ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ВОДОВОЗДУШНЫХ СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ (1234556), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Определяем расход воздуха (4.41)

м³/ч.

Определяем коэффициент теплопередачи для короткой секции радиатора (4.42)

кВт/(м² ).

Расчет коэффициента теплопередачи для короткой секции радиатора с частотой вращения вентилятора 300 об/мин и кг/с

Средний температурный перепад определяется по формуле (4.37)

.

Поверхность теплообмена м².

Количество отводимого тепла определяется по формуле (4.39)

кДж/сек.

Определяем расход воздуха (4.41)

м³/ч.

Определяем коэффициент теплопередачи для короткой секции радиатора (4.42)

кВт/(м² ).

Расчет коэффициента теплопередачи для короткой секции радиатора с частотой вращения вентилятора 450 об/мин и кг/с

Средний температурный перепад определяется по формуле (4.37)

.

Поверхность теплообмена м².

Количество отводимого тепла определяется по формуле (4.39)

кДж/сек.

Определяем расход воздуха (4.41)

м³/ч.

Определяем коэффициент теплопередачи для короткой секции радиатора (4.42)

кВт/(м² ).

Расчет коэффициента теплопередачи для короткой секции радиатора с частотой вращения вентилятора 600 об/мин и кг/с

Средний температурный перепад определяется по формуле (4.37)

.

Поверхность теплообмена м².

Количество отводимого тепла определяется по формуле (4.39)

кДж/сек.

Определяем расход воздуха (4.41)

м³/ч.

Определяем коэффициент теплопередачи для короткой секции радиатора (4.42)

кВт/(м² ).

Расчет погрешности ошибки по паспортным данным приборов

ет погрешности ошибки по паспортным данным0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

, (4.43)

где 0,1- погрешность температурного датчика, %;

0,5 – погрешность расходомера, %;

0,1 – погрешность термоанемометра, %;

n_ДТ = 5 – количество датчиков.

.

5 повышение экологической безопасности работы дизеля в результате контроля степени загрязнения секций радиаторов

5.1 Проблемы эксплуатации секций радиаторов

Охлаждение дизеля, наддувочного воздуха и масла обеспечивает­ся водяной системой тепловоза. Нормальный режим охлаждения, прежде всего, обеспечивает полноту сгорания топлива, что повышает экономичность дизеля и экологическую безопасность. Водяные системы охлаждения вы­полнены раздельными контурами с объединенным расширительным ба­ком. Одной из основных составляющих частей водяной системы охлаж­дения дизеля являются радиаторные секции холодильной камеры, где осуществляется воздушное охлаждение горячей воды, поступающей из водяного коллектора дизеля. На тепловозе типа ТЭ10М установле­ны секции двух размеров: в верхнем ряду длиной 686 мм, в нижнем 1356 мм. Вода в секции проходит по латунным ребренным трубкам, ко­торые впаяны в трубные коробки.

Многолетний опыт эксплуатации секций радиаторов в различных климатических зонах определил основные их недостатки:

1) Внутренние загрязнения

Небольшое внутренние сечение плоскоовальных трубок (поперечный размер всего 1,1мм) связанно с общепринятым мнением, что ширина сечения трубки минимально, при этом достигается наибольший эффект как в отношении увеличения коэффициента теплопередачи, так и в отношении снижения аэродинамического сопротивления. Практика показывает, что трубки с таким сечением интенсивно засоряются минеральными отложениями – накипью.

Результаты обследования достаточно большого количества секций показывают, что при нерегулярной промывке внутренних поверхностей минеральные отложения, особенно коррозионного характера, откладываются в трубных коробках, забивая входные и выходные отверстия латунных трубок рисунок 5.2.

Снижение теплопередачи секций по причине их внутреннего загрязнения обусловлено использованием уменьшенных значений скорости воды в трубках и увеличением термического сопротивления загрязняющих отложений.

А) Б)

Рисунок 5.2 - А) – внутренние загрязнения входных отверстий трубок;

Б) – внутренние загрязнения трубных коробок

2) Низкая надежность секций при работе в экстремально низких температурах.

Сезонные и суточные колебания температуры наружного воздуха, неравномерность распределения температуры по глубине секций приводят к значительным температурным деформациям, вызывающим, со временем появление усталостных трещин в трубных решетках и как следствие течь секции.

Передние (по потоку воздуха) трубки секции охлаждаются более интенсивно, чем последующие. При температуре наружного воздуха –50 ÷ –65ºС разность температур металла первого и последнего рядов трубок («температурный перекос») достигает 50ºС при работе тепловоза на номинальном режиме рисунок 5.3. Вследствие различных температурных удлинений первого и последнего ряда трубок появляются дополнительные моменты, вызывающие высокие напряжения в трубных решетках и трубках. Для такого вида деформаций характерны появления трещин в трубках первого и последнего ряда в местах пайки к трубной коробке.

Рисунок 5.3 – Температурные деформации секции

Перемерзание и разрыв трубок секций радиаторов, также вызваны низкими температурами наружного воздуха. Образование льда внутри трубок, как правило, отмечается по первому ряду рисунок 5.4.

Рисунок 5.4 – Результат перемерзания трубок секции

3) Недостаточная тепловая эффективность секций радиаторов.

До недавнего времени считалось, что трубчато-пластинчатая охлаждающая решетка, состоящая из плоскоовальных трубок с охлаждающими пластинами в наибольшей степени удовлетворяет требованиям эффективной работы секции, но исследуя процесс передачи тепла отмечают, что теплоотдача от трубок к воздуху имеет сравнительно низкое значение, за счет плоскоовальной формы трубки секции радиатора.

Мало эффективная теплоотдача объясняется тем, что движение потока охлаждающего воздуха направленно вдоль поверхности теплообмена плоскоовальной трубки (угол падения потока равен нулю), тем самым не имеет большого влияния на ламинарный пограничный слой охлаждаемой поверхности, который характеризуется низкой теплопроводностью.

Это приводит к увеличению поверхности теплообмена радиатора, и как следствие увеличение затрат цветных металлов на их изготовление.

Выше названные факторы: «температурный перекос» по глубине секции; перемерзание первого и второго ряда трубок; внутреннее загрязнение трубок, низкая тепловая эффективность говорят о неудовлетворительной работе секций охлаждающих устройств тепловозов, связанной с большими финансовыми и материальными затратами на эксплуатацию, обслуживание и ремонт, снижение экономичности дизель генераторной установки что влечет повышение экологической опасности.

Недостатки известных секций и проблемы их эксплуатации составляют актуальность исследований, которые определяют особый подхода к проблеме конструкции и функционирования секций охлаждающих устройств, к научному обоснованию технических и конструктивных решений, обеспечивающие эффективную работу тепловозов особенно при экстремально низких температурах наружного воздуха.

Известно, что температура теплопередающей поверхности рас­считывается по формуле:

(5.1)

где - температура стенки латунной трубки, °С;

- температура рабочего тела (воды, протекающей внутри трубок),°С;

q - тепловая на­грузка поверхности нагрева, кДж/м² час;

α - коэффициент теплоотдачи от стенки к воде, кДж/м² г град;

- толщина латунной стенки и минеральных отложений, м;

- коэффициент теплопроводности металла и отложений, кДж/м град.

Из формулы (5.1) следует, что наибольшее влияние на температуру теп­лопередающей поверхности (стенка латунной трубки) оказывает теп­ловая нагрузка поверхности нагрева (q) и тепловое сопротивление от­ложений ( ). Следовательно, чем больше толщина минераль­ных отложений, тем хуже теплообмен. В конечном итоге трубки лопают­ся, и секции выбраковываются [6].

Для удаления минеральных отложений радиаторные секции снима­ются, устанавливаются на стенде и промываются либо водой под дав­лением до 0,4 МПа, либо, в исключительных случаях, горячим раство­ром щелочи. Указанные методы крайне трудоемки. Латунные трубки секций под давлением часто деформируются, а минеральные отложе­ния плохо удаляются, так как не учитывается химический состав отло­жений и их растворимость [6].

5.2 Состав и причины образования минеральных отложений

Минеральные отложения - накипи - есть результат взаимодействия воды и присутствующих в ней растворимых и взвешенных веществ с теплопередающей поверхностью – металлом [6]. Образование накипи является следствием ряда процессов:

Характеристики

Список файлов ВКР