Тепловой расчёт водовоздушных радиаторов

1 Основные положения и исходные данные.

1.1 Теплоотводы в воду I и II контуров:

(85)

, где (86)

- теплоотвод от дизеля в охлаждающую воду, кВт;

- теплоотвод от масла дизеля, кВт;

- теплоотвод от надувочного воздуха, кВт.

(87)

(88)

(89)

 

1.2 Условия работы системы охлаждения:

а) температура воды на входе в радиатор:

- для первого контура:

- для второго контура:

б) температура воздуха на входе в радиатор:

в) допустимый перепад температур воды:

1.3 Технические характеристики секции ВВР (секции ВС7):

Таблица 1 – технические характеристики секции ВВР

№	Параметр	Обозначение	Величина
	Рабочая длина трубок
	Шаг оребрения		2,3
	Живое сечение секции для прохода воды		0,00132
	Живое сечение секции для прохода воздуха		0,0786
	Теплопередающая поверхность секции с воздушной стороны		16,9
	Гидравлический диаметр воздушной стороны секции		0,0038
	Гидравлический диаметр трубки		0,002098
	Ширина секции		0,154
	Глубина секции		0,187
	Масса секции		27,80

 

1.4 Теплофизические параметры теплоносителей (воды и воздуха):

Универсальная формула:

,где (90)

- значение теплоносителя (плотность);

- температура теплоносителя;

- эмпирические коэффициенты.

а) вода при температуре 105 :

; ;

;

б) воздух при температуре 40 :

;

;

;

.

в) вода при температуре 75 :

;

;

2 Расчетная подача водяного насоса в контуре.

а) I контур:

 

(91)

 

 

б) IIконтур:

(92)

3 Коэффициент теплопередачи секции радиатора.

, где (93)

– коэффициент, учитывающий технологические неточности изготовления секций типа ВС;

- число Кирпичёва;

- теплопроводность воздуха при температуре ;

0,0038 м – гидравлический диаметр секции для прохода воздуха.

, где (94)

– числовые коэффициенты;

, - число Рейнольдса для потока воздуха и воды соответственно;

- температурный фактор.

Таблица 2 – Массовые скорости воздуха в трубках радиатора в зависимости от мощности локомотива

	5-6	8-9		11-12	12-15
ВТО:	-	-	7-9	9-10	10-11

 

3.1 Число Рейнольдса для потока воды:

, где (95)

- массовая скорость воды в трубках радиатора

- коэффициент динамической вязкости воды при .

а) I контур:

(96)

б) II контур:

(97)

3.2 Число Рейнольдса для потока воздуха:

, где (98)

=11,5 – массовая скорость воздуха в секции радиатора;

- коэффициент динамической вязкости воздуха при . (99)

3.3 Температурный фактор:

а) I контур:

 

(100)

 

б) II контур:

(101)

3.3 Критерий Кирпичева

(102)

Таблица 3 - Значения эмпирических коэффициентов для секций типа ВС

	A	n		p
1100-2300	0,008727	0,78	0,095	0,08
>2300	0,02464	0,646	0,095	0,08

 

Число Кирпичева:

а) I контур:

 

б) II контур:

3.5 Коэффициент теплопередачи секции:

а) I контур:

б) II контур:

4. Число секций радиатора в контуре системы охлаждения.

(103)

а) I контур:

б) II контур:

Принимаем: секции;

секций.

5. Фактическая массовая скорость воды в секциях радиатора.

5.1 При параллельном соединении секций (I контур):

(104)

 

5.1 При последовательно-параллельном соединении секций (II контур):

(105)

 

6. Температура теплоносителей на выходе из радиатора:

Вода:

а) I контур:

(106)

n

б) II контур:

(107)

 

Воздух:

а) I контур:

(108)

 

 

б) II контур:

(109)

 

7. Мощность привода водяного насоса.

