Пояснительная записка (1231916), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

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

На рисунке 5.1 представлена расчетная схема охлаждения тепловоза. Компромиссным решением, используемым на большинстве типов тепловозов, является открытая двухконтурная система охлаждения. В двухконтурной системе контур охлаждения элементов дизеля и контур охлаждения наддувочного воздуха и масла разделены. В качестве основного теплоносителя используется вода, циркулирующая в замкнутых системах охлаждения (контурах) с поверхностными теплообменниками. Каждый контур системы оборудован индивидуальным насосом. Это дает возможность раздельного регулирования температуры охлаждающей воды в обоих контурах.

Рисунок 5.1 – Расчетная схема системы охлаждения

5.1.5.1 Контур охлаждения ДВС

Количество тепла, отводимого с водой от ДВС, рассчитывается по формуле:

, (5.1)

где – теплоотвод в воду;

– удельный расход топлива, кг/кВт∙ч;

– эффективная мощность дизеля, кВт;

– низшая теплота сгорания ДТ, кДж/кг;

.

Расчет поверхности теплообмена:

, (5.2)

где – коэффициент теплопередачи;

– средний температурный напор, рассчитывается по формуле:

, (5.3)

где – температура воды перед и после радиаторов;

– температура воздуха до и после радиаторов охлаждения воды.

;

.

Расчет действительной поверхности охлаждения:

_{; (5.4)}

_.

Расчет числа радиаторов:

(5.5)

где – поверхность охлаждения, омываемая воздухом одного серийного радиатора,

Расчет расхода воды:

, (5.6)

где – удельная теплоемкость воды, кДж/кгК,

.

Расчет расхода воздуха:

, (5.7)

где – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кгК,

.

Проверка выполненного расчета:

; (5.8)

_.

отличается от на 8%. Уменьшим число радиаторов на 8%, т.е. на 1 радиатор, тогда число радиаторов для охлаждения воды дизеля после расчета составляет 10 серийных и 10 коротких радиаторов.

5.1.5.2 Контур охлаждения масла и наддувочного воздуха

Расчет количества тепла, отводимого от масла и наддувочного воздуха, рассчитывается по формуле:

; (5.9)

, (5.10)

где – теплоотвод в масло и в воду от наддувочного воздуха;

;

Расчет поверхности теплообмена:

, (5.11)

где – средний температурный напор второго контура,

Расчет действительной степени охлаждения:

_{; (5.12)}

Расчет числа радиаторов:

; (5.13)

, округляем до 19 шт.

Принимаем число радиаторов шт.

Расчет расхода воды:

; (5.14)

.

Расчет расхода воздуха:

; (5.15)

.

Проверка выполненного расчета:

; (5.16)

_.

отличается от на 31%, что не удовлетворяет расчетам, соответственно уменьшаем число радиаторов на 6 шт серийных и коротких. Таким образом число радиаторов охлаждения воды надувочного воздуха и масла после расчета составило 13 серийных и 13 коротких радиаторов. Компоновка радиаторов в ОУ: общее число радиаторов в первом и втором контурах составляет 26 серийных и 26 коротких радиаторов. Тогда по фронту ОУ с каждой стороны холодильной камеры установливаем по 13 секций укороченной длины в верхнем ярусе и нормальной длины– в нижнем.

5.1.6 Расчет водомасляного теплообменника

Расчет поверхности теплообмена:

(5.17)

где – коэффициент теплопередачи ВМТ, ; ,

.

Расчет числа трубок:

, (5.18)

принимаем ; , тогда,

Принимаем число трубок водомаслянного теплообменника шт.

5.1.7 Расчет вентилятора

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

_(5.19)

где – сопротивление жалюзи ОУ.

Для стандартных водяных радиаторов, рассчитывается по формуле:

_(5.20)

Тогда напор вентилятора рассчитаем по формуле:

; _(5.21)

_.

Расчет производительности вентилятора:

, (5.22)

где – расход воздуха, кг/с;

– удельная масса воздуха перед вентилятором, кг/м³.

;

; (5.23)

,

где Дж/кгК – газовая постоянная воздуха;

.

5.1.7.1 Построение характеристики сети

Задаемся диаметром вентиляторного колеса 1,7 м и значениями частоты вращения вентилятора , , , . Для каждого значения необходимо определить значения окружной скорости , коэффициента напора и коэффициента производительности по следующим формулам:

; (5.24)

; (5.25)

; (5.26)

, (5.27)

где – площадь вентиляторного колеса по внешнему диаметру;

.

Результаты расчета окружной скорости и коэффициентов напора и производительности занесем в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 – Результаты расчета окружной скорости, коэффициентов напора и производительности

Полученные точки нанесем на график зависимости и построим характеристику сети (рисунок 5.2). 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 5.2 – 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:

; (5.28)

;

; (5.29)

.

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

; (5.30)

; (5.31)

; (5.32)

;

;

.

Таким образом, из приведенных нами расчетов видно что затраты мощности на привод вентилятора равны 31 кВт.

6 ВЫВОДЫ ПО ОЦЕНКИ НЕОБХОДИМОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОУТ ТЕПЛОВОЗА ТЭ10МК

6.1 Принцип действия охлаждающих устройств рассматриваемых тепловозов

Для сравнения и полного понимания что же такое охлаждающее устройство рассматриваемых тепловозов, рассмотрим их принцип. При сгорании топлива в цилиндрах дизеля выделяется большое количество тепла, которое нагревает стенки цилиндров, поршни, крышки, выпускные коллекторы и т. Д. Если бы от этих деталей не отводилось тепло, работа дизеля была бы невозможной – высокая температура не позволила бы подвести масло к трущимся деталям цилиндропоршневой группы, вызывала бы коробление деталей, появление трещин и т. Д. Для отвода тепла от дизеля в нем используют в качестве теплоносителей воду и масло. Вода охлаждает цилиндры дизеля, крышки цилиндров и остальной газовыпускной тракт. Масло охлаждает поршни и другие трущиеся детали. В современных дизелях, кроме того, необходимо охлаждать наддувочный воздух, а в гидроприводе – его масло.

6.2 Особенности охлаждающих устройств тепловозов серии ТЭ10М, ТЭ10МК

На данных тепловозах после модернизации, охлаждающее устройство осталось в штатном исполнении, т.е. Охлаждающее устройство состоит из шахты, с расположенными в ней в два яруса с водяными секциями, водомасляного теплообменника, охладителя наддувочного воздуха, вентилятора и его привода. Шахта расположена в задней части каждой секции тепловоза. Боковые наружные стороны шахты не имеют обшивки, а только каркас, предназначенный для установки коллекторов и водяных секций. В средней части шахты имеется арка с наклонными боковыми стенками, в которых предусмотрены съемные люки. Спереди и сзади шахта закрыта стенками. Верхняя балка, соединяющая переднюю и заднюю стенки, служит одновременно опорой подпятника вентиляторного колеса. Под вентиляторным колесом установлен обтекатель, в стенке которого предусмотрен лючок для смазывания подпятника вентиляторного колеса. Диффузор является направляющей частью, через которую нагретый воздух из шахты удаляется в атмосферу. В диффузоре имеются окна с заслонками, через которые в зимнее время теплый воздух может подводиться к секциям для их обогрева. Для этого используются также и четыре вентиляционных люка (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Шахта охлаждающего устройства тепловоза [1]:

1 – пневмоцилиндры привода боковых жалюзи; 2 – пневмоцилиндр привода верхних жалюзи; 3 – окно для перепуска теплого воздуха из шахты в дизельное помещение; 4 – подпятник вентиляторного колеса; 5 – обтекатель; 6 – колесо вентилятора; 7 – жалюзи верхние; 8 – люк вентиляционный; 9 – коллектор верхний; 10 – секции радиаторов верхние; II – жалюзи боковые верхние; 12– диффузор; 13 – коллектор средний; 14 – жалюзи боковые нижние; 15 – секции радиаторов нижние; 16 – коллектор нижний; 17 – арка; 18 – люк

Характеристики

Список файлов ВКР