Охладители охлаждающих жидкостей

Отвод теплоты от охлаждающей жидкости в современных автотракторных и тепловозных двигателях осуществляют с помощью охладителей типа жидкость - газ (радиаторов). В судовых двигателях отвод теплоты от охлаждающей жидкости производят в жидкостно-жидкостных охладителях, где охлаждающим теплоносителем является забортная вода. В судовых двигателях в качестве водяного охладителя наиболее широко используют кожухотрубные аппараты.

В настоящее время наибольшее распространение получили водяные радиаторы с поверхностями охлаждения трубчато-пластинчатого типа с коридорным или шахматным расположением труб. Низкая механическая прочность (внутреннее давление до 0,05 МПа) пока препятствует широкому распространению водяных радиаторов с пластинчато-ленточным типом поверхности охлаждения, хотя они имеют высокую компактность и тепловую эффективность. В трубчато-пластинчатых и трубчато-ленточных радиаторах применяют тонкостенные трубы плоскоовального сечения. В трубчато-пластинчатых радиаторах применяют также и круглые трубы. Толщина стенки трубы в зависимости от материала (сталь, латунь, медь, алюминий) колеблется от 0,1 до 1 мм. Для пластин оребрения в трубчато-пластинчатых радиаторах применяют ленту из латуни Л63 толщиной 0,08-0,1 мм, из меди МЗ толщиной 0,15 мм и луженой стали толщиной 0,11 мм, в алюминиевых радиаторах - ленту АЛ1 толщиной 0,15 мм. В трубчато-ленточных радиаторах материалом для ленточного оребрения является медная лента толщиной 0,05-0,1 мм, а в алюминиевых радиаторах - лента АМц толщиной 0,2-0,3 мм. В данных радиаторах рациональные значения шага труб находятся в пределах 10-18 мм – по фронту и 21 – 24 мм – по глубине. Эти размеры обеспечивают большие значения коэффициентов теплопередачи при меньшем сопротивлении, а также лучшее использование массы и объема радиатора. Шаг пластин оребрения в конструкциях радиаторов составляет 3-6 мм. Уменьшение шага пластин улучшает коэффициенты использования объема и массы трубного пучка сердцевины радиатора. Однако при этом про- го сопротивления на 60% исходит увеличение аэродинамического сопротивления радиатора. В радиаторах с трубчато-ленточным оребрением шаг труб по фронту целесообразно принимать в пределах 10-15 мм. Шаг гофров ленточного оребрения следует выбирать минимальным, но при этом надо учитывать возможности технологии изготовления и засорения радиатора в эксплуатации.

Водяные радиаторы имеют по глубине три-шесть рядов труб. Вследствие увеличения степени турбулентности воздушного потока при движении его через первые ряды труб в много ряда ом радиаторе коэффициент теплоотдачи во втором и третьем рядах возрастает по сравнению с первым рядом, а затем стабилизируется. В радиаторах элементарные каналы, по которым движется охлаждающий воздух, имеют различную форму поперечного сечения: прямоугольную, квадратную, треугольную, полукруглую и т.д. Эквивалентные диаметры воздушных каналов для большинства типов радиа­торов равны 2,5-8 мм, а их длина, т.е. глубина радиатора L - не более 140 мм. При этом L/d_Э ≤ 30 ÷ 40. Для легковых и гру­зовых малой грузоподъемности автомобилей глубина радиато­ра составляет 60-90 мм. Расчетные скорости воздуха перед фронтом радиатора определяются подачей вентилятора и для тракторных и тепловозных двигателей могут составлять 6-15 м/с. Для автомобильных двигателей учитывают и ско­рость движения транспортного средства на низшей передаче. Эта добавка составляет 3-5 м/с. Скорость воды в каналах влияет на теплопередачу в радиаторе в меньшей степени, чем скорость воздуха. Более того, при достижении определенного значения скорости воды в каналах (1,4 м/с) теплоотдача на вну­тренней стороне поверхности охлаждения уже совершенно не лимитирует процесс теплопередачи в радиаторе. Дальнейшее увеличение скорости воды ведет только к чрезмерному увели­чению перепада давления в радиаторе, а следовательно, и мощ­ности, затрачиваемой на привод водяного насоса. Рациональ­ное значение скорости воды находится в пределах 0,4-0,8 м/с. Температура воды на входе в радиатор составляет 355-365 К. Перепад температуры воды в радиаторе равен 5-8 К. Расчет­ную температуру воздуха на входе в радиатор принимают рав­ной 308 К для умеренного и 318 К для жаркого и тропического климата. Для предотвращения образования паровых пробок в топливоподающей магистрали бензиновых двигателей и обеспечения максимальности средней логарифмической раз­ности температур подогрев воздуха в радиаторе не должен превышать 10-15 К. Но при эксплуатации в результате влия­ния влажности воздуха подогрев воздуха в радиаторе может доходить до 40 К.