ДИПЛОМ (1229627), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

кВт;

кВт;

кВт.

Тепло, выделяемое обмотками тягового электродвигателя, определяем по формуле (2.1)

, кВт,

где – механические потери машины;

– сумма потерь в машине при номинальной нагрузке.

, (2.4)

где – К.П.Д. тягового электродвигателя, для ЭД118 А = 0,915;

– активная мощность, подводимая к двигателю при номинальной нагрузке, = 305 кВт.

, кВт (2.5)

Подставив численные значения в формулы(2.5) и (2.1), получим:

кВт;

кВт;

кВт.

Тепло выделяемое резисторами ослабления поля определим по формуле

, Дж , (2.6)

где I – сила тока протекающего через резистор, А;

R – сопротивление резистора, Ом;

t – время протекания тока через резистор, секунд.

Сопротивление резисторов ослабления поля тяговых электродвигателей типа КФ составляет: первой ступени – 0,019 Ом, второй ступени – 0,0092 Ом.

Среднее значение силы тока. Протекающего через резистор ослабления поля зависит от тока двигателя и коэффициента возбуждения. На тепловозах серии ТЭ10 установлены тяговые электродвигатели типа ЭД118А. Коэффициент возбуждения составляет: в режиме ОП 1 – 60 %, в режиме ОП 2 – 36 %.

Средняя скорость движения тепловоза серии ТЭ10 в режиме ОП 1 составляет 45 км/ч, а в режиме ОП 2 – 65 км/ч.

Частота вращения якоря тягового электродвигателя определяется по формуле

, об/мин, (2.7)

где V – средняя скорость движения на данном режиме ослабления поля,

= 45 км/ч, = 65 км/ч;

– передаточное отношение тягового редуктора, = 4,4;

1,05 – диаметр колёс, метров.

Таким образом для режима ослабления поля первой ступени получим

об/мин.

Для режима ослабления поля второй ступени получим

об/мин.

По электромеханическим характеристикам тягового электродвигателя определяем токи двигателя при α = 60 %, I_тэд = 500 А и при α = 36 %, I_тэд = 600 А.

Рисунок 2.1 – электромеханические характеристики тяговых электродвигателей типа ЭД–118А [2]

На первой ступени ослабления поля тяговых электродвигателей коэффициент возбуждения α = 60 %, поэтому ток протекающий через резистор ОП 1 будет равен

, А, (2.8)

где I_тэд – ток тягового электродвигателя при n = 1000 об/мин = 16,7 с^-1;

0,4 – процент тока протекающего через шунтирующие резисторы.

А.

На второй ступени ослабления поля тяговых электродвигателей коэффициент возбуждения α = 36 %, поэтому ток протекающий через резистор ОП 2 будет равен

, А, (2.9)

где, I _тэд – ток тягового электродвигателя при n = 1446 об/мин = 24,1 с^-1 ;

0,64 – процент тока протекающего через шунтирующие резисторы.

А.

Определяем количество теплоты выделяемое резисторами ослабления поля

Вт;

Вт.

Теплота, выделившаяся при сгорании топлива, только частично переходит в полезную эффективную работу на валу двигателя. Остальная часть её уносится с отработавшими газами, передаётся в систему охлаждения, масляную систему, окружающую среду и так далее, то есть составляет тепловые потери.

Пользуясь табличными данными приведём составляющие внешнего теплового баланса дизеля 10Д100.

Виды отводы теплоты:

а) с водой g_в = 15,92 %;

б) с маслом g_м = 11,05 %;

в) с газами g_ог = 36,5 %.

Количество теплоты отведённой с водой от дизеля определяется по формуле

, кВт, (2.10)

где – количество подведённой с топливом располагаемой (химической) теплоты, = 5850,5 кВт;

– удельное количество теплоты отведённое с водой от дизеля, = =15,92 %.

, кВт.

Количество теплоты отведённой с маслом от дизеля определяется по формуле

, кВт, (2.11)

где Q₁ – количество подведённой с топливом располагаемой (химической) теплоты, Q₁ = 5850,5 кВт;

– удельное количество теплоты отведённое с маслом от дизеля, = 11,05 %.

, кВт.

Количество теплоты отведённой с отработавшими газами от дизеля определяется по формуле

, кВт, (2.12)

где Q₁ – количество подведённой с топливом располагаемой (химической) теплоты, Q₁ = 5850,5 кВт;

– удельное количество теплоты отведённое с отработавшими газами от дизеля, = 36,53 %.

, кВт.

