Система охлаждения двигателя служит для отвода тепла от деталей, испытывающих действие высоких температур при сгорании топлива в цилиндре или трении.
Без отвода тепла чрезмерно перегретые детали могут быстро выйти из строя. Количество тепла, которое необходимо отводить, определяется путем испытания двигателей различных типов. Можно принять, что удельный съем тепла должен быть:
для тихоходных дизелей в пределах ……………….… 400—600 ккал/л. с. ч.
для быстроходных дизелей...................................... 200—300 ккал/л. с. ч.
По способу отвода тепла системы охлаждения подразделяются на испарительные, воздушные и жидкостные. В испарительной системе охлаждения отвод тепла происходит в результате испарения жидкости, омывающей нагретые детали. При воздушном охлаждении на наружной поверхности цилиндров и крышек расположены ребра, которые охлаждаются потоком воздуха, создаваемым при помощи вентилятора. Для стационарных двигателей преимущественное распространение получило жидкостное охлаждение. Теплоносителем в этом случае чаще всего служит вода. Однако для охлаждения поршней часто применяют масло или объединяют систему охлаждения поршней с системой смазки.
Системы водоохлаждения подразделяются на проточные и замкнутые.
На фиг. 141 представлена схема проточного охлаждения. Вода, забираемая водяным насосом 4 из водоема 1, направляется в напорный бак 6, откуда самотеком в нижнюю часть зарубашечного пространства цилиндров. Затем охлаждающая вода перетекает во внутреннюю полость цилиндровых крышек, после чего направляется к выхлопному трубопроводу и отводится в слив.
В тех случаях, когда подача охлаждающей воды в двигатель осуществляется непосредственно насосом (напорный бак отсутствует), необходимо предусмотреть резервный насос на случай выхода из строя работающего. Так как использованная в двигателе вода выбрасывается, проточное охлаждение требует наличия источника недорогой воды. Во избежание отложения накипи в проточных системах температура охлаждающей воды по выходе из двигателя обычно ограничивается 40 — 50° С. При этом перепад температур входящей в двигатель и выходящей из него воды желательно б.рать не выше 15 — 20° С. Увеличение этого перепада приводит к неравномерности температур охлаждаемых деталей двигателя, а следовательно, к увеличению температурных напряжений. Для поддержания нужного перепада температур прибегают к частичному перепуску через вентиль 3 теплой воды во всасывающую магистраль.
Одним из существенных недостатков проточной системы является повышенное загрязнение полостей водяных рубашек цилиндров механическими примесями.
Замкнутая система охлаждения является более современной. В такой системе охлаждающая жидкость многократно возвращается в двигатель, предварительно охладившись в теплообменнике.
Различают термосифонный и насосный способ побуждения к движению охлаждающей жидкости в замкнутой системе.
Термосифонный метод циркуляции жидкости основан на разности плотностей жидкости в полостях, где она нагревается, охлаждая детали, и в теплообменнике, где жидкость охлаждается.
Термосифонная система применима только для ненапряженных двигателей малой мощности, так как в ней слишком малы скорости циркуляции жидкости.
При насосном способе циркуляция охлаждающей жидкости производится специальным насосом.
Теплообменники, в зависимости от типа, охлаждаются проточной водой или воздухом. В качестве теплообменников применяются: градирни башенного типа, открытые градирни капельного или брызгального типа брызгальные бассейны, естественные водоемы и теплообменники трубчатого типа. Последние часто применяются при наличии слишком жесткой воды, которую в этом случае используют для охлаждения более мягкой воды, циркулирующей в системе охлаждения двигателя.
На фиг. 142 представлена схема такой замкнутой системы охлаждения. Предварительно умягченная вода из напорного бака 2 направляется в двигатели 3. Нагретая вода сливается в бак умягченной воды 6, откуда насосом 7 прогоняется через трубчатый теплообменник 10, где, охладившись, вода вновь направляется в напорный бак 2. Более жесткая вода, омывая трубчатый теплообменник 10 и нагреваясь, направляется насосом 8 в градирню 14, где вновь охлаждается. Убыль умягченной воды восполняется из водоумягчителя 5.
При наличии умягченной воды температура воды по выходе из двигателя составляет обычно 75—85° С.
Количество циркулирующей жидкости определяют по формуле
Примерное количество воды, проходящее через систему охлаждения, составляет:
для проточной системы охлаждения 25—30 кг!э. л. с. ч.;
для замкнутой системы охлаждения 50—100 кг!э. л. с. ч.
Для замкнутой системы охлаждения, где теплообменником является радиатор, в котором охлаждающая жидкость охлаждается воздухом, количество циркулирующей воды доходит до 80 — 180 кг/э. л. с. ч.
При подсчете мощности, потребляемой насосом, его расчетную производительность Gрасч берут на 15—20% больше, чем Gв. Эта мощность исчисляется по формуле
здесь Нм — необходимый напор, зависящий от сопротивления системы;
?г —гидравлический к. п. д. насоса;
?м —механический к. п. д. насоса.
Необходимый напор Н обычно находится в пределах 5—15 м вод. ст.
Механический к.п.д. ?м можно при ориентировочных расчетах принимать равным единице.
Режим охлаждения в современных установках регулируется по показаниям приборов или автоматически действующими клапанами — термостатами, которые поддерживают постоянную температуру охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя.
|