Особенности теплообменных аппаратов тепловых двигателей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

FEATURES HEAT EXCHANGERS IN HEAT ENGINES

Магистрант Скворцов Дмитрий Сергеевич

ФГБОУ ВО СПбГАУ Санкт-Петербург, Россия

Undergraduate Skvortsov Dmitriy Sergeevich

FGBOU VO SPbGAU St. Petersburg, Russia

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) состоит из множества трущихся друг о друга деталей и процесс фрикции вызывает износ деталей и уменьшение КПД двигателя. Для уменьшения фрикционного износа в ДВС наибольшее применение нашла комбинированная система смазки трущихся деталей. В комбинированной системе смазки ДВС масло может выполнять и охлаждающие функции. Масло подается под давлением в масляные каналы, и смазывание происходит как под давлением, так и при помощи образующейся масляной ванночки, разбрызгиванием. Для эффективной работы всех систем двигателя необходимо поддерживать оптимальный температурный режим в пределах 85-90°С [3, 4].

Для охлаждения моторного масла в некоторых ДВС применяются масляные радиаторы, которые включаются в контур забора масла и установлены в передней части моторного отсека. Процесс охлаждения масла совмещен непосредственно с системой охлаждением (СО) двигателя. Охлаждающая жидкость, проходя через теплообменник СО, забирает часть теплоты от подаваемого в двигатель моторного масла, исключая его перегрев и разложение под действием высоких температур. В комбинированной системе смазки теплота радиатор масляный моторный

Отвод теплоты в радиаторе - воздушном теплообменнике (ВМТО), осуществляется набегающим потоком воздуха, а в жидко-масленой теплообменнике (ЖМТО) теплота от масла отводится потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения ДВС.

ЖМТО имеет как преимущества перед ВМТО, так и недостатки. Первое преимущество обусловлено тем, что температура масла в ЖМТО не опускается ниже температуры охлаждающей жидкости, и разность температурных напряжений деталей двигателя минимальна, то есть наблюдается оптимальный температурный режим работы ДВС.

Второе преимущество ЖМТО проявляется в том, что ЖМТО можно устанавливать в любом удобном месте на двигателе, без использования длинных трубопроводов и множества соединений. Для работы ВМТО необходим поток воздуха, что вызывает сложности с его установкой и требует применения дополнительных деталей.

К недостаткам ЖМТО относится его более сложная конструкция, необходимость технического обслуживания и ремонта. Кроме того, для эффективной работы ЖМТО необходимо обеспечить герметичность. ВМТО более надежен и прост.

В настоящее время ЖМТО широко применяются на отечественных двигателях КАМАЗ и ЯМЗ, также ЖМТО нашли применение во многих современных грузовиках зарубежного производства и даже в компактных моторах легковых автомобилей [2].

Конструктивно ЖМТО могут выполняться кожухотрубными либо пакетно-пластинчатыми. Кроме таких конструкций возможны кожухокоробчатые аппараты. Для двигателей относительно малой мощности возможно применение маслоохладителей на основе схемы "труба в трубе" и некоторых других. Поверхность теплообмена (ПТ) со стороны масла у современных ЖМТО обычно имеет оребрение (рисунок 1).

Взаимная схема течения теплоносителей может соответствовать многократному перекрёстному току при общем противотоке или реверсивному току. Возможны и иные схемы взаимного течения теплоносителей, в том числе не соответствующие каноническим [1].

Пакетно-пластинчатые ЖМТО изготавливают на основе пластин так называемого сетчато-поточного типа. Между пластинами вставляется перфорированная прокладка, предназначенная для интенсификации теплообмена и устанавливаемая на стороне пластины, обращённой к маслу.

Рисунок 1. Поверхность теплообмена из плоско-овальных труб с ленточно-рассечённым оребрением: а - общий вид элемента ПТ; в - вид ПТ по ходу масла; с - аксонометрия оребрения

ВМТО изготавливаются на основе прямоугольных пучков круглых или плоскоовальных труб. Для интенсификации теплообмена поверхности труб, как со стороны воздуха, так и со стороны масла должны иметь оребрение. В этом случае обеспечивается наибольшая компактность соответствующих теплообменников.

В реальных условиях производства агрегатов ДВС часто реализуют компромиссные ранения, не обеспечивающие максимума компактности, но отвечающие приемлемой технологичности. В этих случаях для BMТО применяют трубки, оребрённые только со стороны воздуха, а в некоторых случаях даже трубки без оребрения. Так как в трубках BMТО сравнительно высокое давление масла и отсутствуют условия коррозионного воздействия масла на поверхности теплообмена, то трубки могут выполняться из стали или алюминия. Конструктивно BMТО весьма близок к ЖМТО, но отличается меньшими размерами площади теплопередающей поверхности, а также формой и прочностью [1].

Водомасляный теплообменник нуждается в периодическом осмотре и техническом обслуживании, при котором проводится осмотр ЖМТО на предмет утечек охлаждающей жидкости и масла, проверяется работа термосилового и перепускных клапанов.

С течением времени теплообменник засоряется, вследствие чего поток масла и воды (в пластинчатых ЖМТО) испытывает повышенное сопротивление -- обычно это приводит к срабатыванию перепускного клапана, вследствие чего масло обходит теплообменник. Засорение водомасляного теплообменника затрудняет охлаждение масла, поэтому данная неисправность приводит к перегреву масла и срабатыванию соответствующего индикатора на приборной панели. Засоренный теплообменник снимается и промывается, в некоторых случаях проще заменить узел в сборе. Обычно водомасляные теплообменники имеют длительный срок службы, а при регулярном обслуживании и своевременной промывке и ремонте эта деталь не будет доставлять проблем, обеспечивая эффективное охлаждение масла на всех режимах работы двигателя [2].

Список использованных источников

1. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребенецкийй А.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники. М.: Машиностроение, 1973. - 288 с.

2. Машиностроение. Энциклопедия //Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков и др.; Под общ. ред. А.А. Александрова и Н.А. Иващенко. -- М.: Машиностроение, 2013. - 784 с.

3. Мельников И.В. Грузовые автомобили. Системы охлаждения и смазки. М. 2013. - 38 с.

4. 4 Салова Т.Ю. Кудласевич А.А. Метод оценки тепломассообменных процессов энергетических установок //Словацкий международный научный журналСловакия. Slovak international scientific journal Partizanska, 1248/2 Bratislava, Slovakia 811 03 email: info@sis-journal.com site: http://sisjournal.com 2016, №1, с.64-67.

Размещено на Allbest.ru