Методы расчета элементов топливной аппратуры при низких температурах

где aТ — коэффициент теплоотдачи стенок трубопровода;

R — радиус трубопровода;

l — коэффициент теплопроводности дизельного топлива;

j(Х) — температура внутренней стенки в сечении х;

T(x,X) —температура дизельного топлива на границе

соприкосновения со стенкой трубопровода в сечении х.

По зависимости (4.103) выражение aTR/l=Nu — принято называть безразмерным коэффициентом теплоотдачи Нуссельта [81,82,83]. С учетом вышесказанного выражение (4.103) примет вид

Уравнения (4.101), (4.102) и (4.104) образуют краевую задачу конвективного теплообмена [78]. Совместное решение этих уравнений позволяет однозначно определить температурное поле потока дизельного топлива в трубопроводе низкого давления без использования источника внутренней энергии (qV=0), и с его использованием (qV¹0) (расчет параметров подогревателя).

Для облегчения определения температуры подогрева топлива решение уравнений (4.101), (4.102) и (4.104) нами представлено в виде номограммы рис.4.7.

Рис.4.7. Номограмма расчета температуры подогрева топлива

Данная номограмма позволяет определить температуру топлива в любом сечении трубопровода, находящегося на расстоянии Х от агрегата, в котором нагревается топливо до входного штуцера фильтра тонкой очистки (ФТО). Так, например, на рис.4.7 стрелками указана последовательность определения температуры подогрева топлива в фильтре грубой очистки (ФГО) при температуре окружающей среды tC=-20 0C, требуемой температуре на входе ФТО tХ=-5 0C и длине трубопровода Х, соединяющего выход ФГО с входным штуцером ФТО.

Следовательно при температуре окружающей среды tC=-20 0C и длине трубопровода Х=0,5 м для того чтобы топливо в ФТО поступило с температурой tХ=-5 0C, оно должно быть нагрето в ФГО до температуры не ниже tФ=6,3 0C. При длине трубопровода Х=2,5м и tC=-20 0C в топливном баке следует подогревать топливо до температуры не ниже 30 0C.

Расчет геометрических размеров подогревателя дизельного топлива

Оптимальным вариантом сбережения энергоресурсов при эксплуатации двигателя в зимних условиях следует считать тот, при котором объемы подогреваемого и расходуемого топлива за единицу времени равны. Расход топлива двигателем определяется из условия требуемой цикловой подачи. Следовательно, производительность подогревателя должна соответствовать цикловой подаче. Из этого следует, что для подогрева топлива в зимних условиях необходимо использовать специальные нагревательные приборы, которые:

1) не нарушают принятую схему подачи топлива;

2) не требуют значительных конструктивных изменений в системе питания;

3) автоматически поддерживают температуру подогрева топлива при изменении температуры окружающей среды.

Основным технологическим параметром подогревателя является производительность, т.е. объем топлива подогреваемого в единицу времени до заданной температуры. Для расчета параметров подогревателя в качестве оптимальной производительности нами принята цикловая подача топливного насоса.

Если объем цикловой подачи представить как недеформированный цилиндр диаметром dT, то в трубопроводе низкого давления он будет иметь высоту хЦ (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема к расчету геометрических параметров подогревателя

где qЦ — объем цикловой подачи, мм3/цикл.

Из условия непрерывности потоков жидкости в трубопроводе низкого давления будет находиться N таких цилиндров