4. Средства подогрева двигателей и автомобилей в целом. Групповые источники тепла Оборудование стоянок безгаражного хранения

К оборудованию стоянок безгаражного хранения можно отнести все средства применяемые для разогрева и подогрева автомобилей находящихся на территории АТП, прилегающих к стоянке безгаражного хранения.

При подогреве не возникает необходимости в мощных, высокопроизводительных источниках тепла. При разогреве автомобиля источник тепла должен обладать большой теплопроизводительностью, чтобы обеспечить обогрев агрегатов и всего автомобиля за короткий промежуток времени.

Групповые источники тепла в качестве теплоносителя используют воду, пар, масло, воздух, газовоздушную смесь. Они могут использоваться при заполненной и порожней системе охлаждения автомобиля.

Наибольшее распространение в практике работы АТП получили водообогрев и парообогрев, воздухообогрев, электрообогрев, и инфракрасный газовый обогрев.

4.1. Водообогрев и парообогрев

Одним из широко распространенных способов подогрева или разогрева автомобильных двигателей при низких температурах является водообогрев или парообогрев. Для осуществления водообогрева необходимы устройства для нагрева воды, или источники пара, или возможность использования горячей воды, получаемой от ТЭЦ. К устройствам для нагрева воды относятся водогрейные и паровые котлы низкого давления, бойлеры, баки, в которых нагрев осуществляется паром, или электронагревательные устройства. Могут также быть использованы подвижные средства (водомаслогрейки).

На автотранспортных предприятиях получили распространение котлы типа HP и «Универсал». Эти котлы могут быть использованы в качестве водогрейных, а при установке на них сухопарников, и как паровые. При использовании котлов в качестве паровых, установку следует снабжать предохранительным устройством. Чугунные котлы HP достаточно производительны и просты в эксплуатации, однако существенным недостатком их является затруднение механической очистки от накипи. Приспособленность их к работе на низкосортном и влажном топливе ограничена. Основные параметры таких котлов низкого давления, до 68 кПа, приводятся в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Параметры котлов низкого давления

Тип котлов	Поверхность нагрева, м2	Применяемое топливо	Напряжение поверхности нагрева, Вт/м3	Вид топки
1	2	3	4	5
HP	25; 34; 43	Антрацит	17—21	Внешняя с дутьем
Универсал	12,4; 11,8; 21,2; 25,6; 30; 34,4;	Дрова, торф	14—17	То же
СКУ - 4	17; 23; 29; 35; 41; 47; 53	Сортированный антрацит, кокс Кусковый торф	13 9	Внутренняя без дутья
Продолжение таблицы 4.1.
1	2	3	4	5
Котлы с внутренними топками большой модели (Стреля)	24,3; 19,9; 15,5	Сортированный антрацит, кокс Дрова, торф	13 11	» »
Водотрубный котел НР-18	27; 40; 58	Бурый уголь, антрацит	13—14	Внешняя с дутьем
Жаротрубный котел с одной жаровой трубой	30,3; 40,6; 43,5	Мазут Антрацит	23—25 16—29	Внутренняя Внутрен­няя с дутьем

Сведения о баках для нагрева воды приведены на рис. 4.1, из которого видно, что они могут иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Краткие сведения о баках приводятся в табл. 4.2 и 4.3 соответственно. Составной частью установок водообогрева и парообогрева являются также прямоугольные или круглые баки для сбора конденсата. Сведения о таких баках даны на рис. 4.2. Объем бака выбирается равным объему часового расчетного количества конденсата.

Установки водообогрева и парообогрева оснащаются, как правило, двумя насосами — основным, с электроприводом и запасным, с ручным приводом.

Рис. 4.1. Баки для нагревания воды:

а — цилиндрический; б — прямоугольный

Рис. 4.2. Баки для сбора конденсата:

а — цилиндрический; б — прямоугольный

Таблица 4.2.

Характеристики баков для нагрева воды

Емкость бака, л	Размеры бака, мм		Масса бака без змеевика, кг	Для пара низкого давления
	Д	Н		Поверхность нагрева, м2	Число витков
1000	1205	1 000	158	0,155	4
1250	1350	1 000	179	0,950	4
1500	1480	1000	207	1,140	5
2000	1540	1200	296	1,550	6
3000	1890	1200	322	2,230	7

Таблица 4.3.

Характеристики баков для нагрева воды

Емкость бака, л	Размеры бака, мм			Масса бака без змеевика, кг	Для пара высокого давления
	к	м	Н		Поверхность нагрева, м2	Число витков
1000	1 400	800	1 000	175	0,775	3
1250	1 180	1 200	1 000	204	0,972	4
1500	1 400	1 200	1 000	227	1,150	4
2000	1 520	1 200	1 200	273	1,152	5
3000	2300	1 200	1 200	363	2,270	5

Давление и температура воды в системе контролируются с помощью манометров и термометров.

Основные сведения о прямоугольных баках для сбора конденсата приводятся в табл. 4.4, а по круглым — в табл. 4.5.

