Машиностроение \ Конструкция и динамика тепловозов

Проектировка магистрального 2-х секционного тепловоза с электропередачей переменно-постоянного тока, страница 3

4.3.Производительность водяного насоса 2-го контура:

Vвдн2=135 м³/ч (0,0375 м³/с);

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

uвд=1200 кг/ м² с;

4.5.Массовая скорость воздуха через радиатор:

uвз=10 кг/ м² с;

4.6.Температура воды на входе в секции радиатора холодильника2-го контура:

t'вд2=75°С(348 К);

4.7.Предварительное число секций радиатора 2-го контура:

Z'с2= Vвдн2  ρвд / 3600 uвд ωвд, шт;

Z'с2=135 965/3600 1200 0,00132=23,658=24 секции;

Принимаю предварительно 24 секций радиатора для 2-го контура.

4.8.Число Рейнольдса для потока воды в секциях радиатора 2-го контура:

 Rе вд 2= uвд dг вд / μвд;

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

4.9.Число Рейнольдса для потока воздуха 2-го контура:

Rе вз 2= uвз dг вз / μвз;

Rе вз 2=10 3,8 10ˉ ³ / 0,0191 10ˉ ³=1990=1,99 10³;

4.10.Температурный фактор 2-го контура:

 θ2=Т'вд2-Т'вз / Т'вд2 100;

θ2=348-313 / 348 100=10,057;

4.11. Критерий (число) Кирпичева 2-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; θ2=10,057;

K¡2=А  Rе вд 2n 1Rе вз 2n 2θ1p;

K¡2=0,008729 8174 0,0951990 0,7810,057 0,08=9,542;

4.12.Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху для секций радиатора 2-го контура:

K'2 =K¡2 λвз / dг вз, Вт/ м² К;

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

4.13. Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху с учетом загрязнения:

K2=0,9 K'2=0,9 69,304=62,37 Вт/ м² К;

4.14. Теплопроводящая способность одной секции радиатора (количество теплоты, отводимое одной секцией радиатора 2-го контура):

Qс2= t'вд2- t'вз / 1/K2 F+1/2 Срвд uвд ωвд+1/Срвз uвз ωвз, кВт;

Qс2=75-40 / 1/62,37 29,6+1/2 4,22 10 ³ 1200 0,00132+1/2 1,01 10 ³ 0,149=39130Дж/с=37,5 кВт;

Qвд2= Qм2+ Qнвз, кДж;

Qвд2=420+410=830 кДж;

4.15.Количество секций радиатора 2-го контура:

Z²с= Qвд2/ Qс2=830000/39130=21,2=22секции;

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

Принимаю 22 секций для 2-го контура.

4.16.Температура воды на выходе из секций радиатора 2-го контура:

t"вд2=t'вд2- Qвд2/ Z²сuвд Срвд ωвд,°С;

t"вд2=75-830000/22 1200 4,22 10 ³ 0,00132=69 °С (342 К);

4.17.Температура воздуха на выходе из секций радиатора 2-го контура:

t"вз2= t'вз+ Qвд2/ Z²сuвз Срвз ωвз,°С;

t"вз2=40+830000/22 10 1,01 10 ³ 0,149=64 °С (337 К);

4.18.Гидравлическое сопротивление движению воды в секции радиатора 2-го контура:

ΔРвд2=0,0392 uвд21,92=0,0392 12001,92=32010 Па;

4.19.Гидравлическое сопротивление движению воды по всему водяному тракту 2-го контура:

SΔРвд2=2,5 ΔРвд2=2,5 32010=80030 Па;

4.20.Мощность водяного насоса 2-го контура:

N²вдн= Vвдн2 SΔРвд2/1000 hн, кВт;

N²вдн=0,0375  80030/1000 0,8=3,751кВт=3,8 кВт;

 


5.РАСЧЕТ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОДОМАСЛЕНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА (ТЕПЛООБМЕННИКА) ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА.

