Пояснительная записка (1231916), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

На рисунке 4.1 представлена расчетная схема охлаждения тепловоза.

Рисунок 4.1 – Расчетная схема охлаждения

Расчет ОУ производится с целью определения номинальной поверхности охлаждения, необходимой для полного отвода тепла от охлаждающей жидкости.

4.1.5.1 Контур охлаждения ДВС

Определим количества теплоты, кДж/с, отводимой от воды, масла и надувочного воздуха.

Расчет количества тепла, отводимого с водой от ДВС рассчитывается по формуле:

, (4.1)

где – теплоотвод в воду;

– удельный расход топлива, кг/кВт∙ч;

– эффективная мощность дизеля, кВт;

– низшая теплота сгорания ДТ, кДж/кг;

.

Расчет поверхности теплообмена рассчитывается по формуле:

, (4.2)

где – коэффициент теплопередачи;

– средний температурный напор, рассчитывается по формуле:

, (4.3)

где – температура воды перед и после радиаторов;

– температура воздуха до и после радиаторов охлаждения воды.

;

.

Расчет действительной поверхности охлаждения рассчитывается по формуле:

_{; (4.4)}

_.

Расчет числа радиаторов по формуле:

, (4.5)

где – поверхность охлаждения, омываемая воздухом одного серийного радиатора,

шт, округляем до 13 единиц.

Расход воды рассчитывается по формуле:

, (4.6)

где – удельная теплоемкость воды, кДж/кгК,

.

Расход воздуха рассчитывается по формуле:

, (4.7)

где – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кгК,

.

Проверка выполненного расчета:

; (4.8)

_.

отличается от на 2,6%. Число радиаторов для охлаждения воды дизеля после расчета составляет 13 серийных и 13 коротких радиаторов.

4.1.5.2 Контур охлаждения масла и наддувочного воздуха

Количество тепла, отводимого от масла и наддувочного воздуха, расчитывается по формулам:

; (4.9)

, (4.10)

где – теплоотвод в масло и в воду от наддувочного воздуха, тогда:

;

.

Расчет поверхности теплообмена:

, (4.11)

где – средний температурный напор второго контура, тогда

Расчет действительной степени охлаждения:

_{; (4.12)}

_.

Расчет числа радиаторов:

; (4.13)

, округляем до 25.

Принимаем число радиаторов шт.

Расчет расхода воды:

; (4.14)

.

Расчет расхода воздуха:

; (4.15)

.

Проверка выполненного расчета:

; (4.16)

_.

отличается от на 2,3%. Таким образом число радиаторов охлаждения воды надувочного воздуха и масла после расчета составило 25 серийных и 25 коротких радиаторов. Компоновка радиаторов в ОУ: общее число радиаторов в первом и втором контурах составляет 50 серийных и 26 коротких радиаторов. Тогда по фронту ОУ с каждой стороны холодильной камеры установливаем по 19 секций укороченной длины в верхнем ярусе и нормальной длины – в нижнем.

4.1.6 Расчет водомасляного теплообменника

Используемые на тепловозах водомасляные теплообменники (рисунок 4.2) предназначены для охлаждения водой масла дизеля. Для реализации максимального теплосъёма в ограниченных габаритах теплообменника чаще всего применяют противоточно перекрестное течение жидкостей. Вода проходит по гладким или оребренным с внешней стороны трубкам, завальцованным в трубные доски. Масло, попадающее в теплообменник, ввиду наличия сегментных перегородок, движется поперек трубного пучка, отдавая тепло воде, движущейся по трубкам. Температурные удлинения трубок охлаждающего элемента компенсируются за счет возможности перемещения одной из трубных досок теплообменника.

Рисунок 4.2 – Принципиальная схема конструкции водомасляного теплообменника

Расчет поверхности теплообмена:

(4.17)

где – коэффициент теплопередачи ВМТ, ; ,

.

Расчет числа трубок:

, (4.18)

принимаем ; , тогда,

Принимаем число трубок водомаслянного теплообменника шт.

4.1.7 Расчет вентилятора

Расчетаем напор, создаваемый вентилятором. Для однорядного расположения радиаторов напор определяется по формуле:

_(4.19)

где – сопротивление жалюзи ОУ.

Для стандартных водяных радиаторов, рассчитывается по формуле:

_(4.20)

Тогда напор вентилятора рассчитаем по формуле:

; _(4.21)

_.

Расчет производительности вентилятора:

, (4.22)

где – расход воздуха, кг/с;

– удельная масса воздуха перед вентилятором, кг/м³.

_{; (4.23)}

;

; (4.24)

,

где Дж/кгК – газовая постоянная воздуха;

.

4.1.7.1 Построение характеристики сети

Задаемся диаметром вентиляторного колеса 2 м и значениями частоты вращения вентилятора , , , . Для каждого значения необходимо определить значения окружной скорости , коэффициента напора и коэффициента производительности по следующим формулам:

; (4.25)

; (4.26)

; (4.27)

, (4.28)

где – площадь вентиляторного колеса по внешнему диаметру;

Результаты расчета окружной скорости и коэффициентов напора и производительности занесем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты расчета окружной скорости и коэффициентов напора и производительности

Полученные точки нанесем на график зависимости и построим характеристику сети (рисунок 4.3). Находим точки пересечения 1, 2, 3, 4 и сносим их проекции на зависимость . По максимальной ординате определим угол установки лопастей, при котором КПД вентилятора будет максимальным.

Рисунок 4.3 – Характеристика сети

По графической зависимости видно, что КПД вентилятора максимален при установке лопастей под углом 25⁰.

Определим измеритель напора , Н/м² и измеритель производительности , м³/с, соответствующие углу установки лопастей 25⁰:

; (4.29)

;

; (4.30)

.

Рассчитаем максимальную частоту вращения вентилятора , 1/с, диаметр вентиляторного колеса , м, и затраты мощности на привод вентилятора :

; (4.31)

; (4.32)

; (4.33)

; ;

.

Таким образом, из приведенных нами расчетов видно что затраты мощности на привод вентилятора равны 62,1 кВт.

5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ В УСЛОВИЯХ БАМ ТЕПЛОВОЗА СЕРИИ ТЭ10МК С ДИЗЕЛЕМ Д49

5.1 Разработка расчётной схемы охлаждения

5.1.1 Цель работы

Определить оптимальную поверхность охлаждения, параметры вентилятора и компоновку радиаторов системы охлаждения.

Охлаждающие устройства (ОУ) предназначены для отвода тепла от жидкости к атмосферному воздуху. В охлаждающие устройства входят: радиаторы, теплообменники, воздушные каналы, трубопроводы и устройства регулирования работы ОУ.

5.1.2 Требования, предъявляемые к ОУ

ОУ должны обеспечить:

- теплорассеивающую способность при температуре наружного воздуха от

-50°C до +40°C, при которой возможна нормальная реализация номинальной мощности тепловоза;

- минимальные затраты мощности на привод вентиляторов;

- минимальные затраты цветных металлов;

- полную автоматизацию работы ОУ;

- высокую надёжность оборудования.

5.1.3 Классификация ОУ для проектируемого тепловоза

По схеме системы расположения – смешанная (вода охлаждается воздухом, масло – водой);

- по месту расположения радиаторов – боковое;

- по форме расположения радиаторов – вертикальное;

- по числу рядов радиаторов – однорядное;

- по этажности радиаторов – двухъярусная;

- по конструкции шахты – каркасное;

- по схеме работы вентиляторов – на всасывание;

- по количеству вентиляторов – один;

- по типу привода вентилятора – механический;

- по способу регулирования температуры жидкости – автоматический.

5.1.4 Определение необходимых параметров, количества и размеров охлаждающих устройств

Охлаждающая система необходима на тепловозе для создания оптимального теплового режима и обеспечения прочности нагревающихся элементов конструкции дизеля. Для этого используют жидкостное (водяное) охлаждение. Масло, охлаждающее детали цилиндропоршневой группы двигателя, также охлаждается водой. Исходные данные для расчёта системы охлаждения приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Исходные данные для расчёта системы охлаждения

Продолжение таблицы 5.1

Продолжение таблицы 5.1

Окончание таблицы 5.1

5.1.5 Расчет охлаждения

Характеристики

Список файлов ВКР