Жидкостный насос

Принимаем:

-количество отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя теплоты Q_охл=142721 Дж/с;

-средняя теплоемкость жидкости с_ж=4187 Дж/(кг·К);

-средняя плотность жидкости ρ_ж=1000 кг/м³;

-температурный перепад жидкости в радиаторе ∆Т_ж=10К.

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя G_ж, м³/с:

G_ж= Q_охл/(с_ж· ρ_ж·∆Т_ж)=3,41·10^-3.

Принимаем коэффициент подачи насоса η=0,85.

Расчетная производительность насоса G_ж.р, м³/с:

G_ж.р= G_ж./η=4,01·10^-3.

Принимаем:

-скорость жидкости на входе а насос с₁=1,5 м/с;

-радиус ступицы крыльчатки r₀=0,01 м.

Радиус входного отверстия крыльчатки r₁, м:

r₁=√(G_ж.р/(π· с₁)+ r₀²=0,03.

Принимаем:

-углы направления скоростей с₂, и₂ и ω₂: α₂=10° и β₂=50°;

-напор, создаваемый насосом р_ж=10·10⁴ Па;

-гидравлический КПД η_h=0,65.

Окружная скорость потока жидкости на входе колеса и₂, м/с:

и₂=√1+tgα₂·ctgβ₂·√р_ж· η_h=50,6.

Передаточное отношение ременного привода от коленчатого вала принимаем i_n=1,0.

Частота вращения насоса n_ж.н, мин^-1:

n_ж.н= i_n·n=2400.

Радиус крыльчатки колеса на выходе r₂, м:

r₂=(30· и₂)/(π· n_ж.н)=0,23.

Окружная скорость входа потока и₁, м/с:

и₁= и₂(r₁/ r₂)=6,6.

Угол между скоростями с₁ и и₁ принимаем α₁=90°.

Угол β₁=arctg(с₁/ и₁)=13,5°.

Принимаем:

-число лопаток z=6;

-толщина лопатки у входа δ₁=0,002 м;

-толщина лопатки у выхода δ₂=0,002 м.

Ширина лопатки на входе b₁, м:

b₁= G_ж.р/((2π· r₁-((z· δ₁)/sin β₁))· с₁=0,0159,

что соответствует рекомендуемым значениям (0,010…0,035) м.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса с_r, м/с:

с_r=(р_ж· tgα₂)/(ρ_ж· и₂· η_h)=0,54.

Ширина лопатки на выходе b₂, м:

b₂= G_ж.р/((2π· r₂-((z· δ₂)/sin β₂))· с_r=0,0052,

что соответствует рекомендуемым значениям (0,002…0,025) м.

Принимаем механический КПД насоса η_м=0,9.

Мощность, потребляемая жидкостным насосом N_ж.н, кВт:

N_ж.н=(G_ж.р· р_ж)/(1000· η_м)=0,446.

6.3. Жидкостный радиатор

Принимаем:

-количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к охлаждающему воздуху Q_возд= Q_охл=142721 Дж/с;

-средняя теплоемкость воздуха с_возд=1000 Дж/(кг·К);

-средняя плотность жидкости ρ_ж=1000 кг/м³;

-температурный перепад ∆Т_возд=25 К;

-температура перед радиатором Т_{возд.вх}=313 К.

Количество воздуха, проходящего через радиатор G_возд’, кг/с:

G_возд’= Q_возд/(с_возд·∆Т_возд)=5,71.

Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор G_ж’, кг/с:

G_ж’= G_ж’· ρ_ж=3,41.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, Т_{ср.возд},К:

Т_{ср.возд} =(Т_{возд.вх}+(Т_{возд.вх}+∆Т_возд))/2=325,5.

Это соответствует рекомендуемым значениям (320…330) К.

Принимаем:

-температурный перепад ∆Т_ж= Т_ж.вх-Т_ж.вых=10 К;

-оптимальное значение температуры Т_ж.вх=360 К.

Средняя температура жидкости в радиаторе Т_ср.ж, К:

Т_ср.ж= (Т_ж.вх+(Т_ж.вх-∆Т_ж))/2=355.

Это соответствует рекомендуемым значениям (350…370) К.

Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем К=100 Вт/(м²·К).

Поверхность охлаждения радиатора F, м²:

F= Q_возд/(К(Т_ср.ж- Т_{ср.возд}))=48,38.

Вентилятор

Принимаем:

-массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором G_возд’=5,71 кг/с;

-средняя температура воздуха Т_{ср.возд}=325,5 К;

-напор, создаваемый вентилятором ∆р_mр=760 Па.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе ρ_возд, кг/м³:

ρ_возд=(р₀·10⁶)/(287· Т_{ср.возд})=1,07.

Производительность вентилятора G_возд, м³/с:

G_возд = G_возд’/ ρ_возд=5,33.

Задаем скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля ω_вохд=20 м/с.

Фронтовая поверхность радиатора F_фр.рад, м²:

F_фр.рад= G_возд / ω_вохд=0,267.

Диаметр вентилятора D_вент, м:

D_вент=²√ F_фр.рад/π=0,58.

Это соответствует рекомендуемым значениям (0,30…0,67) м.

Окружная скорость вентилятора и, м/с:

и=ψ_л·√(∆р_mp/ ρ_возд=59,7,

где ψ_л- коэффициент, зависящий от формы лопастей; для криволинейных лопастей ψ_л=2,24.

Это соответствует рекомендуемым значениям (55…125) м/с.

Частота вращения вентилятора n_вент, мин^-1:

n_вент=(60·и)/(π·D_вент)=2100.

Вентилятор установлен на одном валу с жидкостным насосом, поэтому выполняется условие n_вент= n_ж.н=2100 мин^-1.

Мощность N_вен, кВт, затрачиваемая на привод вентилятора:

N_вен=(G_возд ·∆р_mp)/(η_в·1000)=6,76,

где η_в- КПД вентилятора: для литого вентилятора η_в=0,60.

Список литературы:

1. Автомобильные двигатели: курсовое проектирование: учеб. пособие / А. О. Горленко- Брянск, БГТУ, 2013.-171 с.

2. Автомобильные двигатели: учебник для вузов/ М. С. Ховах и Г. С. Маслов/ Изд.2-е, пер. и доп. – «Машиностроение», 1971.-456 с.

3. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов/ А. И. Колчин, В. П. Демидов – 3-е изд. пер. и доп.- М.: Высш. шк., 2003.-496 с.

4. Автомобильные двигатели: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ М. Г. Шатров, К. А. Морозов, И. В. Алексеев и др.; под ред. М.Г.Шатрова.-2-е изд., испр.- М.: Издательский центр «Академия», 2011.-464 с.

5. Автомобильные двигатели: курсовое проектирование: учеб. пособие / М. Г. Шатров, К. А. Морозов, И. В. Алексеев и др.; под ред. М.Г.Шатрова.-2-е изд., испр.- М.: Издательский центр «Академия», 2011.-256 с.

Дата добавления: 2015-12-01