Файл: Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания..pdf

увеличение поверхности охлаждения на 20% вызвало увеличе­ ние плотности воздушного заряда цилиндров на 4% и снижение его температуры на 10—11 К, что обусловливает снижение тем­ пературы выпускных газов приблизительно на 25 К. Таким эф­ фектом, мало изменяющим приведенные расходы [12] и важным не для охладителя, а для двигателя, пренебрегать нельзя, даже если оценить его в денежном выражении сразу не удается. Мож­ но привести и другие примеры. На тепловозных двигателях тем­ пература охлаждающей воды всегда высока именно тогда, когда охлаждение наддувочного воздуха наиболее нужно, т. е. летом. Вследствие этого главная тенденция при создании охладителей воздуха тепловозных двигателей заключается в размещении мак­ симально возможной поверхности охлаждения в отведенном объеме, т. е. в достижении максимального коэффициента ком­

пактности пкп при высоких коэффициентах теплопередачи

К и теплоотвода Кѵ■Подтверждением необходимости такой тен­ денции является тот факт, что у охладителей воздуха тепловоз­ ных двигателей поверхность охлаждения, приходящаяся на единицу мощности, пока в 4—7 раз меньше, чем у аналогичных охладителей некоторых судовых двигателей. Высокий коэффи­ циент компактности лІШ (см. табл. 1 и 2) имеют пластинчатые охладители (среди рассмотренных в табл. 2 — самый высокий). У них потери напора хотя и ниже ограничительного предела, ус­ тановленного ГОСТом 10598—63, но относительно высоки. Комп­

лексный критерий е = -—— в связи с этим в ряде случаев меньше

&Рх

критерия лучших трубчатых охладителей. Несмотря на это коли­ чество отведенного тепла с единицы объема при сравнительных испытаниях охладителей было на 30—80% выше у пластинча­ тых. Они имеют лучшие теплотехнические качества, однако, как указывалось выше, часто заменяются трубчатыми вследствие трудности обеспечения надежной герметизации пластинчатого охладителя в эксплуатации.

Определить возможность исключения разгерметизации пла­ стинчатых охладителей экономические исследования, приведен­ ные выше, не могут. Решение будет получено только в результате целенаправленной опытно-конструкторской и исследовательской работы. Надо иметь в виду, что сама проблема разгерметизации не так важна при замене охлаждающего агента и переходе на воздуховоздушные охладители. Однако при такой замене возни­ кают новые вопросы (о множественности типажа, нарушении унификации, штучности производства, увеличении габаритных размеров и др.).

В охладителях судовых двигателей температура охлаждаю­ щей воды значительно ниже, чем в охладителях воздуха тепло­ возных двигателей. Требования к габаритным размерам и массе менее жесткие и поэтому для них проблема выбора конструкции

114

Здесь коэффициент теплопроводности Кв, коэффициент кине­ матической вязкости ѵв являются физическими характеристика­ ми наддувочного воздуха и не зависят от конструкции охладите­ ля; коэффициент с и показатель степени /те являются отвлечен­ ными числами, определяемыми эмпирически при выявлении зависимости критерия Нуссельта Nu от Re.

Эквивалентный гидравлический диаметр воздушного канала d0 можно условно определить по общей поверхности охлажде­

не превышает 6—8%)- Так как при одинаковых габаритных раз­ мерах в объеме, отводимом для пакета охлаждающих элемен­ тов, размещается большая охлаждающая поверхность, состав­ ленная из пластин, по сравнению с поверхностью, составленной из оребренных цилиндрических труб, величина dg в трубчатом охладителе больше, чем в пластинчатом. Несмотря на это, вели­ чина коэффициента теплопередачи К, подсчитанная с учетом соответствующих значений величин /те и с, получается для труб­ чатой поверхности охлаждения в ряде случаев несколько боль­ шей, чем для пластинчатой. Учитывая же, что величина Арх =

охладителей, следует в соответствии с увеличением d3 увеличить

коэффициент К у трубчатого охладителя еще возрастет. Его ве­ личина, как показывают расчеты и опыт (см. табл. 2), получает­ ся в 1,2—1,3 раза больше по сравнению с аналогичной величи­ ной у пластинчатого охладителя (такое и даже более значи­ тельное различие в величине коэффициента теплопередачи пре­ дусматривается для соответствующих охладителей и ГОСТом 10598—63).

Повышение коэффициента теплопередачи при одновременном относительном снижении коэффициента компактности у трубча­ тых охладителей, по сравнению с пластинчатыми, имеющими одинаковые габаритные размеры и сопротивление протоку воз­ духа, позволяет рассматривать величину KF, называемую водя­ ным эквивалентом, как важный показатель эффективности кон­ струкции поверхностного охладителя.

Для сравниваемых охладителей она почти идентична: KF =

117

только на 2% величина KF возрастает до 5815 Вт/К (вследствие увеличения К). Следует отметить, что сравнение охладителей для двигателей разных мощностей требует уже использования не просто величины KF, а ее удельного значения, т. е. величины KF, отнесенной к единице мощности (см. табл. 1 и 2).

В серийных охладителях такая идентичность не всегда со­ блюдается потому, что или величины wB и соответственно Re не оптимальны (мал расход воздуха, велик охладитель), или мала необходимая поверхность охлаждения. В обоих случаях

величины KF для заданных габаритных размеров и Ne или ——

чина Кѵ оказывается значительно ниже разрешенной ГОСТом. При правильном подходе к оптимизации многозначного ре­ шения задачи проектирования рекуперативного охладителя нельзя не учитывать приведенные выше соображения. Целесо­ образно для заданного габаритами объема охладителя прежде всего оценить значение F, как функцию коэффициента компакт­ ности различных по конструкции охлаждающих поверхностей, проверить возможности компоновки этих поверхностей и получе-

118