ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ВОДОВОЗДУШНЫХ СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ (1234556), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Для теплового расчета любого из теплообменников, входя­щих в систему охлаждения тепловоза, могут использоваться два уравнения

а) уравнение теплопередачи

, (4.1)

б) уравнение теплового баланса

. (4.2)

В формулах (4.1) и (4.2)

где Q — количество тепла, передаваемого в теплообменнике от охлаждаемой жидкости к охлаждающей в ккал/час;

К — коэффициент теплопередачи в теплообменнике от охлаждаемой к охлаждающей жидкости в ккал/м²час °С;

F — расчетная поверхность теплообмена в м²;

— средний температурный напор, в пределах теплооб­менника, между охлаждаемой и охлаждающей жидкостью в°С;

G₁ и G₂— весовые расходы соответственно охлаждаемой и охлаждающей жидкостей через теплообменник в кг/час;

С_Р1 и С_Р2 — средние, в пределах теплообменника, весовые теплоемкости (при постоянном давлении) соответственно ох­лаждаемой и охлаждающей жидкости в ккал/кг °С;

и — температуры охлаждаемой и охлаждающей жид­костей перед входом в теплообменник (то направлению тока жидкости) в °С;

и — температуры охлаждаемой и охлаждающей жидкостей на выходе из теплообменника (по направлению тока жидкости) в °С.

Так как для теплового расчета имеется лишь два уравне­ния, то могут быть определены только две неизвестные вели­чины, что создает ряд затруднений, так как при общей поста­новке задачи-проектировании нового теплообменника, количество неизвестных величин значительно больше. Для решения задачи приходится привлекать дополнительные данные, при­бегать к расчету вариантов, применять методику последова­тельных приближений.

Обычно, при расчете теплообменников предварительно на­мечают геометрические формы их поверхностей теплообмена, геометрические размеры, задаются параметрами охлаждаемой и охлаждающей жидкостей перед входом в теплообменник, скоростями движения их в теплообменнике и определяют тем­пературы охлаждаемой и охлаждающей жидкостей на выхо­де из теплообменника и необходимую величину поверхности.

При этом, из тех или иных соображений, необходимо пред­варительно выбрать:

- температуры охлаждаемой и охлаждающей жидкостей
на входе в теплообменник;

- количество тепла, которое необходимо отвести от дизе­ля (с водой и маслом), гидропередачи и надувочного воз­духа;

- скорости охлаждаемых и охлаждающих жидкостей в теплообменниках.

4.1.1 Температуры охлаждаемой и охлаждающей жидкостей на входе в теплообменник

Все тепловозные теплообменники, в которых охлаждающей жидкостью является атмосферный воздух, в соответствии, с техническими условиями Министерства путей сообщения, рассчитываются на температуру окружающего воздуха рав­ную + 40°С.

В случае применения схем с промежуточными теплообмен­никами, температура охлаждающей жидкости на входе в них, определяется расчетом, в зависимости от положения рассмат­риваемого теплообменника в схеме.

Температуры охлаждаемых жидкостей на входе в теплооб­менник зависят от принятой общей схемы охлаждения, требо­ваний вытекающих из условий работы агрегата обслуживае­мого охлаждаемой жидкостью (дизель, гидропередача, тепло­обменник надувочного воздуха) и физико-химических харак­теристик жидкости.

Вода, циркулирующая в системе охлаждения дизеля, на современных тепловозах должна иметь на выходе из дизеля (на входе в соответствующий теплообменник) температуру в пределах 80—95°С. Разность температур воды на выходе и входе в дизель обычно составляет 6—10°С.

С целью уменьшения теплообменников системы охлажде­ния в настоящее время начинают применять так называемое высокотемпературное охлаждение дизелей, при котором темпе­ратура воды на выходе из дизеля находится в пределах 110 — 130°С. При этом система водяного охлаждения должна рабо­тать под давлением, что гарантирует от вскипания воды.

Максимальная температура воды на выходе из дизеля (расчетная температура воды на входе в теплообменник ) устанавливается для данного типа дизеля заводом-изготови­телем.

4.1.2 Определение количества тепла, отводимого от дизеля, гидропередачи и наддувочного воздуха

Количество тепла, которое должно отводится от дизеля во­дой достаточно точно может быть определено лишь в результате соответствующих испытаний дизеля и гидропередачи данного типа. Оно зависит от мощности, развиваемой дизелем, его тактности, числа обо­ротов коленчатого вала, температурного уровня охлаждения дизеля (обычное или высокотемпературное охлаждение), на­личия охлаждения поршней и от других конструктивных осо­бенностей.

При проектировании систем охлаждения тепловозов, в слу­чае отсутствия данных о количествах тепла, которое должно быть отведено от дизеля, гидропередачи и наддувочного воз­духа, их определяют по формулам:

а) количество тепла, отводимое в воду от дизеля

, (4.3)

б) количество тепла, отводимое от наддувочного воздуха

, (4.4)

где N_ЕH — мощность развиваемая дизелем на но­минальном режиме в э. л. с;

, — удельные отводы тепла от дизеля в воду и наддувочного воздуха .

Величины удельных отводов тепла принимаются по дан­ным испытаний построенных и испытанных агрегатов, кото­рые по режимным и конструктивным параметрам близки к проектируемым.

В случае, если производится тепловой расчет дизеля, то величина необходимого теплоотвода от наддувочного воздуха принимается по данным этого расчета.

4.1.3 Скорости охлаждаемых и охлаждающих жидкостей в теплообменниках

Расчет теплообменников удобнее вести исходя из так на­зываемых весовых скоростей жидкостей, которые не зависят от температуры.

Весовая скорость воздуха в узком сечении водяных и мас­ляных радиаторов (воздушного охлаждения) при рас­четном режиме работы обычно принимается в пределах 8—16 кг/м²сек.

Весовая скорость воды в трубках водо-воздушных радиа­торов может приниматься в пределах 800—1500 кг/м² сек.

4.1.4 Средний температурный напор, в пределах теплообменника, между охлаждаемой и охлаждающей жидкостями

Величина среднего температурного напора, в пределах теп­лообменника, между охлаждаемой и охлаждающей жидкостя­ми зависит от величин входных и выходных температур жид­костей и схемы их взаимного движения в теплообменнике (прямоток, противоток, перекрестный ток).

В тепловозных теплообменниках имеет место обычно пе­рекрестный или смешанный ток жидкостей, для которых вели­чина среднелогарифмичеекого температурного напора опре­деляется по формуле

, (4.5)

где — поправка, на отличие перекрестного и смешанного токов жидкостей от случая противотока.

Эта поправка зависит от вспомогательных величин Р и R

. (4.6)

Однако, для тепловозных теплообменников, даже в самых неблагоприятных случаях, величина поправки составляет — 2% и ею как правило пренебрегают, считая =1.

Весьма часто в инженерных расчетах вместо среднелога­рифмического температурного напора используют среднеариф­метический

. (4.7)

Коэффициент теплопередачи теплообменника представляет собою количество тепла, передаваемого от охлаждаемой жид­кости к охлаждающей через 1 м² поверхности в течение одно­го часа при средней разности температур между охлаждаю­щей и охлаждаемой жидкостями в ГС.

Величина коэффициента теплопередачи является сложной функцией весьма многих независимых переменных и при сов­ременном состоянии учения о теплообмене не может быть подсчитана теоретическим путем, а определяется лишь на ос­новании экспериментальных данных обобщаемых либо в гра­фической форме, либо в форме эмпирических формул. При ис­пытаниях тепловозных теплообменников определяют либо ве­личину коэффициента теплопередачи, как среднюю величину для всего теплообменника, либо величины коэффициентов теп­лоперехода от охлаждаемой жидкости к теплопередающей поверхности и от теплопередающей поверхности к охлаждаю­щей жидкости.

В первом случае, т. е. когда экспериментально определяет­ся коэффициент теплопередачи, результаты эксперимента обобщаются в виде графических зависимостей K = f (u₁ u₂), где U₁—весовая скорость охлаждаемой, а U₂ — охлаждающей жидкостей.

При использовании в расчетах величин коэффициента теп­лопередачи полученных по таким графикам или соответствую­щим им эмпирическим формулам следует отчетливо соблюдать следующие положения:

- полученное значение коэффициента теплопередачи мо­жет быть использовано только для расчета теплообменников,
которые геометрически тождественны тому, на основании опы­тов с которым были получены соответствующие графические
зависимости или эмпирические формулы;

- нельзя использовать экспериментальные графики или
эмпирические формулы для определения коэффициента тепло­
передачи при расчетных режимах (скорости жидкостей, их
температуры) значительно отличающихся от тех, которые по­
служили основанием для получения соответствующих графи­
ков или формул;

- за расчетную необходимо принимать ту поверхность
теплопередачи (F), к которой относился коэффициент тепло­
передачи при обработке опытных данных;

- средний температурный напор следует подсчитывать
тем же способом, который принимался при подсчете соответ­ствующих значений коэффициента теплопередачи на основе опытных данных.

При более подробных испытаниях теплообменников опре­деляют значения коэффициентов теплоперехода от охлаждае­мых жидкостей к ограничивающей их поверхности теплопере­дачи к охлаждающей жидкости. Результаты таких испытаний обобщаются в виде соответствующих графических зависимос­тей, эмпирических формул или полуэмпирических зависи­мостей.

При использовании этих данных следует строго соблюдать условия их применимости.

Характеристики

Список файлов ВКР