В статье изложены основные направления модернизации объектов бронированной техники
и показаны преимущества использования систем эжекционного типа для двигателей с турбонаддувом или компрессорами с высокой степенью повышения давления

Колбасов, А. Н.

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 41 
УДК 536.7:66.02 
 
Колбасов А.Н. 
 
ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОГО  
И ЭЖЕКЦИОННОГО ТИПА 
 
Постановка задачи. 
Повышение технического уровня бронетранспортеров, составляющих основу 
любой армии, непременно связано с заменой силовых установок. Бронетранспортеры в 
большей степени используются в странах с высокой температурой окружающей среды. 
Исходя из этого, любой вариант модернизации сопряжен с выбором силовой установки, 
которая могла бы при небольших энергетических затратах обеспечивать эксплуатацию 
без ограничений по тепловым, скоростным и нагрузочным характеристикам. Важным 
элементом в любой силовой установке является система охлаждения, которая во мно-
гом определяется типом двигателя бронетранспортера. 
Система охлаждения военной гусеничной машины (ВГМ) в современных усло-
виях, когда потенциальными покупателями на рынке вооружений становятся страны с 
жаркими климатическими условиями играет доминирующую роль. Данное обстоятель-
ство вместе с назревшей необходимостью модернизации морально и физически уста-
ревшего отечественного парка бронетехники ставит задачу перед разработчиками си-
ловых установок ВГМ интенсифицировать процесс теплообмена при применении более 
нагруженных силовых агрегатов в минимальных объемах и с минимальными затратами 
мощности.  
Выбор типа системы охлаждения связан в основном с конструктивными особен-
ностями силовых установок. Какому варианту системы охлаждения – вентиляторному 
или эжекционному отдать предпочтение, должно основываться на ряде факторов, глав-
ным из которых является тип двигателя. 
С повышением мощности силовых установок военных гусеничных машин неиз-
бежно увеличение тепла, которое необходимо отвести для обеспечения нормального 
теплового состояния двигателя. Двухтактные двигатели, устанавливаемые на танках 
украинских разработчиков, характеризуются наличием компрессоров наддувочного 
воздуха, обеспечивающих рабочий процесс, продувку цилиндров, отвод тепла работу 
турбины для возврата части мощности, потерянной на привод компрессора.  
В то же время энергии выпускных газов достаточно для создания необходимого 
напора на соплах эжектора системы охлаждения.  
Основным направлением для увеличения производительности системы охла-
ждения может быть увеличение прокачки воздуха через радиаторы системы охлажде-
ния и повышение теплотехнических характеристик собственно радиаторов.  
Увеличение производительности радиаторов, как правило, связано с повышени-
ем потребляемой мощности либо вентиляторов, либо эжекторов. В случае установки 
вентиляторной системы охлаждения форсирование может быть проведено увеличением 
диаметра рабочего колеса либо повышением частоты рабочего колеса.  
Изменение потребляемой мощности (N2) В этом случае может быть выражено 
следующей зависимостью: 
3 5
2 2 2
2 1
1 1 1
,
j n D
N N
j n D
   
    
   
 
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 42 
где N1, j1, n1, D1 – параметры вентилятора в исходном состоянии (мощность, уд. вес 
воздуха, частота и диаметр рабочего колеса); j2, D2, п2 – параметры вентилятора при по-
вышении производительности.  
Как видно из приведенной зависимости для повышения производительности 
вентилятора требуется значительное повышение приводной мощности. В то же время 
производительность при изменении частоты и диаметра рабочего колеса изменяется по 
следующей зависимости:  
 
3
2 2
2 1
1 1
,
n D
Q Q
n D
 
  
 
 
 
что несоизмеримо с затратами мощности, изменяющимися по кубической зависимости 
от частоты и пятой степени при изменении диаметра рабочего колеса. 
Любые варианты увеличения производительности то ли за счет увеличения ча-
стоты либо диаметра рабочего колеса требуют больших конструктивных изменений. 
Рассматривая при этом возможные пути реализации повышения производительности 
видно, что они весьма ограничены.   
В случае установки эжекционной системы охлаждения форсирование эжектора 
для получения требуемого расхода воздуха через пакет радиаторов возможно за счет 
оптимизации целого ряда параметров самого эжектора. В этом случае появляется целое 
множество конструктивных решений создания эжектора для конкретной силовой уста-
новки. 
Форсирование эжектора возможно при значительно меньших энергетических за-
тратах на приращение производительности из-за гораздо большего количества пара-
метров, влияющих на характеристику эжектора. 
В качестве источников повышения энергии эжектора следует рассматривать 
следующие элементы: 
– сопловой аппарат (размер, форма истечения, количество сопел); 
– камера смешения (формы камеры смешения, ее длина, масштаб эжектора); 
– угол раскрытия диффузора  для снижения потерь статического давления; 
– форма подрадиаторного пространства и приемной камеры; 
– аэродинамическое сопротивление пакета радиаторов и входных устройств. 
 
