Иванов В.И. и др. Техническая эксплуатация строительных, дорожных и коммунальных машин в зимнее время

Подождите немного. Документ загружается.

где

−

l теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

расходуемого в течение 1 часа,

кг

;

−

l расход воздуха подогревателем

кг

При этом

lGl ⋅= , (3.13)

где

−

теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг

топлива, кг возд/кг топл; −

G часовой расход топлива подогревателем,

кг

Общее количество продуктов сгорания

2222

NOOHCO2

MMMMM

. (3.14)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при

определяется

7815,0594,0052,0063,00725,0M

кг

кмоль

Средней теплоемкостью рабочего тела называется отношение

количества теплоты, сообщаемой телу в заданном процессе, к изменению

температуры при условии, что разность температур является конечной

величиной. Величина теплоемкости зависит от температуры и давления тела,

его физических свойств и характера процесса.

Для расчетов рабочих процессов обычно пользуются средними

мольными теплоемкостями при постоянном объеме и при постоянном

давлении. Между ними существует зависимость

315,8)mc()mc(

−

, (3.15)

315,8)cm()cm(

′

′′

, (3.16)

315,8)cm()cm(

′

′′

, (3.17)

Таким образом, из уравнения теплового баланса можно определить

количество остаточного тепла, которое расходуется на разогрев двигателя и

потери в окружающую среду

ож

ост

QQQQQ

−

, (3.18)

По результатам экспериментальных исследований процесс разогрева

силовой установки подогревателями с автоматизированным управлением

режимами (полный, средний, малый) можно разделить на основной

(температура охлаждающей жидкости на выходе из подогревателя не выше

70 – 75 °С) и дополнительные этапы (подогреватель переключается на

режимы с меньшей подачей топлива). Из таблицы 3.6 и рисунка 3.8 видно,

что начало разогрева двигателя (6-12 минуты разогрева) в зависимости от

исходной температуры характеризуется крайне низким темпом изменения

его теплового состояния. Поэтому для основного этапа необходимо выделить

начальный и эффективный периоды разогрева. Нетрудно найти количество

тепла на разогрев силовой установки с учетом потерь тепла в окружающую

среду для начального этапа разогрева

ост

Q и для эффективного этапа

ост

Q . Данные в таблице 3.5 приведены для силовой установки с дизельным

двигателем V8 КамАЗ 740.

ос

t – температура окружающей среды, °С;

исх

t –

температура исходного состояния двигателя, °С.

Рис. 3.8 Периоды и этапы разогрева двигателя подогревателем

жидкостным: 1 – условная точка перехода от начального к

эффективному периоду разогрева двигателя (основной этап); 2

– условная точка завершения основного этапа разогрева

двигателя (готовность к пуску) и перехода к дополнительным

этапам (средний режим); 3 – точка перехода от среднего режима

работы на малый режим.

Таблица 3.6

Основные показатели экспериментальных пусков подогревателей с

удельной тепловой производительностью 1,43 кВт/литр при разогреве

дизельного ДВС V8 КамАЗ 740

ос

t , °С

исх

t , °С

, мин

′

, мин

′

, мин

-1 -5 23 6 17

-2 -6 32 8 24

-11 -15 30 10 20

-11 -16 36 10 26

-18 -21 40 12 28

-21 -25,2 38 12 26

На рисунке 3.9 представлены зависимости времени разогрева силовой

установки на начальном и эффективном периодах, а также на основном этапе

от температуры исходного состояния силовой установки.

-42-38-34-30-26-22-18-14-10-6-2

исх

τ, мин

Рис. 3.9 Зависимости времени разогрева силовой установки на начальном,

эффективном периодах, а также на основном этапе от температуры

исходного состояния двигателя: 1 – начальный период; 2 – эффективный

период; 3 – основной этап.

Если в зависимости (3.2) заменить массу условного тела

ус

G , его

среднюю теплоемкость

ср

С условным параметром

, который

характеризует теплопередачу тепла от охлаждающей жидкости к силовой

установке, а также теплоотдачу тепла в окружающую среду, и другим

присоединенным к двигателю массам, то количество тепла для разогрева

двигателя можно определить по следующей зависимости

⋅

−

⋅

)tt(UQ

исхгсу

, (3.19)

где U – условный параметр, характеризующий теплопередачу тепла от

охлаждающей жидкости к силовой установке, а также теплоотдачу тепла в

окружающую среду, и другим присоединенным к двигателю массам

(табл. 3.7, рис. 3.10),

мин

кВт

⋅

;

t – температура готовности двигателя к

пуску, С7570t

−= ;

исх

– температура исходного теплового состояния

двигателя,

;

– продолжительность разогрева двигателя от температуры

его исходного теплового состояния до температуры готовности (табл. 3.6,

рис. 3.9), мин.

Необходимо выбрать критическую зону силовой установки, по которой

следует вести расчет параметра U. За критическую зону целесообразно

принять менее разогреваемый цилиндр двигателя, поскольку по его

тепловому состоянию могут определяться условия холодного пуска, а также

показатели предельных значений износов для двигателей внутреннего

сгорания.

Используя метод Эйлера и температурные зависимости состояния

критической зоны (первый цилиндр) получим параметры теплоотдачи от

охлаждающей жидкости в двигатель и теплопередачи от двигателя к

окружающей среде U, а также темп разогрева V (табл. 3.6, рис. 3.10, 3.11).

Таблица 3.7

Показатели процесса разогрева двигателя на среднем режиме по

программе «нормальный»

исх

ºС

ºС/мин

U ,

кВт

⋅°

U ,

кВт

⋅°

-5 1,999 5,737 0,237 0,068

-6 1,252 4,001 0,448 0,116

-15 1,721 5,248 0,335 0,077

-16 1,226 4,095 0,559 0,113

-21 0,766 3,865 0,627 0,122

-25 1,96 4,401 0,3404 0,0941

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

-42-38-34-30-26-22-18-14-10-6-2

исх

U, кВт/

С ч

Рис. 3.10 Зависимости условного параметра U от температуры исходного

состояния двигателя на начальном и эффективном периодах разогрева: 1 –

начальный период; 2 – эффективный период разогрева.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

-42-38-34-30-26-22-18-14-10-6-2

исх

С/ мин

Рис. 3.11 Зависимости темпа V от температуры исходного состояния

двигателя на начальном и эффективном периодах разогрева: 1 –

начальный период; 2 – эффективный период разогрева.

Необходимое количество тепла на начальном периоде разогрева можно

определить по следующей зависимости.

(

)

исхтсIн

су

ttUQ −⋅τ

′

⋅= , (3.20)

где

U – условный параметр, характеризующий теплопередачу тепла от

охлаждающей жидкости к силовой установке и теплоотдачу тепла в

окружающую среду, а также другим присоединенным массам двигателя на

начальном периоде разогрева (рис. 3.10);

′

– время разогрева силовой

установки на начальном периоде (рис. 3.9), ч;

тс

– температура двигателя в

точке условного перехода от начального к эффективному периоду разогрева,

С.

Значение температуры двигателя в точке условного перехода от

начального к эффективному периоду разогрева можно определить, зная

значения темпов разогрева по формуле.

исх

тс

Vtt

′

⋅

, (3.21)

где

V – темп разогрева на начальном периоде (рис. 3.11), ºС/мин;

′

– время

начального периода разогрева силовой установки (рис. 3.9), мин.

Количество тепла необходимого на эффективном периоде разогрева

можно определить по следующей зависимости.

(

)

тсгIэ

су

ttUQ −⋅τ

′′

⋅= , (3.22)

где

– условный параметр, характеризующий теплопередачу тепла от

охлаждающей жидкости к силовой установке и теплоотдачу тепла в

окружающую среду, а также другим присоединенным массам двигателя на

эффективном периоде разогрева (рис. 3.10);

′

– время разогрева силовой

установки на эффективном периоде (рис. 3.9), ч.

Техническую производительность подогревателя по составляющим

начального и эффективного периодов разогрева можно определить по

следующей зависимости.

су

сусу

ППП += , (3.23)

где

су

П – техническая производительность подогревателя на начальном

периоде разогрева, кВт;

су

П – техническая производительность

подогревателя на эффективном периоде разогрева, кВт.

Техническую производительность подогревателя

потр

П , рассчитанную

с учетом теплопередачи и теплоотдачи в течение одного часа работы, можно

определить по формуле.

можсупотр

ПППП ++= , (3.24)

где

ож

П – техническая производительность подогревателя в течение одного

часа его работы для разогрева только охлаждающей жидкости, кВт;

П –

техническая производительность подогревателя в течение одного часа его

работы для разогрева только моторного масла, кВт.

Таким образом, определив потребное количество тепла можно

осуществить выбор подогревателя жидкостного по его тепловой

производительности.

