CC BY
40
УДК 621.867.7:62-82 М.П. Хомутов
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ТЕПЛООБМЕННИКА НА ТЕПЛОВЫХ ТРУБАХ
В статье рассмотрена конструкция и описан принцип работы экспериментального стенда для испытаний теплообменника на тепловых трубах с каталитическим обогревателем.
Машины и механизмы, оснащенные гидроприводом, эксплуатируются в самых разнообразных условиях - от самых комфортных, что характерно для станочного парка машиностроительных предприятий, до экстремальных.
Самоходные и передвижные машины применяются практически во всех отраслях промышленности, промышленном дорожном и жилищном строительстве, сельском хозяйстве.
Главным фактором, определяющим эффективность машин и их гидроприводов, является температура окружающей среды (воздуха), которая обуславливает температуру и вязкость рабочей жидкости.
Для гидрофицированных машин при отрицательных температурах отмечается увеличение потока отказов, в том числе с разрушением гидроагрегатов, наработка на отказ гидроагрегатов и особенно насосов в 1,5-2 раза ниже, чем при работе в тех же режимах в летнее время.
Это сопряжено с увеличением пусковых моментов страгивания пар трения, с возникновением кавитации в гидроприводе и управляющей гидроаппаратуре, а для машин с разветвленной гидросистемой - со сбоями в управлении, для машин с низким качеством очистки рабочей жидкости - с интенсивным изнашиванием пар трения и др.
Кроме того, до выхода гидропривода на оптимальный режим по температуре, машина работает «сама на себя», т.е. с коэффициентом полезного действия примерно на 15% ниже номинального значения в зависимости от наружной температуры [1].
Существует множество различных технических решений этой проблемы. К таким можно отнести: разогрев рабочей жидкости отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, разогрев уменьшением теплоотдачи за счет снижения вместимости гидробака, разогрев дросселированием рабочей жидкости и электронагрев рабочей жидкости. Это наиболее характерные, но не единственно возможные технические решения [1]. Одним из наиболее перспективным, на наш взгляд, является установка в гидросистему каталитического теплообменника на тепловых трубах [2].
Для определения эффективности такого теплообменника был спроектирован и изготовлен специальный стенд (рис. 1).
Стенд представляет собой бак 1 с рабочей жидкостью с установленными в нем тепловыми трубами 2 так, что их конденсатная зона омывается рабочей жидкостью, а испарительная зона размещена над нагревательным устройством, представляющим собой каталитический нагреватель. Между дном бака и поверхностью каталитического нагревателя установлена асбестовая прокладка 4, исключающая перегрев и окисление рабочий жидкости.
Для определения температуры рабочей жидкости в период разогрева в баке установлены измерительные зонды ТП1, ТП2, ТП3, ТП4, которые соединены с измерительным блоком ИТМ-4 с помощью кабелей. Точками обозначены места установки зондов.
С помощью термоэлектрических преобразователей ТП5, ТП6 и измерительного блока Ш 45.30 определяется температура газов на поверхности каталитического нагревателя и в испарительной зоне тепловых труб.
Герметичные измерительные зонды ТП1, ТП2, ТП3, ТП4 выполнены из нержавеющей стали. Внутри зондов располагаются термоэлементы, в качестве которых используются никелевые терморезисторы. Преобразователи ТП5, ТП6 представляют собой хромель-алюмелевые датчики для измерения температуры ТХА 9312. Диапазон измеряемых температур таких датчиков от 40 до 900°С.
Техника
Рис. 1. Схема экспериментального стенда
Измерительный блок ИТМ-4 представляет собой четырехканальный измеритель температуры. Диапазон измерения температуры от минус 40 до плюс 150°С. Погрешность измерения ± 0,5°С.
Прибор электрический для измерения температуры Ш 45.30 имеет диапазон измерения от минус 200°С до плюс 650°С. Предел допускаемой основной погрешности - 1%.
Ниже представлена фотография экспериментального стенда (рис. 2).
При проведении исследований предусмотрена возможность изменения количества тепловых труб и объема рабочей жидкости в гидробаке.
При исследовании устройства разогрева рабочей жидкости стенд работает следующим образом. Пары бензина в каталитическом нагревателе, испаряясь, попадают на предварительно прогретую до температуры 200°С поверхностью катализатора и окисляются кислородом воздуха. При таком диффузионном окислении паров бензина кислородом воздуха выделяется тепло, которое посредством тепловых труб передается рабочей жидкости.
Таким образом, стенд позволяет получить данные по влиянию площади и количества тепловых труб на интенсивность разогрева рабочей жидкости, и как следствие, установить оптимальные конструктивные параметры теплообменных устройств.
Рис. 2. Экспериментальный стенд Литература
Каверзин, С.В. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах / С.В. Каверзин, В.П. Лебедев, Е.А.Сорокин. - Красноярск, 1998. - 240 с.
Каверзин, С.В. Каталитический теплообменник на тепловых трубах / С.В. Каверзин, Е.А. Сорокин, М.П. Хомутов // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Машиностроение. - Красноярск, 2000. - Вып. 18.
---------♦-------------
1
2
УДК 667.637.2:621.7.029 С.И. Торопынин, А.Ю. Селин
КОЭФФИЦИЕНТЫ И ПЛОЩАДИ ТРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДИСКОВ ФРИКЦИОНОВ ТРАКТОРОВ «КИРОВЕЦ»
На основании теории трения и изнашивания предложена методика и выполнены расчеты по определению номинальных, фактических и контурных площадей контакта. Номинальные давления на рабочие поверхности дисков определены расчетным путем на основании рабочих чертежей деталей и технических характеристик узла. Приведены контурные и фактические площади контактов, удельные давления и коэффициенты трения дисков при температуре выше 6000С.
Поверхности двух трущихся тел соприкасаются между собой лишь отдельными пятнами контакта, площадь которых очень мала и, соответственно, давления сжатия очень высоки. Так, например, даже при соприкосновении плиток Иогансона, являющихся эталоном точности изготовления, фактические пятна кон-
