Охладители масла

Для охлаждения масла в комбинированных двигателях вну­треннего сгорания применяют в основном два типа охладите­лей - во домасляные теплообменники и воздушно-масляные ра­диаторы. На судовых двигателях в качестве охладителей масла используют только водомасляные теплообменники преимуще­ственно кожухотрубной конструкции. Водомасляные теплооб­менники в настоящее время применяют и в дизелях автотрак­торного типа большой мощности, так как они отличаются простотой, компактностью, хорошо компонуются на двигате­лях, надежны в эксплуатации, легко ремонтируются и имеют по сравнению с воздушно -масляными радиаторами меньшие размеры и массу.

Для высокофорсированных дизелей в трубчато-ленточных масляных радиаторах применяют внутренние вставки - завихрители, что позволяет при тех же размерах сердцевины в 2,7-3 раза повысить теплоотдачу по сравнению с гладко трубчатыми масляными радиаторами. Турбулизирующие вставки свободно вставляются или припаиваются к внутренней поверхности труб.

Рис. 266. Схема жидкостно-масляного кожухотрубного охладителя с сег­ментными перегородками:

1 - подвижная трубная доска; 2 и 5 -крышки; 3 - резиновое уплотнение; 4 - неподвижная трубная доска; 6 - трубки; 7- сегментные перегородки; 8 - корпус

Их выбирают так, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между эффективностью теплоотдачи и потерей давления. Ра­циональные форма и размеры турбулизирующих вставок могут быть получены на основе экспериментальных данных.

В настоящее время получили распространение алюми­ниевые воздушно-масляные радиаторы, в которых теплоотдача на единицу массы в 4-4,5 раза выше, чем в латунных.

Жидкостно-масляные охладители выполняют трубчатыми или пластинчатыми. Использование плоскотрубчатых теплооб-менных поверхностей позволяет уменьшить размеры масляных охладителей, а также снизить их массу. Однако изготовлять ох­ладители с плоскими трубами сложнее, так как они требуют большей точности при изготовлении и, кроме того, имея не­большую механическую прочность, плохо противостоят вибра­ции и повышенному внутреннему давлению.

В настоящее время в основном применяют круглотрубчатые конструкции жидкостных охладителей масла. Наиболее широкое распространение получила кожухотрубная конструкция водомасляных охладителей (рис. 266). В кожухотрубных охлади­телях в зависимости от их назначения площадь теплопередаю­щей поверхности варьируют от сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров. Трубчатые элементы таких теплообменников выполняют из прямых или изогнутых под углом 180° труб с наружным диаметром 10-50 мм. В кожу­хотрубных теплообменниках площадь проходного сечения в межтрубном пространстве в несколько раз (2-3) превышает площадь проходного сечения внутри труб. Вследствие этого при приблизительно одинаковых расходах теплоносителей коэффициенты теплоотдачи на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве значительно меньше, чем в трубах, а это ведет к снижению общего коэффициента теплопередачи.

Для интенсификации теплообмена в межтрубном простран­стве устанавливают поперечные перегородки, что обусловли­вает турбулизацию потока теплоносителя, а следовательно, и повышение коэффициента теплоотдачи. Кроме того, для увеличения площади общей поверхности теплопередачи трубы с наружной стороны оребряют, если теплоноситель в трубах больший (от 3 до 10 раз) коэффициент теплоотдачи, чем теплоноситель в межтрубном пространстве.

Сборка трубного пучка кожухотрубных аппаратов с установкой поперечных перегородок, расположение отверстии в которых повторяет разбивку трубных досок, возможна, если отверстия в перегородках будут на 0,3-0,6 мм больше наруж­ного диаметра труб или ребер, а наружный диаметр самих перегородок будет меньше внутреннего диаметра корпуса на 1,5-3 мм. При обтекании пучка труб жидкость устремляется прежде всего в эти зазоры, так как их гидравлическое сопроти­вление меньше, чем сопротивление при поперечном обтекании труб. В результате появляются «вредные» обводные течения те­плоносителя, которые снижают теплоотдачу на 30-45%. Расчет теплоотдачи и гидравлического сопротивления в межтрубном пространстве кожухотрубных аппаратов с учетом влияния об­водных течений представляет наибольшую трудность из всего комплекса задач теплового расчета.

Коэффициент теплоотдачи для воды и антифриза, текущих в трубах, составляет соответственно 7000-9000 и 1000-1400 Вт/(м²·К). Скорость охлаждающей жидкости в трубах при этом должна быть равна 0,5-1 м/с. При течении в гладких трубах масла коэффициент теплоотдачи равен 250-350 Вт/(м²·К) и 600-900 Вт/(м²·К)-при течении в трубах с завихрителями при скорости масла 0,5-0,8 м/с. При расчете жидкостно-масляных теплообменников для определения коэффициента теплоотдачи при течении масла в межтрубном пространстве используют уравнение

(230)

Это уравнение применимо при диаметре труб 6-14 мм, отношениях шага труб к наружному диаметру 1,25-1,35 и диаметра пучка к расстоянию между перегородками 1-6. Критерий Рейнольдса Re определяют по средней скорости масла в пучке.

Значения коэффициентов теплоотдачи от масла к трубе для ко­жухотрубных охладителей равны 350-450 Вт/(м²·К).