Уравнение эжектора можно представить в виде: 
 
   2 2 2 21 /Рэ а в q c q       . 
 
Это наиболее простое и полное выражение, характеризующее геометрические, 
теплотехнические и гидравлические характеристики эжектора в данном уравнении 
Рэ  – статический напор эжектора; 
,а в и с  – коэффициенты уравнения эжектора; 
q  – коэффициент эжекции, определяемый как: 
 
2
1
G
q
G
 ,  
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 43 
где 2G  – расход эжектируемого воздуха; 1G  – расход эжектирующего воздуха. 
Коэффициенты ,а в и с  характеризуют качество самого эжектора, изменение ве-
личин которых дает возможность приблизить эжектор к требуемым характеристикам 
по напорности и производительности по воздуху. 
Важным критерием является его масштаб – " "m , который равен соотношению: 
 
Вэ
m Hк
fс
 ,    
 
где Нк  – высота камеры смешения; Вэ  – ширина проходного сечения камеры смеше-
ния; fc  – суммарная площадь сопел соплового аппарата эжектора. 
Выбрав масштаб эжектора, коэффициент " "а  определится из формулы: 
 
2
а
m
 ; 
 
коэффициент " "в  определяет минимальные потери давления за счет оптимизации 
входного участка камеры смешения и выражается следующей зависимостью: 
 
  
 
2
1 2
1
вх m
в
m m
 

 
 
, 
 
где вх  – коэффициент сопротивления входного участка. 
Коэффициент " "с  определяет условия выхода газа в диффузор и геометрические 
особенности диффузора с точки зрения полного использования энергии эжектора с ми-
нимальными потерями статического давления.  
Для этого для любого варианта эжектора вычисляется коэффициент качества 
" "А  по формуле: 
 
 2 дА Кз   , 
 
где   11 2 1д дКз       . 
 
Величины 1д  и Кз  определяются экспериментальными исследованиями и, как 
правило, равны 0.92 и 1.04 соответственно. Тогда коэффициент " "С  легко вычислить 
по формуле: 
 
2
А
С
m
 . 
 
Из приведенных формул значимости коэффициентов ,а в и с  видно, что именно 
они дают возможность оптимально в условиях реальной компоновки эжектора и систе-
мы охлаждения выбрать такое сочетание размеров, которое могло бы удовлетворить 
условиям создания необходимой производительности эжектора, для обеспечения теп-
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 44 
лового равновесия двигателя при работе на внешней характеристике в условиях экс-
плуатации при высоких температурах окружающего воздуха. 
Сравнивая возможные варианты повышения эффективности системы охлаждения 
в случае применения одного из известных вариантов – вентиляторного или эжекционно-
го типа видно, что в случае использования вентиляторного варианта, форсирование воз-
можно за счет двух направлений – повышения частоты вентилятора или увеличения 
диаметра колеса. Однако в обоих случаях требуются большие затраты мощности. 
Эжекционный вариант применяется для двигателей, которые имеют турбоком-
прессоры или компрессоры наддувочного воздуха с высокой степенью повышения дав-
ления. Двигатели семейства 5ТДФ и его модификаций наиболее приспособлены для 
работы с эжекционными системами охлаждения. В этом случае за счет оптимизации 
геометрических характеристик эжектора без увеличения затрат мощности, возможно 
увеличение расхода эжектируемого воздуха для обеспечения теплового равновесия 
двигателя в условиях высоких температур окружающего воздуха.    
Наглядным примером реализации сказанного являются танки с эжекционной си-
стемой охлаждения Т-64 и его модификации, Т-80УД и Т-84. 
следуя основному принципу создания эжекторов, который основывается на оп-
тимизации геометрических размеров при заданной энергии газа, возможно получение 
требуемого количества эжектируемого воздуха. 
 
Выводы 
 
1. Модернизация объектов бронированной техники в настоящее время требует 
более мощных двигателей, что обеспечивает высокую скорость движения и улучшение 
параметров подвижности. 
2. Для обеспечения теплового равновесия двигателя требуется создание более 
эффективных систем отвода тепла в условиях высоких температур окружающего воз-
духа и максимальных нагрузок. 
3. В случае применения вентиляторных систем охлаждения, форсирование воз-
можно либо, увеличением диаметра рабочего колеса, либо частоты его вращения. В 
обоих случаях это связано с ростом потребляемой мощности на привод. 
4. Форсирование эжекционной системы возможно за счет оптимизации эжектора 
по геометрическим размерам ,а в и с , что подтверждено на примере танков Т-64,  
Т-80УД и Т-84. 
 
Литература 
 
1. Анипко О.Б., Борисюк М.Д., Климов В.Ф. Техническая термодинамика и теп-
лопередача в компактных теплообменниках транспортных машин, Х.– 2006 г. 
 
