Выбор основных параметров, расчёт и конструирование тепловозов

Для проектируемого дизеля принимаем:

;

- температура охлаждающего воздуха на входе в секции радиатора.

По справочным данным, на основании принятых величин температур, определяем физические параметры теплоносителей:

– для воздуха при температуре width=55 height=24 src="images/referats/21887/image071.png">ºС коэффициент динамической вязкости Па·с, коэффициент теплопроводности , Вт/м·К, удельная теплоемкость Дж/кг·К;

– для воды при температуре ºС плотность кг/м3, коэффициент динамической вязкости Па·с, удельная теплоемкость Дж/кг·К, коэффициент теплопроводности , Вт/м·К, коэффициент кинематической вязкости м2/с.

Для монтажа охлаждающего устройства применяются стандартные секции с длиной активной части 1206 мм.

3.3.1.Определение ориентировочного числа секций второго контура охлаждения

где: – массовая скорость воды в трубках секции. Принимаем

секций.

3.3.2. Определение числа секций радиаторов исходя из теплорассеивающей способности

,

где – теплорассеивающая способность секции радиатора при заданных условиях теплообмена, Вт.

где – коэффициент теплопередачи секции радиатора.

,

где – критерий Кирпичева.

.

3.3.3. Определение числа Рейнольдса для воды и воздуха

Число Рейнольдса для воды при :

Число Рейнольдса для воздуха при :

3.3.4. Определение величины температурного фактора

3.3.5. Определение критерия Кирпичева

3.3.6. Коэффициент теплопередачи

.

3.3.7. Определение необходимого количества секций

Используя уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи, находим необходимое количество секций.

С учетом запаса на загрязнение стенок трубок радиаторов принимаем количество секций равным 22 шт.

3.3.8. Температура на выходе из секций радиаторов

.

3.3.9. Температура воздуха на выходе из секций радиаторов

.

3.3.10. Гидравлическое сопротивление движению воды через водовоздушные секции радиаторов

.

Для всего контура охлаждения воды дизеля гидравлическое сопротивление движению воды увеличиваем в 2,5 раза:

3.3.11. Определение необходимой мощности на привод водяного насоса

Предварительное значение расхода мощности:

.

где – расчетный КПД водяного насоса.

Принимаем , тогда:

.

С учетом ответственности выполняемой функции и обеспечения бесперебойной циркуляции воды в контуре охлаждения, предварительно рассчитанную величину необходимой мощности увеличиваем в 2…3 раза. Для привода водяного насоса применяем двигатель мощностью 8 кВт.

3.4. Тепловой расчёт водомасляного теплообменника

Используемые на тепловозах водомасляные теплообменники 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.

Рис 3.2. Принципиальная схема конструкции водомасляного теплообменника.

Тепловой расчет сводится к определению величины поверхности охлаждения F теплообменника, а также конструктивных параметров его элементов. В основу методики расчета, как и при определении необходимого количества секций радиаторов, положены уравнения теплопередачи, теплового баланса.

, где Кт - коэффициент теплопередачи от масла к воде Вт/м2·К, Δt – температурный напор между маслом и водой, ºС.

Тогда расчетная поверхность охлаждения теплообменника

.

В этом выражении неизвестны Кт и Δt. Определению этих величин и посвящается значительная часть расчетов.

В соответствии со схемой теплообменника принимаем: температуру масла на входе в теплообменник , температуру масла на выходе из теплообменника , , внутренний диаметр трубок теплообменника , наружный диаметр трубок теплообменника , расстояние между трубками в трубной доске , количество ходов воды в теплообменнике .

 Скачать реферат