Для расчета системы охлаждения автомобильного или тракторного двигателя исходной величиной является количество отводимого от него в единицу времени тепла Qохл. Это количество может быть определено из уравнения теплового баланса:
,
где qохл – доля количества тепла, отводимого от двигателя. Для бензиновых ДВС qохл = 800–1300 КДж/КВт? с, для дизельных ДВС qохл = 1100–1150 КДж/КВт? с.
Определив величину Qохл, находят затем количество жидкости, циркулирующей в системе охлаждения в единицу времени,
,
где Сж – теплоемкость циркулирующей жидкости.
Для воды Сж = 4.22 КДж/кг? К, для этиленгликолевых смесей Сж = 2–3.8 КДж/кг? К .
tвыхж, tвхж – температуры выходящей из радиатора жидкости и входящей в него, °С.
Для радиаторов автомобильных и тракторных двигателей значение tвыхж – tвхж = 5–10? С.
Систему охлаждения двигателя обычно рассчитывают для двух режимов работы двигателя: при номинальной мощности и максимальном крутящем моменте.
Величина поверхности охлаждения радиатора (м2) определяется по формуле:
|
|
,
где k – полный коэффициент теплопередачи через стенки радиатора,
tохлж – средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе, °С .
,
где tвхохлж = 90? С – температура охлаждающей жидкости на входе в радиатор .
tвыхохлж = 80–85? С – температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора .
tохлв – средняя температура проходящего через радиатор воздуха, °С,
,
где tвхохлв = 40? С – температура воздуха на входе в радиатор .
tвыхохлв= 60–70? С – температура воздуха на выходе из радиатора.
Коэффициент k зависит от многих факторов: материала охлаждающей решетки, формы и состояния ее внутренней и наружной поверхностей, характера движения воздушного потока и т. д. Теплопередача радиатора значительно ухудшается при образовании в нем накипи, ржавчины или при покрытии грязью.
Величина k может быть определена по формуле:
,
где? 1 = 8500–14500 КДж/м2?ч? К – коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенкам радиатора .
? – коэффициент теплопроводности металла стенок (трубок) ра- диатора. Для латуни значение? = 300–450 КДж/м? ч? К, для алюминия –? = 300–350 КДж/м? ч? К, для нержавеющей стали –? = 35–70 КДж/м? ч? К .
? – толщина стенки трубки, м .
? 2 – коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора (трубок) к воздуху,? 2 = 150–1100 КДж/м2?ч? К.
Коэффициент? 2 в основном зависит от скорости воздуха ?воз, проходящего через радиатор, и выражается зависимостью:
.
Для предварительных расчетов площади радиатора системы охлаждения можно использовать формулу:
,
где f – удельная площадь охлаждения, м2/КВт.
Для легковых автомобилей f = 0.14–0.3, для грузовых автомобилей f = 0.2–0.4, для тракторов f = 0.4–0.55.
|
|
Емкость системы жидкостного охлаждения л. (Ne в КВт) изменяется в следующих пределах: для легковых автомобилей – (0.13–0.35)?Ne, для грузовых автомобилей – (0.27–0.8)?Ne, для тракторов – (0.5–1.7)?Ne.
Размеры вентилятора автомобильного или тракторного двигателя должны быть таковы, чтобы обеспечить подачу воздуха в количестве, необходимом для охлаждения жидкости в радиаторе.
Тип вентилятора определяют по условному коэффициенту быстроходности:
,
где Vвоз – производительность вентилятора,м3/с.
,
где? воз = 1.07 кг/м3 – плотность воздуха .
Своз = 1 КДж/кг? К – теплоемкость воздуха .
Н – напор вентилятора. Н = 600–1000 Па.
При nусл = 15–100 используют центробежные вентиляторы, при nусл = 80–300 – осевые одноступенчатые вентиляторы.