На проектном тепловозе предусматривается применение кожухотрубного водомасленного теплообменника с гладкими медными трубками, с движением теплоносителей-поточно-перекрестным.

5.1.Температура воды на входе в теплообменник:

t'вд вмт=69 °С(342К);

5.2.Температура масла на входе в теплообменник:

t'м вмт=80°С(353К);

5.3.Плотность масла при t'м вмт:

ρм=870 кг/м³;

5.4.Удельная теплоемкость масла при t'м вмт:

Cр м=2,15 10³ кДж/кг К;

5.5.Тепловыделени дизеля в масло (тепло отводимое от масла вВМТ):

Qм вмт=300 кВт;

5.6.Производительность масленого насоса:

Vмн=100 м³/ч (0,028 м³/с);

5.7.Разность температур масла на входе и выходе из теплообменника:

Δtм вмт= Qм вмт / Vмн ρм Cр м, °С;

Δtм вмт=300000/0,028 870 2,215=5,5°С;

5.8.Температура масла на выходе из теплообменника:

t''м вмт= t'м вмт - Δtм,°С;

 t''м вмт=80-5,5=74,5°С (347,5К);

5.9.Определение средней температуры масла в пределах теплообменника:

tм ср вмт= t'м вмт+ t''м вмт/2,°С;

tм ср вмт=(80+74,5)/2=77,2°С(350,2К);

5.10.Физические параметры масла при данной температуре tм ср:

5.10.1.Удельная теплоемкость масла:

Cр м=2,17 10³ кДж/кг К;

5.10.2.Плотность масла:

ρм=885 кг/м³

5.10.3.Коэффициент теплопередачи (теплопроводности) масла:

λм=0,112 Вт/м К

5.10.4.Коэффициент кинематической вязкости масла:

υм=18 10¯6  м²/с;

5.11.Температура воды на выходе из теплообменника:

t"вд вмт= t'вд вмт+Qм вмт 1000/ Ср вд Vвдн2 ρвд,°С;

t"вд вмт=69+300 1000/4,22 10 ³ 0,0375 965=71,6°С;

5.12.Определение средней температуры воды в пределах теплообменника:

tвд ср вмт= t'вд вмт+ t"вд вмт/2,°С;

tвд ср=69+71,6/2=70,3 °С;

5.13.Физические параметры воды при данной температуре tвд ср вмт:

5.13.1. Удельная теплоемкость воды:

Ср вд=4,22 10 ³ Дж/кг К;

5.13.2. Плотность воды:

ρвд=965 кг/м ³;

5.13.3. Коэффициент теплопередачи воды:

λвд=0,57 Вт/м К;

5.13.4. Коэффициент кинематической вязкости воды:

υвд=0,36 10¯6  м²/с;

5.14.Скорость движения воды:

Vвд=2 м/с;

5.15. Число Рейнольдса для потока воды в теплообменнике:

dг вд-гидравлический диаметр водяной трубки, м(0,008м);

Rе вд= Vвд dг вд / υвд;

Rе вд=2 0,008/0,36 10¯6=44440;

5.16.Критерий(число) Прандтля для потока воды в теплообменнике:

Pr вд= υвд Cр вд ρвд / λвд;

Pr вд=0,36 10¯6 4,22 10 ³ 965/0,57=2,57;

5.17.Критерий (число) Нуссельта для потока воды в теплообменнике:

А=0,023; n1=0,8; n2=0,4;

Nu вд=А Rе вд n 1Pr вд n 2;

Nu вд=0,023 44440 0,8 2,57 0,4=175,4;

5.18.Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к воде в теплообменнике:

a1= Nu вд λвд / dг вд, Вт/м2 К;

a1=175,4 0,52/0,008=12500 Вт/м2 К;

5.19.Скорость масла между перегородками в теплообменнике:

Vм=1,5 м/с;

5.20. Число Рейнольдса для потока масла в теплообменнике:

Скачать файл