Для оценки эффективности работы системы охлаждения серийного и расчетного тепловозов составим расчетную схему системы охлаждения тепловоза (рис. 3.1). Исходные данные для сравнительного анализа эффективности работы системы охлаждения приведены в табл. 3.1.
Т а б л и ц а 3.1
Исходные данные для сравнительного анализа эффективности работы
системы охлаждения серийного и расчетного тепловозов
Наименование параметра | Обозначение параметра для тепловоза | |
серийного | расчетного | |
Температура атмосферного воздуха , К | ||
Давление атмосферного воздуха , МПа | 0,1013 | 0,1013 |
Температура воды на выходе из дизеля , К | ||
Снижение температуры воды в горячем контуре , К | рассчитать | |
Температура масла на выходе из дизеля , К | ||
Снижение температуры масла в системе , К | рассчитать | |
Теплоотвод в воду, кДж/(кВт×ч): | ||
горячего контура охлаждения | рассчитать | |
холодного контура охлаждения | рассчитать | |
В том числе: | ||
теплоотвод в масло дизеля | рассчитать | |
теплоотвод от надувочного воздуха | рассчитать | |
Производительность насоса, м3/ч: | ||
водяного горячего контура | 148,24 | |
водяного холодного контура | 98,82 | |
масляного | 118,59 | |
Производительность агрегатов наддува , кг/с | 5,03 | |
Снижение температуры надувочного воздуха , К | рассчитать | |
Степень повышения давления наддува | 2,17 | 2,3 |
Окончание таблицы 3.1
Количество секций холодильника в контуре: | ||
горячем, | ||
холодном, | ||
Количество ходов теплоносителя в контуре: | ||
горячем, | ||
холодном, |
Рис. 3.1. Расчетная схема системы охлаждения тепловоза 2ТЭ10М
Анализ термических параметров теплоносителей горячего контура
Охлаждения
Расчет параметров теплоносителей для горячего контура системы
Охлаждения серийного тепловоза
Уравнение теплового баланса для охлаждаемой воды, кДж/ч:
(3.1) |
где – площадь живого сечения для прохода жидкости воздушно-водяной секции холодильника ВС12.
Уравнение теплового баланса для охлаждающего воздуха, кДж/ч:
(3.2) |
где = 0,2152 м2 – площадь живого сечения для прохода воздуха воздушно-водяных секций холодильников ВС12 и ВС5.
Уравнение теплопередачи, кДж/ч:
(3.3)
где F = 42,7 м2 – общая поверхность теплообмена воздушно-водяных секций холодильников ВС12 и ВС5.
Плотность, кг/м3, и удельная теплоемкость теплоносителей, кДж/(кг×К):
для воды –
(3.4)
(3.5) |
для воздуха –
(3.6) |
кг/м³;
(3.7) | |
кДж/кг·К. |
Скорость движения жидкости в трубках секции, м/с,
(3.8) |
Зададимся значением весовой скорости воздуха в секциях холодильника = 8,8 кг/(м2×с).
Найдем из уравнения (3.1) температуру воды на выходе из системы охлаждения , из формулы (3.2) – температуру воздуха , К:
(3.9) | ||
(3.10) | ||
Коэффициент теплопередачи, кДж/(м2×ч×К):
(3.11) |
Общее количество тепла, передаваемого в контуре охлаждающему воздуху, кДж:
(3.12) |
Qг=0,5∙42,7∙267,66∙13∙(353+347,52 –308 –345,82) =3469033,15кДж.
Величина абсолютной ошибки, %:
(3.13) |
Так как значение абсолютной ошибки , то рассчитаем расход воздуха через секции горячего контура охлаждения, кг/ч:
, | (3.14) |
Gг=3600∙8,8∙0,2152∙13∙1,001 =88682,7 кг/ч.
Расчет параметров теплоносителей горячего контура системы охлаждения расчетного тепловоза
Плотность и удельная теплоемкость воды для расчетного тепловоза находим аналогично по формулам (3.4) и (3.5):
Скорость движения жидкости в трубках секции из выражения (3.8) для расчетного тепловоза, м/с:
Удельный теплоотвод, кДж/(кВт×ч):
(3.15) |
Зададимся значением весовой скорости воздуха в секциях холодильника = 8,8 кг/(м2×с).
Найдем из уравнения (3.9) температуру воды на выходе из системы охлаждения , из формулы (3.10) – температуру воздуха , К:
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (3.11):
Общее количество тепла, передаваемого в контуре охлаждающему воздуху (3.12), кДж:
Qг= 0,5∙42,7∙267,47∙13(349+344 –308 –342,16) = 3179956,7кДж.
Величина абсолютной ошибки, %, определяется по формуле (3.13):
Так как значение абсолютной ошибки , то рассчитаем расход воздуха по выражению (3.14) через секции горячего контура охлаждения, кг/ч:
Gг= 3600∙8,8∙0,2152∙13∙1,001 =88682,7 кг/ч.
Все полученные параметры теплоносителей, рассчитанные для горячего контура серийного и расчетного тепловозов, сведены в табл. 3.2.
Анализ термических параметров теплоносителей холодного контура
Системы охлаждения тепловоза