Вентилятор.

Параметры вентилятора системы охлаждения выбираются исходя из характеристик вентиляторов. Основными геометрическими размерами, которые определяются при компоновке и затем задаются при расчете, являются:

- диаметр колеса вентилятора, D, м;

- тип колеса вентилятора (центробежный, осевой);

- взаимное расположение колеса, радиаторов, воздуховодов.

Дополнительно задается: для осевых вентиляторов - угол установки лопаток колеса; для центробежных вентиляторов - размеры спирального кожуха.

Тип колеса вентилятора, его параметры, геометрические размеры и окружная скорость должны выбираться таким образом, чтобы рабочий режим находился в области устойчивой работы вентилятора при коэффициенте расхода, превосходящего значение, соответствующее максимальному напору и возможно ближе к режиму максимального статического КПД. Как правило, наиболее эффективным методом получения высокого статического КПД является увеличение диаметра колеса вентилятора (при соответствующих проходных сечениях воздуховодов), однако этот путь ограничен компоновочными возможностями.

Повышение окружной скорости является наименее экономичным способом повышения производительности. Величина окружной скорости ограничена требованиями прочности вентилятора и допустимого шума.

Обычно окружные скорости центробежных вентиляторов лежат в пределах 90...120 м/с, осевых - 130...160 м/с.

Пакет радиаторов целесообразно располагать на линии всасывания вентилятора, что позволяет избежать дополнительного подогрева и увеличенной неравномерности потока воздуха на входе в радиаторы.

Входной воздуховод вентилятора следует по возможности выполнять конфузорным или имеющим минимальную диффузорность. Выходной воздуховод и выходные жалюзи должны быть диффузорными.

Схемы вентиляторных установок с типичным расположением узлов приведены на рис.4.

Расчет системы охлаждения производится в следующем порядке:

1. Определяется характеристика воздуходувного устройства (эжектора или вентилятора).

2. Определяется сопротивление трассы и расход охлаждающего воздуха.

3. Определяется значение температуры окружающего воздуха, при которой на расчетных режимах достигаются максимально допустимые температуры охлаждающей жидкости и масла при заданных условиях.

1.2. Расчет характеристик воздуходувных устройств.

1.2.1. Расчет характеристик эжектора параллельного типа, работающего на квазистационарном потоке отработавших газов.

Основные геометрические параметры эжектора определяются при его компоновке и являются исходными данными для расчета характеристик. Расчетные схемы эжекторов данного типа приведены на рис.5.

Исходные геометрические параметры:

Высота камеры смещения H, м.

Ширина проходного сечения камеры B, м.

Расстояние от сопла до входа в камеру смещения l_с, м.

Длина камеры смещения L_к, м.

Длина диффузора L_Д, м.

Углы раскрытия диффузора на сторону ₁, ₂.

Число рядов сопел n.

Число сопел z_c.

Расчет характеристики эжектора производится в следующей последовательности:

1. Из таблицы 3 выбирается значение поправки на сжимаемость газа _f в зависимости от P_r.

Таблица 3.

Поправки на сжимаемость газа.

Pr, кПа	0.6	0.8...1.2	1.4...2.2	2.4...3.0	3.2...3.8	4.0...4.8	5.0
f	1.00	1.005	1.010	1.015	1.020	1.025	1.030

2. Определяется площадь сопел эжектора

где B_а - атмосферное давление, Па.

Для эжектора, состоящего из нескольких участков определяется

площадь сопел на каждом участке

При наличии существенных потерь в трассе подвода газа от двигателя к соплам эжектора вместо P_r берется (P_r - P_тр), где потери P_тр определяются общетехническими методами.

3. Подсчитывается масштаб эжектора

4. Задается _вх =0,05 при условии выбора l_с и входных воздуховодов в соответствии с рекомендациями приведенными на рис.2.

5. Коэффициент a = 2/m .

6. Коэффициент

7. Определяется эквивалентный диаметр, равный диаметру круга, равновеликого участку камеры, приходящемуся на одно сопло

8. Относительная длина участка смещения

9. Относительная длина диффузора

10. Рассчитывается коэффициент восстановления давления в диффузоре ₀₁.

Для диффузора с прямолинейными образующими, выполненными в соответствии с рекомендациями, приведенными на рис.2.

где ₀ определяется по величине L_Д из графика на рис.6.

Для диффузоров других типов ₀₁ определяется общетехническими методами.

Для проведения дальнейших расчетов задаются значения параметра  {0,24; 0,32; 0,44; 0,53; 0,67; 0,90; 1,25} и для каждого параметра  последовательно определяются следующие величины.

11. Из таблицы 4 определяется приведенный коэффициент эжекции

по значениям m для каждого параметра . Недостающие значения оцениваются линейной интерполяцией.

Таблица 4.

Приведенный коэффициент эжекции

	Значения 
M	0.24	0.32	0.44	0.53	0.67	0.90	1.25
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40	3.30 3.60 3.90 4.20 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.70 7.10 7.50 7.90 8.30 8.65 9.00 9.35 9.70 10.05	2.90 3.20 3.50 3.75 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.75 6.10 6.40 6.70 7.00 7.30 7.60 7.90 8.20 8.45	2.45 2.70 2.95 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.15 4.30 4.45 4.60 5.00 5.30 5.60 5.90 6.20 6.50 6.75 7.00 7.25 7.65	2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.75 3.90 4.05 4.20 4.50 4.85 5.20 5.45 5.70 5.95 6.20 6.40 6.60 6.80	1.90 2.10 2.30 2.50 2.70 2.90 3.05 3.20 3.35 3.50 3.65 3.80 4.10 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.60 5.80 6.00	1.60 1.80 2.00 2.15 2.30 2.45 2.60 2.75 2.90 3.00 3.10 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 4.95 5.10	1.30 1.45 1.60 1.75 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.80 3.00 3.20 3.35 3.50 3.65 3.80 3.95 4.10 4.25

Примечание: при m > 40

12. Из таблицы 5 определяется полное расстояние струи h_c по значениям m для каждого параметра . Недостающие значения получаются линейной интерполяцией.

Таблица 5.

Полное расстояние струи h_c

	Значения 
m	0.24	0.32	0.44	0.53	0.67	0.90	1.25
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 36 40 45 50	2.65 2.57 2.50 2.42 2.35 2.25 2.18 2.12 2.07 2.02 1.97 1.92 1.82 1.75 1.65 1.60 1.51 1.47 1.42 1.35 1.25 1.20	2.60 2.50 2.40 2.30 2.22 2.15 2.03 1.95 1.88 1.80 1.75 1.70 1.62 1.55 1.50 1.45 1.42 1.38 1.32 1.25 1.15 1.05	2.50 2.40 2.35 2.25 2.15 2.05 1.95 1.85 1.80 1.75 1.65 1.62 1.55 1.48 1.40 1.35 1.32 1.30 1.25 1.20 1.10 1.05	2.50 2.40 2.35 2.25 2.15 2.05 1.95 1.85 1.80 1.75 1.65 1.62 1.55 1.48 1.40 1.35 1.32 1.30 1.25 1.20 1.10 1.05	2.47 2.35 2.25 2.20 2.10 2.00 1.90 1.82 1.75 1.70 1.65 1.62 1.55 1.48 1.37 1.35 1.32 1.30 1.25 1.20 1.10 1.05	2.20 2.15 2.05 2.00 1.90 1.85 1.79 1.73 1.67 1.62 1.58 1.55 1.47 1.42 1.35 1.34 1.32 1.30 1.25 1.20 1.05 1.05	2.00 1.90 1.82 1.77 1.70 1.62 1.55 1.50 1.45 1.42 1.38 1.35 1.30 1.25 1.20 1.15 1.12 1.10 1.05 1.00 0.90 0.90

13. Условная длина участка смешения

14. Коэффициент неравномерности поля скоростей в выходном сечении камеры K₃ берется из таблицы 6 по значению L_s.

Таблица 6.

Коэффициент неравномерности поля скоростей

в выходном сечении камеры K₃.

	Значения 
M	0.24	0.32	0.44	0.53	0.67	0.90	1.25
3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.6 8.0	1.120 1.115 1.115 1.110 1.110 1.105 1.100 1.100 1.095 1.095 1.090 1.085 1.080 1.075 1.070 1.070 1.065 1.060 1.060 1.055 1.050 1.050 1.045 1.040 1.035 1.035 1.030 1.025 1.020 1.015 1.010 1.101	1.170 1.165 1.165 1.160 1.155 1.155 1.145 1.140 1.130 1.120 1.115 1.105 1.100 1.095 1.090 1.080 1.075 1.070 1.065 1.060 1.055 1.050 1.045 1.040 1.035 1.035 1.030 1.025 1.020 1.015 1.010 1.010	1.250 1.245 1.240 1.235 1.230 1.220 1.215 1.205 1.190 1.180 1.160 1.150 1.145 1.130 1.120 1.100 1.095 1.085 1.080 1.075 1.070 1.065 1.060 1.055 1.045 1.040 1.035 1.025 1.020 1.015 1.010 1.010	1.305 1.300 1.295 1.285 1.275 1.265 1.250 1.225 1.210 1.195 1.180 1.170 1.160 1.140 1.125 1.115 1.105 1.095 1.085 1.080 1.070 1.065 1.065 1.060 1.050 1.040 1.035 1.025 1.020 1.015 1.010 1.010	1.420 1.415 1.410 1.395 1.370 1.355 1.335 1.310 1.290 1.270 1.250 1.230 1.210 1.195 1.180 1.165 1.150 1.135 1.125 1.115 1.105 1.095 1.085 1.075 1.060 1.045 1.030 1.025 1.020 1.015 1.010 1.010	1.590 1.565 1.550 1.525 1.500 1.470 1.440 1.410 1.380 1.355 1.325 1.300 1.280 1.260 1.240 1.220 1.200 1.180 1.165 1.150 1.135 1.120 1.110 1.100 1.080 1.065 1.055 1.045 1.035 1.030 1.015 1.010	1.790 1.760 1.740 1.685 1.645 1.600 1.555 1.515 1.475 1.435 1.400 1.370 1.340 1.310 1.280 1.255 1.230 1.210 1.190 1.170 1.155 1.145 1.130 1.115 1.095 1.075 1.055 1.045 1.035 1.030 1.015 1.010

15. Коэффициент восстановления давления в диффузоре

16. Оценивается величина 

17. Определяется параметр A по зависимости

18. Определяется коэффициент C

19. Для значений , определенных по п.11, с помощью уравнения

рассчитывается величина P/h₁, при этом коэффициенты уравнения берутся из соответствующих пунктов проведенного расчета (a - из п.5; b - из п.6; C - из п.18). Расчет производится с точностью до знака соответствующего третьей значащей цифре коэффициента a. В случае получения для малых значений параметра A отрицательных P/h₁, эти точки в дальнейшем расчете во внимание не принимаются. Далее производится расчет размерной характеристики.

20. Давление P₁ рассчитывается по формуле, Па,

21. По значению P₁ определяется поправка на влияние сжимаемости газа  из графика на рис.7.

22. Вычисляется скоростной напор в соплах

h₁ = P₁.

23. Оценивается подогрев воздуха во входном воздуховоде эжектора t_э.

t_э = 5⁰С - при расположении в потоке эжектируемого воздуха только соплового аппарата;

t_э = 25⁰С - при расположении в потоке эжектируемого воздуха ресивера выпускной системы.

24. Принимается значение коэффициента K_Т

K_T = 0.85 при t_ж^max=100...115^oC;

K_T = 1.00 при t_ж^max=  115^oC;

25. Вычисляется величина

Значение t_о назначается в соответствии с тактико-техническими требованиями.

26. Рассчитываются точки размерной характеристики по зависимостям:

в которых (P/h₁) и - точки безразмерной характеристики вычисленные по пунктам 11 и 19.

27. Строится характеристика эжектора в координатах

P=f(G).

Расчет характеристики эжектора, состоящего из частей с различными геометрическими размерами имеет следующие особенности.

В соответствии с п.3 определяется масштаб для каждой части эжектора

m_i = (H_iB_i)/f_ci,

где индексом i отмечены величины относящиеся к каждой части эжектора.

Производится расчет безразмерной характеристики в соответствии с п.п.4...19 для каждой части эжектора. Определяется h₁ и в соответствии с п.п.22...25.

Рассчитывается расход газа через сопла каждой части эжектора G_li, кг/c,

Размерные характеристики для каждой части эжектора строятся по уравнениям

Суммарная характеристика определяется путем сложения расходов через все части эжектора при одинаковых значениях P

G = G_i при P=idem.

Пример расчета характеристики эжектора параллельного типа, работающего на квазистационарном потоке отработавших газов приведен в приложении П1.