Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
 
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная / Судостроение / Моторные суда / 1972 год / Расчет днищевых холодильников катерных двигателей
    Краткое оглавление
    Расчет каналов некруглого сечения Расчет каналов круглого сечения Литература


    Подкатегории раздела
    Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы


    Поделитесь информацией


    Похожие статьи
    Расчет основных элементов катерных гребных винтов
    Особенности расчета катерных гребных винтов
    Проектирование и расчет подводных крыльев
    Расчет остойчивости яхт
    Гидродинамический расчет подводных крыльев
    Анализ требований к глушителям гоночных двигателей
    Расчет сопротивления спортивных мотолодок
    Охлаждение автомобильных конвертированных двигателей
    Пути снижения токсичности двигателей
    Ремонт прокладки головки двигателей
    Прогрессивные системы зажигания двигателей
    Расчет характеристик глиссирования плоско-килеватых корпусов
    Есть ли будущее у роторно-поршневых двигателей?
    Уменьшении вибрации двигателей


    Расчет днищевых холодильников катерных двигателей

    Год: 1972. Номер журнала «Катера и Яхты»: 35 (Все статьи)
              0


    При плавании на катере в загрязненных водоемах и на мелководье приходится через каждые несколько часов заниматься очисткой системы охлаждения. Если же двигатель охлаждается путем прокачки зарубашечного пространства забортной водой, то засорение может привести к выводу его из строя на продолжительное время.

    Информация об изображенииРис. 1
    Рис. 1
     
    Можно обеспечить нормальный тепловой режим двигателя, применив систему охлаждения по замкнутому циклу чистой водой, которая затем поступает в каналы, омываемые снаружи забортной водой (рис. 1).

    Такие каналы (рис. 2), называемые днищевыми холодильниками, размещаются снаружи корпуса в районе киля (1) или скулы (2), или же встраиваются в набор корпуса (3). Чаще всего им придают наиболее простую форму, например, трубчатую. Конфигурация каналов усложняется, если они размещены в выступающих частях конструкции: основных и боковых килях, водозаборниках и соплах водометных движителей, рулях, крыльевых устройствах и т. п. В любом случае поверхность днищевых холодильников должна быть достаточной для обеспечения нормального теплового режима работы двигателя. В то же время слишком развитые каналы приводят к необоснованному увеличению сопротивления выступающих частей и веса катера.

    Информация об изображенииРис. 2
    Рис. 2
     
    Предлагаемая методика упрощенного расчета поверхности днищевых холодильников, а также рекомендации по выбору отдельных параметров и конструкции, являются результатом обобщения опыта проектирования и испытаний различных типов охлаждающих каналов в катерных силовых установках.

    На основании теории теплообмена охлаждающая поверхность каналов F определяется формулой:



    где Q — количество передаваемого тепла, ккал/час;
    К — коэффициент теплопередачи, ккал/м2 град·час;
    Δt — средняя разность температур воды в системе, °С.

    Информация об изображенииРис. 3
    Рис. 3
     
    Температура забортной воды по всей длине каналов практически не меняется, так как масса циркуляционной воды в холодильнике относительно невелика. Поэтому направление движения воды в каналах относительно хода катера на теплообмене не отражается.

    Средняя разность температур Δt в зависимости от температуры воды на входе в каналы t1' и на выходе t1'' с достаточной точностью может быть определена с помощью графика (рис. 3), построенного для температуры забортной воды t2=25° С. Такое значение температуры соответствует наиболее напряженному случаю работы системы и поэтому может быть принято общим для любого климатического района.

    Температура воды на входе в каналы t1' составляет 75—90° в зависимости от типа двигателя.

    Чтобы иметь некоторый запас охлаждающей поверхности каналов, температура t1'' принимается на 35—40° С ниже величины t1'.

    Так как теплопроводность металлических стенок каналов холодильника относительно велика, то при малой толщине стенки марка материала не имеет принципиального значения, и формула для определения коэффициента теплопередачи может быть записана в виде:



    где α1 и α2 — коэффициенты теплоотдачи циркуляционной воды к стенке канала и от стенки канала к забортной воде.

    Интенсивность теплообмена между циркуляционной и забортной водой в большой степени зависит от скорости потоков. Вместе с тем коэффициент К зависит от кинематических характеристик потока, т. е. степени его турбулентности. Наилучшая теплопередача получается при развитом турбулентном потоке при числе Рейнольдса более 104 для воды в канале холодильника и 4·104 для забортной воды:


    где ω — скорость движения жидкости, м/сек;
    l0 — определяющий линейный размер, м;
    ν — коэффициент кинематической вязкости, м2/сек.

