Тепловой аккумулятор для системы охлаждения двигателя КамАЗ семейства «Мустанг» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Тепловой аккумулятор для системы охлаждения двигателя КамАЗ семейства «Мустанг» / Д. О. Панин, А. С. Иванов, А. С. Данилович [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 30 (320). — С. 73-75. — URL: https://moluch.ru/archive/320/72799/ (дата обращения: 25.01.2022).



Статья раскрывает сущность грамотного пуска транспортного средства в условиях низких температур, а также приводятся наиболее эффективные мероприятия по подготовке двигателя в условиях низких температур

Ключевые слова: тепловой аккумулятор, низкая температура, пуск двигателя

Проблема пуска ДВС автомобилей, при их безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей среды является одной из наиболее сложных проблем, возникающих в процессе зимней эксплуатации автомобильной техники. Затруднения пуска ДВС имеют объективный характер и возникают из-за сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси.

Ежедневная потеря рабочего времени, связанная с подготовкой двигателя к пуску и осуществление самого пуска при низких температурах окружающего воздуха, даже для специально оборудованных системой подогрева двигателей, составляют в среднем 45…55 минут на каждый.

Поиск путей снижения расхода топлива транспортными средствами и энергетическими установками в настоящее время весьма актуален. Как показывает практика, наиболее реальный путь снижения себестоимости эксплуатации лежит в снижении удельных затрат топлива за счет совершенствования технологии смесеобразования и процессов сгорания топлива, снижении доли потерь в энергетическом балансе работы двигателей.

Обеспечение надежного пуска двигателя — это необходимое условие работы любой техники. Осуществление пуска в условия низких температур всегда сопровождается сокращением ресурса, дополнительным расходом топлива и повышением токсичности выхлопных газов. Пусковые свойства дизельных двигателей оцениваются предельной температурой надежного пуска и временем, необходимым для подготовки дизеля к принятию нагрузки. При пониженных температурах двигателя и окружающего воздуха пуск затрудняется, надежность пуска существенно снижается, а время подготовки к принятию нагрузки возрастает. Эти факторы зависят от конструктивных и эксплуатационных показателей двигателя: степени сжатия, параметров топливоподачи при пуске, момента сопротивления вращению коленчатого вала, мощности электропусковой системы, марок применяемых топлив и масел и т.д. [1].

Наиболее эффективным способом повышения экономических показателей мероприятий предпусковой подготовки является усовершенствование способа подогрева штатного теплоносителя за счёт утилизации тепловой энергии отработавших газов (ОГ). В качестве штатного теплоносителя может рассматриваться охлаждающая жидкость системы охлаждения, воздушный заряд системы питания, а также моторное масло смазочной системы. Повысить надежность, технологичность и безопасность пуска, снизить ущерб моторесурсу при холодном пуске и сокращение времени на прогрев можно, используя принцип аккумулирования тепловой энергии ОГ применительно к системам поршневого двигателя. Наиболее рациональным решением для достижения указанной цели является тепловой аккумулятор (ТА) фазового перехода (плавления-затвердевания теплоаккумулирующих материалов). Такой способ обеспечивает высокую, компактную энергоёмкость [2].

Теплоаккумулирующим материалом фазового перехода является полиэтилен высокой плотности. Основные свойства полиэтилена высокой плотности приведены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства полиэтилена высокой плотности

Параметр

Характеристика

Плотность, кг/

0,956

Температура фазового перехода, К

398…408

Удельная теплота фазового перехода, кДж/кг

230

Удельная теплоемкость, кДж/кг∙К

2,5

Коэффициент теплопроводности, Вт/м∙К

0,25

В качестве принципиальной схемы системы предпускового разогрева двигателя КАМАЗ семейства “Мустанг” с ТАФП принята схема (Рисунок 1), которая включает в себя дизель 1 со штатным водяным насосом 2, коробкой термостатов 3 и водяным радиатором 4; шаровые краны 5,6,7,8,9; теплообменник-утилизатор (ТУ) 10 с воздушным краном 11 и спускной пробкой 12; автономный электронасос 13; ТАФП 14; трубопроводы 15,16,17,18, приемные газовые трубы 19; датчик температуры тосола 20;термопары 21,22.23.24.

Основные конструктивные особенности данной системы заключаются в следующем. Во-первых, в процессе накопления теплоты для повышения температуры потока жидкого теплоносителя на входе в ТАФП 14 он подогревается в ТУ 10 за счет утилизации теплоты ОГ. Во-вторых, ТУ 10, автономный электронасос 13, ТАФП 14, трубопроводы 15,16,17,18 с кранами 6,7,8,9 образуют контур разогрева двигателя, который подключен параллельно радиатору.

Принципиальная схема системы предпускового разогрева двигателя серии КамАЗ-740: 1 — двигатель; 2 — штатный водяной насос; 3 — коробка термостатов; 4 — водяной радиатор;5,6,7,8,9 — шаровые краны; 10 — теплообменник-утилизатор; 11 — воздушный кран; 12 — спускная пробка; 13 — автономный электронасос; 14 — тепловой аккумулятор фазового перехода; 15,16,17,18 — трубопроводы; 19 — приемные газовые трубы; 20 — датчик температуры тосола; 21,22,23,24 — термопары: трубопроводы 15,16,17,18 с кранами 6,7,8,9 образуют контур разогрева двигателя, который подключен параллельно водяному радиатору 4

Рис. 1. Принципиальная схема системы предпускового разогрева двигателя серии КамАЗ-740: 1 — двигатель; 2 — штатный водяной насос; 3 — коробка термостатов; 4 — водяной радиатор;5,6,7,8,9 — шаровые краны; 10 — теплообменник-утилизатор; 11 — воздушный кран; 12 — спускная пробка; 13 — автономный электронасос; 14 — тепловой аккумулятор фазового перехода; 15,16,17,18 — трубопроводы; 19 — приемные газовые трубы; 20 — датчик температуры тосола; 21,22,23,24 — термопары: трубопроводы 15,16,17,18 с кранами 6,7,8,9 образуют контур разогрева двигателя, который подключен параллельно водяному радиатору 4

Разработанная система в зимней период эксплуатации автомобиля функционирует в трех режимах: режиме накопления теплоты, режиме хранения накопленной теплоты и режиме разогрева двигателя.

Режим накопления теплоты осуществляется при: работе автомобиля на выезде. Краны 5,6,7,8,9 должны быть открыты, автономный электронасос 13 выключен. После охлаждения деталей дизеля 1 тосол, выходящий из коробки термостатов 3, делится на два потока. Под действием водяного насоса 2 основная часть потока поступает в штатную систему отопления автомобиля для обеспечения необходимого теплового состояния в кабине автомобиля, а другая часть — в контур разогрева двигателя. В контуре; разогрева двигателя поток тосола по трубопроводу 15 поступает в ТУ 10, в котором происходит нагревание тосола от 343 до 358–373 К за счет утилизации теплоты ОГ, движущихся по приемным газовым трубам 19. Далее тосол по трубопроводам 16,17 через полость неработающего автономного электронасоса 13 идет в ТАФП 14. В последнем за счет теплообмена горячего тосола с ТАМом, находящимся в герметичных капсулах, происходит плавление ТАМа, обеспечивающее накопление теплоты. Затем по трубопроводу 18 охлажденный тосол; поступает в систему охлаждения двигателя. Контроль процесса зарядки ТАФП14 осуществляется с помощью датчика 20 и термопар 21,22.23.24.

Режим хранения накопленной теплоты осуществляется при стоянке автомобиля (с выключенным двигателем) на открытой площадке. Краны 7,8 должны быть обязательно закрыты, а краны 5,6,9 — открыты. Закрытое состояние кранов 7,8 обеспечивает уменьшение саморазряда ТАФП 14 за счет исключения возможных термосифонных потоков.

Режим разогрева двигателя осуществляется перед выездом автомобиля в рейс. Краны 6,7.8,9 должны быть открыты, кран 5 во избежание поступления горячего тосола в систему отопления на период разогрева должен быть закрыт. После включения автономного электронасоса 13 холодный тосол по трубопроводам 15,16,17 через жидкостную полость ТУ 10 поступает в ТАФП 14. В последнем за счет теплообмена холодного тосола, с расплавленным ТАМом, находящимся в герметичных капсулах, происходит кристаллизация ТАМа, сопровождаемая выделением аккумулированной теплоты. Затем горячий тосол по трубопроводу 18 поступает в двигатель 1, обеспечивая разогрев его деталей и сред. Поскольку термостаты, находящиеся в коробке 3, закрыты, циркуляция теплоносителя через водяной радиатор 4 осуществляться: не будет. Контроль процесса разрядки ТАФП 14 обеспечивается датчиком 20 и термопарами 21,22,23,24. По окончании разогрева производится пуск дизелях помощью штатного стартера: После пуска кран 5 открывается, обеспечивая поступление тосола в систему отопления автомобиля [3].

В летней период эксплуатации автомобиля, когда нет необходимости в функционировании рассмотренной системы, производится ее отключение. Для этого закрываются краны 6,9, открываются воздушный кран 11 и спускная пробка 12. Из трубопроводов 15, 16,17, 18, ТУ 10, автономного электронасоса 13 и ТАФП 14 сливается тосол через спускную пробку 12. Допускается вместо крана 9 закрывать кран 7, при этом в полости ТАФП 14 и трубопроводе 18 будет находиться тосол. Одновременно закрывается кран 5 с целью отключения системы отопления.

Литература:

  1. Руководство по эксплуатации. Двигатели КамАЗ 74011 / открытое акционерное общество “КамАЗ”. Набережные Челны, 1999. 138с.
  2. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и дополн. / Е. С. Кузнецов, А. П. Голдин, В. М. Власов и др. — М.: Наука, 2004, 535с.
  3. Двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов / В. Н. Луканин, И. В. Алексеев, М. Г. Шатров и др.; Под ред. В. Н. Луканина и М. Г. Шатрова. — 3-е изд. перераб. — М.: Высш.шк., 2007. 400с.
Основные термины (генерируются автоматически): автономный электронасос, кран, фазовый переход, водяной радиатор, спускная пробка, трубопровод, воздушный кран, высокая плотность, контур разогрева двигателя, тепловой аккумулятор.


Похожие статьи

Аккумуляторы тепловой энергии и их применение

Тепловой аккумулятор состоит из резервуара для хранения, аккумулирующей среды (рабочего тела), устройств для зарядки и вспомогательного оборудования.

В случае отопления помещений применяется аккумулирование с использованием тепла фазового перехода...

Тепловые характеристики алюминиевых радиаторов из...

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.

Алгоритм расчета насоса системы охлаждения (3 контура)...

Задаем: – Расчетный расход теплоносителя 3 контура: ; – Расчетное сопротивление системы 3 контура: ; – Расчетное сопротивление участка системы, на котором параллельно расположены насосы 3 контура...

Технологии, способствующие повышению энергоэффективности...

Ключевые слова: энергоэффективное строительство, тепловой аккумулятор, фазовый переход.

Любой тепловой аккумулятор (ТА) хранит теплоту во всем объеме, а теряет ее со своей внешней

Сделаны выводы о высокой перспективности парафинов в данной области.

Анализ энергоэффективности тепловых насосов в системах...

Как известно, эффективность применения тепловых насосов напрямую связано с температурным режимом региона (потенциал грунта как источника низкопотенциальной тепловой энергии для южных регионов существенно выше, чем для северных).

Управление системой горячего водоснабжения зданий...

Приведены исследования характерных режимов работы теплообменной системы горячего водоснабжения зданий; даны рекомендации по экономия тепловой энергии. Ключевые слова: горячее водоснабжение, теплообменник, клапан с электрическим приводом, тепловая энергия.

Формирование теплового режима охладителя наддувочного...

Более высокая теплоотдача от двигателя. Недостаточно корректный расчет. Определены направления для увеличения количества

‒ Снижение противодавления от поверхностей двигателя за вентилятором. Расчет теплового баланса со снижением расхода воздуха с 6,3...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

Сегодня в мире в качестве альтернативного источника отопления очень широко применяется тепловой насос. Но Россия в этом вопросе находится едва ли не на самом последнем месте. В статье подсчитаны финансовые затраты на теплоснабжение тепловым наосом и...

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

В промышленности электрическая энергия из тепловой получается путем промежуточного преобразования её в механическую работу.

В энергетике реализован ряд тепловых схем парогазовые установки, имеющих свои особенности и различия в технологическом процессе.

Разработка и исследование автономных cистем тепло...

В соответствии с тенденциями развития градостроительства в Туркменистане все большее внимание уделяется использованию автономных систем отопления, охлаждения и горячего водоснабжения зданий промышленного и гражданского назначения.

Похожие статьи

Аккумуляторы тепловой энергии и их применение

Тепловой аккумулятор состоит из резервуара для хранения, аккумулирующей среды (рабочего тела), устройств для зарядки и вспомогательного оборудования.

В случае отопления помещений применяется аккумулирование с использованием тепла фазового перехода...

Тепловые характеристики алюминиевых радиаторов из...

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.

Алгоритм расчета насоса системы охлаждения (3 контура)...

Задаем: – Расчетный расход теплоносителя 3 контура: ; – Расчетное сопротивление системы 3 контура: ; – Расчетное сопротивление участка системы, на котором параллельно расположены насосы 3 контура...

Технологии, способствующие повышению энергоэффективности...

Ключевые слова: энергоэффективное строительство, тепловой аккумулятор, фазовый переход.

Любой тепловой аккумулятор (ТА) хранит теплоту во всем объеме, а теряет ее со своей внешней

Сделаны выводы о высокой перспективности парафинов в данной области.

Анализ энергоэффективности тепловых насосов в системах...

Как известно, эффективность применения тепловых насосов напрямую связано с температурным режимом региона (потенциал грунта как источника низкопотенциальной тепловой энергии для южных регионов существенно выше, чем для северных).

Управление системой горячего водоснабжения зданий...

Приведены исследования характерных режимов работы теплообменной системы горячего водоснабжения зданий; даны рекомендации по экономия тепловой энергии. Ключевые слова: горячее водоснабжение, теплообменник, клапан с электрическим приводом, тепловая энергия.

Формирование теплового режима охладителя наддувочного...

Более высокая теплоотдача от двигателя. Недостаточно корректный расчет. Определены направления для увеличения количества

‒ Снижение противодавления от поверхностей двигателя за вентилятором. Расчет теплового баланса со снижением расхода воздуха с 6,3...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

Сегодня в мире в качестве альтернативного источника отопления очень широко применяется тепловой насос. Но Россия в этом вопросе находится едва ли не на самом последнем месте. В статье подсчитаны финансовые затраты на теплоснабжение тепловым наосом и...

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

В промышленности электрическая энергия из тепловой получается путем промежуточного преобразования её в механическую работу.

В энергетике реализован ряд тепловых схем парогазовые установки, имеющих свои особенности и различия в технологическом процессе.

Разработка и исследование автономных cистем тепло...

В соответствии с тенденциями развития градостроительства в Туркменистане все большее внимание уделяется использованию автономных систем отопления, охлаждения и горячего водоснабжения зданий промышленного и гражданского назначения.

Задать вопрос