Анализ системы охлаждения двигателя
Жидкостная система охлаждения автомобильных двигателей получила широкое распространение, несмотря на следующие недостатки: замерзание воды при низкой температуре, что может вывести двигатель из строя; образование на внутренних стенках системы накипи, уменьшающей теплообмен и вызывающей перегрев двигателя; увеличение массы и размеров двигателя из-за наличия двойных стенок.
18. Насос охлаждающей жидкости. 19. Трубка распределения охлаждающей жидкости. 20. Трубка расширительного бачка. 21. Расширительный бачок. 22. Пробка Система охлаждения двигателя ВАЗ 2105 - жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией жидкости. Состоит из рубашки, окружающей цилиндры и головку цилиндров двигателя, насоса 18 центробежного типа, радиатора с жалюзи 5, вентилятора 14, термостата 17, системы клапанов, помещенных в пробке 3. В систему охлаждения включен также радиатор отопления кузова. Система охлаждения заполнена жидкостью Тoсoл А-40, замерзающей при температуре -40°С. Емкость системы охлаждения 11,5 л. Поддержание правильного теплового режима оказывает решающее влияние на износ двигателя и экономичность его работы. Температура охлаждающей жидкости при наивыгоднейшем тепловом режиме работы двигателя должна быть в пределах 85-90°С. Указанная температура поддерживается при помощи автоматически действующего термостата и управляемых вручную жалюзи радиатора. Для контроля температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов имеется электрический указатель 25, датчик 24 которого ввернут в рубашку головки цилиндров. Кроме того, в комбинации приборов имеется красная сигнальная лампочка, загорающаяся при повышении температуры жидкости до 104-110 градусов. Датчик ее ввернут в верхний бачок радиатора. При загорании лампочки следует немедленно устранить причину перегрева: перейти на более легкий режим движения (сбавить газ), усилить охлаждение, открыв жалюзи. Насос нагнетает жидкость в распределительную трубу 19 из нержавеющей стали, установленную внутри головки цилиндров. Через отверстия в трубе жидкость подводится непосредственно к горячим местам головки (к бобышкам выпускных клапанов и свечей) и интенсивно их охлаждает. Рубашка блока цилиндров соединена с головкой через отверстие в прокладке головки. Цилиндры охлаждаются термосифонно. Нагревшаяся жидкость собирается в рубашке головки цилиндров и поступает через полость кронштейна насоса в выпускной патрубок 16. Отсюда в зависимости от температурного состояния двигателя жидкость термостатом направляется или в верхний бачок 9 радиатора (при Термостат запорного типа помещен в выпускном патрубке, расположенном на кронштейне насоса. В термостате имеется клапан. При температуре жидкости ниже 76-82°С клапан термостата закрыт, и жидкость из полости выпускного патрубка через постоянно открытое отверстие диаметром 9 мм направляется в приемную полость насоса, минуя при повышении температуры жидкости более 76-82°С клапан термостата начинает открываться, и часть горячей жидкости через выпускной патрубок направляется в радиатор. При температуре жидкости 88-97°С клапан открыт полностью, и жидкость свободно проходит в радиатор. Корпус клапана в верхней части уплотнен резиновой прокладкой. На кромке клапана имеется небольшая канавка. При заливке жидкости в систему охлаждения через эту канавку из рубашки двигателя удаляется воздух. Этим предотвращается образование воздушной пробки. Прогревать двигатель следует при закрытых жалюзи и закрытом люке воздухопритока, так как радиатор отопления кузова присоединен к системе охлаждения двигателя, минуя термостат. Прогрев делать при умеренной частоте вращения в течение 2-x мин. Жалюзи следует открывать только при достижении 90 градусов. В зимнее время рекомендуется на переднюю часть автомобиля надеть теплый капот. Ни в коем случае нельзя в зимнее время снимать термостат. Двигатель без термостата прогревается очень долго и работает при низкой температуре. Вследствие этого ускоряется износ двигателя и увеличивается расход бензина, а также происходит интенсивное отложение смолистых веществ на внутренних стенках двигателя. Насос - центробежного типа. Корпус насоса состоит из двух частей: отлитого из алюминиевого сплава кронштейна, прикрепленного к головке цилиндров, и отлитого из чугуна корпуса, в котором установлены шариковые подшипники валика насоса. На валике насоса с внутренней стороны установлена крыльчатка, а с наружной - ступица шкивов: крыльчатка закреплена болтом, ступица - гайкой. Подшипники удерживаются в корпусе стопорным кольцом. Место выхода валика из полости насоса уплотнено торцовым самоподжимным Вентилятор 14 пластмассовый, восьмилопастный; прикреплен к штампованному из листовой стали фланцу четырьмя болтами, ввернутыми в тело вентилятора. Вентилятор в сборе с фланцем балансируется статически (дисбаланс не более 6 гс/см). После балансировки на вентиляторе и его фланце ставят метку несмываемой краской. Вентилятор с фланцем крепится к ступице на валу насоса четырьмя болтами. Вал вентилятора насоса приводится во вращение двумя клиновыми ремнями 2 от шкива коленчатого вала. Этими же ремнями приводится в действие генератор. Натяжение ремней регулируется поворотом генератора. При правильном натяжении каждый ремень под усилием большого пальца руки (4 кгс) должен прогибаться на 8-10 мм (см. верхний левый рисунок). Радиатор - трубчато-пластинчатый. Плоские вертикальные трубки 8 впаяны в верхний 9 и нижний бачки радиатора в три ряда. В промежутках между трубками находятся припаянные к ним охлаждающие пластины, представляющие собой гофрированную (в виде змейки) медную ленту. В бачки впаяны патрубки для подвода (в верхний бачок) и отвода (в нижний бачок) жидкости. B верхний бачок впаяна наливная головка и штуцер датчика контрольной лампочки температуры воды. В нижнюю часть наливной горловины впаян патрубок 42 трубки расширительного бачка. Верхний и нижний бачки радиатора Пробка радиатора закрывает герметически всю систему охлаждения. Пробка имеет два клапана: выпускной, отрегулированный на избыточное давление в системе ЗЗ0-400 мм рт. ст. (0,45-0,55 кгс/см²), и впускной, отрегулированный на разрежение в системе 7-73 мм рт. ст. (0,01-0,10 кгс/см²). Нормальная работа клапанов зависит от исправности резиновых прокладок. При поврежденных прокладках система перестает быть герметичной. Герметичность системы обеспечивает более высокую температуру охлаждающей жидкости без закипания и тем самым большую теплоотдачу радиатора.
Слив жидкости производится одновременно через два краника; один 3 расположен на нижнем бачке радиатора, другой - с правой стороны блока цилиндра (в задней его части. При сливе надо снять пробку радиатора. Также должен быть открыт клан радиатора отопления кузова, расположенный с правой стороны блока цилиндров над краником слива жидкости. Перед радиатором установлены жалюзи 5 для регулирования степени его охлаждения. Управляются жалюзи через гибкую тягу 31 рукояткой 27, расположенной под щитком приборов. Вытянутое положение рукоятки соответствует закрытым створкам жалюзи. Ежедневно необходимо проверять уровень жидкости в расширительном бачке, а также отсутствие течи в соединениях шлангов и достаточность натяжения ремней. Уровень жидкости должен быть по метке "MIN" или выше ее на 3-5 см. При необходимости, доливается жидкость в расширительный бачок. Периодичность замены охлаждающей жидкости - каждые два года или через каждые 60 тыс. км пробега автомобиля. При большой потере жидкости допустимо временно добавлять в систему охлаждения воду. Для этого после охлаждения двигателя надо снять с радиатора и расширительного бачка пробки и залить в радиатор воду до верхнего среза наливной горловины, затем поставить пробку радиатора на место. Долить в расширительный бачок воды на 10 см выше метки и поставить его пробку на место. При первой возможности надо сменить воду на Тосол А-40.
