Охладителя наддувочного воздуха

1. При известной эффективности охладителя температура наддувочного воздуха после охладителя может быть определена по уравнению

где Т_охл – температура охлаждающего агента (воздуха окружающей среды).

2. Количество тепла, которое отводится от наддувочного воздуха определяется по уравнению

,

где С_рв – средняя теплоемкость воздуха при постоянном давлении, в заданном интервале температур, Дж/кг × к.

3. Средний температурный напор между наддувочным воздухом и охлаждающим агентом с достаточной для практических расчетов точностью можно вычислить по уравнению 177 с. 299 [ ]. При этом для ликвидации неопределенности необходимо задаться температурным перепадом охлаждающего агента DТ_охл = 10 … 15 градусов.

4. Секундный расход охлаждающего агента

где С_р – среднее значение теплоемкости при постоянном давлении охлаждающего агента Дж/кг × к.

5. Число Нуссельта для наддувочного воздуха может быть определено по критериальному уравнению

где Re – критерий Рейнольдса; Pr – критерий Прандтля.

Для воздуха уравнение 5.13 упрощается, т.к. можно принимать

@ 1 Pr @ 0,7.

Для коротких охлаждающих элементов, когда l_э < 50 d_э в критериальное уравнение вводится поправка x_е = f(l/a) ее величина приводится в таблице 5.5.

 

Таблица 5.5

Поправка на нестабильность потока на начальном

участке для коротких трубопроводов

 

l/d
xе	1,9	1,7	1,44	1,28	1,18	1,13	1,05	1,02

 

Таким образом, критериальное уравнение для расчета критерия Нуссельта для наддувочного воздуха примет вид

6. Критерий Рейнольдса для наддувочного воздуха определяется по уравнению

где W_b – скорость воздуха, м/с; d_экв – внутренний диаметр трубки охлаждающего элемента, м; n - кинематическая вязкость воздуха, м²/с.

Кинематическая вязкость воздуха зависит от температуры и давления (см. табл. 7.1.п).

7. Коэффициент теплоотдачи от наддувочного воздуха определяется по уравнению

где l_в – коэффициент теплопроводности воздуха, d_экв – внутренний диаметр трубки охлаждающего элемента.

Наиболее эффективны сердцевины теплообменников с шахматным расположением охлаждающих элементов. В этом случае имеет место поперечное обтекание пучка охлаждающих элементов. Расчетная схема представлена на рис.

 

Рис. Схема шахматного расположения охлаждающих элементов в охладителе наддувочного воздуха при поперечном обтекании пучка

 

8. Критериальное уравнение для расчета критерия Нуссельта для охлаждающего воздуха имеет вид

где А – эмпирический коэффициент; m – показатель степени, Их значения приводятся в таблице 7.2.п.

9. Коэффициент теплоотдачи охлаждающему воздуху от сердцевины теплообменника можно вычислить по уравнению

где d_экв – величина эквивалентного диаметра.

10. Величина эквивалентного диаметра при прохождении охлаждающего воздуха через сердцевину охладителя может быть вычислена по уравнению

где t_p – шаг ребер, м; d_p - диаметр ребра, м; d_т – наружный диаметр трубки.

11. Среднее значение коэффициента теплопередачи для охладителя наддувочного воздуха определяется по уравнению

12. Общая наружная поверхность охлаждающих элементов сердцевины охладителя определяется по уравнению

13. Наружная поверхность одного метра охлаждающего элемента определяется по уравнению

 

где d_р - высота ребра, м.

14. Общая длина охлаждающего элемента вычисляется по уравнению

15. Компоновку сердцевины охладителя наддувочного воздуха выполняют исходя из возможных габаритных размеров, которые определяются возможность размещения охладителя в подкапотном пространстве (моторно-трансмиссионном отделении). Для ликвидации неопределенности задаются высотой сердцевины Н, (рис. 5.13) после чего определяют число охлаждающих элементов

Размещение охлаждающих элементов в сердцевине в значительной мере определяется способом подачи охлаждающего воздуха через сердцевину. При подаче воздуха осевым вентилятором целесообразно принять Z = Н.

Методика расчета вентилятора аналогична приведенной в системе охлаждения.

Для подачи воздуха в охладитель может использоваться набегающий поток. Этот метод наиболее целесообразен для легковых автомобилей, магистральных автопоездов.

Особенностью расчета воздухо-жидкостного охладителя является тот факт, что охлаждающим агентом является жидкость системы охлаждения двигателя.

Известно, что воздухо-жидкостные охладители имеют меньшие габаритные размеры и удобны для компоновки, но у них меньшая тепловая эффективность.