УДК 536.7:66.02 
 
Колбасов О.М. 
 
ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО ТА 
ЕЖЕКЦІЙНОГО ТИПУ 
 
У статті викладені основні напрямки модернізації об'єктів броньованої техніки 
та показані переваги використання систем ежекційного типу для двигунів з турбонад-
дувом або компресорами з високою ступінню підвищення тиску. 


Особенности системы охлаждения вентиляторного и эжекционного типа

Electronic National Technical University &quot;Kharkiv Polytechnic Institute&quot; Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 33 УДК 536.7:66.02  Колбасов А.Н.  ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОГО  И ЭЖЕКЦИОННОГО ТИПА  Постановка задачи. Повышение технического уровня бронетранспортеров, составляющих основу любой армии, непременно связано с заменой силовых установок. Бронетранспортеры в большей степени используются в странах с высокой температурой окружающей среды. Исходя из этого, любой вариант модернизации сопряжен с выбором силовой установки, которая могла бы при небольших энергетических затратах обеспечивать эксплуатацию без ограничений по тепловым, скоростным и нагрузочным характеристикам. Важным элементом в любой силовой установке является система охлаждения, которая во мно-гом определяется типом двигателя бронетранспортера. Система охлаждения военной гусеничной машины (ВГМ) в современных услови-ях, когда потенциальными покупателями на рынке вооружений становятся страны с жар-кими климатическими условиями играет доминирующую роль. Данное обстоятельство вместе с назревшей необходимостью модернизации морально и физически устаревшего отечественного парка бронетехники ставит задачу перед разработчиками силовых уста-новок ВГМ интенсифицировать процесс теплообмена при применении более нагружен-ных силовых агрегатов в минимальных объемах и с минимальными затратами мощности.  Выбор типа системы охлаждения связан в основном с конструктивными особен-ностями силовых установок. Какому варианту системы охлаждения – вентиляторному или эжекционному отдать предпочтение, должно основываться на ряде факторов, глав-ным из которых является тип двигателя. С повышением мощности силовых установок военных гусеничных машин неиз-бежно увеличение тепла, которое необходимо отвести для обеспечения нормального теплового состояния двигателя. Двухтактные двигатели, устанавливаемые на танках украинских разработчиков, характеризуются наличием компрессоров наддувочного воздуха, обеспечивающих рабочий процесс, продувку цилиндров, отвод тепла работу турбины для возврата части мощности, потерянной на привод компрессора.  В то же время энергии выпускных газов достаточно для создания необходимого напора на соплах эжектора системы охлаждения.  Основным направлением для увеличения производительности системы охла-ждения может быть увеличение прокачки воздуха через радиаторы системы охлажде-ния и повышение теплотехнических характеристик собственно радиаторов.  Увеличение производительности радиаторов, как правило, связано с повышени-ем потребляемой мощности либо вентиляторов, либо эжекторов. В случае установки вентиляторной системы охлаждения форсирование может быть проведено увеличением диаметра рабочего колеса либо повышением частоты рабочего колеса.  Изменение потребляемой мощности (N2) В этом случае может быть выражено следующей зависимостью:  3 52 2 22 11 1 1,          j n DN Nj n D ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 34 где N1, j1, n1, D1 – параметры вентилятора в исходном состоянии (мощность, уд. вес воздуха, частота и диаметр рабочего колеса); j2, D2, п2 – параметры вентилятора при по-вышении производительности.  Как видно из приведенной зависимости для повышения производительности вентилятора требуется значительное повышение приводной мощности. В то же время производительность при изменении частоты и диаметра рабочего колеса изменяется по следующей зависимости:   32 22 11 1,    n DQ Qn D  что несоизмеримо с затратами мощности, изменяющимися по кубической зависимости от частоты и пятой степени при изменении диаметра рабочего колеса. Любые варианты увеличения производительности то ли за счет увеличения ча-стоты либо диаметра рабочего колеса требуют больших конструктивных изменений. Рассматривая при этом возможные пути реализации повышения производительности видно, что они весьма ограничены.   В случае установки эжекционной системы охлаждения форсирование эжектора для получения требуемого расхода воздуха через пакет радиаторов возможно за счет оптимизации целого ряда параметров самого эжектора. В этом случае появляется целое множество конструктивных решений создания эжектора для конкретной силовой уста-новки. Форсирование эжектора возможно при значительно меньших энергетических за-тратах на приращение производительности из-за гораздо большего количества пара-метров, влияющих на характеристику эжектора. В качестве источников повышения энергии эжектора следует рассматривать следующие элементы: – сопловой аппарат (размер, форма истечения, количество сопел); – камера смешения (формы камеры смешения, ее длина, масштаб эжектора); – угол раскрытия диффузора  для снижения потерь статического давления; – форма подрадиаторного пространства и приемной камеры; – аэродинамическое сопротивление пакета радиаторов и входных устройств. Уравнение эжектора можно представить в виде     2 2 2 21 /      Рэ а в q c q .  