.3 Системи рідинного охолодження
В залежності від способу здійснювання циркуляції рідини навколо охолоджуваних поверхонь рідинні системи охолоджування можуть бути: примусовими, в яких циркуляція рідини забезпечується спеціальним насосом, розміщеним на двигуні; під тиском рідини, підведеної до двигуна із зовнішнього водопроводу; термосифонними, в яких циркуляція рідини відбувається за рахунок різниці гравітаційних сил, що утворюються в рідині різної густини, нагрітої навколо поверхонь деталей двигуна і охолоджуваної в охолоджувачах; комбінованими.
Системи рідинного охолодження в зв’язку з навколишнім середовищем можуть бути закритими і відкритими. На двигунах автотракторного призначення застосовують виключно рідинну систему охолодження закритого типу з вимушеною та комбінованою циркуляцією та двома видами елементів регулювання: перший з елементів системи регулювання являє собою автоматично діючий термостат, друга система регулювання складається з жалюзей, які розміщуються перед радіатором і дозволяють змінювати кількість повітря, що проходить крізь нього, а також вентилятори, які вимикаються в залежності від температури охолодної рідини.
Перспективними системами охолодження є повністю герметизовані системи, які заповнюються всесезонною рідиною з високою температурою кипіння (до 120оС) і мають гарантоване збереження герметичності під час експлуатації.
В потужних тепловозних дизелів виділення теплоти в охолодну рідину і масло залежить від режимів його роботи зв’язаних з навантаженням і частотою обертання, тому при зміні режиму відповідно повинна змінюватись відведення теплоти радіатором. Якщо при зменшенні навантаження дизеля при одній і тій же позиції контролера подача вентилятора не змінюється (так буде, якщо вентилятор безпосередньо зв’язаний з валом дизеля), то радіатор буде розсіювати в навколишнє середовище більше теплоти, ніж виділяє дизель. Це приведе до зниження температури (переохолодження) охолодної рідини і масла та несприятливо відіб’ється на роботі дизеля. В експлуатації такі випадки будуть зустрічатися дуже часто, так як система охолодження тепловозного дизеля розраховується на відведення теплоти в найбільш важких умовах, при повній потужності дизеля і температурі зовнішнього повітря +40оС.
Якщо не керувати подачею вентилятора, то охолодна рідина завжди буде переохолоджена, так як розрахункові режими в експлуатації зустрічаються рідко. Тому на потужних тепловозах необхідно безпосередньо керувати кількістю охолодного повітря, яке повинно подаватися вентилятором, зміною частоти його обертання, або шляхом зміни аеродинамічних характеристик самого вентилятора.
Можливості регулювання частоти обертання вентилятора (nдиз.=const) залежать від конструкції його приводу. В залежності від типу приводу частота обертання вентилятора може змінюватись ступінчасте, або безперервно.
Всі дії по регулюванню температури води і масла можуть виконуватись ручним способом, безпосередньо дистанційно, або автоматично.
Рисунок 1.1 – Схема термосифонної системи охолодження |
Рисунок 1.2 – Схема рідинної системи охолодження |