Меню раздела

Охладители масла


Для охлаждения масла в комбинированных двигателях внутреннего сгорания применяют в основном два типа охладителей - водомасляные теплообменники и воздушно-масляные радиаторы. На судовых двигателях в качестве охладителей масла используют только водомасляные теплообменники преимущественно кожухотрубной конструкции. Водомасляные теплообменники в настоящее время применяют и в дизелях автотракторного типа большой мощности, так как они отличаются простотой, компактностью, хорошо компонуются на двигателях, надежны в эксплуатации, легко ремонтируются и имеют по сравнению с воздушно-масляными радиаторами меньшие размеры и массу.
Для высокофорсированных дизелей в трубчато-ленточных масляных радиаторах применяют внутренние вставки - завих-рители, что позволяет при тех же размерах сердцевины в 2,7-3 раза повысить теплоотдачу по сравнению с гладкотрубчатыми масляными радиаторами. Турбулизирующие вставки свободно вставляются или припаиваются к внутренней поверхности труб.
Их выбирают так, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между эффективностью теплоотдачи и потерей давления. Рациональные форма и размеры турбулизирующих вставок могут быть получены на основе экспериментальных данных.
В настоящее время получили распространение алюминиевые воздушно-масляные радиаторы, в которых теплоотдача на единицу массы в 4-4,5 раза выше, чем в латунных.
Жидкостно-масляные охладители выполняют трубчатыми или пластинчатыми. Использование плоско-трубчатых теплообменных поверхностей позволяет уменьшить размеры масляных охладителей, а также снизить их массу. Однако изготовлять охладители с плоскими трубами сложнее, так как они требуют большей точности при изготовлении и, кроме того, имея небольшую механическую прочность, плохо противостоят вибрации и повышенному внутреннему давлению.
В настоящее время в основном применяют кругло-трубчатые конструкции жидкостных охладителей масла. Наиболее широкое распространение получила кожухотрубная конструкция водомасляных охладителей (рис. 266). В кожухотрубных охладителях в зависимости от их назначения площадь теплопередающей поверхности варьируют от сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров. Трубчатые элементы таких теплообменников выполняют из прямых или изогнутых под углом 180° труб с наружным диаметром 10-50 мм. В кожухотрубных теплообменниках площадь проходного сечения в межтрубном пространстве в несколько раз (2-3) превышает площадь проходного сечения внутри труб. Вследствие этого при приблизительно одинаковых расходах теплоносителей коэффициенты теплоотдачи на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве значительно меньше, чем в трубах, а это ведет к снижению общего коэффициента теплопередачи.
Для интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве устанавливают поперечные перегородки, что обусловливает турбулизацию потока теплоносителя, а следовательно, и повышение коэффициента теплоотдачи. Кроме того, для увеличения площади общей поверхности теплопередачи трубы с наружной стороны оребряют, если теплоноситель в трубах имеет значительно больший (от 3 до 10 раз) коэффициент теплоотдачи, чем теплоноситель в межтрубном пространстве.
Сборка трубного пучка кожухотрубных аппаратов с установкой поперечных перегородок, расположение отверстий в которых повторяет разбивку трубных досок, возможна, если отверстия в перегородках будут на 0,3-0,6 мм больше наружного диаметра труб или ребер, а наружный диаметр самих перегородок будет меньше внутреннего диаметра корпуса на 1,5-3 мм. При обтекании пучка труб жидкость устремляется прежде всего в эти зазоры, так как их гидравлическое сопротивление меньше, чем сопротивление при поперечном обтекании труб. В результате появляются «вредные» обводные течения теплоносителя, которые снижают теплоотдачу на 30-45%. Расчет теплоотдачи и гидравлического сопротивления в межтрубном пространстве кожухотрубных аппаратов с учетом влияния обводных течений представляет наибольшую трудность из всего комплекса задач теплового расчета.
Коэффициент теплоотдачи для воды и антифриза, текущих в трубах, составляет соответственно 7000-9000 и 1000-1400 ВтДм2-К). Скорость охлаждающей жидкости в трубах при этом должна быть равна 0,5-1 м/с. При течении в гладких трубах масла коэффициент теплоотдачи равен 250-350 ВтДм2-К) и 600-900 ВтДм2 К)-при течении в трубах с завихрителями при скорости масла 0,5-0,8 м/с. При расчете жидкостно-масляных теплообменников для определения коэффициента теплоотдачи при течении масла в межтрубном пространстве используют уравнение.
Это уравнение применимо при диаметре труб 6-14 мм, отношениях шага труб к наружному диаметру 1,25-1,35 и диаметра пучка к расстоянию между перегородками 1-6. Критерий Рейнольдса Ке определяют по средней скорости масла в пучке. Значения коэффициентов теплоотдачи от масла к трубе для кожухотрубных охладителей равны 350-450 ВтДм2 К).