Машиностроение \ Конструкция и динамика тепловозов

Проектировка магистрального 2-х секционного тепловоза с электропередачей переменно-постоянного тока, страница 2

15.  Среднее эффективное давление-1,22 МПа.

16.  Средняя скорость поршня-8,67м/с.

17.  Степень сжатия-12,5(e)

18.  Коэффициент наполнения-0,96(hv).

19.  Максимальное давление сгорания-11,5Мпа.

20.  Степень повышения давления-1,43(l).

21.  Эффективный КПД-0,398(he).

22.  Удельный эффективный расход топлива-208г/кВт ч(ge).

23.  Удельный эффективный расход топлива на холостом ходу-16,5кг/ч;

24.  Удельный расход масла-1,76г/кВт ч.

25.  Масса дизеля-21,35 т.

26.  Эффективный КПД-0,4-0,415.

27.  Удельная масса-7,26 кг/кВт.

28.  Габаритные размеры: длинна-6,213 м; ширина-2,1 м; высота-2,902 м.

29.  Масса дизель-генератора-26,0 т.


3.КОЛЛИЧЕСВО И ТИП ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

РАСЧЕТ 1-ГО КОНТУРА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА.

К охлаждающим устройствам тепловозных дизелей относится совокупность узлов и агрегатов тепловоза, предназначенных для отвода и рассеивания в окружающую среду тепла от охлаждающих жидкостей, а так же для охлаждения наддувочного воздуха.

К охлаждающим устройствам дизелей относятся: теплообменники, радиаторы, вентиляторы охлаждения и их приводы.

На современных тепловозах применяются:одно-,двух-,трехконтурные системы охлаждения(см.рис.  .).

Для проектируемого тепловоза применяю двухконтурную систему охлаждения.

3.1.Температура воды на входе в секциирадиатора холодильника 1-го контура:

t'вд1=95°С(368 К);

3.2.Температура наружного воздуха, омывающего секции радиатора холодильника 1-го контура:

t'вз=40°С(313 К);

3.3.Тепловыделение дизеля в воду 1-го контура (тепло отводимое от деталей дизеля тепловоза):

Qвд1=850кВт;

3.4.Высота секций радиатора холодильника:

Lр=1206 мм;

3.5.Шаг оребрения секций радиатора:

h=2,3 мм;

3.6.Площадь живого сечения секции радиатора для прохода воды:

ωвд=0,00132 м²;

3.7. Площадь живого сечения секции радиатора для прохода воздуха:

ωвз=0,149 м²;

3.8.Теплоперадающая поверхность одной секции радиатора, омываемая воздухом:

F=29,6 м²;

3.9.Массовая скорость воды в трубках секций радиатора(900-1500 кг/ м² с):

uвд=1200 кг/ м² с;

3.10.Массовая скорость воздуха через радиатор:

uвз=10 кг/ м² с;

3.11.Коэффициент динамической вязкости воды:

μвд=0,308 10ˉ ³ кг/ м² с (Па с);

3.12.Коэффициент динамической вязкости воздуха:

μвз=0,0191 10ˉ ³ кг/ м² с (Па с);

3.13.Коэффициент теплопередачи воздуха:

λвз=2,76 10ˉ ² Вт/м К;

3.14.Удельная теплоемкость воды:

Cр вд=4,22 10 ³ Дж/кг К;

3.15.Удельная теплоемкость воздуха:

Cр вз=1,01 10 ³ Дж/кг К;

3.16.Гидравлический диаметр воздушной стороны радиатора, для прохождения потока воздуха:

dг вз=3,8 10ˉ ³ м;

3.17.Гидравлический диаметр трубки радиатора, для прохода воды:

dг вд=2,098 10ˉ ³ м;

3.18.Производительность водяного насоса 1-го контура:

Vвдн1=80 м³/ч (0,022 м³/с);

3.19.Плотность воды:

ρвд=965 кг/м ³;

3.20.Предварительное число секций радиатора 1-го контура:

Z'с1= Vвдн1 ρвд / 3600 uвд ωвд, шт;

Z'с1=80 965 / 3600 1200 0,00132=13,403=14 секций;

Принимаю предварительно 14 секций радиатора для 1-го контура.

3.21.Число Рейнольдса для потока воды в секциях радиатора 1-го контура:

Rе вд 1= uвд dг вд / μвд;

Rе вд 1=1200 2,098 10ˉ ³ / 0,308 10ˉ ³=8174=8,174 10³;

3.22.Число Рейнольдса для потока воздуха 1-го контура:

Rе вз 1= uвз dг вз / μвз;

Rе вз 1=10 3,8 10ˉ ³ / 0,0191 10ˉ ³=1990=1,99 10³;

3.23.Температурный фактор 1-го контура:

θ1=Т'вд1-Т'вз / Т'вд1 100;

θ1=368-313 / 368 100=14,946;

3.24.Критерий (число) Кирпичева 1-го контура:

А-параметр секции, зависящий от физических параметров воды и воздуха, величин dгвд и dгвз и показателей степеней n1,n2,p.

А=0,008729; n1=0,095;n2=0,78;p=0,08; θ1=14,946;

K¡1=А  Rе вд 1n 1Rе вз 1n 2θ1p;

K¡1=0,008729 8174 0,0951990 0,7814,946 0,08=9,542;

3.25.Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху для секций радиатора 1-го контура:

K'1 =K¡1 λвз / dг вз, Вт/ м² К;

K'1 =9,542 2,76 10ˉ ² /3,8 10ˉ ³=69,304 Вт/ м² К;

3.26.Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху 1-го контура с учетом загрязнения:

K1=0,9 K'1=0,9 69,304=62,37 Вт/ м² К;

3.27.Теплопроводящая способность одной секции радиатора (количество теплоты, отводимое одной секцией радиатора 1-го контура):

Qс1= t'вд1- t'вз / 1/K1 F+1/2 Срвд uвд ωвд+1/Срвз uвз ωвз, кВт;

Qс1=95-40 / 1/62,37 29,6+1/2 4,22 10 ³ 1200 0,00132+1/2 1,01 10 ³ 0,149=58690Дж/с=58,69 кВт;

3.28.Количество секций радиатора 1-го контура:

Z¹с= Qвд1/ Qс1=850000/58690=14,48=15 секций=16секций;

Предпочтительно иметь четное количество секций для равномерного распределения их по 2-м сторонам шахты холодильника тепловоза, а кроме этого осуществляю тепловой запас по охлаждению дизеля;

Принимаю 16 секций для 1-го контура.

3.29.Температура воды на выходе из радиатора 1-го контура:

t"вд1=t'вд1- Qвд1/ Z¹сuвд Срвд ωвд,°С;

t"вд1=95-850000/16 1200 4,22 10 ³ 0,00132=84 °С (357 К);

3.30.Температура воздуха на выходе из радиатора 1-го контура:

t"вз1= t'вз+ Qвд1/ Z¹сuвз Срвз ωвз,°С;

t"вз1=40+850000/16 10 1,01 10 ³ 0,149=76 °С (349 К);

3.31.Гидравлическое сопротивление движению воды в секции радиатора 1-го контура:

ΔРвд1=0,0392 uвд 1,92 =0,0392 12001,92=32010 Па;

3.32.Гидравлическое сопротивление движению воды по всему водяному тракту 1-го контура:

SΔРвд1=2,5 ΔРвд1= 2,5 32010=80030 Па;

3.33.Мощность водяного насоса 1-го контура:

h=0,8-К.П.Д. водяного насоса(0,75-0,8);

N¹вдн= Vвдн1 SΔРвд1/1000 h,кВт;

N¹вдн=0,022 80030/1000 0,8=2,2 кВт;

 


4.РАСЧЕТ 2-ГО КОНТУРА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ   ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА.

4.1.Тепловыделение масла в воду 2-го контура (тепло, отводимое от масла циркулирующем по дизелю):

Qм2=420кВт;

4.2.Тепловыделение наддувочного воздуха в воду (тепло отводимое от наддувочного воздуха перед подачей его в цилиндры дизеля):

Qнвз=410кВт;

Скачать файл