6.2. Расчет системы охлаждения ДВС

Охлаждение двигателя применяется в целях принудительного отвода тепла от нагретых деталей, для обеспечения оптимальной температуры двигателя и нормальной работы его деталей. Большая часть тепла отводится через систему охлаждения. В проектируемом двигателе применена система жидкостного охлаждения.

6.2.1 Расчет водяного насоса.

Водяной насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции воды в системе охлаждения. Наибольшее распространение получили центробежные с односторонним подводом жидкости.

Количество тепла, отводимое от двигателя водой:

-по данным теплового баланса двигателя;

-средняя теплоемкость воды;

-средняя плотность воды;

-частота вращения насоса.

Циркуляционный расход воды в системе.

,

где  = 6…12 К – температурный напор воды в радиаторе.

Принимаем:  = 10 К.

Расчетная производительность насоса.

,

где  = 0,8…0,9 – коэффициент подачи насоса.

Скорость воды на входе в насос С1 = 1…2 м/с. Принимаем С1 = 2 м/с.

Радиус ступицы крыльчатки r  = 13 мм.

Радиус входного отверстия

r    = 18 мм , радиус крыльчатки на входе r = 34 мм.

Окружная скорость схода воды.

14,73 м/c,

где  и  -углы между направлениями скоростей .

Принимаем:     гидравлический КПД насоса. Принимаем: .

Окружная скорость потока воды.

 7,8 м/c.

Угол между скоростями  и  принимаем  , при этом  .

Число лопаток на крыльчатке насоса Z =6 ;

Толщина лопаток на входе и на выходе  .

Ширина лопатки на входе.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса.

 2,21 м/c;

Мощность, потребляемая водяным насосом.

,

где =0,7…0,9 – механический КПД насоса.

Принимаем =0,85

6.2.2. Расчет водяного радиатора.

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для передачи тепла от воды, поступающей от нагретых деталей двигателя,  в окружающий воздух.

Расход воздуха через радиатор.

 3,9 кг/c,

где  = 20...30 К – температурный перепад воздуха в решетке радиатора .

Принимаем:  25 К.

Массовый расход воды, проходящей через радиатор.

 1,4 кг/c.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор.

 300,5 К,

где  = 313 К – расчетная температура воздуха перед радиатором.

Средняя температура воды в радиаторе.

 = 358 К,

где  = 353…368 К – температура воды перед радиатором.

Поверхность охлаждения радиатора.

 ,

где К=140…180  - коэффициент теплопередачи для радиаторов легковых автомобилей.

6.2.3 Расчет вентилятора.

Вентилятор предназначен для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего принудительный отвод тепла от радиатора.

Напор,  создаваемый вентилятором,   для автомобильных двигателей обычно изменяется в пределах:

 600…1000 Па. Принимаем:  = 800 Па.

Плотность воздуха в радиаторе.

Производительность вентилятора.

,

Фронтовая поверхность радиатора.

,

где 16…24 м/c – скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля. Для расчета  принято равным 20м/c.

Диаметр вентилятора.

.

Окружная скорость вентилятора.

68,3 м/c,

где - безразмерный коэффициент , для криволинейных лопастей равен: 2,2…2,9. Принимаем: =2,6.

Частота вращения вентилятора.

.

Принимаем: .

Мощность , затрачиваемая на привод вентилятора.

4,1 кВт ,

где - КПД вентилятора (для литых вентиляторов =0,55…0,65).

Для расчета принимаем: = 0,65.