Тепло газообразных продуктов сгорания передается через стенку к воде. Принимая температуру газов tг = 9500C, воды tв = 550C, коэффициент теплопроводности со стороны газа αг = 95 Вт/м2К, со стороны воды αв = 950Вт/м2К и считая стенку цилиндрической длиной L = 345 мм требуется: 1. Определить термические сопротивления R, коэффициенты теплопередачи К, плотности тепловых потоков для случаев: а) стенка стальная чистая, dвн – 56 мм, dн – 90 мм при λ1 = 50 Вт/м К; б) стенка чугунная чистая, dвн – 56 мм, dн – 90 мм при λ2 = 35 Вт/м К; в) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ1 = 2,9мм , при λ3 = 2 Вт/м К; г) случай «в» , но поверх накипи имеется слой масла толщиной δ2 = 0,5 мм , при λ4 = 0,2 Вт/м К; д) случай «г», со стороны газов стенка покрыта слоем сажи δ3 = 0,5 мм, при λ5 = 0,2 Вт/м К; 2. Приняв для случая «а» тепловой поток за 100% , подсчитать в процентах тепловые потоки для остальных случаев. 3. Определить аналитически температуры всех слоев стенки для случая «д». 4. Определить эти же температуры графически. 5. В масштабе для случая «д» построить график падения температуры в стенке. 1. a). Термическое сопротивление находим по формуле:
dвн- внутренний диаметр трубки; dн- внешний диаметр трубки.
Термическое сопротивление стали.
Коэффициент теплопередачи находим по формуле: где Термическое сопротивление воды: Термическое сопротивление газа: Коэффициент теплопередачи.
Плотность теплового потока находим по формуле: где
Плотность теплового потока.
Коэффициент теплопередачи.
Плотность теплового потока.
1.в). Термическое сопротивление накипи. Т.к стенка покрыта слоем накипи со стороны воды, то чтобы рассчитать термическое сопротивление накипи, мы должны пересчитать диаметры. Внешним диаметром накипи будет внутренний диаметр трубки, а внутренним диаметром накипи будет являться результат вычитания толщины накипи из внешнего диаметра накипи.
=
Плотность теплового потока.
1.г). Термическое сопротивление масла. Т.к поверх накипи имеется слой масла, то чтобы рассчитать термическое сопротивление масла, мы должны пересчитать диаметры. Внешним диаметром масла будет внутренний диаметр накипи, а внутренним диаметром масла будет являться результат вычитания толщины масла из внешнего диаметра масла.
Коэффициент теплопередачи.
1.д). Термическое сопротивление сажи. Т.к стенка со стоны газов покрыта слоем сажи, то чтобы рассчитать термическое сопротивление сажи, мы должны пересчитать диаметры. Внутренним диаметром сажи будет внешний диаметр трубки, а внешним диаметром сажи будет являться результат сложения внешнего диаметра трубки с толщиной сажи.
Коэффициент теплопередачи.
Плотность теплового потока.
2.
Таблица 1
Методом пропорций мы рассчитаем процентное отношение всех значений q для все случаев, относительно случая а). Чтобы найти процент для случая б), нам необходимо: 70000 – 100% 62805,9 – Х% Тогда: Таким же образом и для других случаев. Полученные результаты представим в таблице 2. Таблица 2
3.Температуры всех слоев стенки для случая д), мы определим по формуле: где
Температура слоя сажи. Температура слоя стали. Температура слоя накипи. Температура на внутренней поверхности слоя масла. Температура на наружной поверхности слоя масла.
Температура слоя воды.
Рисунок 4. Графическое определение температур
Температура слоя сажи: Температура слоя стали: Температура слоя накипи: Температура на внутренней поверхности слоя масла: Температура на наружной поверхности слоя масла: Температура слоя воды:
5. График падения температур смотри на графическом листе.
Рассчитать локальные значения коэффициентов теплоотдачи и значения толщин пограничного слоя на нагретой вертикальной стенке теплового двигателя высотой h , среднее значение коэффициентов теплоотдачи в зонах ламинарного и турбулентного режимов течения потока воздуха, среднее значение коэффициента теплоотдачи по всей высоте стенки. Построить в масштабе графики изменения коэффициентов теплоотдачи и толщины пограничного слоя по высоте стенки. Исходные данные: средняя температура поверхности стенки tст = 450С и температура воздуха tв = 150С, высота стенки h – 1,4 м. 1. Определяем на какой высоте от низа стенки произойдет переход от ламинарного к турбулентному режиму теплообмена.
