ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219220), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При соответствующих концентрациях хрома защитная пленка фактически неразрывна и покрывает всю поверхность металла. Хотя эта пленка может растрескаться и отскочить при изменении температурных напряжений в металле или из-за эррозийного действия потока охлаждающей воды в местах ее наибольшей скорости, но она будет непрерывно самовосстанавливаться, если концентрация хроматных добавок в охлаждающей воде будет поддерживаться на достаточном уровне по отношению к другим, растворенным в воде солям. Однако если концентрация недостаточна для того, чтобы получить блокирующую смесь в порах оксидной пленки, то это послужит причиной осаждения смеси окислов в свободном виде, а видимого контакта с металлической поверхностью раковин не получается. Ингибитор (замедлитель) в этом случае может быть исключен из восприимчивых к коррозии пораженных мест металлической поверхности, что ускоряет коррозию, происходящую за защитной пленкой.
Для системы охлаждения тепловоза концентрация хроматных добавок 0,2 % или выше (обычно эти добавки представлены хроматом натрия) в основном предохраняет от коррозии поверхности как черных, так и цветных металлов. Эти ингибиторы (замедлители) наиболее эффективны в виде обычных хроматных форм при содержании в растворе ионов водорода, выражаемом числом 6,0 (щелочная среда). Для черных металлов нет верхнего предела содержания ионов водорода в охлаждающей воде, но при контакте охлаждающей воды с поверхностью алюминия, бронзы или цинка число, выражающее содержание ионов водорода, не должно превышать 9,5.
При установочном размещении агрегатов системы водоподготовки особое внимание должно быть уделено применению специальных устройств, которые контролируют качество заполняющей систему охлаждения воды в то время, когда она сливается на период текущего осмотра или ремонта тепловоза. На основании каждой взятой при этом пробы охлаждающей воды делаются выводы о необходимости применения и о количестве тех или иных добавок. Имеется несколько методов испытания, применяемых для нахождения соответствующей концентрации хроматов в охлаждающей воде. Как правило, эти испытания производятся в пунктах, не имеющих хорошо оборудованных лабораторий, где такие испытания могут быть проведены с большой степенью точности. Эти испытания известны под названием колориметрического цветного сравнения и измерения электропроводности; возможно также проведение испытаний по методу пятнообразования, при которых применяется лента фильтровального типа, пропитанная всеми необходимыми химическими реагентами. Все эти испытания производятся специально подготовленными людьми из обслуживающего персонала депо. При последнем виде испытаний одна капля воды, взятая из системы охлаждения тепловоза, за 1,5–2 мин изменяет цвет испытательной бумаги; затем этот цвет сравнивается с цветом стандартной карточки.
По результатам сравнения этих цветов определяют концентрацию хроматов в растворе и необходимую дозу добавок, которая требуется для доведения раствора до стандартного содержания хроматов. Хотя морозоустойчивые охлаждающие растворы (антифризы) не рекомендуются дизелестроителями для использования в системах охлаждения дизелей по различным обстоятельствам, таким, например, как способность их проникать в капиллярные отверстия и т. д., некоторые железные дороги сочли необходимым применить эти растворы на время стоянки тепловоза в нерабочем состоянии. Но эти растворы не применяются в сочетании с хроматными добавками, так как эффективность действия хроматов как ингибитора (замедлителя) коррозии в этом случае теряется, а окисление антифриза может привести к выпаданию тяжелого грязевидного осадка.
4.1.2 Нехроматная обработка воды
Персонал, обслуживающий тепловозы, часто жалуется на воспаление и повреждение кожи рук вследствие соприкосновения с охлаждающей водой, в которой содержатся хроматные добавки. Был проведен ряд исследований, чтобы определить, насколько основательны эти претензии. Результаты этих исследований указывают на то, что целый ряд обстоятельств, характеризующих обслуживание тепловозов, затрудняет возникновение контакта охлаждающей воды с кожей рук обслуживающего персонала. Тем не менее эти жалобы побудили тепловозостроителей к экспериментам по получению таких составляющих добавок к охлаждающей воде, которые не содержали бы хроматов, но и не уступали бы последним в их полезных свойствах. По опубликованным в печати сведениям такие добавки разработаны и применяются на многих железных дорогах.
Среди требований к химическому составу таких добавок содержится то, что они должны предотвращать появление твердой пленки накипи и возникновение коррозии в охлаждающих системах, а также обеспечивать безопасность обслуживания тепловоза, т. е. не служить причиной повреждений или каких-либо заболеваний кожи рук ра бочих тепловозных бригад. Те же требования одинаково относятся и к незамерзающим растворам (антифризам); они также должны быть безвредными по отношению к неметаллическим поверхностям, с которыми соприкасаются, как, например, поверхности резиновых шлангов, прокладок, сальниковых набивок и свинцовых уплотнений. К специальным требованиям также относится и то, что такие растворы должны предупреждать электролитическую диссоциацию, вызываемую в результате контакта разнородных металлов. Проводящиеся в данное время в этом направлении исследования позволят быстро разрешить эту проблему, вызвавшую некоторые затруднения в достижении максимальной эффективности при эксплуатации тепловозов.
4.1.3 Применение присадки ИНКОРТ-8МЗ
Присадка к воде ИНКОРТ-8МЗ (универсальная), обеспечивает защиту системы охлаждения от коррозии, образования отложений и кавитационной эрозии. Отмывает ранее образовавшиеся в системе охлаждения карбонатные и железистые отложения, препятствует образованию на теплопередающей поверхности металлов плотной накипи и тем самым существенно повышает эффективность теплообмена и увеличивает срок службы двигателя.
Присадка ИНКОРТ-8МЗ представляет собой концентрированный раствор органических и неорганических ингибиторов коррозии и диспергаторов.
Внешний вид присадки ИНКОРТ-8МЗ – сиропообразная жидкость малинового цвета, плотность при 20 °С равна (1,30 ± 0,02) кг/дм3.
Расход концентрата присадки – 2 литра на 100 литров воды. Щелочность 2 %-ного (объемного) раствора в воде рН равно 10,6-11,4 при 25 °С. Температура затвердевания минус 17 °С.
После размораживания концентрат присадки сохраняет свои свойства, растворимость в воде – неограниченная.
Концентрат присадки подвергается регенерации, пожаро-взрывобезопасна, не содержит хроматов, нитритов, канцерогенных веществ, относится к третьему классу опасности по ГОСТ 12.1.007.
Для приготовления охлаждающей жидкости с присадкой ИНКОРТ-8МЗ можно использовать воду, отвечающую следующим требованиям: общая жесткость – не более 8 мг-экв/дм3; содержание хлор-ионов – не более 400 мг/дм3; содержание сульфат-ионов – не более 400 мг/дм3.
Для дизелей, работающих большим сроком, необходима предварительная очистка системы от накипи и продуктов коррозии.
ИНКОРТ-8МЗ жидкий раствор, вводится в концентрированном или в разбавленном водой виде в циркуляционную систему охлаждения дизеля через горловину расширительного бака. Присадку необходимо заливать через воронку с сеткой. С целью удаления отложений солей и накипи в дизелях, бывших в эксплуатации, необходимо предварительно промыть систему охлаждения водой с присадкой ИНКОРТ -8МЗ (25 дм3 присадки на 1м3 воды) в течении от 1,5 до 2 часов при работающем дизеле. Промывную жидкость слить в емкость для отстаивания, промыть систему охлаждения дизеля водой и вновь заправить водой с присадкой. Промывные воды слить в емкость для сбора отработанной охлаждающей жидкости для отстаивания или регенерации. Отстоявшийся раствор в дальнейшем использовать для приготовления охлаждающей жидкости с присадкой.
Для приготовления охлаждающей жидкости может использоваться вода в виде конденсата, вода после ионнообменной обработки, либо природная вода, отвечающая специальным требованиям.
Для приготовления охлаждающей воды нельзя использовать сильно хлорированную воду (с резким запахом), так как при этом происходит нейтрализация раствора, что приводит к снижению антикоррозийных свойств охлаждающей жидкости.
Для приготовления охлаждающей жидкости необходимо исходить из нормы расхода концентрата присадки 20 дм3 на 1м3 циркулирующей жидкости в системе. Величина рН свежеприготовленного раствора должна быть в пределах от 10,6 до 11,4.
В случае испарения или утечек охлаждающей жидкости дозаправку необходимо осуществлять введением концентрата присадки и воды в систему охлаждения исходя из соотношения 2,0 дм3 ИНКОРТ-8МЗ на каждые 100 дм3 воды.
При техосмотре, ремонте дизелей или других операциях охлаждающую жидкость сливать в специальную емкость и подвергать регенерации.
Перед остановкой дизеля для ремонта или его разборки, необходимо слить охлаждающую жидкость и обязательно промыть водой систему охлаждения при работе дизеля на холостом ходу в течение 10-15 минут.
В процессе работы с присадкой дизелей, бывших в эксплуатации, возможны течи жидкости через щели, возникшие в процессе отмывки ранее образовавшихся продуктов коррозии в местах уплотнения. Поэтому необходимо следить за герметичностью резиновых и дюритовых уплотнителей.
В процессе эксплуатации могут снижаться антикоррозийные свойства присадки ИНКОРТ-8МЗ.
Контроль ингибирующих свойств и содержание ИНКОРТ-8МЗ в охлаждающей жидкости, достаточное для защиты металлов от коррозии, осуществляется по величине водородного показателя рН. В процессе работы дизеля величина рН охлаждающей жидкости должна быть не ниже 10,0, измерение рН охлаждающей жидкости проводят на рН-метре или по индикаторной бумаге сотрудники химической лаборатории.
При снижении рН раствора ниже 10,0, но не ниже 9,6 , охлаждающая жидкость подлежит регенерации, в противном случае утилизации.
Запрещается работа двигателя при рН раствора ниже 10,0 и выше 11,5.
4.2 Усовершенствование охлаждающего устройства тепловоза изменением характеристик теплоносителя
Как известно, использование процесса кипения охлаждающего теплоносителя дает возможность использования ряда выгодных особенностей:
- теплоноситель, охлаждающий головку поршня и стенки цилиндра, полностью защищен от перегрева, т. к. при заданном давлении температура кипящей жидкости всегда остается постоянной, а подводимая теплота расходуется на преодоление межмолекулярных связей и преобразование части жидкости в пар;
- охлаждение поршня и стенки цилиндра дизеля происходит равномерно по всей площади поверхности;
- тепловая энергия, отводимая с парообразным теплоносителем, может быть преобразована в электрическую энергию или полезную работу;
- теплоносители с низкой температурой кипения имеют низкую температуру кристаллизации, что исключает проблему разрушения труб при замерзании теплоносителя в холодное время года;
- интенсивность теплопередачи при фазовом переходе очень высока, что обусловлено высоким значением теплоты парообразования веществ. Например, удельная теплота парообразования воды составляет 2257 кДж/(кг) [2], а удельная теплоемкость воды составляет 2,4 кДж/(кг∙°С). Таким образом, теплота, отведенная при нагревании 10 кг воды на 94 °С, эквивалентна теплоте, отведенной при испарении 1 кг воды.
В традиционной системе охлаждения тепловозного дизеля жидкий теплоноситель охлаждает несколько объектов – надувочный воздух, масло дизеля и детали дизеля. Каждый из объектов охлаждения имеет свой оптимальный диапазон рабочих температур. Надувочный воздух в воздухоохладителе охлаждается до температуры 55-78 °С в зависимости от типа компрессора. Масло в водомасляном теплообменнике охлаждается до 60-80 °С. При охлаждении деталей дизеля теплоноситель (вода) доводится до температур: 80-90 °С – при традиционном охлаждении; 110-130 °С – при высокотемпературном охлаждении.
При этом разность температур охлаждающей воды на входе и выходе из теплообменника составляет 6-10 °С. Однако температура кипения охлаждающего теплоносителя имеет постоянное значение при нормальных условиях окружающей среды, что препятствует одновременному использованию процесса кипения теплоносителя в охлаждении всех объектов охлаждения водяной системы тепловоза. В свою очередь, применение нескольких различных теплоносителей конструктивно сложно и экономически невыгодно. Схема циркуляции теплоносителя (воды) в традиционной системе охлаждения (на примере 2ТЭ10) приведена на рисунке 4.1.
1 – дизель-генератор; 2 – радиаторные секции; 3 – расширительный бак; 4 – водомасляный теплообменник; 5, 6 – водяные насосы; 7 – охладитель надувочного воздуха
Рисунок 4.1 – Схема водяной системы тепловоза 2ТЭ10
Исходя из сказанного выше, целесообразной станет разработка механизма регулирования температуры кипения теплоносителя в охлаждающем устройстве тепловоза, что позволит использовать все преимущества процесса кипения теплоносителя в охлаждении деталей дизеля, масла дизеля и надувочного воздуха, задействовав при этом единый теплоноситель для всех контуров охлаждения.
Первым таким механизмом является добавление присадок. Однако присадки, значительно понижающие температуру кипения веществ, на сегодняшний день неизвестны, а метод выведения присадок из теплоносителя в расширительном баке при смешении теплоносителя всех контуров системы является серьезной проблемой. Тем не менее, широко применяются гидрофобизирующие присадки, действие которых облегчает процесс конденсации теплоносителя, обращенного в пар в процессе кипения на охлаждаемой поверхности. Например, соли третично-первичных диаминов, растворенные в изопропиловом спирте и введенные в замкнутый контур в количестве (0,5-1,5)∙10-3 г/кг воды, значительно повышают интенсивность капельной конденсации пара на латунных трубах конденсатора.
Вторым механизмом регулирования температуры кипения теплоносителя является изменение концентрации легкокипящих веществ в водном растворе. Раствор на основе воды является наиболее выгодным с точки зрения себестоимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
