Меню раздела

Охладители охлаждающих жидкостей


Отвод теплоты от охлаждающей жидкости в современных автотракторных и тепловозных двигателях осуществляют с помощью охладителей типа жидкость-газ (радиаторов). В судовых двигателях отвод теплоты от охлаждающей жидкости производят в жидкостно-жидкостных охладителях, где охлаждающим теплоносителем является забортная вода. В судовых двигателях в качестве водяного охладителя наиболее широко используют кожухотрубные аппараты.
В настоящее время наибольшее распространение получили водяные радиаторы с поверхностями охлаждения трубчатопластинчатого типа с коридорным или шахматным расположением труб. Низкая механическая прочность (внутреннее давление до 0,05 МПа) пока препятствует широкому распространению водяных радиаторов с пластинчато-ленточным типом поверхности охлаждения, хотя они имеют высокую компактность и тепловую эффективность. В трубчато-пластинчатых и трубчато-ленточных радиаторах применяют тонкостенные трубы плоскоовального сечения. В трубчато-пластинчатых радиаторах применяют также и круглые трубы. Толщина стенки трубы в зависимости от материала (сталь, латунь, медь, алюминий) колеблется от 0,1 до 1 мм. Для пластин оребрения в трубчато-пластинчатых радиаторах применяют ленту из латуни Л63 толщиной 0,08-0,1 мм, из меди М3 толщиной 0,15 мм и луженой стали толщиной 0,11 мм, в алюминиевых радиаторах-ленту АЛ1 толщиной 0,15 мм. В трубчато-ленточных радиаторах материалом для ленточного оребрения является медная лента толщиной 0,05-0,1 мм, а в алюминиевых радиаторах-лента АМц толщиной 0,2-0,3 мм. В данных радиаторах рациональные значения шага труб находятся в пределах 10-18 мм-по фронту и 21-24 мм-по глубине. Эти размеры обеспечивают большие значения коэффициентов теплопередачи при меньшем сопротивлении, а также лучшее использование массы и объема радиатора. Шаг пластин оребрения в конструкциях радиаторов составляет 3-6 мм. Уменьшение шага пластин улучшает коэффициенты использования объема и массы трубного пучка сердцевины радиатора. Однако при этом происходит увеличение аэродинамического сопротивления радиатора. В радиаторах с трубчато-ленточным оребрением шаг труб по фронту целесообразно принимать в пределах 10-15 мм. Шаг гофров ленточного оребрения следует выбирать минимальным, но при этом надо учитывать возможности технологии изготовления и засорения радиатора в эксплуатации.
Водяные радиаторы имеют по глубине три-шесть рядов труб. Вследствие увеличения степени турбулентности воздушного потока при движении его через первые ряды труб в многорядном радиаторе коэффициент теплоотдачи во втором и третьем рядах возрастает по сравнению с первым рядом, а затем стабилизируется. В радиаторах элементарные каналы, по которым движется охлаждающий воздух, имеют различную форму поперечного сечения: прямоугольную, квадратную, треугольную, полукруглую и т.д. Эквивалентные диаметры воздушных каналов [йэ — 4//Л) для большинства типов радиаторов равны 2,5-8 мм, а их длина, т.е. глубина радиатора 1,-не более 140 мм. При этом Ь/(1Э^ 30 4-40. Для легковых и грузовых малой грузоподъемности автомобилей глубина радиатора составляет 60-90 мм. Расчетные скорости воздуха перед фронтом радиатора определяются подачей вентилятора и для тракторных и тепловозных двигателей могут составлять 6-15 м/с. Для автомобильных двигателей учитывают и скорость движения транспортного средства на низшей передаче. Эта добавка составляет 3-5 м/с. Скорость воды в каналах влияет на теплопередачу в радиаторе в меньшей степени, чем скорость воздуха. Более того, при достижении определенного значения скорости воды в каналах (1,4 м/с) теплоотдача на внутренней стороне поверхности охлаждения уже совершенно не лимитирует процесс теплопередачи в радиаторе. Дальнейшее увеличение скорости воды ведет только к чрезмерному увеличению перепада давления в радиаторе, а следовательно, и мощности, затрачиваемой на привод водяного насоса. Рациональное значение скорости воды находится в пределах 0,4-0,8 м/с. Температура воды на входе в радиатор составляет 355-365 К. Перепад температуры воды в радиаторе равен 5-8 К. Расчетную температуру воздуха на входе в радиатор принимают равной 308 К для умеренного и 318 К для жаркого и тропического климата. Для предотвращения образования паровых пробок в топливоподающей магистрали бензиновых двигателей и обеспечения максимальности средней логарифмической разности температур подогрев воздуха в радиаторе не должен превышать 10-15 К. Но при эксплуатации в результате влияния влажности воздуха подогрев воздуха в радиаторе может доходить до 40 К.