Практическая работа №15 расчет элементов системы охлаждения.

Цель: Определение основных конструктивных размеров жидкостного радиатора и его поверхность охлаждения.

Охлаждение двигателя применяется в целях принудительного отвода теплоты от нагретых деталей для обеспечения оптимального теплового состояния двигателя и его нормальной работы. Большая часть отводимой теплоты воспринимается системой охлаждения, меньшая — системой смазки и непосредственно окружающей сре­дой.

Расчет основных конструктивных элементов системы охлажде­ния производится исходя из количества теплоты, отводимой от двигателя в единицу времени.

Порядок выполнения работы

1. При жидкостном охлаждении количество отводимой теплоты (Дж/с)

где: G_Ж— количество жидкости, циркулирующей в системе, кг/с;

с_ж=4187 — теплоемкость жидкости, Дж/(кг · К);

— тем­пература выходящей из двигателя жидкости и входящей в него, К.

2. Количество теплоты (Дж/с), отводимое от двигателя системой воздушного охлаждения, определяется из уравнения

где: — расход охлаждающего воздуха, кг/с = 1000 — сред­няя теплоемкость воздуха, Дж/(кг · К);

и — температу­ра воздуха, входящего в межреберное пространство и выходящего из него, К.

В расчетах принимают, что от стенок цилиндров отводится 25 — 40% общего количества теплоты , а остальная часть — от головок двигателя.

Порядок расчета жидкостного радиатора.

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воз­душного охлаждения жидкости, поступающей от нагретых деталей двигателя.

Расчет радиатора состоит в определении поверхности охлажде­ния, необходимой для передачи теплоты от жидкости к окружающе­му воздуху.

132

3. Поверхность охлаждения радиатора (м2)

где: Q_Ж- количество теплоты, отводимой жидкостью, Дж/с;

К – коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/(м²·К);

Т_СР.Ж – срелняя температура жидкости в радиаторе, К;

Т_{СР.ВОЗД –} средняя температура воздуха, прходящего через радиатор, К.

4. Коэффициент теплопередачи

где: - коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке радиатора, Вт/(м²·К); δ₁ – толщина стенки трубки, м; - коэффициент теплопроводности металла трубок радиатора, Вт/(м·К);

- коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воздуху, Вт/(м²·К);

Из-за трудности аналитического определения величины К Вт/(м²·К)

Для легковых автомобилей ....................................................140 – 180

Для гузовых автомобилей и тракторов .................................80- 100

5. Количество жидкости (кг/с), проходящей через радиатор:

6. Средняя температура воды в радиаторе:

При принудительной циркуляции жидкости в системе темпера­турный перепад ΔТ_Ж= =6 — 12 К. Оптимальное значе­ние температуры Т_жлх, которая характеризует температурный ре­жим системы жидкостного охлаждения, принимается в интервале 353 — 368 К. Исходя из принятых значений ΔТ_Ж и можно определить среднюю температуру воды в радиаторе:

Для автомобильных и тракторных двигателей К.

7. Количество воздуха (кг/с), проходящего черех радиатор:

В радиаторе тепло Q_Ж передается от жидкости к охлаждающему воздуху, т. е. Q_Ж= Q_ВОЗД.

8. Средняя температура охлаждающего воздуха 6 проходящего через радиатор:

Температурный перепад воздуха в решетке радиатора составляет 20-30 К. Температура перед радиатором принимается равной 313 К:

133

Для автомобильных и тракторных двигателей =323 — 328 К.

9. Поверхность охлаждения радиатора (м²):

Пример расчета поверхности охлаждения жидкостного радиатора карбюра­торного двигателя.

По данным теплового баланса коли­чество теплоты, отводимой от двигателя и передаваемого от жид­кости к охлаждающему воздуху:

= = 60510 Дж/с;

средняя теплоемкость воздуха ;

объемный расход жид­кости, проходящей через радиатор: G_x=0,00151 м³/с; средняя плотность жидкости р_ж=1000 кг/м³.

Количество воздуха, проходящего через радиатор:

кг/с,

где: =24 — температурный перепад воздуха в решетке ради­атора, К.

Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор:

кг/с.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего че­рез радиатор:

где: =313 - расчетная температура воздуха, перед ралиатором, К.

Средняя температура жидкости в радиаторе

где: = 363 — температура жидкости перед радиатором; К;

_В = 9,6 — температурный перепад жидкости в радиаторе

Поверхность охлаждения радиатора

где: К=160 — коэффициент теплопередачи для радиаторов легко­вых автомобилей, Вт/(м² · К).

134