ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств»

Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ, СИСТЕМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

Учебное пособие

3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

     Исходная величина для расчета элементов системы охлаждения – количество теплоты (Дж/с), которое необходимо отвести от двигателя в охлаждающую среду,

Q_ж = Q_т·q_ж,

где q_ж – коэффициент относительного отвода теплоты; Q_т – количество теплоты, введенной в цилиндры двигателя, Дж/с,

Q_т = Q_т·Н_и /3600.

     Для ориентировочных расчетов четырехтактных двигателей количество теплоты (Дж/с) может быть подсчитано по эмпирической формуле в зависимости от параметров двигателя:

Q_ж = C·i·D^1+2m·n^m·α^-1,

где С=0,41÷0,47 – коэффициент пропорциональности; i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения коленчатого вала, об/мин; α – коэффициент избытка воздуха; m=0,6÷0,7 – показатель степени.
     Расчет радиатора. Основные параметры радиатора: поверхность охлаждения радиатора F_p (м²), омываемая воздухом; фронтальная поверхность радиатора F_ф.р (м²); глубина радиатора L(м) – расстояние между передней и задней стенками его решетки по ходу воздуха – L=0,06÷0,15м; коэффициент компактности радиатора φ – отношение охлаждающей поверхности к объему радиатора, φ=F_р/F_ф.р·L =600÷900 м²/м³; коэффициент оребрения ψ – отношение площадей поверхностей, омываемых воздухом и жидкостью; ψ = 3÷6.
     Количество жидкости (кг/с), циркулирующей в системе охлаждения в единицу времени,

G_ж = Q_ж/(с_ж·ΔТ_ж) ,

где с_ж – теплоемкость циркулирующей жидкости: для воды с_ж=4,178 Дж/(кг·К), для этиленгликолиевых смесей с_ж=2,093 Дж/(кг·К); ΔТ_ж=5÷10 – перепад температуры охлаждающей жидкости в радиаторе, К; ΔТ_ж = Т_ж.вх – Т_ж.вых .
     Поверхность охлаждения радиатора (м²)

F_p = Q_ж/[К(Т_ж.ср – Т_в.ср)],

где К – полный коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·град); Т_ж.ср=(Т_ж.вх+Т_ж.вых)/2 =353÷368 – средняя температура жидкости в радиаторе, К; Т_в.ср=(Т_в.вх+Т_в.вых)/2=323÷328 – средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К.
     Полный коэффициент теплопередачи К зависит от многих факторов: конструкции радиатора (трубок, ребер, качества пайки), скорости жидкости и воздуха. Ориентировочно коэффициент теплопередачи [Вт/ (м²·К)]

К = (ψ/α_ж + δ / λ + 1 / α_в)^-1,

где ψ – коэффициент оребрения; α_ж – коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке трубки радиатора, Вт/(м²·К); δ – толщина стенки трубки, м; λ – коэффициент теплопроводности металла трубок радиатора, Вт/(м·К); α_в – коэффициент теплоотдачи от стенок трубок радиатора к воздуху, Вт/(м²·К). Можно принимать К [Вт/(м²·К)]:
          для карбюраторных двигателей – 140 ÷ 180;
          для дизелей – 80÷100.
     Для существующих конструкций систем жидкостного охлаждения удельная поверхность охлаждения радиатора (м²/кВт) f_р=F_р/N_eN и удельная емкость системы охлаждения (л/кВт) v_ж=V_ж/N_eN, где V_ж – полная емкость системы (л), имеют следующие значения:
          для легковых автомобилей f_р = 0,136 ÷ 0,313; v_ж = 0,613 ÷ 0,354;
          для грузовых автомобилей f_р = 0,204 ÷ 0,408; v_ж = 0,272 ÷ 0,816.
     Количество теплоты, отводимой от двигателя Q_ж и передаваемой через охлаждающую жидкость охлаждающему воздуху в радиаторе Q_в, принимают равными. В этом случае расход воздуха через радиатор (м³/с)

G_в = Q_в(ρ_в·с_в·ΔТ_в) ,

где Q_в – количество теплоты, отводимое от радиатора охлаждающим воздухом: Q_в = Q_ж, Дж/с; с_в = 1000 – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К); ΔТ=Т_в.вых–Т.в.вх=20÷30 – перепад температуры воздуха в радиаторе, К(Тв.вх=313 К); ρ – плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе, кг/м³:

ρ_в = ρ₀ · 106/(R_в · Т_в.ср),

где p₀ – атмосферное давление, МПа; R_B=287 – удельная газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг·К); Т_в.ср=323÷328 – средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К.
     Фронтальная поверхность решетки радиатора, выполненная в виде квадрата с целью получения коэффициента обдува, равного единице (м²)

F_ф.р = G_в / v_в,

где v_в=6÷24 – скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения машины, м/с.
     По найденным значениям поверхности охлаждения радиатора F_р и фронтальной поверхности решетки радиатора F_ф.р определяют соответственно глубину радиатора (м):

L = F_р / (F_ф.р ·φ).

О ПОСОБИИ            НАЗАД            ВПЕРЕД            СОДЕРЖАНИЕ            СПИСОК ПОСОБИЙ