5.3. Расчет параметров водомасляного теплообменника

Pасчет параметров водомасляного теплообменника (ВМТ) начинается с определения поверхности теплообмена:

F_ВМТ = Q_M / [К_ВМТ (t_CP^M - t_CP^B )], (30)

где Q_M – количество тепла , отводимого от ДВС маслом, кДж/ с; K_ВМТ – коэффициент теплопередачи теплообменника, принимается в пределах 0,7–0,8 кВт/ м² К; разность средних температур масла t_CP^M и воды t_CP^B в ВМТ, принимается в пределах

t_Cp^M - t_CP^B = 10 …15 ⁰ C (31)

Задаваясь длиной трубок L, м, и их диаметром d, м, определяют число трубок в ВМТ

n = F_BMT / ( d L). (32)

5.4 Расчет параметров вентилятора

Перед расчетом параметров вентилятора необходимо выполнить предварительную компоновку ОУ: расположить рассчитанное количество радиаторов по сторонам шахты и выбрать число радиаторов.

Расчет вентилятора производят с целью определения диаметра колеса, максимальной частоты вращения и затрат мощности на его привод, при которых обеспечивается необходимая производительность и напор. Производительность и напор вентиляторного колеса полностью зависят от геометрических размеров и конструкции шахты ОУ. Так напор Н, создаваемый вентилятором, должен быть достаточным для преодоления аэродинамического сопротивления воздушного тракта, а производительность вентилятора Q должна быть равна расходу воздуха через радиаторы ОУ. Исходя из вышесказанного, приводятся формулы для определения указанных величин:

H = h_Ж + h_Р + h_Ш + h_D, (33)

где H – напор, создаваемый вентилятором, Н/ м²; h_Р – сопротивление жалюзи ОУ, Н/м² ; h_С – сопротивление радиаторов, Н/ м² ;h – сопротивление шахты ОУ, Н/ м²; h – динамические потери за вентилятором, Н/ м².

Напор, создаваемый вентилятором при двухрядном расположении радиаторов, определяется как

Н = 0,1 h_P + h_P + 0,4 h_P + 0,45h_P = 1,95 h_P. (34)

При однорядном расположении радиаторов

Н = 0,1 h_P + h_P + 0,8 h_P + 0,9h_P = 2,8 h_P (35)

Значения h_P определяются по формулам (16) и (17). Далее рассчитывается производительность вентилятора, которая равна расходу воздуха, проходящего через радиаторы, м³ / с,

Q_B = G_BЗ/ _B, (36)

где G_B – расход воздуха, кг/ с, определенный по формуле (27); _ВЗ – удельная масса воздуха перед вентилятором, кг/ м³,

_ВЗ = 10⁵ / [R_B (₂ + 273)], (37)

где R_B= 287 - газовая постоянная воздуха (работа, совершаемая 1 кг газа, если его температура повышается на 1 ^оС, при неизменном давлении), 287 Дж/ кг К.

Для обеспечения максимального КПД (_B) вентилятора необходимо определить угол установки (наклона) его лопастей. Эта задача решается с помощью аэродинамических характеристик вентилятора:

Н = f(Q) и _B = f(Q),

где Н – коэффициент напора, Q – коэффициент производительности.

На рис. 4 представлены аэродинамические характеристики осевого вентилятора типа УМ – 2М.

Задаваясь несколькими значениями частоты вращения вентиляторного колеса n_i определяют значения окружной скорости _{I ,} м/с, по величине которой рассчитывают значения Н_i и Q_i

_I =  D_B n_i / 60  120 м/ с, (38)

H_i = g H / 10_B _i², (39)

Q_i = Q_B / F_B _i, (40)

где Н – напор, Н/ м²; Q_B – производительность,м³/ час; F_B – площадь вентиляторного колеса по внешнему диаметру, м²,

F_B =  D_B² / 4. (41)

По найденным значениям Н_i и Q_i на аэродинамических характеристиках строится характеристика сети (рис. 4) и находятся точки пересечения ее с кривыми Н = f(Q): точки 1, 2. 3, 4. Найденные точки пересечения переносятся на кривые _B = f(Q), построенные для различных углов установки лопастей (точки 1¹, 2¹ , 3¹ , 4¹). По максимальной ординате определяется угол установки лопастей, при котором вентилятор будет работать с максимальным КПД.

Рис. 4. Аэродинамические характеристики

вентилятора УК – 2М

После этого определяются параметры вентиляторного колеса: диаметр D_B, м, максимальная частота вращения, n_B , 1/c, и затраты мощности на его привод, N_B, кВт. Для этого сначала определяют значения Н и Q, соответствующие максимальному КПД, для чего точка, на кривой _B = f(Q), по которой был определен оптимальный угол установки лопастей, переносится на зависимость Н = f(Q),a с нее – на ординату и абсциссу. Затем по нижеприведенным формулам определяются значения измерителя напора К_Н , м³/с и измерителя производительности К_Q, м³/с:

К_Н = Н /Н , (42)

К_Q = Q_B /Q. (43)

После этого рассчитываются n_B, 1/c; D_B, м; N, кВт,

n_B = , (44)

D_B = , (45)

N_B = , (46)

где – КПД вентилятора при оптимальном угле установки лопастей.