Расчет жидкостного насоса карбюраторного двигателя

По данным теплового баланса количество теплоты, отводимой от двигателя жидкостью: Q_В = 60836 Дж/с; средняя теплоемкость жидкости с_ж = 4187 Дж/(кг∙К), средняя плотность жидкости р_ж ≈ 1000 кг/м³; напор, создаваемый насосом, принимается р_Ж = 120000 Па; частота вращения насоса n_В.И.=4600мин^-1. Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения

 

G_ж=Q_В/(с_жр_ж∆Т_ж)=60836/(4187∙1000∙9,6) = 0,00151 м³/с,

 

где ∆Т_Ж = 9,6 К — температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции.

Расчетная производительность насоса

G_ж._р = G_ж/η = 0,00151/0,82=0,00184м³/с,

 

где η = 0,82 — коэффициент подачи насоса.

Радиус входного отверстия крыльчатки 

 

r₁=  =  = 0,0206 м,

 

где С₁ = 1,8 — скорость жидкости на входе в насос, м/с; г₀=0,01 — радиус ступицы крыльчатки, м.

Окружная скорость потока жидкости на выходе из колеса

 

u₂ = = = 14,7м/с,

где угол α₂=10°, а угол β₂=45°; η_h = 0,65 — гидравлический КПД насоса.

Радиус крыльчатки колеса на выходе г₂=30u₂/(πn_в.н) = 30 14,7/(3,14∙4600)=0,0304 м.

Окружная скорость входа потока u₁ = u₂r₁/r₂ = 14,7 0,0206/0,0304=9,96 м/с.

Угол между скоростями с₁ и u₁ принимается α₁ = 90°, при этом tgβ₁=c₁/u₁=1,8/9,96=0,1807, откуда β₁ = 10°15'. Ширина лопатки на входе

 

b₁ = = ,=0165м

b₁=

 

где z=4 – число лопаток на крыльчатке насоса; δ₁=0,003 – толщина лопаток у входа, м.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса

c_r= = =2,2 м/с.

Ширина лопатки на выходе

 

b₂= = =0,0048 м,

 

где δ₂=0,003 — толщина лопаток на выходе, м.

Мощность, потребляемая жидкостным насосом:

 

N_в.н = G_ж.рр_ж/(1000η_м)=0₎00184∙120000/(1000∙82) = 0,27 кВт,

 

где η_м=0,82 — механический КПД жидкостного насоса.

Расчет поверхности охлаждения жидкостного радиатора карбюраторного двигателя. По данным теплового баланса (см. § 5.3) количество теплоты, отводимой от двигателя и передаваемого от жидкости к охлаждающему воздуху: Q_возд=Q_ж = 60836 Дж/с; средняя теплоемкость воздуха с_возд= 1000 Дж/(кг • К); объемный расход жидкости, проходящей через радиатор, принимается по данным § 20.2: G_ж=0,00151 м³/с; средняя плотность жидкости ρ_ж= 1000 кг/м³.

Количество воздуха, проходящего через радиатор:

 

G^'_возд=Q_возд/(с_возд∆Т_возд)= 60836/(1000∙24)= 2,53кг/с,

 

где ∆Т_возд=24 — температурный перепад воздуха в решетке радиатора, К.

Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор:

 

G^'_ж=G_жρ_ж = 0,00151∙1000 = 1,51 кг/с.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

 

Т_{ср. возд}= = =325,0 К,

 

где Т_{возд. вх}=313—расчетная температура воздуха перед радиатором, К.

Средняя температура жидкости в радиаторе

 

Т_{ср. ж}= = =358,2 К,

 

где Т_ж. вх = 363 — температура жидкости перед радиатором; К; ∆Т_в = 9,6 — температурный перепад жидкости в радиаторе, принимаемый по данным § 20.2, К.

Поверхность охлаждения радиатора

 

F= = =11,45 м²,

 

где К=160—коэф-т теплопередачи для радиаторов легковых автомобилей, Вт/(м² • К).

Расчет вентилятора для карбюраторного двигателя. По данным расчета жидкостного радиатора массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором:

G^'_возд=2,53 кг/с, а его средняя температура Т_{ср. возд}=325 К. Напор, создаваемый вентилятором, принимается ∆р_тр = 800 Па.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе

р_возд=р₀р∙10⁶/(R_вТ_{ср. возд})=0,1 • 10^б/(287 • 325)= 1,07 кг/м³.

Производительность вентилятора

G_возд=G^'_возд/р_возд= 2,53/1,07 = 2,36 м³/с.

Фронтовая поверхность радиатора

 

F_{фр. рад}= G_возд/w_возд=2,36/20 = 0,118 м²,

 

Где w_возд=20 — скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля, м/с.

Диаметр вентилятора

 

D_вент= 2 = 2 =0,388 м.

 

Окружная скорость вентилятора и

 

ψ_л =2,2 = 71,0 м/с,

 

где ψ_л =2,2 — безразмерный коэффициент для криволинейных лопастей.

Частота вращения вентилятора

 

n_вент =60u/(πD_вент)= 60 • 71/(3,14 • 0,388) = 3500 мин^-1.

 

Мощность, затрачиваемая на привод осевого вентилятора,

 

N_вент = G_возд∆p_тр/ (1000η_в) = 2,36∙800/(1000∙0,65) = 2,9 кВт,

 

где η_в=0,38 — КПД литого вентилятора.