Это наиболее простое и полное выражение, характеризующее геометрические, теплотехнические и гидравлические характеристики эжектора в данном уравнении: Рэ  – статический напор эжектора; ,а в и с  – коэффициенты уравнения эжектора; q  – коэффициент эжекции, равный отношению:  21GG,   где 2G  – расход эжектируемого воздуха; 1G  – расход эжектирующего воздуха. ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 35 Коэффициенты ,а в и с  характеризуют качество самого эжектора, изменение ве-личин которых дает возможность приблизить эжектор к требуемым характеристикам по напорности и производительности по воздуху. Важным критерием является его масштаб –" "m , который равен соотношению:  Вэm Hкfс,  где Нк  – высота камеры смешения; Вэ  – ширина проходного сечения камеры смеше-ния; fc  – суммарная площадь сопел соплового аппарата эжектора. Выбрав масштаб эжектора, коэффициент " "а  определится из формулы:  2аm;  коэффициент " "в  определяет минимальные потери давления за счет оптимизации входного участка камеры смешения и выражается следующей зависимостью     21 21   вх mвm m,   где вх  – коэффициент сопротивления входного участка. Коэффициент " "с  определяет условия выхода газа в диффузор и геометрические особенности диффузора с точки зрения полного использования энергии эжектора с ми-нимальными потерями статического давления.  Для этого для любого варианта эжектора вычисляется коэффициент качества " "А  по уравнению   2  дА Кз ,  где   11 2 1      д дКз . Величины 1д  и Кз  определяются экспериментальными исследованиями и, как правило, равны 0.92 и 1.04 соответственно. Тогда коэффициент " "С  легко вычислить по формуле:  2АСm.  Из приведенных формул значимости коэффициентов ,а в и с  видно, что именно они дают возможность оптимально в условиях реальной компоновки эжектора и систе-мы охлаждения выбрать такое сочетание размеров, которое могло бы удовлетворить условиям создания необходимой производительности эжектора, для обеспечения теп-лового равновесия двигателя при работе на внешней характеристике в условиях экс-плуатации при высоких температурах окружающего воздуха. ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 36 Сравнивая возможные варианты повышения эффективности системы охлаждения в случае применения одного из известных вариантов – вентиляторного или эжекционно-го типа видно, что в случае использования вентиляторного варианта, форсирование воз-можно за счет двух направлений – повышения частоты вентилятора или увеличения диаметра колеса. Однако в обоих случаях требуются большие затраты мощности. Эжекционный вариант применяется для двигателей, которые имеют турбоком-прессоры или компрессоры наддувочного воздуха с высокой степенью повышения дав-ления. Двигатели семейства 5ТДФ и его модификаций наиболее приспособлены для работы с эжекционными системами охлаждения. В этом случае за счет оптимизации геометрических характеристик эжектора без увеличения затрат мощности, возможно увеличение расхода эжектируемого воздуха для обеспечения теплового равновесия двигателя в условиях высоких температур окружающего воздуха.    Наглядным примером реализации сказанного являются танки с эжекционной си-стемой охлаждения Т-64 и его модификации, Т-80УД и Т-84. следуя основному принципу создания эжекторов, который основывается на оп-тимизации геометрических размеров при заданной энергии газа, возможно получение требуемого количества эжектируемого воздуха.  Выводы 1. Модернизация объектов бронированной техники в настоящее время требует более мощных двигателей, что обеспечивает высокую скорость движения и улучшение параметров подвижности. 2. Для обеспечения теплового равновесия двигателя  требуется создание более эффективных систем отвода тепла в условиях высоких температур окружающего воз-духа и максимальных нагрузок. 3. В случае применения вентиляторных систем охлаждения, форсирование воз-можно либо, увеличением диаметра рабочего колеса, либо частоты его вращения. В обоих случаях это связано с ростом потребляемой мощности на привод. 4. Форсирование эжекционной системы возможно за счет оптимизации эжектора по геометрическим размерам ,а в и с , что подтверждено на примере танков Т-64,  Т-80УД и Т-84.  Литература  1. Анипко О.Б., Борисюк М.Д., Климов В.Ф. Техническая термодинамика и теп-лопередача в компактных теплообменниках транспортных машин, Харьков 2006 г.   УДК 536.7:66.02  Колбасов О.М.  ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО  ТА ЕЖЕКЦІЙНОГО ТИПУ  У статті викладені основні напрямки модернізації об'єктів броньованої техніки та показані переваги використання систем ежекційного типу для двигунів з турбонад-дувом або компресорами з високим ступенем підвищення тиску. 

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 33 
УДК 536.7:66.02 
 
Колбасов А.Н. 
 
ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОГО  
И ЭЖЕКЦИОННОГО ТИПА 
 
Постановка задачи. 
Повышение технического уровня бронетранспортеров, составляющих основу 
любой армии, непременно связано с заменой силовых установок. Бронетранспортеры в 
большей степени используются в странах с высокой температурой окружающей среды. 
Исходя из этого, любой вариант модернизации сопряжен с выбором силовой установки, 
которая могла бы при небольших энергетических затратах обеспечивать эксплуатацию 
без ограничений по тепловым, скоростным и нагрузочным характеристикам. Важным 
элементом в любой силовой установке является система охлаждения, которая во мно-
гом определяется типом двигателя бронетранспортера. 
Система охлаждения военной гусеничной машины (ВГМ) в современных услови-
ях, когда потенциальными покупателями на рынке вооружений становятся страны с жар-
кими климатическими условиями играет доминирующую роль. Данное обстоятельство 
вместе с назревшей необходимостью модернизации морально и физически устаревшего 
отечественного парка бронетехники ставит задачу перед разработчиками силовых уста-
новок ВГМ интенсифицировать процесс теплообмена при применении более нагружен-
ных силовых агрегатов в минимальных объемах и с минимальными затратами мощности.  
Выбор типа системы охлаждения связан в основном с конструктивными особен-
ностями силовых установок. Какому варианту системы охлаждения – вентиляторному 
или эжекционному отдать предпочтение, должно основываться на ряде факторов, глав-
ным из которых является тип двигателя. 
С повышением мощности силовых установок военных гусеничных машин неиз-
бежно увеличение тепла, которое необходимо отвести для обеспечения нормального 
теплового состояния двигателя. Двухтактные двигатели, устанавливаемые на танках 
украинских разработчиков, характеризуются наличием компрессоров наддувочного 
воздуха, обеспечивающих рабочий процесс, продувку цилиндров, отвод тепла работу 
турбины для возврата части мощности, потерянной на привод компрессора.  
В то же время энергии выпускных газов достаточно для создания необходимого 
напора на соплах эжектора системы охлаждения.  
Основным направлением для увеличения производительности системы охла-
ждения может быть увеличение прокачки воздуха через радиаторы системы охлажде-
ния и повышение теплотехнических характеристик собственно радиаторов.  
Увеличение производительности радиаторов, как правило, связано с повышени-
ем потребляемой мощности либо вентиляторов, либо эжекторов. В случае установки 
вентиляторной системы охлаждения форсирование может быть проведено увеличением 
диаметра рабочего колеса либо повышением частоты рабочего колеса.  
Изменение потребляемой мощности (N2) В этом случае может быть выражено 
следующей зависимостью: 
 
3 5
2 2 2
2 1
1 1 1
,
   
    
   
j n D
N N
j n D
 
ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 34 
где N1, j1, n1, D1 – параметры вентилятора в исходном состоянии (мощность, уд. вес 
воздуха, частота и диаметр рабочего колеса); j2, D2, п2 – параметры вентилятора при по-
вышении производительности.  
Как видно из приведенной зависимости для повышения производительности 
вентилятора требуется значительное повышение приводной мощности. В то же время 
производительность при изменении частоты и диаметра рабочего колеса изменяется по 
следующей зависимости:  
 
3
2 2
2 1
1 1
,
 
  
 
n D
Q Q
n D
 
 
что несоизмеримо с затратами мощности, изменяющимися по кубической зависимости 
от частоты и пятой степени при изменении диаметра рабочего колеса. 
Любые варианты увеличения производительности то ли за счет увеличения ча-
стоты либо диаметра рабочего колеса требуют больших конструктивных изменений. 
Рассматривая при этом возможные пути реализации повышения производительности 
видно, что они весьма ограничены.   
В случае установки эжекционной системы охлаждения форсирование эжектора 
для получения требуемого расхода воздуха через пакет радиаторов возможно за счет 
оптимизации целого ряда параметров самого эжектора. В этом случае появляется целое 
множество конструктивных решений создания эжектора для конкретной силовой уста-
новки. 
Форсирование эжектора возможно при значительно меньших энергетических за-
тратах на приращение производительности из-за гораздо большего количества пара-
метров, влияющих на характеристику эжектора. 
В качестве источников повышения энергии эжектора следует рассматривать 
следующие элементы: 
– сопловой аппарат (размер, форма истечения, количество сопел); 
– камера смешения (формы камеры смешения, ее длина, масштаб эжектора); 
– угол раскрытия диффузора  для снижения потерь статического давления; 
– форма подрадиаторного пространства и приемной камеры; 
– аэродинамическое сопротивление пакета радиаторов и входных устройств. 
Уравнение эжектора можно представить в виде 
 
   2 2 2 21 /      Рэ а в q c q . 
 
