Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

Количество циркулирующей жидкости (проток) определяют из формулы

где Qg - удельный съем тепла в ккал/л. с. ч.\

Ng - эффективная мощность двигателя в л. с.\

tU - нагрев жидкости в двигателе, равный охлаждению ее в холодильнике, т. е. разность температур жидкости при выходе из двигателя и при входе в него, в "С; с - теплоемкость жидкости в кшл1кг-град, которую принимают равной:

для воды........... 1

„ масла..........0,4-0,5

„ этиленгликоля...... 0,7

Величиной этой разности (перепада) температур задаются на основании следующих соображений. В проточных системах охлаждения температура входа жидкости определяется условиями внешней среды, и таким образом, меняется в зависимости от времени года и климатических условий в пределах от - 5 до~30° С. Температуру воды на выходе из двигателя желательно поддерживать достаточно высокой для получения хорошей экономичности. Однако в случае применения в качестве охлаждающей жидкости воды из естественных водоемов возможность повышения температуры ограничивается вьшадением растворенных в воде солей, образующих накипь в рубашках охлаждения. Поэтому при проточных системах охлаждения температуру воды на выходе из двигателя обычно ограничивают 40-50° С.

Таким образом, в проточных системах, применяемых для стационарных и судовых двигателей, вода нагревается в среднем на = 15-f-30°C.

Расчетный перепад для проточных систем выбирают в зависимости от назначения двигателя по наивысшей возможной температуре воды при входе в систему охлаждения.

При увеличении перепада температур уменьшается проток, а следо- j[ вательно й размеры перекачивающего насоса и расход энергии на приведе- ние его в действие. Вместе с тем это увеличение приводит к неравномерности температур охлаждаемых деталей двигателя и, следовательно к уве- ; личению температурных напряжений. Поэтому для быстроходных и напря- 7 женпых двигателей расчетный перепад выбирают в пределах = 5 -f- 10° С, что определяет значительно больший проток. Во избежание отложений накипи, как правило, для этих двигателей выполняют замкнутую систему циркуляции мягкой воды, вследствие чего температурный режим охлаждения может быть значительно повышен, что, с одной стороны, улучшает протекание рабочего процесса, а с другой, - приводит к уменьшению размеров устройств для охлаждения воды. Температура воды на выходе из двигателя в таких системах составляет обычно 75-85° С, а в изолированных системах и свыше 100° С.

Таким образом, количество воды, прокачиваемой через систему охлаждения, составляет в среднем:

для проточных систем охлаждения.......... 25-30 кг1э.л. с. ч.

„ циркуляционных систем:

с водо-водяными холодильниками........ 50-100 „

с радиаторами................. 80-IbO

Вследствие малой теплоемкости и более низких значений коэффициента теплопередачи количество масла, прокачиваемого через систему охлаждения, при применении масла в качестве теплоносителя, должно быть больше чем в 2 раза протока воды в системах водйного охлаждения. При недостаточной



скорости циркуляции возможно разложение масла и отложение продуктов его разложения на горячих поверхностях, что существенно ухудшает отвод тепла. Вследствие более высокой вязкости масла увеличивается сопротивление системы и, следовательно, необходим больший напор циркуляционного насоса.

Насосы системы охлаждения

Насосы систем охлаждения обычно выполняют центробежного типа как наиболее простые и дешевые в производстве. Однако, если по условиям работы двигателя не может быть обеспечено постоянное заполнение корпуса насоса, как в некоторых проточных системах, применяют также поршневые

насосы с приводом от дополни-


тельного колена или кривошипа на коленчатом валу двигателя. Привод центробежных насосов, располагаемых в стационарных и судовых двигателях обычно на торце двигателя, осуществляется зубчатыми передачами или непосредственно от конца коленчатого вала при помощи шлицев или хвостовика. В автомобильных и тракторных двигателях валик насоса часто объединен с валиком вентилятора и приводится в действие клиновидным ремнем от шкива на носке коленчатого вала, как это показаью на фиг. 324.

В быстроходных двигателях, предназначенных для различных условий работы, как, например, тракторные, судовые и стационарные, привод водяного насоса обычно осуществляется от особого валика вспомогательных агрегатов.

