Теплопередача от штока клапана к охлаждающей жидкости

Через шток клапана отводится около 10% теплоты, подведенной к нему. В общем случае, не зная распределения температур в бобышке и в запрессованной в нее направляющей втулке, можно определить коэффициент теплопередачи от штока к охлаждающей жидкости, рассматривая процесс передачи тепла через многослойную цилиндрическую стенку:

. (1)

Здесь: d _шт - диаметр штока клапана;

d ₁ - внутренний диаметр направляющей втулки (» d _шт);

d ₂ - наружный (посадочный) диаметр направляющей втулки;

d ₃ - внешний диаметр бобышки;

a_м - коэффициент теплоотдачи от штока к направляющей втулке, для чистой теплопроводности:

, (2)

где: l_м - к-т теплопроводности масла при рабочей температуре (0,15…0,17 Вт/м×К); D - установочный радиальный зазор (0,005…0,010 d _шт) - составляет десятки мкм.

l_вт - к-т теплопроводности материала втулки;

l_б - к-т теплопроводности материала бобышки (головки цилиндров);

a_кв - контактный коэффициент теплоотдачи от направляющей втулки к бобышке. Г.Б. Розенблит для данного случая дает зависимость:

, (3)

где: l_c - теплопроводность среды, заполняющей зазор (воздух);

h ₁ и h ₂ - высоты микронеровностей;

- приведенный коэффициент теплопроводности;

s_в - предел прочности менее пластичного материала.

P - давление контакта, для двух цилиндров:

Здесь: m - коэффициент Пуассона (»0,3); E _б и Е _вт - модули упругости материала бобышки и втулки; D - установочный натяг»0,005 d ₂; D _t - уменьшение натяга вследствие нагрева:

D _t = (a_вт - a_б) D t d ₂, (5)

где a_вт и a_б - коэффициенты линейного расширения материалов.

a_ж - коэффициент теплоотдачи от бобышки к охлаждающей жидкости. В первом приближении его можно оценить по эмпирической зависимости Зоненкена:

, (6)

где w _ож - среднеобъемная скорость движения охлаждающей жидкости в полости головки цилиндра.