Составными частями установки для водообогрева являются также водомеры, вентили, обратные клапаны, краны и трубопроводы.

Общая схема установки для водообогрева показана на рис. 4.3.

Рис. 4.4. Схема установки для обогрева двигателей водой:

1 — бойлер; 2 — автоматический кран; 3, 6, 9,10 — краны; 4 — муфта; 5 — электродвигатель; 7 — скоростной бойлер; 8 — запасной электродвигатель;11 — резервный насос; 12 — фильтр; 13 — напорный трубопровод; 14 — главный трубопровод; 25 — кран слива воды из двигателя; 16 — патрубки; 17 — дроссельная шайба

Таблица 4.4

Характеристики прямоугольных баков для сбора конденсата

Полезная емкость, л	Размеры, мм				Масса, кг
	А	Б	Н	h
250	520	785	710	610	78
300	620	785	710	610	85
400	850	785	710	610	101
600	850	785	1000	910	129
800	1140	785	1000	910	153
1000	1400	785	1000	910	175
1250	1180	1180	1185	1000	205
1500	1400	1185	1000	1000	227
2000	1520	1185	1200	1100	273
3000	2300	1185	1200	1110	363

Таблица 4.5.

Характеристики круглых баков для сбора конденсата

Полезная емкость, л	Размеры, мм				Масса, кг
1	2	3	4	5	6
	Д	Д1	Н	h
250	740	350	710	610	73
300	815	350	710	610	81
400	940	350	710	610	100
600	930	350	1000	900	120
800	1000	350	1000	900	140
1000	1205	350	1000	900	158
		Продолжение таблицы 4.5.
1	2	3	4	5	6
1250	1325	350	1000	900	179
1500	1480	400	1000	900	207
2000	1540	400	1200	1110	246
3000	1890	400	1200	1110	322

Горячая вода может быть использована как для подогрева двигателей в межсменное время, так и для разогрева их непосредственно перед пуском. При подогреве вода циркулирует по замкнутому контуру: от водогрейного котла или теплообменника подается с помощью насоса в систему охлаждения двигателя, а затем снова возвращается в котел или теплообменник. Система охлаждения двигателя герметизируется. Для этой цели на заливную горловину радиатора устанавливают специальную пробку с резиновыми прокладками, а контрольную трубку радиатора оборудуют краником. Из условий прочности системы охлаждения избыточное давление воды не должно превышать 30—35 кПа, температура воды порядка 90° С.

При разогреве горячая вода (85—90° С) заливается непосредственно в систему охлаждения. Однако достижение необходимого теплового состояния двигателя после однократной проливки (одной емкости) горячей воды возможно лишь при температуре окружающего воздуха не ниже —10° С. При температуре от —10 до —20° С необходимо пропустить через систему 1,5—2,0 емкости воды, а при температуре ниже —20° С — не менее 2,5—3,0 емкостей, поэтому заливка воды продолжается при открытом спускном кранике. Краник закрывают только после того, как двигатель достаточно прогреется.

Количество воды, затрачиваемое на пролив (разогрев) двигателя при более низких температурах, ориентировочно можно определить по формуле

V= Q(1-0,1t0), (4.1.)

где V — количество воды, необходимое для разогрева, л;

Q — емкость одной заправки воды, л;

U — температура окружающего воздуха, °С.

Для нагрева воды, а также масла для двигателей автомобилей, работающих в отрыве от основной базы, могут быть использованы передвижные средства: автомобили-водомаслозаправщики (ВМЗ) или маслозаправщики (МЗ). На каждом таком автомобиле имеются цистерны с заправочным оборудованием и комплексом устройств для разогрева масла и воды.

В качестве примера на рис. 4.5 показано устройство автомобиля-маслозаправщика МЗ-51М и схема его нагревательной системы. Нагревательная система состоит из одной или двух форсунок, баков для топлива, трубопроводов, регулирующей и контрольно-измерительной аппаратуры. Топливо подаётся к форсункам с помощью сжатого воздуха от компрессора автомобиля. На топливопроводах имеются предохранительные клапаны.

Водомаслозаправщик ВМЗ-ЗИЛ-157К монтируеться на шасси автомобиля ЗИЛ-157К. Его характеристики: ёмкость цистерн для воды 1400 л, для масла 700 л; продолжитесь нагрева масла и воды от 10 до 70—100°С 94 мин; производительность раздачи масла при 85° С через один рукав 170 л/мин, через два рукава 280 л/мин; воды через один рукав 120 л/мин через два рукава 170 л/мин.

При обогреве двигателей паром, последний подводиться с помощью специальных штуцеров в рубашку системы охлаждения двигателя (рис. 4.6). Как показали исследования, проведенные в НИИАТ, наибольшая равномерность распределения теплоты по всему объему двигателя достигается при такой подаче пара в среднюю часть рубашки охлаждения, при которой он направляется к нижней ее части. В этом случае более успешно осуществляется интенсивный обогрев подшипников коленчатого вала.

Рис. 4.5. Автомобиль-маслозаправщик МЗ-51: а — устройство:

1 — дымовая труба; 2 — облицовка; 3 — люк заливной горловины; 4 — внутренняя обечайка; 5 — жаровая труба; 6 — кабина управления; 7 — форсунка; 8 — фильтр; 9 — на­сос; 10 — отражатель газов; 11 — отстойник; 12 — трубопровод подвода выхлопных газов двигателя к эжектору дымовой трубы; б — нагревательная схема МЗ-51М:

1 — компрессор; 2 — влагоотделитель; 3 — обратный клапан; 4 — ресивер; 5 — предохранительный клапан; 6,7 — манометры; 8 — вентиль подачи воздуха; 9 — вентиль подачи керосина к форсункам; 10 — вентиль подачи бензина; 11 — форсунка; 12 — автомат выключения форсунки; 13 — топливный бак

Рис. 4.6. Обогрев двигателей паром:

а — схема стоянки; б — подвод пара к двигателю; 1 — паровой котел; 2 — главный паропровод; 3 — стояк; 4, 9, 13 — шланги; 5 — отвод; конденсата; 6 — резервуар; 7 — насос; 8 — двигатель; 10, 12, 16 — штуцера; 11 — подогрев картера двигателя; 14 — кран; 15 — пароподводящий патрубок

При использовании для обогрева двигателей пара необходимо иметь в виду, что пар является чрезвычайна интенсивным теплоносителем.

В самом деле, для охлаждения на 1ºС 1 кг воздуха выделяется тепла около 1 кДж; антифриза — 3,4; воды 4,19; пара (со скрытой теплотой парообразования) — 2260 кДж.

Процесс обогрева паром может быть организован без возврата или с возвратом конденсата.

В первом случае пар от котла направляется к обогреваемому двигателю и вводится в его систему охлаждения. Здесь пар отдает тепло и конденсируется. Конденсат стекает из системы нa площадку.

Исходя из условий прочности системы охлаждения, избыточное давление не должно превышать 30,0—35,0 кПа. Иногда при вводе пара в рубашку двигателя применяют отражатели, позволяющие более равномерно распределить его.

Способ использования пара без возврата конденсата наиболее прост и потому получил распространение, однако он имеет недостатки, к числу которых относятся возможность образования трещин блока из-за местных перегревов, необходимость постоянного питания котлов свежей водой взамен безвозвратно потерянного конденсата, и, следовательно, усиленное отложение накипи в котлах. Кроме того, стекающий на площадку конденсат образует наледи, которые затрудняют подход к автомобилю, требуют систематической уборки площадки и могут привести к травмам при пуске двигателей рукояткой.

Применение второго способа (с возвратом конденсата) приводит к усложнению оборудования за счет строительства возвратного трубопровода, так как не весь пар конденсируется в системе охлаждения, а интенсивность подогрева двигателя меньше, чем при первом способе. По этим причинам парообогрев с возвратом конденсата получил лишь ограниченное распространение.

Системы охлаждения некоторых автобусов (например, «Икарус-586») включают в себя несколько радиаторов, расположенных на разных уровнях и на значительных расстояниях один от другого, имеют сложные системы охлаждения и теплообменник системы смазки двигателя. Обеспечение эффективного обогрева в этом случае затруднено.

В министерства автомобильного транспорта РФ предложено решать эту задачу путем подключения параллельно потоку охлаждающей жидкости парового инжектора. Инжектор ускоряет циркуляцию жидкости в системе и повышает эффективность обогрева. Схема устройства инжектора и способ включения его в систему охлаждения показаны на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Применение парового инжектора для обогрева автобусов Икарус:

а — схема включения; б — схема инжектора; 1 — паропровод; 2 — возврат конденсата; 3— шкаф; 4 — радиатор двигателя; 5 — расширительный бачок; 6 — термостат двигателя; 7 — водяной насос двигателя; 8 — теплообменник; 9 — двигатель; 10 — обратный клапан; 11— инжектор

Применение способа обогрева двигателей паром требует соблюдения обычных правил охраны труда и техники безопасности при эксплуатации паросиловых установок. Персонал, обслуживающий котлы, должен быть специально обучен и иметь об этом подтверждающие документы. Следует иметь в виду, что при резком понижении уровня воды в котле, связанном со значительным единовременным расходом пара, может произойти обнажение верхней части поверхности нагрева котла и возникнет опасность взрыва. Понижение уровня воды в котле ниже установленного недопустимо. Внутренние поверхности котлов должны систематически очищаться от накипи. Неисправности кранов, клапанов, фланцев ведут к прорыву пара и могут повлечь за собой ожоги людей, работающих вблизи установки. Как и всегда при эксплуатации котлов, в установленные сроки должна проводиться их проверка инспекцией Котлонадзора, а результаты проверок оформляться соответствующими документами.

Ожоги обслуживаемого персонала могут произойти при присоединении шланга к двигателю, поэтому подвод пара к нему в этот момент должен быть надежно перекрыт. То же относится к моменту отсоединения шланга от двигателя.