окружность и радиусом /j - внутреннюю. На внешней окружности в произвольной точке В строят угол бг- От диаметра, проходящего через точку В, откладывают угол fi = fij + fig. Одна из сторон этого угла пересекает внутреннюю окружность в точке К- Через точки В а К проводят линию ВК ДО вторичного пересечения с внутренней окружностью (точка А). Из точки L, которая является серединой отрезка АВ, восставляют перпендикуляр до цересечения его с линией BE в точке Е. Из точки Е через точки А и В проводят дугу, представляющую собой искомое очертание лопатки.

Мощность, потребляемая водяным насосом:

Л/з.„ = Ож.рРж/(1000г1„),

где 11и = 0,7-г- 0,9 -;- механический к. п. д. водяного насоса.

Величина N.„ составляет 0,5-1,0% от номинальной мощности двигателя.

Расчет водяного насоса карбюраторного двигателя По данным теплового баланса (см. § 17) количество тепла, отводимого от двигателя водой: = 60 510 Дж/с; средняя теплоемкость воды с, = = 4187 Дж/(кг • К), средняя плотность воды р,„ = 1000 кг/м; напор, создаваемый насосом, принимается p= 120 ООО Па; частота вращения насоса Пв.н = 4600 об/мин.

Циркуляционный расход воды в системе охлаждения

<5ж = <2в/{СжРжД7ж)~ 60510/(4187 • 1000 • 9,6) = 0,00151 м/с,

где Д7 = 9,6 К - температурный перепад воды при принудительной циркуляции.

Расчетная производительность насоса

Gm.v = Gm/n = 0,00151/0,82 = 0,00184 м/с,

где Г] - 0,82 - коэффициент подачинасоса. Радиус входного отверстия крыльчатки

г, = V Ож.р/(те,) + го =1/0,00184/(3,14 • 1,8) +О.ОР = 0,020& м,

гдес! = 1,8 - скорость воды на входе в насос, м/с; Го = 0,01 - радиус ступицы крыльчатки, м.

Окружная скорость потока воды на выходе из колеса

= /1 -Mgl0°ctg45° У 120000/(1000 • 0,65) = 14,7 м/с,

где угол = 10°, а угол fig = 45°; = 0,65 - гидравлический к. п. д. насоса.

Радиус крыльчатки колеса на выходе

= 30ыг/(™в.н) = 30 • 14,7/(3,14 . 4600) = 0,0304 м.

Окружная скорость входа потока

Ml = И2Г1/Г2 = 14,7 . 0,0206/0,0304 = 9,96 м/с.

Угол между скоростями с, и и, принимается а, = 90°, iipn этом tgfii = cjui = 1,8/9,96 = 0,1807, откуда fij = 10°15. Ширина лопатки на входе

61 =

(2ri-zVsinPi)<? 0,00184

= 0,0165 м.

(2 • 3,14.0,0206 - 4-0,003/sin 10°15) 1,8

где 2 = 4 - число лопаток на крыльчатке насоса; 81 = 0,003 - толщина лопаток у входа, м.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса

т---

120 ООО tg 10° Рж1А"2 1000 0.65.14,7

Ширина лопатки на выходе

= 2.2 м/с.

0,00184

(2.3,14.0,0304 -4.0,003/sin 45°) 2,2

.= 0,00.48 м,

где 82 = 0,003 -толщиналопаток на выходе, м. Мощность, потребляемая водяным насосом:

Лв.н = <5ж.рРж/(10007) = 0,00184 . 120000/U000-0,82) = 0,27 кВт,

где = 0,82 - механический к. п. д. водяного насоса.

Расчет водяного насоса дизеля. По данным теплового баланса (см. § 18) количество тепла, отводимого от двигателя водой: = = 184 520 Дж/с; средняя теплоемкость воды = 4187 Дж/(кг • К); средняя плотность р = 1000 кг/м*. Напор, создаваемый насосом, принимается р = 80 ООО Па, частота вращения насоса н = .= 2000 об/мин.

Циркуляционный расход воды в системе охлаждения .

Qb 184 520

G» =

4187 . 1000 . 10

= 0,0044 м/с,

где ДГд,= 10 - температурный перепад воды при принудительной циркуляции, К.

Расчетная производительность насоса

Ож.р = Ож/Л = 0,0044/0,84 = 0,0052 il/c,

где т) = 0,84 - коэффициент подачи насоса. Радиус входного отверстия крыльчатки

-1 = КОж.р/К) -f rl = К 0,0052/(3,14.1,7)-f 0,02* 0,037 м,

где Cj = 1,7. - скорость воды на входе в насос; м/с; Го = 0,02 - радиус ступицы крыльчатки, м.

Окружная скорость потока воаы на выходе из колеса

«2 = l/H-tga,ctgpj ГРшКЫ =

= у\ 4-tg8°otg40° У 80000/(1000 • 0,66) = 11,9 м/с,

где 02 = 8°, а 62 = 40°; % = 0,66-гидравлический к. п. д. иасоса. Радиус крыльчатки колеса на выходе

Гг = 30мг/(сПз. = 30 -11,9/(3,14 • 2000) = 0,057 м.

Окружная скорость входа потока

Щ = urjr, = П,9 - 0,037/0,057 = 7,7 м/с.

Угол между скоростями Ci и щ принимается а, = 90°, при этом

tgp,=c,/«i = 1,7/7,7 = 0,221,

откуда 8, = 12°28.

Ширина лопатки на входе

0,0052

=0,025 м.

(21-zSi/sin р,) Ci (2-3,14-0,037-6-0,0Q4/sin 12°28) 1,7

где г = 6 - число лопаток на крыльчатке насоса; Sj = 0,004 - толщина лопаток у входа, м.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса

80 ООО tg 8°

РжЧйИг 1000 - 0,66- 11,9

Ширина лопатки на выходе

= 1,43 м/с.

0,0052

(2лг2-zSa/sin W Сг (2-3,14-0,057 - 6-0,004/sin 40°) 1,43

= 0,0113 м,

где \ = 0,004 - толщина лопаток на выходе, м. Мсицность, потребляемая водяным насосом:

Лв.в = Ож.рРж/ЮООт], = 0,0052 • 80000/(1000-0,84) = 0,495 кВт,

где г\и = 0,84 - механический к. п. д. водяного насоса.

§ U. ВОДЯНОЙ РАДИАТОР

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воздушного охлаждения воды, поступающей от нагретых деталей двигателя.

Расчет радиатора состоит в определении поверхности охлаждения, необходимой для передачи тепла от воды к окружающему воздуху.

Поверхность охлаждения радиатора (м*)

(ор.вод ср.воад)

(500)

штат

где Qb - количество отводимого водой тепла, Дж/с; К - коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/(м* • К); Уср.вод - средняя температура вэды в радиаторе. К; Тср.возд - средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К.

Коэффициент теплопередачи [Вт/(м* - К)]

К = 1/(1/»вод--б1/1+1/»возд),

(501)

где «вод - коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке радиатора, Вт/(м* • К); Si - толщина стенки трубки, м; Xi - коэффициент теплопроводности металла трубок радиатора, Вт/(м • К); «вом коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воздуху, Вт/(м* • К).

Из-за трудности аналитического определения величины К[Вт/(м- К) его значения обычно принимают по опытным данным:

Для легковых автомобилей............... 140-180

Для грузовых автомобилей и тракторов......... 80-ГОО

Количествоводы (кг/с), проходящей через радиатор:

Ож = Qb / (вод. вх вод.вых)

(502)

При принудительной циркуляции воды в системе температурный перепад Д7вод= чение температуры f,

вод-вх - 7вод.вых= 64- 12 К- Оптимальное зна-

ВОД-вх»

которая характеризует температурный режим системы жидкостного охлаждения, принимается в интервале 353 -368 К- Исходя из принятых значений ДГвод и определить среднюю температуру воды в радиаторе:

Твод.вх можно

ор.вод

вод.вх вод.вых

; + (7вод.вх-Авод)

Для автомобильных и трдкторных двигателей 7ср.вод= 358- 365 К-В радиаторе тепло Qb передается от воды к охлаждающему воздуху, т. е. Qв = Qвoзд-

Количество воздуха (кг/с), проходящего через радиатор:

Овозд = Qвoзд /

Свозд (7",

возд.вых возд.вх)

Температурный перепад ДГвозд - возд-вых - Твозд.вх воздуха в решетке радиатора составляет 20-30 К. Температура перед радиато-

возд-вх

принимается равной 313 К- Средняя температура охлаж-

дающего воздуха, проходящего через радиатор:

ср.возд

возд.вх

возд. вых

возд.вх ~ (возд.вх ~ возд)

(503)

Для автомобильных и тракторных двигателей Тдр.возд = 323-f-328 К.

Подставив в уравнение (500) значения 7",

ср-воД ср-возд*

определяют поверхность охлаждения радиатора (м"):

К и Qb

F = QsI{< ЦТвод.вх - А7вод/2) - ( Т-взд. в, + Твоэа/Щ } .

(504) 379

Расчет поверхности охлаждения водяного радиатора карбюраторного двигателя. По данным теплового баланса (см. § 17) количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от воды к охлаждающему воздуху: Овозд = Qb = 60 510 Дж/с; средняя теплоемкость воздуха Свозд = 1000 Дж/(кг • К); объемный расход воды, проходящей через радиатор, принимается по данным § 81: 6 = 0,00151 м/с; средняя плотность воды = 1000 кг/м*.

Количество воздуха, проходящего через радиатор:

G;„3„= Свозд/(СвоздА7возя) = 60510/(1000.24) = 2,52 кг/с,

где АГвозд = 24 - температурный перепад воздуха в решетке радиатора, К.

Массовый расход воды,» проходящей через радиатор: <5ж = GPm = 0,00151 . 1000 = 1,51 кг/с.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

ср.возд

возд.вх + ( возд.вх + возд) 313-К313-Ь24) о к

2 2

где Гвозд.вх == 313 - расчетная температура воздуха перед радиатором, К.

Средняя температура воды в радиаторе

7, вод.вх+(вод.вх-А7-вод) ЗбЗ-КЗбЗ-9,6) 2 к

ср.вод 2 2

где Гвод.вх = 363 - температура водь! перед радиатором; К; АТв = = 9,6 - температурный перепад воды в радиаторе, принимаемый по данным § 81, К.

Поверхность охлаждения радиатора

Свод 60 510 . = 11,39 м

<?вод

ср.вод ср.возд)

160 (358,2 - 325)

где /( = 160 - коэффициент теплопередачи для радиаторов легковых автомобилей, Вт/(м • К).

Расчет поверхности охлаждения водяного радиатора дизеля. По данным теплового баланса (см. § 18) количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от воды к охлаждающему воздуху: Qbosji = = Qb = 184 520 Дж/с; средняя теплоемкость воздуха Свозд = = 1000 Дж/(кг . К); объемный расход воды, проходящей через радиатор, принимается по данным § 81: 0, =0,0044 м/с; средняя плотность воды рда = 1000 кг/м*.

Количество воздуха, проходящего через радиатор:

0«,зд = Свозд/(СеоздАГвозд) = 184 520/(1000 . 28) = 6,59 кг/с.

где ДГвоз„ = 28 - температурный перепад воздуха в решетке радиатора, К.

шшшт

Массовый расход воды, проходящий через радиатор:

о; = ОРж = 0.0044 . 1000 = 4,4 кг/с.

Величина Гср.„о,д определена по формуле (503). Средняя температура воды в радиаторе

Т - вод.вх + (воД.вх-ноп) 365 -f (365 - 10) осп V i ср.вод--- = --- = 360 К,

где Гвод.вх = 365-температура воды перед радиатором. К; ДГвол = = 10 - температурный перепад воды в радиаторе, принимаемый поданным § 81, К-

Поверхность охлаждения радиатора

Qb 184 520

(ср.вод-Т-

ср.возд

100 (360-327)

= 56 м*.

где /С = 100 - коэффициент теплопередачи для радиаторов грузовых автомобилей, Вт/(м« . К).

§ 83. ВЕНТИЛЯТОР

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод тепла от радиатора. Производительность вентилятора* (м*/с)

возд 0возд/(Рвоздвозл

ДГвозд),

(505)

где Свозд - количество тепла, отводимое от радиатора охлаждающим воздухом, Дж/с; рвозд - плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе, кг/м*; с - теплоемкость воздуха, Дж/(кг • К); ДГвозд - температурный перепад воздуха в радиаторе, К.

. Для подбора вентилятора кромеего производительности необходимо знать аэродинамическое сопротивление воздушной сети. В рассматриваемой системе оно складывается из сопротивлений, вызываемых потерями на трение и местными потерями. Для автомобильных и тракторных двигателей сопротивление воздушного тракта принимается Дртр = 600+ 1000 Па.

По заданной производительности вентилятора и величине Дрр находят потребляемую вентилятором мощность и его основные размеры.

Мощность (кВт), затрачиваемая на привод вентилятора:

Лвен = <ЗвоздАРтр/(Пв • 1000),

(506)

где Т1в - к. п. д. вентилятора (для осевых клепаных вентиляторов ?]в = 0,320,40, а для литых = 0,55-+ 0,65).

При определении основных конструктивных параметров радиатора

* Производительность Овозд можно определить также по конструктивным параметрам вентилятора.