Расчет системы охлаждения

Система охлаждения двигателей служат для обеспечения их оптимального теплового режима путем принудительного отвода теплоты от нагретых деталей.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде определяется по формуле:

(73)

где c – коэффициент пропорциональности,

Принимаем с=0,5;

i – число цилиндров,

По прототипу принимаем i=4;

D – диаметр цилиндра,

По прототипу принимаем D=8 см;

m – показатель степени,

Для 4-х тактных двигателей m=0,61;

n_H – номинальная частота коленчатого вала двигателя,

По прототипу принимаем n_H=5600 мин^-1;

a - коэффициент избытка воздуха,

По заданию a=0,95

Дж/с

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения

(77)

где c_ж – средняя теплоемкость охлаждающей жидкости,

Принимаем c_ж=4187 Дж/(кг*к);

r_ж – средняя плотность жидкости,

Принимаем r_ж=1000 кг/м³;

DT_ж – перепад температуры жидкости при принудительной циркуляции,

Принимаем DT_ж=10 К

м³/с

Расчетная производительность насоса

(75)

где h - коэффициент подачи насоса,

Принимаем h=0,9.

м³/с

Радиус входного отверстия

(76)

где c₁ – скорость жидкости на входе в насос,

Принимаем c₁=1,7 м/с;

r₀ – радиус ступицы крыльчатки насоса,

Принимаем r₀=0,01 м.

м

Окружная скорость потока жидкости на входе из колеса

(77)

где a₂ и b₂ – углы между векторами скоростей соответственно с₂ и U₂,

Принимаем a₂=9°, b₂=35°;

– создаваемый насосом напор,

Принимаем =80000 Па;

h_h – гидравлический К.П.Д насоса,

Принимаем h_h=0,65.

м/с

Радиус крыльчатки колеса на выходе:

(78)

где n_в – частота вращения насоса,

Принимаем n_в=6000 мин^-1

м

Окружная скорость потока жидкости на входе:

(79)

м/с

Угол между скоростями c₁ и U₁ принимаем a₁=90° при этом

(80)

Радиальная скорость схода жидкости:

(81)

м/с

Ширина лопатки на входе

(82)

м

где z – число лопаток на крыльчатке насоса,

Принимаем z=6;

d₁ – толщина лопаток у входа,

Принимаем d₁=0,002 м

Ширина лопатки на выходе:

(83)

м

Мощность, необходимая для привода насоса:

(84)

кВт

где h_м – механический К.П.Д. насоса,

Принимаем h_м=0,9

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воздушного охлаждения жидкости, поступающих от нагретых деталей двигателя. Расчет радиатора состоит в определении поверхности охлаждения, необходимой для передачи теплоты от жидкости к окружающему воздуху.

Количество воздуха, проходящего через радиатор

(85)

где c_в – средняя теплоемкость воздуха,

Принимаем c_в=1000 Дж/(кг*К);

DT_в – температурный перепад воздуха в решетке радиатора,

Принимаем DT_в=30 К

кг/с

Массовый расход жидкости, проходящий через радиатор

(86)

кг/с

Средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, определяется по формуле:

(87)

где T_в.вх – расчетная температура воздуха на входе в радиатор,

Принимаем T_в.вх=313 К

К

Средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе

(88)

где T_ж.вх – температура охлаждающей жидкости на входе в радиатор,

Принимаем T_ж.вх=360 К;

DT_ж – перепад температур жидкости в радиаторе,

Принимаем DT_ж=10 К

К

Площадь поверхности охлаждения определяется по формуле:

(89)

где Q_ж – количество теплоты, отводимой от двигателя и передаваемого от жидкости к охлаждающему воздуху,

ПринимаемQ_ж=Q_в;

K – коэффициент теплопередачи,

Принимаем K=100 Вт/(м²*К)

м²

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод теплоты от радиатора

Плотность воздуха при его средней температуре в радиаторе

(90)

где P₀ – расчетное атмосферное давление воздуха,

Принимаем P₀ =0,1 МПа:

R _B – удельная газовая постоянная для воздуха,

Принимаем R_B=287 Дж/(кг*К)

к г/м³

Производительность вентилятора

(91)

м³/с

Площадь фронтовой поверхности радиатора

(92)

м²

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

Принимаем W_в =12м/с

Диаметр вентилятора

(93)

м

Окружная скорость вентилятора

(94)

где y_л –коэффициент, зависящий от формы лопастей вентилятора,

Принимаем y _л=3;

DP_тр – напор, создаваемый вентилятором,

Принимаем DP_тр =400 Па

м/с

Частота вращения вентилятора

(95)

мин^-1

Мощность, затрачиваемая на привод осевого вентилятора

(96)

где h_в – К.П.Д. вентилятора,

Принимаем h _в=0,65

кВт

Заключение

В данном курсовом проекте были произведены тепловой, кинематический, динамический расчет и расчет системы охлаждения, а также рассчитаны индикаторные параметры рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 21213, по результатам расчетов была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик.

Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.

Расчеты динамических показателей дали размеры поршня в частности их диаметр и ход, радиус кривошипа, были построены графики составляющих сил, а также график суммарных набегающих тангенциальных и суммарных набегающих крутящих моментов.

На основании выполненных расчетов построили:

- индикаторную диаграмму;

- диаграмму суммарной силы;

- диаграмму сил инерции от возвратно-поступательных движущихся масс;

- диаграмму нормальной силы и тангенциальной силы;

- диаграмму крутящего момента.

- ускорение поступательного движения поршня

- перемещение поршня

- поступательная скорость поршня

по результатам расчёта эффективная мощность двигателя одинаковая с прототипом и составляет . Крутящий момент оказался меньше и составляет прототип(127 Н·м). часовой расход топлива меньше прототип (23 кг/л).

Поиск по сайту: