книги из ГПНТБ / Крашенинников Е.М. Зимняя эксплуатация лесовозных тракторов и автомобилей

верхностях двигателя. Твердые отложения на теплопере­ дающей поверхности значительно снижают коэффициент теплопередачи.

4. Получение теплоносителя не должно вызывать

особых затруднений и больших затрат.

Для предпускового подогрева автомобильных и трак­ торных двигателей в качестве теплоносителей применя­ ются водяной пар, горячая вода, нагретый воздух, ды­

мовые газы и нагрев открытым пламенем.

Все перечисленные теплоносители в той или иной

степени удовлетворяют вышеуказанным требованиям. Окончательный выбор теплоносителя требует в каждом конкретном случае основательного и детального изуче­ ния его свойств.

Водяной пар находит широкое применение для

подогрева автотракторных двигателей в предпусковой период как в насыщенном, так и в перегретом состоянии. Пар является наиболее интенсивным теплоносителем.

Такое количество тепла не может быть сконцентрирова­ но в килограмме какого-либо другого из перечисленных

теплоносителей. Большое теплосодержание пара дает возможность обходиться небольшим количеством его для сообщения значительного количества тепла.

Пар может быть использован для подогрева двига­ телей двумя способами:

во-первых, подачей пара в водяную рубашку, где он, конденсируясь, отдает свое тепло стенкам водяной рубашки и,

во-вторых, пропусканием пара через воду, залитую в систему охлаждения, где пар, конденсируясь, нагрева­ ет воду, а нагретая вода передает тепло стенкам водя­ ной рубашки двигателя.

Прогрев двигателя во втором случае менее эффекти­

вен по сравнению с первым, так как вначале необходимо прогреть воду, а уже она будет отдавать свое тепло на

нагрев двигателя. Время прогрева двигателя во втором

случае будет больше, чем в первом, а кроме того, вто­ рой способ более сложен в осуществлении. Наибольшее распространение получил первый способ, как более про­ стой и эффективный, который мы рассмотрим более подробно.

При соприкосновении пара со стенками водяной рубашки двигателя, температура которых ниже темпе­ ратуры насыщения, пар конденсируется. Тепло, выделяе­ мое при конденсации, передается стенкам двигателя, за счет чего прогревается двигатель. На шероховатой смачиваемой поверхности пар конденсируется в виде пленки (пленочная конденсация). При пленочной кон­ денсации тепло передается от пара к стенке через плен­ ку конденсата, которая представляет собой основное термическое сопротивление.

Теплоотдача пара к стенкам двигателя при пленоч­ ной конденсации зависит от толщины пленки воды, и чем больше ее термическое сопротивление, тем мень­ ше теплоотдача и тем медленнее прогревается двига­ тель. На величину теплоотдачи влияет также загрязнен­

ность стенок водяной рубашки двигателя. Чем больше загрязнены стенки, тем больше термическое сопротивле­ ние и тем медленнее будет прогреваться двигатель.

Загрязненные стенки оказывают влияние на величину коэффициента использования теплосодержания пара.

С увеличением загрязнения стенок коэффициент исполь­

зования теплосодержания пара понижается.

Коэффициент использования теплосодержания пара представляет собой отношение тепла, идущего на нагре­ вание двигателя, к теплосодержанию пара, вводимого за период прогрева.

и окончательно

где QH — тепло, идущее на нагрев двигателя (ккал); QT —теплосодержание пара, введенного в двигатель;

(ккал);

Qn—тепловые потери (теплосодержание конденсата и несконденсировавшегося пара) (ккал);

tK—средняя температупа конденсата (°C); GK—вес конденсата (кг);

50

Gn—вес пара, введенного в двигатель за период прогрева (кг);

i — теплосодержание пара (ккал1кг).

Величина коэффициента использования теплосодер­ жания пара г,п находится в пределах 0,80—0,95, или

80—95%.

Горячая вода как теплоноситель находит широ­ кое применение для предпускового подогрева автотрак­ торных двигателей, но по сравнению с паром содержит значительно меньшее количество тепла в 1 килограмме.

широко применяется как теплоноситель в связи с про­ стотой ее нагрева.

Прогревать двигатель горячей водой можно двумя способами: во-первых, посредством циркуляции горячей воды в системе охлаждения и, во-вторых, заливкой горя­ чей воды в систему охлаждения.

Первый способ подогрева более эффективен, не тре­ бует специально оборудованной установки, в связи с чем распространен довольно ограниченно.

Второй способ наиболее прост и широко распростра­ нен из всех существующих способов, несмотря на сравнительно малую его эффективность. Этот способ не требует какого-либо специального и сложного обору­ дования. Недостаток этого способа состоит в том, что коэффициент теплоотдачи воды без вынужденного дви­

жения со свободной конвекцией сравнительно невелик,

а вместе с этим двигатель прогревается очень мед­ ленно.

Использование теплосодержания воды при прогреве

двигателя зависит от разности температур горячей воды, заливаемой в двигатель, и температуры охлаж­ денной воды, спускаемой из двигателя.

Для оценки использования теплосодержания воды принимается коэффициент использования теплосодержа­ ния воды, который представляет собой отношение тепла,

идущего на нагревание двигателя, к теплосодержанию воды, залитой в двигатель.

51

i'r—теплосодержание горячей воды (ккалjкг); tr —температура горячей воды (°C);

£охл— температура охлажденной воды (°C);

'z охл—теплосодержание охлажденной воды (ккал]кг); GB—вес воды, залитой в двигатель (кг).

Коэффициент использования теплосодержания воды практически не превышает 0,70—0,75. Сравнительно низ­

кий коэффициент использования теплосодержания воды объясняется низким коэффициентом теплоотдачи, нерав­ номерностью распределения температуры залитой воды по высоте и неравномерностью распределения веса

металла в двигателе.

Во время подогрева двигателя горячей водой темпе­ ратура воды в нижней части системы охлаждения ниже,

чем в верхней части на 40° и более. Это не дает возмож­ ности полностью охладиться воде з связи с возмож­

ностью замерзания ее в нижней части системы охлажде­ ния. Чтобы предохранить воду от замерзания, ее спу­ скают и заливают новые порции горячей воды. Вместе со спущенной охлажденной водой теряет часть тепла,

отчего понижается коэффициент использования тепло­ содержания воды (т]в ).

Воздух и дымовые газы (топочные газы) как теплоносители также находят некоторое применение для предпускового прогрева двигателя. Они могут при­ меняться для подогрева двигателя и отдельных узлов трактора или автомобиля. Воздух и топочные газы являются наименее эффективными теплоносителями.

Один килограмм сухого воздуха при температуре 100° и давлении 1 атм имеет теплосодержание только

52 •

24,4 ккал/кг. Это в четыре раза меньше, чем теплосодер­ жание 1 кг воды при той же температуре и в 26 раз меньше, чем теплосодержание 1 кг насыщенного пара при температуре 100° и давлении 1 атм.

Следует также отметить, что коэффициент теплоот­ дачи воздуха и газов очень невелик, а поэтому при подо­

греве двигателя передача тепла от воздуха к стенкам происходит сравнительно медленно.

Низкая удельная теплоемкость воздуха требует зна­

чительного количества, а малое значение коэффициента теплоотдачи требует значительного времени на подогрев

двигателя.

Для сравнения воздуха и воды по теплосодержанию приведем следующий пример: 10 кг воды при темпера­ туре 100° содержит столько же тепла, сколько содержат

31 м3 воздуха при температуре 100° и давлении 1 атм.

При подогреве отдельных узлов трактора и автомо­

биля газом или воздухом не происходит обледенения

наружных обогреваемых поверхностей, что имеет место

при подогреве паром. Кроме того, положительным фак­

тором является то, что воздух и газ являются единствен­ ными теплоносителями для предпускового подогрева двигателей с воздушным охлаждением.

Нагрев на открытом огне является самым

несовершенным и огнеопасным, хотя еще и применяется для подогрева отдельных узлов (впускного трубопрово­

да, нижнего картера с маслом и других узлов трактора

и автомобиля). В связи с тем, что огневой нагрев наи­ более прост и достаточно интенсивен, он находит еще некоторое применение и в настоящее время.

Несмотря на простоту осуществления, этот способ имеет ряд существенных недостатков. Главные его недо­ статки — это неравномерность нагрева, огнеопасность и возможность отложения сажи на обогреваемых поверхностях. Из-за неравномерного и интенсивного огневого нагрева в чугунных деталях трактора или

автомобиля возникают внутренние напряжения, которые могут привести к образованию трещин.

Таким образом, пар является наилучшим теплоно­ сителем для предпускового прогрева двигателей лесовоз­ ных машин. Лучшим способом прогрева двигателя паром является подача пара в водяную рубашку двига­

53

теля, незаполненную водой. Пар может быть также использован для прогрева масла в картере двигателя.

Коэффициент использования теплосодержания пара имеет наибольшую величину по сравнению с другими теплоносителями. Для сравнения приведем величины

полученных на основании экспериментальных данных

коэффициентов использования теплосодержания отдель­

ных теплоносителей при прогреве двигателей:

ГРУППОВЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Групповые подогревательные установки предназна­ чены для быстрого подогрева автотракторных двигате­

лей тем или иным теплоносителем и заправки их горя­

чей водой и маслом перед пуском.

К групповым подогревательным установкам, эксплуа­ тируемым на лесозаготовительных предприятиях, предъявляется ряд требований, обусловленных характе­ ром работы. Эксплуатируемые на лесозаготовительных предприятиях групповые подогревательные установки должны быть подвижными, максимально облегченными, простыми по устройству, неопасными в пожарном отно­ шении и вместе с этим надежными в работе. Такие подо­ гревательные установки рассчитаны для одновременного обслуживания 4—5 тракторов или автомобилей.

За последние годы Центральным научно-исследова­ тельским институтом механизации и энергетики лесной промышленности (ЦНИИМЭ), Ленинградской лесотех­ нической академией им. С. М. Кирова, Уральским лесо­ техническим институтом и рядом других учреждений было создано большое количество различных групповых подогревательных установок, предназначенных в основ­ ном для эксплуатации на предприятиях лесной промыш­ ленности.

Рассмотрим наиболее распространенные в лесной промышленности групповые подогревательные уста­ новки.

54

Передвижная пароподогревательная установка ППУ-3 ЦНИИМЭ (рис. 9). сконструирована лаборато­ рией автотранспорта ЦНИИМЭ. В 1954 году было нача­ то ее серийное производство.

Передвижная пароподогревательная установка пред­ назначена для предпускового подогрева автотракторных двигателей паром, а также для снабжения горячей

водой и маслом двигателей трелевочных тракторов,

автомобилей, передвижных электростанций, работаю­

щих на лесозаготовках.

Эти установки рассчитаны для одновременного про­ грева трех автотракторных двигателей. Пароподогрева­ тельную установку рекомендуется размещать на ровной

площадке. Размеры площадки должны быть такими, чтобы на ней можно разместить ППУ-3 с боксом и все тракторы участка.

Пароподогревательная установка состоит из сборно­

щитового домика, смонтированного на двухполозных санях. Для передвижения установки имеется специаль­ ное прицепное устройство 1. В домике размещаются:

паровой котел 15, термос 12, ручной насос, паропрово­

ды, верстак с тисками 3, скамейка с крышкой 2 и огне­ тушитель 16. Паровой водотрубный котел (рис. 10)

состоит из внутреннего 2 и наружного 1 корпусов, про­ странство между которыми заполняется водой. Внутрен­ ний корпус является топкой котла. Для увеличения поверхности нагрева, усиления циркуляции воды и ско­ рейшего ее подогрева во внутреннем корпусе установ­ лены два змеевика 10.

Для контроля уровня воды в котле в верхней части наружного корпуса установлено водомерное стекло 6. Чтобы котел было удобнее ремонтировать, наружный его корпус изготовлен разъемным, состоящим из нижней и верхней частей. Наружный корпус покрывается листовым асбестом, поверх которого выполнена досчатая облицовка, стянутая стальными обручами. В топке котла расположена колосниковая решетка 12, состоя­ щая из двух половин. Снаружи топка закрывается двер­ цей. Предохранительного клапана в котле нет, а для предотвращения повышенного давления пар через трех­ ходовой кран всегда соединяется с атмосферой. В зави­ симости от положения трехходового крана пар может поступать в паровыводную трубу или же направляться

55

Рис. 10. Водотрубный котел ППУ-3:

1—наружный корпус котла; 2-внутренвий корпус; 3-патрубок дымоходной трубы; 4-стяжной обруч; 5—заливная воронка; б —водочерное стекло; 7 -дроссельная заслонка; 8—рычаг дросселя; 9—дверца топки; 10—змеевики; 11—крышка корпуса сальника; 12—колосниковая решетка; 13—I рышка дна; 14—упор рычага; 1.5—корпус наружный нижний; 16—люк смотровой; 17—паро­ вое пространство; 18- теплоизоляция; /9-доски обшивки; 20—корпус сальника; 21—вентиль

верхнего водопробного краника; 22—пробка спускная; 23 - отражатель

58

Описанная конструкция ППУ-3 несколько отличает­ ся от ранее выпускаемых установок в связи с введением в конструкцию установки ряда изменений, улучшающих

ее эксплуатационные качества.

Теплозарядная станция ТЗС-5. Передвижная тепло­ зарядная станция ТЗС-5 сконструирована Ленинград­ ской лесотехнической академией им. С. М. Кирова. Она

предназначена для предпускового прогрева автотрактор­

пять машин. Теплозарядная станция представляет собой щитовой домик, установленный на двухполозных санях.

Щиты толщиной в 100 мм представляют собой каркас,

обитый с обоих сторон вагонкой и с внутренним заполне­ нием древесной шерстью или опилками. Такая конструк­

ками и верстаком для выполнения различных слесарных работ. Схема паровой системы теплозарядной станции приведена на рис. 11.

Пар к машинам подводится по шлангам от паровы-

водящих патрубков 7 паровой магистрали. Водомаслогрейка является одновременно снеготаялкой, для чего загрузочный люк ее расположен снаружи станции. За­ правлять водомаслогрейку можно, забирая воду шлан­ гом из водоема посредством насоса 12.

59