Пример расчета контура охлаждения воды, отводящей тепло от дизеля.

Исходные данные для расчета:

Мощность дизеля N_e = 2050кВт.

Удельный расход топлива дизелем g_e = 0,220 кг/кВт ч.

Теплоотвод в воду дизеля q_B = 17,5%.

Принимаем:

температуру воды на выходе из дизеля = 90° С;

температуру окружающего воздуха = 40°С;

массовую скорость воздуха в водяных секциях и_В = 8 кг/м² с; линейную скорость течения воды в секциях = 1,0 м/с ;

удельную теплоемкость воды = 4,19кДж/(кг_*К);

удельную теплоемкость воздуха = 1кДж / (кг _*К);

плотность ВОДЫ р_в = 1000 кг/м ³;

низшую теплоту сгорания дизельного топлива = 42500 кДж/кг.

Для установки на проектный тепловоз выбираем стандарт­ные водяные секции типа ВВ12 со следующими параметрами:

площадь живого сечения для прохода воздуха = 0,136м²;

площадь живого сечения для прохода воды = 0,00132м²;

поверхность теплообмена, омываемая воздухом F = 29,6м².

Расчетная схема охлаждающего устройства проектного теп­ловоза обязательно должна быть приведена в пояснительной за­писке.

Решение.

Количество тепла, вводимого в дизель с топливом, в кДж/с

Теплоотвод в воду, охлаждающую дизель

Составляем систему уравнений:

Расход воды через секции

Расход воздуха через водяные секции

Подставляют в уравнение цифровые значения величин:

Обозначив и выполнив вычисления, получают:

Решив систему уравнений, находят:

; ;

;

Расход воды через секции

Расход воздуха через водяные секции

Схема охлаждающего устройства тепловоза с указанием количества водяных секций и температур теплоносителей приве­дена на рис. 5.

Рис. 5. Схема охлаждающего устройства тепловоза

3.2 Расчет водомасляного теплообменника

Опыт эксплуатации тепловозов показывает, что мас­ляные секции работают недостаточно надежно, особенно в зимних условиях. Выход их из строя при отрицательных тем­пературах во много раз превышает выход из строя водяных секций. Поэтому на современных тепловозах, созданных в последние годы, масляные секции не устанавливают, а при­меняют системы охлаждения масла с промежуточным теп­лоносителем. В этом случае в холодильной камере размеща­ются только однотипные водяные секции, и дополнительно на тепловозе устанавливают водомасляный теплообменник, в котором масло охлаждается водой, выполняющей роль промежуточного теплоносителя. Вода же, нагревшаяся в теп­лообменнике, направляется в водяные секции дополнитель­ного контура, посредством которых тепло отводится в ок­ружающую воздушную среду.

Если заданием предусмотрено охлаждение масла в водомас­ляных теплообменниках, то требуемая поверхность теплообмена их подсчитывается по формуле

где - количество тепла, отводимого от дизеля с маслом, кДж/с;

- коэффициент теплопередачи водомасляного теплообменника, кВт/м²-с;

- средняя температура масла в теплообменнике;

- средняя температура воды в теплообменнике;

- температуры масла соответственно на входе и выходе из теплообменника, °С;

- температуры воды соответственно на входе и выхо­де из теплообменника, °С;

; (7)

где - плотность масла, кг/м³

- подача масляного насоса, м³/ч (табл.З); с_и - удельная теплоемкость масла, кДж/(кгК)

(8)

где - удельная теплоемкость воды, кДж/(кгК);

- подача водяного насоса данного контура охлажда­ющего устройства, кг/с.