, где (110)

- КПД центробежного водяного насоса;

H_в – расчетный напор водяного насоса, Па;

H_в=10·Δp_в, Па, где (111)

Δp_в – гидравлическое сопротивление секции радиатора, Па:

а) I контур:

(112)

H_в= 10 · = Па

б) II контур:

H_в=10· = Па

 

3.3 Обоснование технических требований и выбор конструктивных параметров вентиляторов охлаждающего устройства

 

1 Исходные данные.

1.1 Безразмерные характеристики вентиляторной установки АМВ 37.

Тип привода вентиляторов: гидростатический (ГС):

n=1960 об/мин

nсI=14 штук

nсII=28 штук

[Nпр]=37 кВт

[Dпр]= (120)

2. Компоновка шахты охлаждающих устройств:

1,6

 

 

 

 

3,2

Рисунок 3 – Схема шахты холодильника

 

 

2.1 Длина шахты:

 

 

(121)

2.2 Число вентиляторов в шахте

2.3 Число секций обслуживаемых одним вентилятором:

(122)

3 Расчетная производительность вентилятора:

(123)

3.1 Температура воздуха на входе в вентилятор:

, где (124)

χ=0,05-0,1=0,1 - коэффициент, учитывающий подсос воздуха в шахту через неплотности.

 

3.2 Плотность воздуха на входе в вентиляторное колесо:

(125)

3.3 Расчетная производительность вентилятора:

4. Расчетный напор вентиляторной установки.

4.1 Потеря давления воздуха в боковых жалюзи:

, где (126)

– коэффициент аэродинамического сопротивления боковых жалюзи;

- фронтальная поверхность одной секции радиатора. (127)

4.2 Потери давления воздуха в секциях радиатора:

, где (128)

число Эйлера для потока воздуха, при , где (129)

- температурный фактор; (130)

4.3 Потеря давления воздуха в шахте:

,где (131)

- коэффициент, зависящий от конструкции ОУ (крышевое ОУ всасывающего типа);

- коэффициент аэродинамического сопротивления шахты, где (132)

- степень поджатия потока воздуха при проходе от радиатора к вентилятору, где (133)

- площадь сечения ометаемая лопастями вентилятора, где

- относительный диаметр втулки вентилятора (для АМВ 37)

D=1,17 м – диаметр вентиляторного колеса ориентировочно

 

(134)

 

- скорость воздуха в сечении ометаемом лопастями вентилятора (135)

4.4 Динамический напор вентилятора:

(136)

4.5 Расчетный напор вентиляторной установки:

H_в^ʹ=ΔP_бж+ ΔP_с+ΔP_ш+ ΔP_дин=7,8+528+170+26973 Па (137)

5 Выбор конструктивных параметров вентилятора.

5.1 Показатель быстроходности:

(138)

5.2 Расчет кривой геометрически подобных вентиляторов отвечающих заданным технологическим требованиям.

Для вентиляторов с заданной быстроходностью:

(139)

Таблица 4 - Координаты точек кривой геометрически подобных вентиляторов заданной быстроходности

		0,04	0,08	0,12	0,16	0,20	0,24	0,28
		0,07	0,11	0,14	0,17	0,20	0,23	0,25

 

5.3 Определение возможных сочетаний конструктивных параметров вентилятора. Для вентиляторов с заданной быстроходностью:

(140)

Таблица 5 - Возможные сочетания конструктивных параметров вентиляторов

	Zл=8
№		φ	ηв	Dopt, м
		-	-	-
		0,15	0,58	opt
		0,18	0,57	opt
		0,22	0,57	opt
		-	-	-
		-	-	-

5.4 Выбор сочетаний конструктивных параметров вентилятора:

Выбираем сочетание с наибольшим КПД.

θ_л=15, η_в=0,58, D_м=1,16 м, n=1960 об/мин.

Мощность вентилятора на расчетном режиме:

(141)

Проверка ограничений:

N_в=34кВт D_м=1,17 м

[N_в]=37 кВт A=1,617 м

N_в [N_в] D<A