4. Рекомендации к выполнению контрольной работы

Успешному выполнению контрольной работы студентом способствует

правильно, по возможности, подробно сформулированные в задании

руководителем цели и задачи работы. Задания к контрольной работе

целесообразно разрабатывать для студентов по вариантам.

4.1 Варианты заданий к выполнению контрольной работы

ЗАДАНИЕ

к контрольной работе для студентов заочной дистанционной формы

обучения, по дисциплине «Техническая эксплуатация СДКМ в зимнее время»

для специальности 190603 «Сервис транспортных и технологических машин

и оборудования (Строительные, дорожные и коммунальные машины)»

Тема «Обоснование и оценка эффективности

средств облегчения пуска ДВС»

Учебные цели

1. На основе самостоятельного изучения литературы выполнить анализ:

- особенностей эксплуатации СДКМ в зимнее время;

- основных правил эксплуатации машины в зимних условиях;

- отказов агрегатов и механизмов, преждевременного износа деталей

при отрицательных температурах окружающей среды;

- правил эксплуатации основных агрегатов, систем СДКМ в зимних

условиях;

- основ безопасного использования машины в условиях низких

температур.

2. Выполнить обоснование, подобрать по показателям тепловой

производительности и оценить эффективность подогревателя жидкостного

СДКМ согласно варианта и шифра задания.

Исходные данные

Исходные данные для первого и второго разделов контрольной работы представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Исходные данные для выполнения контрольной работы

Исходные данные для расчетов (раздел 2)

Шифр

задания

Вариант задания

Содержание раздела 1,

согласно перечня

вопросов, раздела 2

настоящих методических

указаний

ДВС (табл. П.2)

Согласно

табл. П.1

обозначение для

климатической

зоны

Условия теплоотдачи в

окружающую среду

1 2 3 4 5 6 7

01 1.1

ЯМЗ-236М2-15

(Экскаватор ЕК-270)

Утепление силовой

установки

02 1.2

ЯМЗ-236М2-26

(Экскаватор Е30)

Утепление силовой

установки

03 1.3

ЯМЗ-236М2-28

(Экскаватор ЭО-5116-1)

Безветренная погода,

разогрев силовой

установки без утепления

04 1.4

ЯМЗ-236М2-28

(Экскаватор ЕК-400)

Безветренная погода,

разогрев силовой

установки без утепления

05 1.5

ЯМЗ-236Г (Экскаватор

ЭО-33211)

Безветренная погода,

разогрев силовой

установки без утепления

Вариант 1 (расчет в

соответствии с

методикой раздела

3.1, настоящих

методических

указаний)

2.1

ЯМЗ-236Г-

3 (Экскаватор

ЕТ-25)

Скорость ветра 3 – 4 м/с,

разогрев силовой

установки без утепления

Окончание табл. 4.1

1 2 3 4 5 6 7

07 2.2

А-41 (Автогрейдер ДЗ-

99)

Скорость ветра 3 – 4 м/с,

разогрев силовой

установки без утепления

08 2.3

Д-65Н (Промышленный

трактор ЮМЗ-6КЛ)

Утепление силовой

установки

09 2.4

СМД-18Н

(Промышленный трактор

ДТ-75Н)

Утепление силовой

установки

2.5

СМД-62

(Промышленный трактор

Т-150К)

Скорость ветра 3 – 4 м/с,

разогрев силовой

установки без утепления

Исходные данные для расчетов (раздел 2)

ДВС (табл. П.3)

Согласно табл. П.1 обозначение

для климатической зоны

t ,

11 2.6 ЯМЗ-238НД 4-1 (Бульдозер Т-15.01) I

12 2.7 ЯМЗ-8482.1001 (Автогрейдер ДЗ-98В1)

13 2.8 ЯМЗ-238НД3 (Автогрейдер ДЗ-98В7) II

14 2.9 ЯМЗ-238НД2 (Автогрейдер ДЗ-98В9) II

15 2.13 ЯМЗ-236ДК-7 (Бульдозер Т-11.01.я1) II

16 2.14 ЯМЗ-238ГМ2 (Экскаватор ЭО-5126) II

17 2.15 А01МС (Экскаватор ЭО-4225А) II

18 2.16 У1Д6-ТКЕ5 (Автогрейдер ДЗ-98В3) II

19 3.1 А01МС (Автогрейдер ДЗ-122Б) I

Вариант 2 (расчет в

соответствии с

методикой раздела

3.2, настоящих

методических

указаний)

3.2 ЯМЗ-238НД 4-1 (Бульдозер Т-15.01) II