Проектировка магистрального 2-х секционного тепловоза с электропередачей переменно-постоянного тока, страница 4

dг м-гидравлический диаметр по маслу, м(0,003м);

Rе м= Vм dг м / υм;

Rе м=1,5 0,003/18 10¯⁶=250;

5.21. Критерий (число) Прандтля для потока масла в теплообменнике:

Pr м= υм Cр м ρм / λм;

Pr м=18 10¯⁶ 2,17 10³ 885=308,6;

5.22.Температура стенки трубки теплообменника:

tвд ср вмт ≤ tст ≤ tм ср вмт;

tст=70,5°С;

5.23.Физические параметры масла с учетом tст:

5.24. Удельная теплоемкость масла:

Cр' м=2160 Дж/кг К;

5.25.Плотность масла:

ρм'=875 кг/м ³;

5.26. Коэффициент кинематической вязкости масла:

υм=27 10¯⁶  м²/с;

5.27. Коэффициент теплопередачи (теплопроводности) масла:

λ'м=0,12 Вт/м К;

5.28.Критерий (число) Прандтля для потока масла в теплообменнике с учетом температуры стенки tст:

Pr'м ст= υ'м Cр' м ρ'м / λ'м;

Pr'м ст=27 10¯⁶2160 875/0,12=425,2;

5.29. Критерий (число) Нуссельта для потока масла в теплообменнике с учетом температуры стенки tст:

В-коэффициент, учитывающий значения степенных показателей(0,3);

Nu' м=В Rе м ^0,5Pr м ^0,33(Pr м/ Pr'м ст) ^0,14;

Nu' м=0,3 250 ^0,5308,6 ^0,33(308,6/425,2)=30,1;

5.30.Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке трубки:

a2=Nu' м λ'м/ dг м, Вт/м² К;

a2=30,1 0,12/0,003=1203Вт/м² К;

5.31.Расчетное значение температуры стенки:

tст рас= ((tвд ср вмт+(a2/a1) tм ср вмт))/1+(a2/a1), °С;

tст рас=((70,3+(1203/12500) 77,2))/1+(1203/12500)=71,2°С;

5.32.Разница между принятым значением температуры стенки и расчетным значением:

tст- tст рас=-0,69 °С;

Разница между принятым значением температуры стенки и расчетным значением не превышает 1-го °С, что вполне приемлемо;

5.33.Коэффициент теплопередачи от масла к охлаждающей воде:

dн-наружний диаметр трубки,м(0,01 м);

dв-внутренний диаметр трубки,м(0,008 м);

K=a2 a1/(a2+a1) dн/dв,Вт/м² К;

K=1203 12500/(1203+12500) 0,01/0,008=1074 Вт/м² К;

5.34.Расчетный средне логарифмический температурный напор:

Δt= (t'м вмт- t"вд вмт)-( t''м вмт- tвд ср вмт)/2,3 log(t'м вмт- t"вд вмт/ t''м вмт- tвд ср вмт);

Δt=(80-71,6)-(74,5-70,3)/2,3 log(80-71,6/74,5-70,3)=5,8 °С;

5.35.Расчетная поверхность охлаждения:

F'= Qм вмт 1000/ K Δt,м²;

F'=300 1000/1074 5,8=47,94 м²;

5.36.Поверхность охлаждения ВМТ с учетом поправки на технологическое отклонение и загрязнение:

F=1,1 F'=1,1 47,94=52,7 м²;

РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВМТ.

5.37.Расчет числа трубок теплообменника:

iв-число ходов воды в ВМТ(1-3)®3;

nтр'=4 Vвдн2 ρвд iв/p dв² Vвд ρвд, шт;

nтр'=4 0,0375 965/3,14 0,008² 965=747 шт;

5.38. Расчет диаметра трубной доски(внутреннего диаметра кожуха):

ηтр=0,95- коэффициент заполнения трубной доски;

t1=0,013 м-шаг трубок;

Д=1,05 t1√ nтр'/ ηтр,м;

Д=1,05 0,013 √747/0,95=0,38 м;

5.39.Расчет длины трубок между трубными досками:

L₁= F/p dн nтр',м;

L₁=52,7/3,14 0,01 747=2,25 м;

5.40.Расчет живого сечения для прохода масла между перегородками:

fм= Vмн/ ρм Vм,м²;

fм=100/3600 885 1,5=0,015 м²;

5.41.Расчет площади сегмента над перегородками:

f= fм/1-0,905(dн/t1)²,м²;

f= Д²/8(p/180 φ-sin φ),м²;

φ=120⁰-угол сегментового раскрытия;

f=0,015/1-0,905(0,01/0,013)²=0,032 м²;

5.42.Расчет хорды сегмента перегородки:

S=Д sin φ/2,м;

S=0,38 sin 120/2=0,33 м;

5.43.Ширина усредненного сечения для прохода масла:

в=(p Д²/4-f) 6 f / S³,м;

в=0,955 S,м;

в=(3,14 0,38²/4-0,032) 6 0,032 / 0,33³=0,32 м;

5.44.Расстояние между перегородками:

i= fм/ в(1- dн/ t1),м;

i=0,015/0,32(1-0,01/0,013)=0,20 м;

5.45.Число ходов масла:

Zм'= L₁/i=2,25/0,20=11 ходов;

5.46.Окончательная длинна трубок между трубными досками:

L=i Zм'+s( Zм'-1); s=0,004;

L= 0,20 12+0,004(12-1)=2,45 м;

5.47.Число трубок, перпендикулярных потоку масла:

m= nтр' Zм' t1/ в,шт;

m=747 12 0,013/0,32=264 шт;

5.48.Гидравлическое сопротивление маслянного тракта с учетом загрязнения вВМТ:

ΔРм вмт=1,2 m С/ Rе м ^0,65 (Pr м/ Pr'м ст) ^0,14 Vм ρм,Па; С= f (Д/i)=7,5;

ΔРм вмт=1,2 264 7,5 1,5 885/250 ^0,65 (308,6/425,2) ^0,14=138254 Па;

5.49. Гидравлическое сопротивление водяного тракта теплообменника:

ΔРв вмт= iв L/ dв Vвд² ρвд/2,Па;

ΔРв вмт=3 2,45/0,008 2²  965/2=32524 Па;

5.50.Мощность, затрачиваемая на прокачку масла через ВМТ:

Nм вмт=Vмн ΔРм/ ρм hн, кВт;

Nм вмт=100 138254/3600 1000 885 0,8=6,5кВт;

5.51.Мощность водяного насоса, затрачиваемая на прокачку воды через ВМТ:

Nвд вмт=Vвд ΔРвд/ ρвд hн, кВт;

Nвд вмт=100 32524/3600 1000 965 08=2,6 кВт;

 

6.РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА.

Высота секций радиатора холодильника:

Lр=1206 мм;

Шаг оребрения секций радиатора:

h=2,3 мм;

Массовая скорость воздуха через радиатор:

uвз=10 кг/ м² с;

Площадь живого сечения секции радиатора для прохода воздуха:

ωвз=0,149 м²;

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

t'вз=40°С(313 К);

Температура воздуха на выходе из секций радиатора:

t"вз= t"вз1+ t"вз2=76+64/2=70°С;

Количество секций радиаторов холодильника:

Zс= Z¹с + Z²с =16+22=38 секций;

Плотность воздуха:

ρвз=1,1кг/м³;

6.1.Объемная производительность вентилятора:

Vвен=c uвз ωвз Zс/ ρвз, м³/с; c=1,2-коэффициент запаса;

Vвен=1,2 10 0,149 38/1,1=56,6=57 м³/с;

Выбираю 2-а вентилятора УК-2М с объемной производительностью Vвен=

28,5 м³/с;

6.2.Длинна шахты холодильника:

L=bc Zc/2=0,154 38/2=2,93=3 м; bc=0,154-ширина секции холодильника;

Наружный диаметр вентилятора:

Из условий размещения в шахте холодильника выбираем внешний диаметр лопастей вентилятора:

Двен=1,5 м;

Диаметр втулки:

d=0,5 м;

6.3.Скорость воздуха в сечении, ометаемом лопастями вентилятора:

Vвз=4 Vвен /p Двен²(1- d²);

d= d/Двен=0,5/1,5=0,33-относительный диаметр втулки;

Vвз=4 28,5/3,14 1,5 ²(1-0,33²)=18,5 м/с;

6.4.Степень поджатия потока воздуха при его движении от фронта радиатора к вентилятору:

n=8А Вш/p Двен²(1- d²);

А-ширина шахты холодильника,приходящаяся на один вентилятор;

nв-число вентиляторов(2);