Это наиболее простое и полное выражение, характеризующее геометрические, 
теплотехнические и гидравлические характеристики эжектора в данном уравнении: 
Рэ  – статический напор эжектора; ,а в и с  – коэффициенты уравнения эжектора; q  – 
коэффициент эжекции, равный отношению: 
 
2
1
G
G
,  
 
где 2G  – расход эжектируемого воздуха; 1G  – расход эжектирующего воздуха. 
ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 35 
Коэффициенты ,а в и с  характеризуют качество самого эжектора, изменение ве-
личин которых дает возможность приблизить эжектор к требуемым характеристикам 
по напорности и производительности по воздуху. 
Важным критерием является его масштаб –" "m , который равен соотношению: 
 

Вэ
m Hк
fс
, 
 
где Нк  – высота камеры смешения; Вэ  – ширина проходного сечения камеры смеше-
ния; fc  – суммарная площадь сопел соплового аппарата эжектора. 
Выбрав масштаб эжектора, коэффициент " "а  определится из формулы: 
 
2
а
m
; 
 
коэффициент " "в  определяет минимальные потери давления за счет оптимизации 
входного участка камеры смешения и выражается следующей зависимостью 
 
  
 
2
1 2
1
 

 
 
вх m
в
m m
,  
 
где вх  – коэффициент сопротивления входного участка. 
Коэффициент " "с  определяет условия выхода газа в диффузор и геометрические 
особенности диффузора с точки зрения полного использования энергии эжектора с ми-
нимальными потерями статического давления.  
Для этого для любого варианта эжектора вычисляется коэффициент качества 
" "А  по уравнению 
 
 2  дА Кз , 
 
где   11 2 1      д дКз . 
Величины 1д  и Кз  определяются экспериментальными исследованиями и, как 
правило, равны 0.92 и 1.04 соответственно. Тогда коэффициент " "С  легко вычислить 
по формуле: 
 
2

А
С
m
. 
 
Из приведенных формул значимости коэффициентов ,а в и с  видно, что именно 
они дают возможность оптимально в условиях реальной компоновки эжектора и систе-
мы охлаждения выбрать такое сочетание размеров, которое могло бы удовлетворить 
условиям создания необходимой производительности эжектора, для обеспечения теп-
лового равновесия двигателя при работе на внешней характеристике в условиях экс-
плуатации при высоких температурах окружающего воздуха. 
ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ 
_________________________________________________________________________________ 
Інтегровані технології та енергозбереження 2’2008 36 
Сравнивая возможные варианты повышения эффективности системы охлаждения 
в случае применения одного из известных вариантов – вентиляторного или эжекционно-
го типа видно, что в случае использования вентиляторного варианта, форсирование воз-
можно за счет двух направлений – повышения частоты вентилятора или увеличения 
диаметра колеса. Однако в обоих случаях требуются большие затраты мощности. 
Эжекционный вариант применяется для двигателей, которые имеют турбоком-
прессоры или компрессоры наддувочного воздуха с высокой степенью повышения дав-
ления. Двигатели семейства 5ТДФ и его модификаций наиболее приспособлены для 
работы с эжекционными системами охлаждения. В этом случае за счет оптимизации 
геометрических характеристик эжектора без увеличения затрат мощности, возможно 
увеличение расхода эжектируемого воздуха для обеспечения теплового равновесия 
двигателя в условиях высоких температур окружающего воздуха.    
Наглядным примером реализации сказанного являются танки с эжекционной си-
стемой охлаждения Т-64 и его модификации, Т-80УД и Т-84. 
следуя основному принципу создания эжекторов, который основывается на оп-
тимизации геометрических размеров при заданной энергии газа, возможно получение 
требуемого количества эжектируемого воздуха. 
 
Выводы 
1. Модернизация объектов бронированной техники в настоящее время требует 
более мощных двигателей, что обеспечивает высокую скорость движения и улучшение 
параметров подвижности. 
2. Для обеспечения теплового равновесия двигателя  требуется создание более 
эффективных систем отвода тепла в условиях высоких температур окружающего воз-
духа и максимальных нагрузок. 
3. В случае применения вентиляторных систем охлаждения, форсирование воз-
можно либо, увеличением диаметра рабочего колеса, либо частоты его вращения. В 
обоих случаях это связано с ростом потребляемой мощности на привод. 
4. Форсирование эжекционной системы возможно за счет оптимизации эжектора 
по геометрическим размерам ,а в и с , что подтверждено на примере танков Т-64,  
Т-80УД и Т-84. 
 
Литература 
 
1. Анипко О.Б., Борисюк М.Д., Климов В.Ф. Техническая термодинамика и теп-
лопередача в компактных теплообменниках транспортных машин, Харьков 2006 г. 
 
 
УДК 536.7:66.02 
 
Колбасов О.М. 
 
ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО  
ТА ЕЖЕКЦІЙНОГО ТИПУ 
 
У статті викладені основні напрямки модернізації об'єктів броньованої техніки 
та показані переваги використання систем ежекційного типу для двигунів з турбонад-
дувом або компресорами з високим ступенем підвищення тиску. 


МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 41 УДК 536.7:66.02  Колбасов А.Н.  ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОГО  И ЭЖЕКЦИОННОГО ТИПА  Постановка задачи. Повышение технического уровня бронетранспортеров, составляющих основу любой армии, непременно связано с заменой силовых установок. Бронетранспортеры в большей степени используются в странах с высокой температурой окружающей среды. Исходя из этого, любой вариант модернизации сопряжен с выбором силовой установки, которая могла бы при небольших энергетических затратах обеспечивать эксплуатацию без ограничений по тепловым, скоростным и нагрузочным характеристикам. Важным элементом в любой силовой установке является система охлаждения, которая во мно-гом определяется типом двигателя бронетранспортера. Система охлаждения военной гусеничной машины (ВГМ) в современных усло-виях, когда потенциальными покупателями на рынке вооружений становятся страны с жаркими климатическими условиями играет доминирующую роль. Данное обстоятель-ство вместе с назревшей необходимостью модернизации морально и физически уста-ревшего отечественного парка бронетехники ставит задачу перед разработчиками си-ловых установок ВГМ интенсифицировать процесс теплообмена при применении более нагруженных силовых агрегатов в минимальных объемах и с минимальными затратами мощности.  Выбор типа системы охлаждения связан в основном с конструктивными особен-ностями силовых установок. Какому варианту системы охлаждения – вентиляторному или эжекционному отдать предпочтение, должно основываться на ряде факторов, глав-ным из которых является тип двигателя. С повышением мощности силовых установок военных гусеничных машин неиз-бежно увеличение тепла, которое необходимо отвести для обеспечения нормального теплового состояния двигателя. Двухтактные двигатели, устанавливаемые на танках украинских разработчиков, характеризуются наличием компрессоров наддувочного воздуха, обеспечивающих рабочий процесс, продувку цилиндров, отвод тепла работу турбины для возврата части мощности, потерянной на привод компрессора.  В то же время энергии выпускных газов достаточно для создания необходимого напора на соплах эжектора системы охлаждения.  Основным направлением для увеличения производительности системы охла-ждения может быть увеличение прокачки воздуха через радиаторы системы охлажде-ния и повышение теплотехнических характеристик собственно радиаторов.  Увеличение производительности радиаторов, как правило, связано с повышени-ем потребляемой мощности либо вентиляторов, либо эжекторов. В случае установки вентиляторной системы охлаждения форсирование может быть проведено увеличением диаметра рабочего колеса либо повышением частоты рабочего колеса.  Изменение потребляемой мощности (N2) В этом случае может быть выражено следующей зависимостью: 3 52 2 22 11 1 1,j n DN Nj n D           МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 42 где N1, j1, n1, D1 – параметры вентилятора в исходном состоянии (мощность, уд. вес воздуха, частота и диаметр рабочего колеса); j2, D2, п2 – параметры вентилятора при по-вышении производительности.  Как видно из приведенной зависимости для повышения производительности вентилятора требуется значительное повышение приводной мощности. В то же время производительность при изменении частоты и диаметра рабочего колеса изменяется по следующей зависимости:   32 22 11 1,n DQ Qn D      что несоизмеримо с затратами мощности, изменяющимися по кубической зависимости от частоты и пятой степени при изменении диаметра рабочего колеса. Любые варианты увеличения производительности то ли за счет увеличения ча-стоты либо диаметра рабочего колеса требуют больших конструктивных изменений. Рассматривая при этом возможные пути реализации повышения производительности видно, что они весьма ограничены.   В случае установки эжекционной системы охлаждения форсирование эжектора для получения требуемого расхода воздуха через пакет радиаторов возможно за счет оптимизации целого ряда параметров самого эжектора. В этом случае появляется целое множество конструктивных решений создания эжектора для конкретной силовой уста-новки. Форсирование эжектора возможно при значительно меньших энергетических за-тратах на приращение производительности из-за гораздо большего количества пара-метров, влияющих на характеристику эжектора. В качестве источников повышения энергии эжектора следует рассматривать следующие элементы: – сопловой аппарат (размер, форма истечения, количество сопел); – камера смешения (формы камеры смешения, ее длина, масштаб эжектора); – угол раскрытия диффузора  для снижения потерь статического давления; – форма подрадиаторного пространства и приемной камеры; – аэродинамическое сопротивление пакета радиаторов и входных устройств.  Уравнение эжектора можно представить в виде:     2 2 2 21 /Рэ а в q c q       .  Это наиболее простое и полное выражение, характеризующее геометрические, теплотехнические и гидравлические характеристики эжектора в данном уравнении Рэ  – статический напор эжектора; ,а в и с  – коэффициенты уравнения эжектора; q  – коэффициент эжекции, определяемый как:  21GqG ,  МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 43 где 2G  – расход эжектируемого воздуха; 1G  – расход эжектирующего воздуха. Коэффициенты ,а в и с  характеризуют качество самого эжектора, изменение ве-личин которых дает возможность приблизить эжектор к требуемым характеристикам по напорности и производительности по воздуху. Важным критерием является его масштаб – " "m , который равен соотношению:  Вэm Hкfс ,     где Нк  – высота камеры смешения; Вэ  – ширина проходного сечения камеры смеше-ния; fc  – суммарная площадь сопел соплового аппарата эжектора. Выбрав масштаб эжектора, коэффициент " "а  определится из формулы:  2аm ;  коэффициент " "в  определяет минимальные потери давления за счет оптимизации входного участка камеры смешения и выражается следующей зависимостью:     21 21вх mвm m   ,  где вх  – коэффициент сопротивления входного участка. Коэффициент " "с  определяет условия выхода газа в диффузор и геометрические особенности диффузора с точки зрения полного использования энергии эжектора с ми-нимальными потерями статического давления.  Для этого для любого варианта эжектора вычисляется коэффициент качества " "А  по формуле:   2 дА Кз   ,  где   11 2 1д дКз       .  Величины 1д  и Кз  определяются экспериментальными исследованиями и, как правило, равны 0.92 и 1.04 соответственно. Тогда коэффициент " "С  легко вычислить по формуле:  2АСm .  Из приведенных формул значимости коэффициентов ,а в и с  видно, что именно они дают возможность оптимально в условиях реальной компоновки эжектора и систе-мы охлаждения выбрать такое сочетание размеров, которое могло бы удовлетворить условиям создания необходимой производительности эжектора, для обеспечения теп-МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ _________________________________________________________________________________ Інтегровані технології та енергозбереження 3’2009 44 лового равновесия двигателя при работе на внешней характеристике в условиях экс-плуатации при высоких температурах окружающего воздуха. Сравнивая возможные варианты повышения эффективности системы охлаждения в случае применения одного из известных вариантов – вентиляторного или эжекционно-го типа видно, что в случае использования вентиляторного варианта, форсирование воз-можно за счет двух направлений – повышения частоты вентилятора или увеличения диаметра колеса. Однако в обоих случаях требуются большие затраты мощности. Эжекционный вариант применяется для двигателей, которые имеют турбоком-прессоры или компрессоры наддувочного воздуха с высокой степенью повышения дав-ления. Двигатели семейства 5ТДФ и его модификаций наиболее приспособлены для работы с эжекционными системами охлаждения. В этом случае за счет оптимизации геометрических характеристик эжектора без увеличения затрат мощности, возможно увеличение расхода эжектируемого воздуха для обеспечения теплового равновесия двигателя в условиях высоких температур окружающего воздуха.    Наглядным примером реализации сказанного являются танки с эжекционной си-стемой охлаждения Т-64 и его модификации, Т-80УД и Т-84. следуя основному принципу создания эжекторов, который основывается на оп-тимизации геометрических размеров при заданной энергии газа, возможно получение требуемого количества эжектируемого воздуха.  Выводы  1. Модернизация объектов бронированной техники в настоящее время требует более мощных двигателей, что обеспечивает высокую скорость движения и улучшение параметров подвижности. 2. Для обеспечения теплового равновесия двигателя требуется создание более эффективных систем отвода тепла в условиях высоких температур окружающего воз-духа и максимальных нагрузок. 3. В случае применения вентиляторных систем охлаждения, форсирование воз-можно либо, увеличением диаметра рабочего колеса, либо частоты его вращения. В обоих случаях это связано с ростом потребляемой мощности на привод. 4. Форсирование эжекционной системы возможно за счет оптимизации эжектора по геометрическим размерам ,а в и с , что подтверждено на примере танков Т-64,  Т-80УД и Т-84.  Литература  1. Анипко О.Б., Борисюк М.Д., Климов В.Ф. Техническая термодинамика и теп-лопередача в компактных теплообменниках транспортных машин, Х.– 2006 г.  УДК 536.7:66.02  Колбасов О.М.  ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО ТА ЕЖЕКЦІЙНОГО ТИПУ  У статті викладені основні напрямки модернізації об'єктів броньованої техніки та показані переваги використання систем ежекційного типу для двигунів з турбонад-дувом або компресорами з високою ступінню підвищення тиску. 

http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/1930/1/ITE_2009_3_Kolbasov_Osobennosti%20sistemy.pdf

Особенности системы охлаждения вентиляторного и эжекционного типа

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

Особенности системы охлаждения вентиляторного и эжекционного типа

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Electronic National Technical University &quot;Kharkiv Polytechnic Institute&quot; Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Electronic National Technical University &quot;Kharkiv Polytechnic Institute&quot; Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" Institutional Repository (eNTUKhPIIR)

Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" Institutional Repository (eNTUKhPIIR)