Как видно из расчётов самое большое количество теплоты отводится с отработавшими газами дизеля, но использовать это тепло для зарядки аккумулятора крайне сложно ввиду малых коэффициентов теплопередачи дымных газов. Требуются теплообменники с большой площадью теплообмена, что влечёт за собой появление больших гидравлических сопротивлений выпуску выхлопных газов силовой установки и как следствие уменьшение мощности дизеля.[2]

Тепло отводимое от электрических машин и от резисторов ослабления поля так же не может использоваться ввиду его малой величины. Это тепло может использоваться для обогрева секций холодильника, аккумуляторных батарей, трубопроводов водяной, масляной и топливных систем при использовании воздуховодов тубусов с проведёнными в них трубопроводами этих систем и проведённых к аккумуляторным батареям либо кабине машиниста (по типу централизованной системы воздушного охлаждения электрических машин и аппаратов используемой на тепловозах серии ТЭП70).

Самым оптимальным является применение энергии отводимой с водой и маслом дизеля.

Учитывая, что основной источник тепловой энергии на тепловозе – двигатель внутреннего сгорания (ДВС), наибольший эффект можно получить при взаимодействии выбранного вещества с системой охлаждения, представленной разветвлённой водяной системой охлаждения. Так как максимальное значение температуры охлаждающей жидкости тепловоза не превышает 95 °С, была отработана и рассмотрена небольшая группа веществ, имеющих температуру плавления ниже необходимой максимальной. Причём, чем выше температурный переход и удельная теплота плавления рабочего вещества, тем больший эффект можно получить. Кроме того, определённые ограничения накладывает специфика работы тепловозов в зимнее время, заключающаяся в необходимости многократно проводить над собой закона-переменные режимы, реально претендуют на широкое применение. В этом случае срок службы рабочего вещества и всей системы может быть неограничен.

Одновременно при выборе рабочего вещества накладывались и явные ограничения, присущие многим вновь разрабатываемым системам. Это жёсткая экологическая безопасность, пожара-взрывобезопасность, низкая стоимость и другие факторы. Были отобраны и рассмотрены различные вещества, реально претендующие на проведение полномасштабных испытаний на локомотивах. Некоторые технико-экономические параметры отобранных веществ её анализ показывает, что наилучшими характеристиками обладают гидроокись бария и раствор едкого натра, они же хорошо соответствуют приведённым выше специфическим требованиям. [4]

Так при подготовке тепловозов к работе в зимний период времени. На тепловозах с водомасляным охлаждением часть водяных секций второго контура в соответствии с инструкцией по эксплуатации тепловозов отключаются постановкой металлических прокладок, их можно заменить аккумуляторами тепловой энергии выполненных по типу секций охлаждения воды с идентичными габаритными размерами.

Конструктивно система представляет собой обычный теплообменник, выполненный в виде термоса. Устройство содержит два корпуса из нержавеющей стали: наружный, заполненный теплоизоляционным материалом и внутренний, который заполняется теплопоглощающим материалом.

В теплопоглощающем материале расположен пучок медных трубок, который служит нагревательным элементом. Трубки заключают между собой два концевых коллектора как у секций охлаждения воды. Коэффициент полезного действия устройства во многом зависит от качества теплоизоляции между внутренним и наружным корпусами. [5]

Режим зарядки термоса и интенсивное накопление теплоты начинается во время работы двигателя, как только температура охлаждающей воды достигает температуры плавления рабочего тела, сосредоточенного в термосе.

После длительной стоянки тепловоза пред пуском дизеля предварительно прогревают систему охлаждения тепловой энергией, запасённой в термосе. Циркуляция воды через термос обеспечивается водяным насосом с электроприводом от аккумуляторной батареи тепловоза.

После запуска дизеля цикл перезарядки термоса повторяется. Продолжительность перезарядки зависит от ряда параметров: объёма водяной системы, энергоёмкости термоса, температуры окружающей среды, режима последующего нагружения дизеля и темпа прогрева системы охлаждения.

1 – коллектор; 2 – трубная коробка; 3 – наружный корпус; 4 – внутренний корпус; 5 – коллектор радиатора; 6 – рабочее вещество; 7 - теплоизоляционные материал; 8 – отверстия для отвода и подвода воды; 9 – отверстия для пропуска шпилек крепления секции к коллектору

Рисунок 2.2 – Устройство радиаторной водяной секции [2]

Модернизированная система охлаждения тепловоза представлена на рисунке 2.3, двух контурная система тепловоза дополнена соединительным звеном, включающим водяной насос В_нэл с приводом от аккумуляторной батареи тепловоза и четырьмя двухходовыми кранами К1–К4. В рассечку первого контура охлаждения дизеля установлен тепловой аккумулятор.

При обычной работе тепловоза. Как только температура теплоносителя первого контура поднимается выше 65 °С, начинается зарядка теплового аккумулятора с раствором едкого натра (Na(OH)H₂O). При этом зарядка термоса не оказывает влияния на режимы охлаждения дизеля. Краны К1 и К2 установлены на прямой пропуск воды. Аналогично в штатном режиме функционирует второй контур охлаждения водомасляного теплообменника (ВМТ) и охладителя надувочного воздуха (ОНВ). Краны К3 и К4 установлены на прямой пропуск воды.

Характеристики

Список файлов ВКР