2. В зоне ламинарного движения потока определяем толщины пограничного слоя δи локальные значения коэффициента теплоотдачи α по соотношениям. Значения х принимаем равными 0,01 м; 0,25lкр; 0,5lкр; 0,75lкр; lкр.
Полученные значения сводим в таблицу 3. Таблица 3
3. Определяем средний коэффициент теплоотдачи в зоне ламинарного режима течения потока:
4. Определяем средний коэффициент теплоотдачи в зоне турбулентного режима течения потока:
5. Исходные данные: 1. Цикл отнесен к 1 кг. воздуха; 2.Изобарная теплоемкость СР = 1,005 кДж/кг•К 3.Изохорная теплоемкость СV = 0,71 кДж/кг•К 4.Газовая постоянная R = 287 Дж/кг К Определить: 1. Параметры Р, v, T, U, i для узловых точек цикла. Построить: 2. Цикл в координатах lg P – lg v, в координатах Р – v, используя для этого предыдущее построение.Каждая кривая линия должна быть построена, как минимум по трем точкам. Найти: 3. n, C, ΔU, Δi, ΔS, q, l – для каждого процесса. 4. работу цикла lЦ , термический к. п. д.цикла и среднее индикаторное давление Pi .
Рисунок 5.
P1абс= 1,2 атм = 1,2•105 Па. P2абс= 8 атм = 8•105 Па. t1= 100С. T1=283 К. q= 24 ккал/кг = 100,48 кДж/кг. Рассмотрим процессы, происходящие в цикле теплового двигателя: 1-2 – адиабатический процесс. 2-3 – изобарный процесс. 3-4 – адиабатический процесс. 4-1 – изобарный процесс. 1. Определим параметры p,V,T,U,i для узловых точек цикла: а) Для точки 1дано: P1абс=1,2•105 Па, T1=283 К.
б) Для точки 2 дано: P2абс=8•105 Па.
в) Для точки 3 дано: P3абс=8•105 Па.
г) Для точки 4 дано: Р4абс = 1,2•105 Па.
Результаты представим в виде таблицы 4. Таблица 4
2. Построение цикла. Для построения цикла в координатах P – V необходимо использовать 4 дополнительные точки (по 2 на каждую кривую). Определим их. Возьмем 2 значения давления, находящегося в пределах от 1,2•105 Па до 8•105 Па: 4•105 Па – точка а, 6•105 Па – точка а'. Теперь возьмем еще две точки давления, но находящегося в пределах от 8•105 Па до 1,2•105 Па: 6•105 Па – точка b, 4•105 Па – точка b'. Для адиабатического процесса 1-2 используем уравнение состояния: точка а -
Для политропного процесса 3-4 используем уравнение состояния: точка b - точка b' -
Данные для построения сведены в таблицу 5. Таблица 5
Для наглядности, мы перевели V из м3/кг в см3/кг. Графики представлены на графическом листе. 3. Для каждого процесса находим n, c, ∆U, ∆i, q, ∆S, l, ψ, ε. Обозначения: n – показатель процесса; c – теплоемкость процесса; ∆U – удельная внутренняя энергия; ∆i – удельная энтальпия;
∆S – удельная энтропия; l – работа изменения объема газа; а) Адиабатический процесс 1-2.
б) Изобарный процесс 2-3.
г) Изобарный процесс 4-1.
Результаты представим в таблице 6. Таблица 6
Сумма изменений внутренних энергий, энтальпий, энтропий, должны быть равными нулю:
Суммы количеств теплоты и работ изменения объема газа должны быть равны:
Определим работу цикла lЦ, термический КПД
Теплообменный аппарат (теплообменник) — это устройство, предназначенное для нагревания, охлаждения или для изменения агрегатного состояния теплоносителя. Чаще всего в теплообменных аппаратах осуществляется передача теплоты от одного теплоносителя к другому, т. е. нагревание одного теплоносителя происходит за счет охлаждения другого. Теплообменники с двумя теплоносителями в зависимости от способа передачи теплоты от одного теплоносителя к другому можно разделить на несколько типов: смесительные, рекуперат
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1598)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |