VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Одним из наиболее теплонагруженным узлом системы охлаждения тепловых двигателей является теплообменник (ТО). В процессе эксплуатации ТО возможны загрязнения внутренних и наружных теплопередающих поверхностей, что приводят к перегреву двигателя, потере мощности, увеличению расхода топлива, возникновению детонации, повышенному угару масла. Перегрев двигателя ведет к повышенному износу элементов цилиндропоршневой группы увеличению токсичности отработавших газов [1,2].

Таким образом, исследования, направленные на разработку методов и средств оценки технического состояния ТО при техническом обслуживании и ремонте, являются актуальными.

В исследованиях разработаны комплексный стенд и методика проведения тепло-гидродинамических испытаний ТО.

Для проведения гидродинамических испытаний ТО тепловых двигателей предлагается использовать стенд, позволяющий экспериментально определить расходы через ТО или их макеты двумя способами:

- по измеренному перепаду давления ТО – первый способ;

- по показаниям ультразвукового расходомера, датчики которого установлены на подводящих или отводящих трубках ТО – второй способ.

В качестве рабочего участка в первым способе используется модель ТО. Рабочий участок ТО представляет собой уменьшенную примерно в два раза модель ТО, содержащую входной и выходной коллекторы и расположенные между ними три параллельно включенные модели ТО. Модели ТО соединены с коллекторами изогнутыми трубками круглого поперечного сечения.

На первом этапе исследований проводится индивидуальная проливка каждого канала с измерением расхода через него, и определяется перепад давления между входом в раздающий коллектор рабочего участка и выходом из конкретного канала. Для этого закрывается два из трех вентилей на выходе из ТО и снимается характеристика одного из каналов, причем расход регулируется с помощью вентиля на подводящей линии, и измеряется объемным методом. Перепад давления измеряется преобразователем разности давлений «Сапфир-22М-ДД» в комплекте с измерителем-регулятором «Овен» ТРМ201.

На втором этапе исследований измеряется, как перепад давления на каждом канале, так и перепад между отборами на входном и выходном патрубках. Общий расход теплоносителя через модель измеряется объемным методом.

Ультразвуковой расходомер используется для регулировки и установки требуемого расхода. «Продольные» перепады давления измеряются прибором «Сапфир», а перепады давления между выходными патрубками модели измеряются с помощью прибора АИР-20 М2 ДД.

В исследованиях используется ультразвуковой расходомер Fluxus ADM F601, рабочие среды которого – все звукопроводящие жидкости: вода, нефть, бензин, гидравлическое масло, конденсат, суспензии, кислоты, продукты нефтехимического производства с содержанием газообразных и твердых включений до 10% от объема; трубы изготовлены из звукопроводящих материалов – стали, пластик, стекло и др.

В течение всего времени исследуемого переходного процесса температура на входе в рабочий участок должна иметь заданную величину, неизменную во времени. Для этого в контур теплоносителя включатся компенсационный бак, расположенный в нижней точке контура и совмещенный с системой предварительного нагрева теплоносителя. Объем бака много больше количества теплоносителя, протекающего через рабочий участок за время проведения исследований. Точка забора теплоносителя из бака максимально удалена от точки возврата.

В исследованиях начальная температура рабочего участка от измерения к измерению должна быть одинаковой, для этого через рабочий участок прокачивается холодный теплоноситель перед началом измерений.

К началу измерения участок горячего теплоносителя, находящийся между компенсационным баком и рабочим участком, а также циркуляционный насос, прогревается до температуры теплоносителя в компенсационном баке. Для этого в состав контура циркуляции основного теплоносителя включается байпасная линия, позволяющая осуществлять циркуляцию горячего теплоносителя через насос и элементы контура одновременно с циркуляцией холодного теплоносителя через рабочий участок. Запорный вентиль, разделяющий контура циркуляции горячего и холодного теплоносителя, находится как можно ближе к входу в рабочий участок.

Для обеспечения неразрывности потока основного теплоносителя через рабочий участок, ТО располагают вертикально, рабочий участок монтируют на восходящей части циркуляционной петли основного теплоносителя. Это также обеспечивает удобство термометрирования поверхности ТО с помощью тепловизора.

Для теплотехнических измерений и оценки тепловой напряженности ТО в исследованиях используются контактные датчики - термоэлектрические преобразователи и тепловизор.

Поскольку тепловизор является оптическим прибором взаимные перемещения тепловизора и рабочего участка во время измерений исключаются.

Температуры наружной поверхности ТО регистрируются с помощью тепловизора, контроль температур в наиболее важных точках осуществляется термопарами.

К наиболее важным точкам измерения температур относятся температуры входа и выхода теплоносителя рабочего участка, температуры выходных патрубков ТО, некоторые температуры корпуса ТО. Запись этих температур автоматизирована и синхронизирована с моментом начала измерения – пуск горячего теплоносителя в холодный рабочий участок, – и с тепловизионной регистрацией. Кроме того, непрерывно регистрируется температура теплоносителя в компенсационном баке.

Разработанные методика и стенд для исследований тепло- гидродинамических характеристик ТО, позволяют получить однозначную связь между интегральной температурной характеристикой наружной поверхности ТО и величиной расхода теплоносителя, протекающего через него.

Литература

1 Салова, Т.Ю. Оценка экологических показателей дизелей в горных условиях эксплуатации /Т.Ю. Салова, Б.Ж. Турсунов, Б.Ж. Мажитов //Вестник Таджикского технического университета. – 2011. - № 1(13). - С.91-99

2 Салова, Т.Ю. Влияние турбонаддува двигателя на его экологические характеристики при работе на неустановившихся режимах /Т.Ю. Салова, Боровиков А.В., Хакимов Р.Т.// М. Транспортное дело России.- 2012. - № 1 (98). - С. 60 -64.

Код для цитирования: Скопировать