    Скорость параллельного прохождения циркуляционной воды через несколько каналов составляет:


    где G — производительность насоса циркуляционной воды, м3/сек (приводится в паспорте двигателя);


    f — площадь поперечного сечения канала, м2;
    z — число каналов.

    Информация об изображенииРис. 4
    Рис. 4
     
    В случае отсутствия данных по производительности насоса ее можно определить по графику (рис. 4), где дается пример определения величины G (пунктир) для двигателя мощностью 90 л. с.

    Скорость движения забортной воды ωз.в., омывающей каналы снаружи, равна скорости хода катера.

    Как уже упоминалось, каналы могут иметь различные поперечные сечения. Для потока внутри канала круглого сечения определяющим линейным размером l0 будет внутренний диаметр трубы. При канале любого другого сечения:


    где S — периметр сечения канала, участвующего в теплообмене с забортной водой, м.

    При внешнем обтекании для канала круглого сечения величина l0 равна наружному диаметру трубы, для канала другого сечения — его длине.

    Зависимость коэффициента кинематической вязкости ν от средней температуры воды в канале:


    с учетом реальных температурных режимов работы двигателей, дана на рис. 5 (пунктиром показан пример определения коэффициента при t1=65°С).


    Информация об изображенииРис. 5
    Рис. 5
     
    Коэффициент кинематической вязкости забортной (пресной и морской) воды при t2=25°С равен 0,9-10-6 м2/сек.

    Из формул (3), (4) и (5) видно, что для обеспечения развитого турбулентного характера потока внутри канала (Re>104) необходимо соответствующим образом подобрать площадь его поперечного сечения и определяющий линейный размер при обычном числе каналов один или два.

    Чаще всего применяются каналы круглого сечения с внутренним диаметром D=0,02—0,04 м; при ином сечении ширина канала b=0,08—0,25 м и высота h=0,01—0,02 м. Длина одного канала L=1,5—4,5 м при толщине стенок 1—3 мм. Скорость движения воды в каналах не должна превышать 1,4 м/сек.

    Оценка коэффициента теплоотдачи от циркуляционной воды к стенке канала любого сечения производится по формуле:


    Информация об изображенииРис. 6
    Рис. 6
     
    где коэффициент А снимается с графика (рис. 6) в зависимости от средней температуры воды в канале t1; коэффициент В, равный:


    определяется по графику (рис. 7): значение числа Рейнольдса для потока циркуляционной воды откладывается на горизонтальной оси графика и сносится на кривую, затем на вертикальной оси снимается значение коэффициента В; коэффициент теплопроводности λ (ккал/м град·час) определяется с помощью графика (рис. 8), в зависимости от средней температуры воды t1 в канале.


    Информация об изображенииРис. 7
    Рис. 7
     
    Формула (6) справедлива для потока внутри канала при Re=104÷5·106 и отношении L/l0≥50.

    Если L/l0<50, то полученный коэффициент α1 надо умножить на поправку EL: при L/l0=30 EL=1,04, при L/l0=40 EL=1,02.

    Для определения коэффициента теплоотдачи от стенки канала к забортной воде, в зависимости от формы сечения канала, служат формулы (7) и (8).

    Для канала круглого сечения:


    Информация об изображенииРис. 8
    Рис. 8
     
    где коэффициент С определяется по графику (рис. 9) тем же способом, что и коэффициент В; λ — коэффициент теплопроводности забортной воды при t2=25° С (для пресной воды равен 0,513 ккал/м град·час, для морской воды — 0,488); l0 — наружный диаметр трубы, м.

    Для канала любого другого сечения:


    Информация об изображенииРис. 9
    Рис. 9
     
    где коэффициент D определяется по графику (рис. 10) тем же способом, как и коэффициенты В и C; l0 — длина канала, к.

    После определения коэффициентов α1 н α2 можно по формуле (2) найти коэффициент теплопередачи К.

    Количество тепла, передаваемого циркуляционным потоком забортной воде, определяется по формулам (9) и (10).

    Для быстроходных дизелей авиационного типа:


    где Nе max — максимальная мощность двигателя, л. с.;
    ge — удельный расход топлива, кг/л. с. час.

    Информация об изображенииРис. 10
    Рис. 10
     
    Для дизелей автомобильного и тракторного типа:


    Для карбюраторных двигателей:


    Определив значения Q, К и Δt, по формуле (1) находим потребную охлаждающую поверхность каналов F (при размерах и количестве каналов, принятых в первом приближении расчета).

