Расчет площади поверхности охлаждения водовоздушного радиатора

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воздушного охлаждения воды, поступающей от нагретых деталей двигателя. Расчет радиатора состоит в определении площади поверхности охлаждения.

Количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от воды к охлаждающему воздуху ; средняя теплоемкость воздуха ; объемный расход воды, проходящей через радиатор, ; средняя плотность воды .

Количество воздуха проходящего через радиатор:

,

где – температурный перепад воздуха в решетке радиатора.

Массовый расход воды, проходящей через радиатор:

.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

,

где – расчетная температура воздуха перед радиатором.

Средняя температура воды в радиаторе:

,

где – температура воды перед радиатором,

– температурный перепад воды в радиаторе.

Площадь поверхности охлаждения радиатора:

,

где – коэффициент теплопередачи для легковых автомобилей.

Расчет вентилятора

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод тепла от радиатора при низких скоростях движения и высоких температурах окружающей среды.

По данным расчета водяного радиатора массовый расход воздуха, подаваемого вентилятором, , а его средняя температура . Принимаем напор, создаваемый вентилятором:

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе:

.

Объемная производительность вентилятора:

.

Приняв коэффициент обдува , определяем площадь фронтовой поверхности радиатора:

,

где – скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля.

Диаметр вентилятора:

.

Окружная скорость вентилятора:

,

где – безразмерный коэффициент для плоских лопастей.

Частота вращения вентилятора:

.

Таким образом, выполнено условие (вентилятор и водный насос имеют общий привод).

Мощность осевого вентилятора:

,

где – КПД клепаного вентилятора.

АГРЕГАТЫ СИСТЕМ СМАЗКИ ПДВС И ИХ РАСЧЕТ

 

Для смазки деталей автомобильных двигателей применяют масла, полученные путем переработки остатков нефти после отгонки из неё жидких топлив. Они должны иметь соответствующую вязкость, хорошую маслянистость, возможно низкую температуру застывания и высокую температуру вспышки, стабильность всех этих свойств; в них должны отсутствовать механические примеси, кислоты, щёлочи и вода. Объем масла в двигателе должен быть минимальным, но, однако, он должен обеспечивать заполнение всей системы, смачивание деталей и стенок картера и создание определенного запаса, компенсирующего расход масла. Этот расход составляет 0,2…3% расхода топлива.

Удельный объем масла , заливаемого в смазочную систему с мокрым картером, для бензиновых двигателей лежит в пределах . Нужно выбирать меньшее значение, потому как большой объём масла не соответствует сегодняшним тенденциям. Принимаем .

Тогда объем масла заливаемого в данный двигатель будет равен:

.

Расчет масляного насоса

 

Масляный насос служит для подачи масла к трущимся поверхностям движущейся части двигателя. По конструктивному исполнению маслонасосы бывают шестеренчатые и винтовые. В двигателях в качестве насосов, нагнетающих и откачивающих масло, применяют главным образом объемные шестеренчатые насосы, отличающиеся надежностью, способностью создавать большие давления, простотой конструкции и малой стоимостью.

Расчёт масляного насоса заключается в определении размеров его шестерен. Этому расчету предшествует определение циркуляцион­ного расхода масла в системе.

Циркуляционный расход масла зависит от количества отводимого им от двигателя тепла . Если не будет циркуляционного расхода масла и прокачки его по всему двигателю, не произойдёт самоочищение. Если маленькая скорость прокачки, возможно закоксовывание масла.

Если масло используется для охлаждения поршней, удельное количество теплоты отводимого от двигателя для дизелей составляет q=230…250 кДж/кВт∙ч. Поскольку для дизелей с турбонаддувом следует выбирать большие значения,тогда q=250 кДж/кВт∙ч

Определим циркуляционный объемный расход масла:

,

где – коэффициент запаса расхода масла, необходимого в случаях перегрузки и форсирования двигателя, нарушения герметичности соединений системы, увеличения зазоров при изнашивании.

Принимаем ;

– номинальная эффективная мощность двигателя;

– перепад температуры масла на выходе из двигателя и на входе в него, для форсированных двигателей с водомасляными охладителями . Принимаем ;

– средняя теплоемкость масла.

–плотность масла.

Расчетную производительность насоса с учетом утечек масла через торцовые и радиальные зазоры определяют следующим образом:

,

где – коэффициент подачи.

Принимаем следующие параметры шестерен насоса: Модуль зацепления зуба , высота зуба , число зубьев шестерни

Задавшись числом зубьев и модулем зацепления, определим диаметр делительной окружности :

.

Диаметр внешней окружности шестерни :

.

Окружная скорость вращения шестерни на внешнем диаметре не должна превышать 8…10 м/с, поскольку при больших значениях скорости коэффициент подачи насоса значительно уменьшается. Принимаем ее равной .

Определим частоту вращения шестерни (насоса):

.

Задавшись значениями , и , определим длину зуба шестерни:

.

Задав рабочее давление масла в системе и механический КПД масляного насоса механического КПД масляного насоса , определяем мощность, затрачиваемую на привод масляного насоса:

.