Число оборотов вала центробежных насосов выбирают в пределах 1500-4000 в минуту, причем большие значения относятся к насосам, объединенным приводом с вентиляторами или продувочными насосами.

Необходимый напор, создаваемый насосом, определяется сопротивлением системы охлаждения, изменяющимся в зависимости от конструкции двигателя и элементов системы охлаждения и пропорциональным квадрату количества жидкости, прокачиваемой через систему в единицу времени. Из общего сопротивления циркуляционной системы на долю рубашек приходится около половины сопротивления, на радиатор - около одной трети, а остальное составляют сопротивления трубопроводов. Напор насоса выбирают в пределах 1-2 кг/см, причем большие значения относятся к 6oj дее быстроходным напряженным двигателям с более сложной системой охлаждения.

Фиг. 324. Водяной насос автомобильного двигателя.



Системы, охлаждения 411

Мощность, затрачиваемая на приведение в действие насосов системы охлаждения, составляет от 0,2 до 0,5% эффективной мощности двигателя, и только для двигателей самых малых мощностей может достигать 1 %. Поэтому к конструкции насоса предъявляется требование не столько наибольшего к. п. д., сколько возможной простоты конструкции и наименьших размеров. Вследствие этого крыльчатки насосов обычно выполняют с четырьмя - восемью прямыми радиальными лопатками,

Радиальные лопатки необходимы также для обеспечения работы насоса при любом направлении вращения реверсивного двигателя; напорную камеру в этом случае выполняют кольцевой, а не в виде улитки.

Расчет центробежного насоса производят обычно по известной характеристике подобного насоса (прототипа) и заданной производительности, напоре и выбранном числе оборотов вала или диаметре крыльчатки. Расчетная производительность задается с учетом утечек в насосе на 10-20% больше протока, подсчитанного по съему тепла.

На фиг. 324 показан водяной насос двигателя ЗИС-120, скомпонованный с вентилятором, с общим приводом при помощи шкива и клиновидного ремня. В данной конструкции подвод воды через "патрубок 5 к насосу осуществлен со стороны приводного валика; уплотнительная шайба 4 - текстолитовая. Смазывание подшипников производится путем заполнения пространства между ними консистентной смазкой через масленку 3. Приводной шкив 2 посажен на валик на шпонке, вентилятор / крепят к втулке шкива.

Полости охлаждения

Сечения полостей охлаждения в блоке и головке не рассчитывают, а проектируют с учетом прочности и технологии этих деталей. Обычно скорость воды в этих полостях получается в пределах 0,5-1,0 м/сек. Однако при проектировании придерживаются следующих принципов. Для равномерного охлаждения всех цилиндров подвод охлаждающей воды выполняют отдельгю к каждому цилиндру или по крайней мере с двух сторон блока. Для этого в крупных стационарных и судовых двигателях вдоль блока прокладывают водяную магистраль, из которой вода подводится к каждому цилиндру отдельным патрубком. Так как скорость воды в патрубках обычно значительно больше скорости воды в рубашках, этот подвод следует осуществлять не против втулки, а тангенциально, во избежание кавитационной эрозии. Для уменьшения возможностей электрохимической коррозии необходимо, чтобы в рубашках не было застойных зон. Около наиболее нагретых поверхностей скорость воды следует увеличивать путем постепенного сужения проходных сечений. Резкие изменения сечения и соответственно скорости протекания воды также могут вызвать эрозию.

В быстроходных автомобильных и тракторных двигателях для равномерного охлаждения цилиндров выполняют внутриблочные каналы, в которые подается вода, поступающая затем к втулкам, через окна в стенках этих каналов. Различные конструкции устройств для распределения охлаждающей воды в блоках рассмотрены в гл. X и XI.

Перепуск воды из полостей рубашек цилиндров в головки стационарных и судовых двигателей обычно осуществляется по наружным перекидным патрубкам со стороны выпускных каналов для более интенсивгюго охлаждения наиболее нагревающихся частей крышки. В быстроходных транспортных двигателях этот перепуск осуществляется через несколько отверстий в блоке и головке, причем эти отверстия группируют также в области наиболее нагретых частей головки.

Для улучшения охлаждения днища полость крышки напряженных двигателей разделяют горизонтальной перегородкой на два этажа. Последние



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57