    Для получения оптимальных размеров каналов следует выполнить расчет во втором приближении. Прежде всего надо проверить, насколько правильно была выбрана в первом приближении длина каналов.

    Для каналов круглого сечения:


    Длина каналов любого другого сечения:


    Указанная проверка в основном необходима в случае каналов некруглого сечения, длина которых входит в формулу расчета потребной охлаждающей поверхности. При расчете охлаждающей поверхности круглых каналов их длина учитывается лишь при определении коэффициента ai, если необходимо внести поправку Е ь. Поэтому формула (11) фактически служит для определения длины круглых каналов по охлаждающей поверхности, рассчитанной в первом приближении.

    При расчете во втором приближении следует воспользоваться следующими рекомендациями.

    Расчет каналов некруглого сечения


    Не следует увеличивать высоту каналов h по сравнению с принятой в первом приближении.

    Снижение величины h при сохранении принятых в расчете размеров b — ширины канала и z — числа каналов приведет к уменьшению длины каналов.

    Уменьшение ширины канала без увеличения высоты вызовет увеличение длины каналов.

    Уменьшение длины каналов, по сравнению с полученной по формуле (12), приведет к увеличению коэффициента α2.

    Если длина каналов, рассчитанная по формуле (12), окажется меньше принятой в первом приближении, то полученное значение следует подставить в формулу (8) для уточнения потребной охлаждающей поверхности.

    Расчет каналов круглого сечения


    С уменьшением диаметра трубы потребная охлаждающая поверхность каналов и их длина уменьшаются. Однако надо иметь в виду, что уменьшение диаметра трубы может привести к нежелательному увеличению скорости потока в ней.

    Увеличение числа каналов (независимо от формы их сечения) до трех и более будет способствовать сокращению размеров этих каналов.

    Рассчитанная подобным образом система охлаждения работает надежно и обеспечивает устойчивость температурного режима двигателя в самых различных условиях.

    Литература


    • 1. А. В. Болгарский, Г. А. Мухачев, В. К. Щукин. Термодинамика и теплопередача, Издательство «Высшая школа», 1964.
    • 2. С. С. Кутателадзе, В. М. Бори-шанский. Справочник по теплопередаче, Госэнергоиздат, 1959.
    • 3. А. М. Радов. Основы проектирования катерных механических установок, Судпромгиз, 1955.


    Понравилась ли вам эта статья?
    +3

    ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
    Причины растущей популярности катеров-тримаранов
    Испытания катера и доводка гребного винта
    Подбор гребного винта без замера мощности двигателя
    Подруливающие устройства для удержания яхты на курсе
    Основные системы современных подруливающих устройств
    Каким должен быть катер для воднолыжников?
    «Воздушная смазка» днища катера для уменьшения трения о воду
    Усовершенствование мачты на швертботе класса «Финн»
    Конструктивные узлы деревянных корпусов катера или мотолодки
    Сопротивление глиссирующих мотолодок в переходном режиме
    Технология постройки спортивных водных лыж
    Подводные крылья для мореходных катеров
    Нормирование остойчивости и высоты борта прогулочных судов
    Обустройство домашней литейной мастерской
    Схемы жестких разборных секционных байдарок

    ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
    Расчет днищевых холодильников катерных двигателей

    СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
    Исходные материалы для изготовления пластмассовых лодок
    Защита стеклотканью корпусов малых спортивно-туристских судов
    Критерии оценки остойчивости яхт
    Диаграмма определения сопротивления лодок с мотором «Вихрь»
    Аэродинамика быстроходных катеров по материалам книги Ренато Леви
    Модельные испытания новой мотолодки «Казанка»
    Фланцевые соединения разборных лодок
    Особенности ухода за синтетическими парусами
    Развитие идеи надежной непотопляемой лодки
    Некоторые конструкции самодельных крейсерских яхточек
    Расчет характеристик управляемых транцевых плит
    Оптимальный гребной винт для мотора и лодки
    Обзор мотолодок из новых современных материалов
    Весенний ремонт дюралевого корпуса лодки
    Основные виды ремонта пластмассовых корпусов лодок


    Ссылка на эту статью в различных форматах
    HTMLTextBB Code

    Комментарии к этой статье


    Еще нет комментариев



    Сколько будет 49 + 41 =

           



    Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта
    Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
    Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
    Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
    Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
    Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
    Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
    Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории