В статье приводится сравнение характеристик алюминиевого радиатора из трубчатых пластин с аналогичными характеристиками серийного радиатора.
Ключевые слова: радиатор, трубки, характеристика, эксплуатация
In article comparison of characteristics of an aluminium radiator from tubular plates with similar characteristics of a serial radiator is resulted.
Keywords: a radiator, tubes, the characteristics, operation
Условия эксплуатации тракторов, автомобилей и другой техники имеют специфические особенности. В летний период, когда температура окружающего воздуха очень высока, а климат сухой, повышается запыленность воздуха. В таких условиях для обеспечения надежности и работоспособности двигателей тракторов, автомобилей и комбайнов, к их комбинированным системам охлаждения предъявляются особые требования.
Системы охлаждения двигателей в таких условиях должны иметь радиаторы повышенной тепловой эффективности; обладать деаэрационными свойствами, обеспечивающими нормальную циркуляцию охлаждающей жидкости при температурах, близких к температуре ее кипения; поддерживать нормальный тепловой режим двигателя в разных условиях эксплуатации машин; оборудоваться теплообменниками, стойкими к засорению от различных загрязнителей; иметь теплообменники, минимальные по габаритам и массе.
Учитывая, что радиаторы тракторов и автомобилей изготавливаются из остродефицитных металлов (меди, олова, свинца и т. д.), в радиаторном производстве необходимо использовать недефицитные и дешевые металлы .
Для обеспечения эффективной эксплуатации сельскохозяйственных тракторов в перечисленных условиях следует привести системы охлаждения двигателей в соответствие с этими требованиями. Один из эффективных способов решения данных проблем — внедрение в автотракторостроение малогабаритных, высокоэффективных и дешевых (в сравнении с меднопаяными) алюминиевых радиаторов секционного типа.
Алюминиевые радиаторы должны обеспечить низкую засоряемость их сердцевин при габаритах и тепловой эффективности, одинаковых с серийными. Таким требованиям отвечает использование восьмиканальных трубчатых пластин.
Сборка трубчатых пластин с опорными пластинами производилась путем использования нового типа разъемных соединений, которые предусматривают попарную вулканизацию концов двух соседних трубчатых пластин резиновым уплотнителем. Подобная конструкция обеспечивает сборку охлаждающей сердцевины алюминиевого радиатора с более компактным шахматным расположением многоканальных пластин.
Методика проведения лабораторно-стендовых исследований водяных радиаторов, состояла из временного определения тепловых, гидравлических и аэродинамических характеристик.
Сравнение приведенных характеристик алюминиевого радиатора из трубчатых пластин с аналогичными характеристиками серийного радиатора показывает, что практически они совпадают. Одна из важных тепловых характеристик радиатора — его теплоотдача. Для сравниваемых радиаторов этот показатель имеет одинаковое значение во всех эксплуатационных режимах. Это означает, что оба радиатора способны поддерживать нормальный температурный режим во всех режимах работы двигателя.
Главным фактором, определяющим рабочий процесс в теплообменниках, является характер течения теплоносителя на той его стороне, где наблюдается наибольшее термическое, сопротивление. Для водяных и масляных радиаторов такой стороной обычно служит воздушная сторона, где скорость воздуха достигает 2–12 м/с (Rе = 350–900).
Указанные значения чисел Рейнольдса формально свидетельствуют, что течение воздуха должно иметь, либо ламинарный (при Rе<2100), либо переходный к турбулентному (при Re>2100) характер. Однако это положение справедливо только для поверхностей охлаждения, состоящих из прямолинейных воздушных каналов с гладкими стенками. Именно такими щелевыми каналами обладает поверхность охлаждения из плоских пластин серийного радиатора.
Если рассмотреть поверхность охлаждения алюминиевого радиатора из трубчатых пластин, то можно видеть, что стенки воздушных каналов приобретают все большее число изгибов, сжатий, расширений и других местных деформаций. Такая конструкция трубчатых пластин существенно изменяет конкретную физическую обстановку в сердцевине алюминиевого радиатора. Введенные новые элементы поверхности охлаждения трубчатых пластин целенаправленно действуют на воздушный поток и способствуют более раннему перехода от ламинарного к турбулентному течению.
Главная особенность турбулентного движения воздуха в каналах алюминиевого радиатора по сравнению с ламинарным движением в сердцевине серийного радиатора заключается в несравненно более высокой интенсивности процессов теплообмена. Благодаря этому свойству коэффициент теплоотдачи опытного алюминиевого радиатора вдвое выше серийного. Это способствует поддержанию нормального теплового режима двигателя в весьма экстремальных условиях эксплуатации машин.
Для более полного анализа тепловой эффективности алюминиевого радиатора из трубчатых пластин регуляторные характеристики дизельного двигателя Д-240 снимались на тормозном стенде, как при комплектации с серийной системой охлаждения, так и опытной. При этом двигатель работал с полной подачей топлива.
Основными, параметрами температурно-динамических характеристик систем охлаждения двигателей являются температура воды на входе и выходе из радиатора; температура на входе и выходе из масляного радиатора; начальные температурные напоры по воде и маслу.
Температура воды и масла при использовании опытной системы охлаждения с алюминиевым радиатором несколько ниже, чем у серийной системы, что обеспечивает нормальный тепловой режим двигателя.
Литература:
- Бурков В. В. Алюминиевые теплообменники сельскохозяйственных и транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1985.
- Аверкиев Л. А., Курмашев Г. А., Хайдаров Х. Х. Разработка конструкции и комплексные исследования алюминиевых сборных радиаторов из трубчатых пластин для хлопкоуборочных комбайнов. Проблемы создания алюминиевых радиаторов для тракторов, комбайнов и автомобилей. Л., 1983. С. 39–45.
