Лекция №11 - Средства облегчения пуска холодного двигателя. Пусковые нагреватели
Сравнение предпусковых подогревателей двигателя и салона автомобиля — преимущества и недостатки тепловых аккумуляторов, электрических и автономных пусковых отопителей — журнал За рулем
Компоненты
Устройство, позволяющее подготовить двигатель к легкому пуску и наполнить салон теплом, до сих пор считается элементом роскоши. А ведь оно реально способно сберечь здоровье — как ваше, так и автомобиля.
Холодный пуск двигателя — тяжелое испытание для всех его систем, сопоставимое с несколькими десятками километров пробега в не самых простых условиях. Водителю и пассажирам тоже приходится несладко: замерзшие пальцы плохо держат руль, холод от сидений добирается чуть ли не до позвоночника, а пар от дыхания норовит замерзнуть на стеклах. Но ведь как приятно сесть в салон, где почти комнатная температура, сбросить стесняющие движения перчатки, шапки и шарфы и не дожидаться, пока оттают заиндевевшие стекла...
Так что живущим в холодных регионах есть резон потратиться не на кожаный салон и всевозможные навороты, а на предпусковой подогреватель. Его установка позволяет не только продлить жизнь двигателю, но и сэкономить топливо, которое холодный двигатель потребляет куда охотнее.
Жидкостные отопители: голосуем за автономию
Пожалуй, наиболее распространенными можно считать автономные жидкостные отопители. По сути это печка, работающая на бензине или солярке. Насос качает горючее из бака в камеру сгорания, где готовится топливо-воздушная смесь. Она поджигается от раскаленного керамического штифта, которому, в отличие от металлического, для достижения рабочей температуры достаточно небольшого тока, что экономит заряд аккумулятора.
Компоненты
Отопитель греет жидкость из системы охлаждения автомобиля, прокачивая антифриз через свой теплообменник. Тепло передается двигателю и радиатору штатной печки. Когда жидкость нагревается примерно до +30°С, включается вентилятор салона.
Как только температура достигнет нужной величины (более 70°С), отопитель переходит в «половинный» режим, а потом и в режим ожидания, оставляя работать устройство для продувки камеры сгорания, жидкостный насос и вентилятор штатной системы отопления. При падении температуры охлаждающей жидкости примерно на 20°С цикл повторяется.
У системы есть и летний режим, когда воздух в салоне время от времени продувается вентилятором. Кондиционер не задействуется — снизить температуру хотя бы до «забортной» удается и без его участия.
Включается автономный отопитель разными способами. Самый простой и доступный — таймером в салоне, которым можно запрограммировать время включения и продолжительность работы. Это удобно, если вы регулярно выезжаете в одно и то же время. При переменном графике предпочтительнее дистанционное управление. Радиопульт действует в радиусе примерно одного километра, если не мешает городская застройка. Он позволяет на расстоянии включить-выключить отопитель или запрограммировать его. Самое продвинутое решение — GSM-модуль, который управляет печкой через команды с мобильного телефона. Теоретически вы можете включать отопление из любой точки планеты, лишь бы вы и автомобиль находились в зоне покрытия сети.
В России наиболее популярны устройства двух немецких брендов — Webasto и Eberspacher. Они выпускают модели для машин разного типа и объема двигателя, а также предлагают широкий выбор способов запуска отопителя и управления им. Существуют и российские аналоги, например самарский «Теплостар», который раза в два дешевле «немцев» и тоже выпускается в различных модификациях.
Компоненты
Тепловой аккумулятор: запасаем тепло впрок
Официально это устройство называется тепловым аккумулятором. Фактически оно представляет собой большой термос, в котором находится жидкость того же объема, что и в системе охлаждения. Пока двигатель работает, жидкость в термосе постоянно обновляется, поддерживая запас «кипятка». Перед пуском отдельный насос меняет холодный и горячий антифриз местами. Из термоса за 10–15 секунд жидкость подается в систему охлаждения, и мотор быстро согревается — можно пускать. В салон сразу же начинает поступать теплый воздух.
Компоненты
Главное в эксплуатации подобных устройств — регулярность поездок. Считается, что при умеренной московской зиме тепло продержится в «термосе» примерно трое суток, но при лютых холодах возобновлять запас «кипятка» желательно каждый день.
Впервые тепловой аккумулятор предложил в Канаде конструктор Оскар Шатц, там же появились первые модели «термосов» под брендом Centaur, который и по сей день считается лидером. Впрочем, пальму первенства оспаривают и отечественные производители. В России есть собственные удачные разработки, среди которых особо известна марка «Автоплюс МАДИ». Также на нашем рынке продвигаются изделия бренда «АвтоТерм».
Компоненты
Электрический подогреватель: в поисках розетки
Еще одно популярное решение подсказано домашним кипятильником. Чего проще — вмонтировать нагреватель в систему охлаждения, разумеется, соблюдая правила пожарной безопасности. Собственно, так и выглядит простейший электрический подогреватель, разъемы которого выводятся обычно на передний бампер и с помощью проводов подключаются к обычной розетке.
Компоненты
1 Обогреватель салона; 2 Дистанционный пульт управления; 3 Стационарный пульт управления; 4 Зарядное устройство аккумулятора; 5 Кабель подключения сети 220V; 6 Подогреватель двигателя.1 Обогреватель салона; 2 Дистанционный пульт управления; 3 Ста
www.zr.ru
ПУСКОВОЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАКТОРОВ СИНТЕЗА АММИАКА
Область техники
Настоящее изобретение относится к области реакторов для производства аммиака. В частности, изобретение относится ко внутреннему пусковому нагревателю с удлиненными электронагревательными элементами для использования в аммиачных реакторах.
Уровень техники
В настоящее время синтез аммиака выполняется в каталитическом реакторе или конвертере (колонне синтеза аммиака), в которых газообразные водород (h3) и азот (N2) вступают в реакцию при высоких давлении (обычно 130 бар и более) и температуре (около 500°C). Известны аммиачные реакторы различных типов; примером обычного варианта выполнения может служить цилиндрический сосуд (корпус) для радиального потока с тремя каталитическими слоями и расположенными между ними теплообменниками охлаждения.
При пуске реактора необходимо подогреть подаваемые в реактор газообразные реагенты до температуры примерно 450-480°C с тем, чтобы начать химическую реакцию. Для этого в известных реакторах используется подходящий пусковой нагреватель, который может быть выполнен как внешний нагреватель, либо как внутренний электронагреватель, помещаемый внутри самого реактора.
Внутренний пусковой нагреватель представляет собой по существу цилиндрическое устройство, коаксиально вставляемое в реактор через отверстие в крышке высокого давления (рассчитанной на работу при повышенном давлении), и состоящее в основном из крепежного фланца с необходимыми электрическими контактами и пучком удлиненных нагревательных элементов.
В известном варианте осуществления, эти электрические элементы выполнены из неизолированной металлической ленты, проходящей вверх и вниз в продольном направлении вдоль электрического нагревателя, поддерживаемой керамическими изолирующими элементами. В другом известном варианте осуществления нагревательные элементы образованы металлическими стержнями в оболочке, обычно U-образной формы. Эти металлические стержни обычно изолированы, но в некоторых случаях используются и неизолированные стержни.
В процессе работы, газообразные реагенты протекают вдоль сквозь подогреватель между нагревательными элементами перед тем, как войти в зону каталитической реакции, например в первый каталитический слой.
В крупном реакторе внутренний нагреватель может иметь длину несколько метров, и для него потребуются соответствующее пространство и средства крепления нагревательных элементов. В известных конструкциях нагревательные элементы фиксируются металлической решеткой или керамическими опорами, соединенными поперечинами. Каждая из этих решеток или керамических опор по существу состоит из кольца с пересекающимися брусьями, образующими квадратную решетку, фиксирующую каждый из нагревательных элементов с определенным зазором.
Такие внутренние нагреватели имеют недостатки, особенно в отношении надежности и срока службы. Отказы внутренних пусковых нагревателей встречаются особенно в современных агрегатах, обладающих высокой производительностью и, соответственно, высокой скоростью газового потока.
Благодаря относительно большому зазору между нагревательными элементами и разделительными элементами и опорной решеткой, нагревательные элементы могут относительно свободно перемещаться в любом радиальном направлении, т.е. плоскости, перпендикулярной продольному направлению, и поэтому они очень чувствительны к вибрациям, создаваемым потоком, к связанному с ними механическому напряжению и износу вследствие относительных перемещений.
Механическое напряжение может приводить к остаточной деформации или механическому повреждению нагревательных элементов. Деформация нагревательных элементов приводит к повреждению самих этих элементов; соприкосновение нагревательных элементов также может привести к повреждению поверхностей нагревательных элементов; соприкосновение неизолированных нагревательных элементов может вызвать короткое замыкание; любое повреждение нагревательного элемента может привести к местному перегреву, из-за, например, локального уменьшения поперечного сечения, с возможным расплавлением и разрушением самого нагревательного элемента.
В случае деформации некоторых нагревательных элементов также могут возникнуть трудности с извлечением пускового нагревателя из корпуса для обслуживания или замены. Также следует отметить, что в большинстве случаев повреждения пускового нагревателя не обнаруживаются сразу, например, из-за того, что реактор продолжает работать продолжительное время с неработающим пусковым нагревателем. Повреждения иногда обнаруживаются через некоторое время, когда нагревательные элементы непоправимо повреждены.
Повреждение пускового нагревателя может привести к продолжительной остановке аммиачного реактора с соответствующими затратами, выраженными в потерях продукции.
Следует также отметить, что внутренний пусковой нагреватель является критическим компонентом, поскольку общий диаметр должен быть как можно меньше, так как нагреватель отбирает часть объема, который может быть использован каталитическими слоями, и, следовательно, химической реакцией. По этой же причине, нагревательные элементы имеют сравнительно большую длину и расположены близко друг к другу, что позволяет выполнить требование малого диаметра с одновременным получением достаточного сечения между нагревательными элементами для газового потока. Обычно не представляется возможным разработать внутренний пусковой нагреватель бóльшего размера и более короткий, чтобы сделать его более устойчивым к вибрациям, создаваемым потоком.
Аналогичные ограничения имеют место и при модернизации существующего аммиачного реактора. Максимальный размер внутреннего пускового нагревателя определяется имеющимся монтажным проемом в крышке корпуса: даже если реактор переоборудуется для более высокой производительности, обычно невозможно или не желательно установить подогреватель бóльшего размера, поскольку такая переделка включала бы дорогостоящую замену всей крышки высокого давления. С другой стороны, модернизация может потребовать увеличения скорости газовых реагентов для повышения производительности, но при этом возрастет риск повреждения пускового нагревателя вибрациями, создаваемыми потоком.
Таким образом, имеется насущная потребность создания пускового нагревателя, в котором могут быть преодолены отмеченные недостатки, в особенности предотвращение отказов вспомогательного оборудования, например пускового нагревателя, влияющих на работу и надежность всего реактора и установки синтеза аммиака. Несмотря на существование такой потребности, сегодня, однако, отсутствует эффективное решение этих задач.
Сущность изобретения
В основе настоящем изобретения лежит задача создания внутреннего пускового нагревателя для реактора синтеза аммиака (аммиачного реактора), более устойчивого к напряжениям, создаваемым газовым потоком и, в частности, менее чувствительный к вибрациям, создаваемым потоком.
Эта задача решается внутренним пусковым нагревателем для аммиачного реактора, содержащим несколько вытянутых электрических нагревательных элементов, проходящих вдоль продольной оси реактора, отличающимся тем, что:
- пусковой нагреватель содержит несколько опорных пластин для нагревательных элементов, каждая из которых имеет наружную раму и параллельно расположенные опорные брусья, противоположные концы которых закреплены в наружной раме, и которые расположены в плоскости, перпендикулярной упомянутой продольной оси, в проходах между нагревательными элементами, соприкасаясь с нагревательными элементами, и
- опорные пластины размещены по меньшей мере одной группой, имеющей по меньшей мере первую и вторую пластины, причем расположение опорных брусьев первой пластины отличается от расположения опорных брусьев второй пластины.
По-разному расположенные опорные брусья опорных пластин, формирующих группу пластин, создают радиальную опору для нагревательных элементов с взаимоусиливающим эффектом. Согласно особенности изобретения, опорные брусья выбранной пластины действуют как средства фиксации для нагревательных элементов в выбранном радиальном направлении пускового нагревателя так, что группа опорных пластин, благодаря упомянутому взаимоусиливающему эффекту, может предотвратить смещение или вибрацию нагревательных элементов в любом направлении, перпендикулярном продольной оси.
В варианте осуществления изобретения, нагреватель оборудован группой(-ами) опорных пластин, включающих перпендикулярные и (или) расположенные со смещением в шахматном порядке брусья, для создания опоры нагревательным элементам, предотвращающей смещение в любом радиальном направлении, перпендикулярном продольной оси нагревателя.
В соответствии с другой особенностью изобретения и при более детальном рассмотрении, подогреватель включает по меньшей мере одну группу опорных пластин, включающую по меньшей мере первую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в первом направлении в плоскости, перпендикулярной продольной оси нагревателя, и по меньшей мере вторую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными во втором направлении, перпендикулярном первому направлению.
В соответствии с другой особенностью изобретения, подогреватель включает по меньшей мере одну группу опорных пластин, включающую по меньшей мере первую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в первом направлении, и по меньшей мере вторую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в том же направлении со сдвигом относительно брусьев первой пластины.
В предпочтительном варианте осуществления, пластины имеют параллельные и расположенные с одинаковым интервалом опорные брусья.
В соответствии с другой, предпочтительной особенностью изобретения, по меньшей мере некоторые из групп опорных пластин включают пластины с по-разному расположенными опорными брусьями с чередующимся расположением в проходах между рядами и (или) столбцами, образованными удлиненными нагревательными элементами так, что группа опорных пластин имеет по меньшей мере один опорный брус в каждом из этих проходов. Такая конфигурация обеспечивает необходимый контакт с нагревательными элементами, противодействующий смещению и вибрации в любом радиальном направлении, перпендикулярном продольной оси нагревателя.
В соответствии с указанной особенностью изобретения, в предпочтительном варианте осуществления, подогреватель имеет по меньшей мере одну группу из четырех пластин в следующей последовательности:
а) первая пластина с параллельными и расположенными с одинаковым интервалом опорными брусьями, проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами;
б) вторая пластина с опорными брусьями, проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами, причем опорные брусья второй пластины перпендикулярны брусьям первой пластины;
в) третья пластина с опорными брусьями, параллельными и смещенными (в шахматном порядке) относительно брусьев первой пластины так, что брусья этой третьей пластины проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям первой пластины;
г) четвертая пластина с опорными брусьями, параллельными и смещенными относительно брусьев второй пластины так, что брусья этой четвертой пластины проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям второй пластины.
В еще более предпочтительном варианте, расположение нагревательных элементов пускового нагревателя образует квадратную сетку, а опорные брусья расположены в проходах в диагоналях между нагревательными элементами. В эквивалентном варианте осуществлений, опорные брусья проходят в ортогональных (взаимно перпендикулярных) проходах между нагревательными элементами.
В предпочтительном варианте осуществления, наружная рама опорных пластин представляет собой кольцо, по существу перпендикулярное направлению расположения удлиненных нагревательных элементов. Опорные брусья выполнены, например, из металлических труб, приваренных на концах к этой наружной кольцевой раме. Как должно быть понятно специалисту, термины перпендикулярный и параллельный используются с учетом обычных допусков в конструкциях.
Нагревательные элементы выполнены в виде резистивных элементов (электрических сопротивлений). В предпочтительных вариантах выполнения изобретения, каждый из нагревательных элементов в основном включает внешнюю оболочку и электрический нагревательный элемент, расположенный внутри этой оболочки и электрически от нее изолированный для предотвращения возможности короткого замыкания.
Объектом изобретения также является конвертер или реактор (колонна) синтеза аммиака, оборудованный упомянутым пусковым нагревателем. Другой задачей изобретения является способ модернизации реактора синтеза аммиака, включающий по меньшей мере шаги извлечения существующего пускового нагревателя и установки пускового нагревателя в соответствии с изобретением в исходный корпус реактора.
Основное преимущество изобретения состоит в том, что удлиненные нагревательные элементы пускового нагревателя поддерживаются эффективно и надежно для противодействии напряжениям и вибрациям, создаваемым газовым потоком реагентов, подаваемых в аммиачный реактор. Более конкретно, непосредственный контакт с опорными брусьями обеспечивает нагревательным элементам опору, противодействующую любым радиальным смещениям в направлениях, перпендикулярных продольной оси подогревателя.
Как было показано выше, пластины с по-разному расположенными опорными брусьями обладают взаимоусиливающим действием в предотвращении вибраций, создаваемых потоком. Чередующееся расположение опорных брусьев пластин, образующих группу пластин, является наиболее предпочтительным, поскольку любой нагревательный элемент закреплен от смещения в некотором направлении прямым контактом с по меньшей мере опорными брусьями одной из пластин из каждой группы пластин, с незначительным зазором или вовсе без зазора.
В результате, нагревательные элементы надежно защищены от разрушительных вибраций, создаваемых потоком.
Эти и другие преимущества будут более очевидны при ознакомлении с приведенным далее описанием предпочтительного варианта и приложенными чертежами, где:
Краткое описание чертежей
на фиг.1 представлен схематический вид разреза аммиачного конвертера, оборудованного внутренним пусковым нагревателем, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на фиг.2 представлен фрагмент пускового нагревателя аммиачного конвертера, показанного на фиг.1;
на фиг.3-6 представлены схемы расположения опорных брусьев и пластин пускового нагревателя, показанного на фиг.2;
на фиг.7 представлен вид типового поперечного сечения пускового нагревателя.
Подробное описание осуществления изобретения
На фиг.1 представлен трехслойный аммиачный реактор или конвертер 1, имеющий корпус 2, содержащий слои катализатора 3, 4 и 5 с расположенными между ними теплообменниками 6 и 7 охлаждения. Реактор 1 оборудован внутренним электрическим пусковым нагревателем 10. На фиг.1 также показана крышка (днище) 12 высокого давления.
Нагреватель 10 в общем представляет собой цилиндрическое устройство, коаксиальное с корпусом 2, окруженное стенкой 8.
Основными компонентами пускового нагревателя 10 являются: крепежный фланец 13 для соединения с крышкой 12 высокого давления, электрические контакты 14, пластина 15 крепления нескольких удлиненных нагревательных элементов, проходящих в направлении, параллельном продольной оси X-X самого нагревателя 10. Ось X-X совпадает с осью основного корпуса 2.
В процессе работы, газообразные реагенты входят в корпус 2 через верхнее впускное отверстие 11 и протекают в кольцевое пространство 2a, подвергаются предварительному нагреву, протекая вверх в теплообменниках 7 и 6, затем протекают по промежутку 8а вокруг стенки 8, входят в пространство 8 с сквозь впускное отверстие 8b, и далее, проходя вдоль оси через нагреватель 10 и соприкасаясь с его нагревательными элементами, достигают требуемой температуры примерно 450-480°C. С выхода пускового нагревателя 10 реагенты проходят к первому каталитическому слою 3, где начинается образование аммиака. Путь движения газообразных реагентов показан стрелками на фиг.1 и 2. Аммиачный конвертер этого типа хорошо известен специалистам и поэтому подробно описываться не будет.
В предпочтительном варианте осуществления, нагревательные элементы представляют собой электрические сопротивления в форме U-образных стержней 16 с металлической оболочкой, имеющих наружную тонкую оболочку и внутренний нагревательный элемент, электрически изолированный от этой наружной оболочки. В предпочтительном варианте, стержни заполнены уплотненным порошком оксида магния, изолирующим нагревательный элемент от наружной оболочки. Внутренний элемент нагревается проходящим электрическим током.
В типовом поперечном сечении нагревателя 10, электрические стержни 16 расположены квадратной сеткой, то есть параллельными рядами и столбцами (фиг.2-7).
У нагревателя 10 также имеются опорные пластины 20 для нагревательных элементов, т.е. для электрических нагревательных стержней 16. Опорные пластины 20 расположены в плоскостях, перпендикулярных продольной оси X-X, и соединены продольными поперечинами 23, образуя опорный каркас для стержней 16. Пластины 20 в общем состоят из наружной кольцевой рамы и параллельных брусьев, прикрепленных своими концами к этой кольцевой раме.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, пусковой нагреватель 10 включает опорные пластины 20 с перпендикулярными и смещенными брусьями, которые касаются нагревательных стержней 16.
В приведенном примере, пластины 20 собраны группами по четыре пластины. Каждая группа пластин включает последовательность четырех пластин 20А, 20B, 20С и 20D с различной структурой. На фиг.2 показана группа 20' четырех пластин, включающая упомянутые пластины 20A-20D, и другая, смежная группа 20'' четырех пластин. Пластины 20A-20D второй группы 20'' расположены в той же последовательности, что и пластины первой группы 20', и так далее.
Конфигурация первой пластины 20А подробно схематически показана на фиг.3. Пластина 20А в основном образована кольцом 21 и параллельными опорными брусьями 22А, проходящими в чередующиеся диагональные проходы N между стержнями 16. Размеры (например, диаметр или эквивалентный размер) брусьев 22А по существу совпадают с зазором "t" между диагональными рядами стержней 16 (фиг.3) так, что каждый брус 22А касается двух диагональных рядов, соседних с этим брусом 22А. В предпочтительном варианте, брусья 22А выполнены из труб, приваренных к кольцу 21, причем номинальный диаметр этих труб равен упомянутому зазору t.
Следующая пластина 20B группы 20' пластин показана на фиг.4. Опорные брусья 22B пластины 20B расположены по диагонали, но лежат в направлении, перпендикулярном брусьям пластины 20А. Таким образом, брусья 22B помещены в проходах Р между стержнями 16, образованных под углом 90° к проходам N, в которых помещены брусья 22А первой пластины 20А.
Третья пластина 20С (фиг.5) включает параллельные брусья 22С, расположенные в том же направлении, что и брусья 22А первой пластины 20А, и проходящие в диагональных проходах N. Брусья 22С третьей пластины 20С, однако, смещены относительно брусьев 22А первой пластины 20А на расстояние, равное расстоянию между двумя последовательными диагональными рядами нагревательных стержней 16. Это можно видеть на чертежах, сравнивая фиг.3 и фиг.5, рассматривая стержень, имеющий обозначение 16*, который соприкасается с первым крайним правым брусом 22* пластины 20А, в то время как первый крайний правый брус 22С пластины 20С, пролегая в следующем диагональном проходе, не соприкасается с тем же самым стержнем 16*.
Четвертая пластина 20D включает брусья 22D, проходящие в том же направлении, что и брусья 22B второй пластины 20B, расположенные в диагональных проходах Р и смещенные таким же образом.
В зависимости от длины нагревателя 10 и расположения нагревательных элементов 16, число групп пластин может меняться, так же как и число пластин 20 в каждой группе. Некоторые группы пластин, например последняя группа, могут быть неполными, включая, например, только три пластины или менее.
Следует отметить, что в соответствии с описанным здесь в качестве примера вариантом осуществления опорные брусья пластин 22А и 22С или, соответственно, 22B и 22D являются взаимодополняющими, т.е. помещены во взаимодополняющие группы диагональных проходов N или P.
На фиг.7 представлено типичное сечение подогревателя 10, которое показывает, что последовательность различных групп пластин позволяет создать радиальную опору нагревательным стержням 16 с каждой стороны. Стержень 16 поддерживается благодаря взаимодействию каждого из стержней 22A-22D, что предотвращает его возможные вибрации в любом направлении, перпендикулярном оси X-X.
Следует иметь в виду, что благодаря контакту с брусьями 22A-22D собственные колебания нагревательных стержней 16 сдвинуты на более высокие частоты, в результате чего пусковой нагреватель 10 значительно меньше чувствителен к разрушительным вибрациям, вызываемым потоком. В то же время, на стержни 16 не воздействуют какие-либо механические ограничения и, например, тепловое расширение может происходить свободно.
На фиг.7 также показано, что нагревательные стержни 16 занимают около 50% имеющегося поперечного сечения подогревателя, оставляя другие 50% сечения для прохождения газового потока сквозь промежутки 24.
В соответствии с изобретением, могут быть осуществлены конфигурации пластин и опорных брусьев с другой геометрией. Например, возможен эквивалентный вариант осуществления, в котором опорные брусья входят в ортогональные проходы L и M между нагревательными элементами 16 (фиг.3). Первая пластина 20А, в этом эквивалентном варианте осуществления, имеет вертикальные брусья в чередующихся проходах M, а вторая пластина 20B имеет горизонтальные брусья в чередующихся проходах L. Брусья третьей и четвертой пластин 20С и 20D в этом варианте осуществления параллельны брусьям пластин 20А и 20B и смещены относительно них.
В других вариантах осуществления, брусья пластин 20 могут быть, например, помещены в два следующих прохода между нагревательными стержнями 16, затем два прохода могут быть пропущены, после чего установлены следующие два бруса и т.д., или какие-либо варианты такой конфигурации.
Предложенный пусковой нагреватель 10 может быть использован для замены существующего внутреннего нагревателя аммиачного реактора, при его модернизации. Согласно фиг.1, основными шагами модернизации являются извлечение существующего нагревателя сквозь верхнее отверстие в крышке 12, и установка нового нагревателя с тем же общим диаметром, что и у прежнего, сквозь имеющееся отверстие в крышке 12. Благодаря использованию нового нагревателя, менее чувствительного к вибрациям, вызываемым потоком, возможно увеличить входную скорость реагентов и их удельный массовый расход в слоях катализатора и производительность реактора 1 в целом. Следует заметить, что эти преимущества получаются без уменьшения реакционного пространства и без каких-либо изменений корпуса 2 или крышки 12.
edrid.ru
Лекция №11 - Средства облегчения пуска холодного двигателя
Существуют различные способы и устройства для облегчения пуска холодного двигателя.
Эти устройства делятся на действующие:
- в предпусковой период и
- в процессе пуска двигателя.
Устройства, облегчающие пуск двигателя в предпусковой период.
К ним относятся подогреватели, обеспечивающие предпусковой прогрев двигателя и его систем, обеспечивающий не только повышение частоты прокручивания двигателя и улучшение условий воспламенения топлива, но и снижение процесса изнашивания при пуске, сокращение времени до начала самостоятельной работы двигателя и уменьшение объема выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Предпусковые подогреватели различаются между собой по виду потребляемой энергии. Для автомобильных двигателей применяются жидкостные подогреватели, работающие на бензине и дизельном топливе, и подогреватели с использованием электрической энергии. Последние имеют ряд преимуществ: высокая надежность, быстродействие, возможность автоматизации процесса прогрева.
По методу превращения электрической энергии в тепловую различают нагреватели сопротивлений, индукционные, электродные, инфракрасные излучатели и полупроводниковые.
Широкое распространение получили электронагревательные элементы в виде герметичных трубчатых электронагревателей (ТЭН). Однако установка ТЭНов на двигатели не всегда удобна и возможна, поэтому обычно их используют в теплообменнике (котле).
Устройства, облегчающие пуск двигателя и действующие непосредственно в процессе пуска, улучшают условия смесеобразования и воспламенения топлива.
К таким устройствам относятся:
- свечи накаливания,
- электрофакельные подогреватели,
- электроподогреватели топливновоздушной смеси,
- устройства для впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости.
Электрофакельное устройство (эфу)
Облегчение пуска холодного двигателя обычно достигается за счет создания в камере сгорания необходимой концентрации паров горючих жидкостей (легковоспламеняющиеся пусковые жидкости «Холод-40» для дизелей и «Арктика» для бензиновых двигателей) или путем повышения температуры воздушного заряда, поступающего в цилиндры.
На автомобилях КамАЗ для обеспечения пуска холодного двигателя в зимний период применено электрофакельное устройство подогрева воздуха, поступающего в цилиндры. Подогрев воздуха осуществляется от факела, образующегося во впускных трубопроводах двигателя при сгорании дизельного топлива в период пуска. Повышение температуры всасываемого воздуха дает возможность увеличить температуру конца сжатия в цилиндрах двигателя и этим облегчить условия самовоспламенения топлива.
Применение электрофакельного устройства обеспечивает пуск холодного двигателя при температуре воздуха до минус 30 °С.
Устройство включает в себя:
- две электрофакельные свечи типа «Термостарт»,
- электромагнитный клапан,
- термореле с добавочным резистором,
- кнопочный выключатель,
- реле выключения электрофакельного устройства и
- контрольную лампу.
Включение ЭФУ при пуске двигателя осуществляется выключателем приборов и стартера.
Кнопочный выключатель и контрольная лампа находятся на щитке приборов слева от рулевой колонки.
Электрофакельные свечи обеспечивают воспламенение топлива и создание факела для нагрева воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Свечи устанавливаются на правом и левом впускных трубопроводах. Свеча, по существу, представляет собой испарительную горелку с электрическим нагревательным элементом в виде тонкостенной гильзы, внутри которой размещена спираль накаливания в специальном наполнителе (керамическом порошке), обладающем хорошей теплопроводностью. Наполнитель обеспечивает электрическую изоляцию спирали от металлической гильзы. Такое устройство нагревательного элемента позволяет защитить спираль от окисления при нагреве и увеличивает срок ее действия. В нижней части факельной свечи прикреплена объемная сетка, окруженная экраном с двумя рядами отверстий для прохода воздуха. Сетка позволяет в небольшом объеме получить большую поверхность испарения и сгорания топлива, а экран предотвращает срыв и затухание факела при повышении скорости движения воздуха во впускных трубопроводах двигателя. Такая конструкция за счет создания оптимальных условий для испарения и сгорания поступившего топлива дает возможность получать устойчивый факел.
Топливо к свече подается из магистрали низкого давления по топливопроводу, который крепится к ней с помощью штуцера. Топливо очищается в фильтре, ввертываемом в штуцер. Количество подаваемого топлива дозируется жиклером.
Рисунок - Электрофакельная свеча:1 — нагревательный элемент; 2 —, кожух нагревательного элемента;, 3— корпус; 4 — топливный фильтр; 5 — топливный жиклер; 6 — трубка:’ 7 — сетка; 8 —гайка; 9 — объемная сетка; 10 — экран
Электромагнитный клапан предназначен для включения подачи топлива к факельным свечам в соответствии со схемой управления и представляет собой прибор, в корпусе которого имеется топливный канал с двумя штуцерами для подвода и отвода топлива. В канале имеется запорное устройство (клапан). Подача топлива включается при открытии запорного устройства, приводимого в действие катушкой — соленоидом. Подача топлива отключается закрытием клапана за счет пружины в случае снятия напряжения с катушки.
Термореле представляет собой спираль, закрытую защитным кожухом, и два контакта. Один из контактов выполнен на конце биметаллической пластины, которая проходит внутри спирали. По спирали пропускается электрическйй ток. В результате нагревания пластина деформируется и замыкает контакты термореле. Питание подается на контрольную лампу и катушку электромагнитного клапана.
Принцип работы электрофакельного подогревателя. При установке ключа выключателя стартера в первое рабочее положение (включение приборов ЭО) и нажатии кнопки выключателя ЭФУ электрическое питание подается на нагревательные элементы факельных свечей через резистор. Контакты термореле разомкнуты, поэтому работают лишь факельные свечи. По истечении 50…70 с замыкаются биметаллические контакты термореле, подавая питание на контрольную лампу и катушку электромагнитного клапана. Загорание лампы сигнализирует о том, что свечи достаточно накалились и электромагнитный клапан открылся.
После загорания лампы переключатель переводится во второе рабочее положение (СТАРТ). В этом случае одновременно включается стартер двигателя и подается питание на факельные свечи помимо резистора, реле отключает обмотку возбуждения генератора на время пуска двигателя. Во время пуска к свече из системы питания топливоподкачизающим насосом подается топливо, которое проходит в кольцевую щель вокруг нагревательного элемента, нагревается и начинает испаряться.
Рисунок - Добавочный резистор с термореле: 1 — термореле; 2 — резистор добавочный
Попадая затем на горячую сетку, парогазовая смесь воспламеняется и образует факел, проникающий внутрь впускного трубопровода. Выделяющаяся при горении топлива теплота вызывает нагрев воздушного заряда и обеспечивает повышение его температуры в конце сжатия на 100…150 °С по сравнению с пуском холодным воздухом. Кроме этого, положительное влияние на пуск оказывает наличие в факеле большого количества продуктов неполного окисления, активизирующих воспламенение основной дозы топлива в цилиндре.
После пуска двигателя и возвращения ключа выключателя стартера в первое рабочее положение водитель имеет возможность некоторое время поддерживать горение факела во впускных трубопроводах, держа включенной кнопку выключателя ЭФУ не более 1 мин.
Как показывают испытания, применение электрофакельного устройства обеспечивает значительное уменьшение минимальных пусковых оборотов и снижает предельную температуру надежного пуска холодного дизеля до минус 30 °С. При этом указанный предел определяется не трудностями воспламенения топлива, а энергетическими возможностями электропусковой системы. Само же электрофакельное устройство может обеспечить воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя при температурах до минус 40 °С.
Устройства, облегчающие пуск двигателя и действующие непосредственно в процессе пуска, улучшают условия смесеобразования и воспламенения топлива. К таким устройствам относятся свечи накаливания, электрофакельные подогреватели, электроподогреватели топливновоздушной смеси, устройства для впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости.
Электрические свечи накаливания
Пуск дизелей с раздельными камерами сгорания улучшается при установке в предкамере или вихревой камере свечей накаливания, которые обеспечивают воспламенение впрыскиваемого топлива.
Свечи накаливания бывают открытого и закрытого типов.
Рисунок - Свечи накаливания: а - с открытым; б -.с закрытым нагревательным элементом;1 -вывод; 2 -центральный электрод; 3 -корпус;4 -спираль; 5-кожух спирали
Свеча накаливания с открытым нагревательным элементом устанавливается в камере сгорания таким образом, чтобы струи распыленного топлива не касались раскаленной спирали во избежание сокращения срока службы свечи. Последовательно со спиралью включается дополнительный резистор, служащий для компенсации падения напряжения в момент включения стартера, в результате чего ток в цепи остается постоянным и степень накаливания не изменяется. Время нагрева спирали до рабочей температуры 850...1000°С составляет30...60с при силе тока 45...50А и напряжении 12В. Спираль свечи нагревается до 900...1000°С, затем свечи остаются под напряжением 1,2...1,7В в течение пуска двигателя. После начала работы двигателя свечи должны быть отключены.
Спираль накаливания закрытой свечи (штифтовой) находится внутри кожуха, заполненного электроизоляционным материалом свысокой теплопроводностью. Материалом кожуха служит сплав инконель (железо-никель-хром).
Время нагрева в зависимости от конструкции нагревательного элемента составляет 7...60с.
Свечи устанавливают в камеру так, чтобы конус струи распыляемого топлива касался лишь раскаленного конца ее кожуха. Вследствие большой тепловой инерции таких свечей нет необходимости устанавливать в их цепь питания дополнительный резистор. Преимущество таких свечой -большая механическая прочность, продолжительный срок службы и небольшие габаритные размеры.
Подогрев воздуха во впускном трубопроводе
Для обеспечения пуска дизелей с большим объемом применяют электрофакельные подогреватели воздуха и штифтовые свечи. В электрофакельных подогревателях электрическая спираль потребляет ток небольшой силы, так как она служит только для подогрева и воспламенения топлива. Воздух во впускном трубопроводе подогревается за счет теплоты, выделяемой при сгорании топливно-воздушной смеси.
Электрофакельный подогреватель автомобилей КамАЗ состоит из двух факельных штифтовых свечей, электромагнитного топливного клапана, термореле с добавочным резистором, кнопочного выключателя, реле электрофакельного устройства, реле отключения обмотки возбуждения, генератора, контрольной лампы и топливопроводов.
3.13.Предпусковой подогреватель
Предпусковой подогреватель предназначен для нагрева жидкости в системе охлаждения и масла в поддоне картера дизельного двигателя перед пуском. Он работает на том же топливе, что и двигатель. На автомобилях устанавливают подогреватель типа ПЖД-ЗО (рис. 3.11)
Рис. 3.11.Электрическая схема управления подогревателем.
Электрическая часть подогревателя состоит из переключателя S, реле включения электродвигателя насоса К1, электродвигателя М насосного агрегата, реле включения электронагревателя К2 электромагнитного топливного коммутатора ТК и свечи зажиганияF. Управление работой подогревателя осуществляется переключателем S, имеющим четыре положения.
Сначала переключатель устанавливается в положение 2и реле К1 включает электродвигатель М насосного аппарата и электронагреватель ЕК топлива. При этом происходит подогрев топлива в специальной камере котла подогревателя и продувка котла. Через 15...20спереключательпереводят в нефиксируемое положение 3.В этом положении К4 включает электромагнитный клапан и транзисторный коммутатор ТК. Топливо, поступающее через клапан, распыляется форсункой, смешиваясь с воздухом, подаваемым вентилятором, который воспламеняется от свечиF.
При эксплуатации автомобилей, когда возникает необходимость пуска охлажденного двигателя без горячей воды в системе охлаждения (или с низкозамерзающей жидкостью), применяют вспомогательные средства, облегчающие пуск двигателя. К ним относятся специальные зимние масла для двигателей и топлива, а также приспособления, улучшающие условия смесеобразования и воспламенения рабочей смеси.
Применение зимних масел и топлив
Подбором масла, обладающего соответствующими вязкостно-температурными свойствами, можно обеспечить пуск двигателя без подогрева. В наибольшей степени удовлетворяют условиям легкого проворачивания коленчатого вала и пуска двигателя при низкой температуре масла АКЗп-6 и АКЗп-10. Эти масла позволяют проворачивать коленчатый вал холодного двигателя при температуре —20—22°С (АКЗп-10) и —26—28°С (АКЗп-6).
Применение дизельного масла ДП-8 обеспечивает надежный пуск дизельного двигателя при температуре до —15° С. При использовании зимой машинного масла С У его разбавляют в соотношении 30—35% веретенного масла АУ или индустриального 12 и 65—70% СУ. Аналогичное масло можно получить разбавлением масла АК-Ю индустриальным маслом 12 в количестве 50% и др. Надо иметь в виду, что применение заменителей является временной мерой.
Для облегчения пуска охлажденного карбюраторного двигателя можно применять зональный бензин АЗ-66, у которого 10-процентная точка кривой разгонки лежит в пределах 65°С. Это обеспечивает надежный пуск холодного двигателя при температуре —8° 15°С. Для пускового топлива устанавливают специальные бачки, откуда бензин через топливный насос в период пуска поступает в карбюратор.
Пуск непрогретого дизельного двигателя при температуре окружающего воздуха — 30°С обеспечивается применением арктического топлива ДА.
Приспособления, улучшающие воспламенение рабочей смеси и пуск двигателя
Улучшение воспламенения может быть достигнуто подогревом рабочей смеси (топлива и воздуха в дизелях) перед поступлением в цилиндры и принудительным распыливанием топлива, вводимого во впускной трубопровод или камеру сгорания.
Для подогрева всасываемого воздуха в дизелях применяют огневые подогреватели.
За последние годы широкое распространение за рубежом получили пусковые жидкости, обладающие свойством легкого воспламенения и смазывания стенок цилиндров.
Пусковая жидкость в распыленном виде вводится во впускную трубу двигателя. В состав пусковой жидкости в качестве основного компонента входит эфир (этиловый или диэтиловый), обладающий хорошей испаряемостью в смеси с маловязким маслом для двигателей, веретенным маслом АУ или другими маслами.
Пусковые жидкости вводятся при помощи пускового устройства. Принципиальная схема подобного пускового устройства показана на рисунке.
Рис. Схема приспособления для впрыска пускового топлива
Полиэтиленовая, желатиновая или алюминиевая ампула 4 с пусковой жидкостью вставляется в резервуар 5 и закрывается крышкой 2, где пробивается пробойником 3. После прокола ампулы жидкость заполняет часть объема резервуара 5. Затем с помощью воздушного насоса 1 в резервуар нагнетают воздух и создают в нем давление. В результате пусковая жидкость по каналу подается через топливный жиклер 8 в смесительную камеру 7. Одновременно воздух из верхней части резервуара через воздушный жиклер 6 поступает в смеситель, где и образуется топливо-воздушная смесь, заполняющая систему до распылителя 9, ввернутого во впускную трубу двигателя. При выходе из распылителя воздух распыливает пусковую жидкость.
Для облегчения пуска двигателей зимой и экономии энергии аккумуляторных батарей применяют передвижной селеновый выпрямитель. Питание выпрямителя подводят от электросети переменного тока по кабелю. Выпрямитель состоит из трехфазного понижающего трансформатора, селеновых столбов, вольтметра, контрольной лампочки и переключателя постоянного напряжения. Использование такого выпрямителя увеличивает срок службы аккумуляторных батарей на 30 — 35%.
Рассмотренные выше вспомогательные средства облегчения пуска холодного двигателя не исчерпывают всех имеющихся приспособлений и способов. Однако они показывают, что при отсутствии специально оборудованных стоянок, применяя описанные средства, можно облегчить пуск холодного двигателя при сохранении достаточной его долговечности.
avtic.umi.ru
Пусковой подогреватель двигателя
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Оборудование, кузов и органы управления
Пусковой подогреватель двигателяПусковой подогреватель двигателя используется на грузовых автомобилях для прогрева двигателя перед пуском в холодное время года при стоянке на улице или в неотапливаемом гараже.
На автомобиле ЗИЛ-130 в устройство подогревателя входят: жаровой водоподогревательный котел (рис. 1) с заливной воронкой, соединяемый трубопроводами с водяной рубашкой двигателя; электрический вентилятор со шлангом подвода воздуха к камере сгорания котла; бензиновый бачок 4 с краном, регулятором подачи топлива с электромагнитным клапаном и топливной трубкой; выпускной патрубок жаровой трубы с лотком для обогрева картера горячими газами; электрическая свеча накаливания.
Рис. 1. Подогреватель двигателя автомобиля ЗИЛ-130
Регулятор подачи топлива обеспечивает равномерное поступление топлива в камеру сгорания котла, а электромагнитный клапан — включение подачи топлива. Регулятор состоит из поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном, который поддерживает постоянный уровень топлива в камере. Из поплавковой камеры топливо поступает по каналу к электромагнитному клапану. Когда переключателем питание катушки электромагнита током выключено, подвижный сердечник клапана под действием пружины перекрывает топливопровод, и подачи топлива не происходит. При включении электромагнита по его катушке проходит ток, сердечник клапана оттягивается, открывая топливопровод и пропуская топливо в камеру сгорания. В топливный канал завернута регулировочная игла, дозирующая поступление топлива.
Управление работой подогревателя осуществляется с пульта управления, на котором расположены: электрический переключатель, контрольная спираль накала электрической свечи, выключатель свечи. Рукоятка переключателя устанавливается в три положения: I — все выключено; II — включен электродвигатель вентилятора; III — включены вентилятор и электромагнитный клапан.
Для прогрева двигателя котел заполняется через воронку сначала незначительным количеством воды (1,5 л). Затем открывается кран бензинового бачка и в камеру сгорания через включенный регулятор подачи топлива и электромагнитный клапан по трубке поступает в определенном количестве топливо. Одновременно при помощи вентилятора подается воздух. В начальный момент бензовоздушная смесь воспламеняется от включенной свечи накаливания, а потом от раскаленных газов, имеющихся в камере сгорания, после чего свеча накаливания выключается. После включения подогревателя он доливается водой (6—8 л). Вода, находящаяся в котле, прогревается и циркулирует через водяную рубашку двигателя, обогревая его. По окончании прогрева двигателя пусковой подогреватель выключают и производят пуск двигателя. Затем в его систему охлаждения вода заливается полностью. Подогреватель такой же конструкции применен на автомобилях ЗИЛ-131 и ЗИЛ-133.
Пусковой подогреватель автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-66 и Урал имеет устройство и принцип действия, аналогичные устройству и принцхшу действия подогревателя, рассмотренного выше.
—
У автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66 пусковой подогреватель (рис. 2) имеет котел, включенный в систему охлаждения двигателя. В камеру сгорания котла топливо подают самотеком из бака. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой электромагнитного клапана. Воздух подается вентилятором. Смесь воспламеняется свечой 8. В цепь свечи включено дополнительное сопротивление, установленное на пульте управления подогревателем. По накалу спирали сопротивления судят о работе свечи. Когда в камере сгорания котла будет достигнуто устойчивое горение, свечу выключают (топливо будет воспламеняться от ранее зажженного пламени).
Рис. 2. Пусковой подогреватель двигателя автомобиля ГАЭ-53А: 1—заливная горловина, 2 — топливный бак, 3 — вентилятор, 4 — воздухоподводящий шланг, 5 — переключатель, 6 — пульт управления, 7 — электромагнитный клапан, 8 —свеча, 9 — котел, 10 — направляющий кожух, 11 — сливной кран
На автомобилях КамАЗ пусковой подогреватель используют при температуре ниже —25 °С. Для облегчения пуска холодного двигателя при температуре до —25 °С предназначено пусковое устройство «Термостарт». Подача топлива на раскаленные электрофакельные свечи обеспечивается при повертывании коленчатого вала двигателя стартером. Образовавшийся во впускных трубопроводах факел подогревает воздух, поступающий в двигатель.
Читать далее: Система централизованного регулирования давления воздуха в шинах
Категория: -
Оборудование, кузов и органы управления
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
Пусковой подогреватель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Пусковой подогреватель
Cтраница 1
Пусковой подогреватель применяется для подогрева воздуха при низкой окружающей температуре ниже 5 С. Свечи накаливания могут применяться для облегчения пуска дизеля и при нормальной температуре для уменьшения пускового числа оборотов. [1]
Пусковой подогреватель 9 служит для облегчения пуска холодного двигателя путем подогрева его паром, образующимся при сгорании в жаровой трубе подогревателя газа, поступающего от вентилятора во время розжига. [2]
Пусковой подогреватель работает только в период пуска или при расстройстве теплового режима контактного узла. При нормальной работе контактной системы его выключают. Таким образом, пусковой подогреватель работает периодически; поэтому когда на сернокислотном заводе имеется несколько контактных аппаратов, нет необходимости на каждый контактный аппарат ставить отдельный пусковой подогреватель; один пусковой подогреватель может обслуживать в пусковой период два-три контактных аппарата. [3]
Пусковой подогреватель состоит из топки, соединенной с теплообменником. В топке, сделанной из огнеупорного кирпича, сжигается мазут. Топочные газы с температурой 650 - 700 напраЪ - ляй ея в теплообменник, в котором помещены трубы, развальцованные в верхней и нижней решетках. [4]
Пусковой подогреватель работает только в период l flpei расстройстве теплового ( режима - Контактного узла. [5]
Пусковой подогреватель служит для разогрева двигателя перед пуском в холодное время года. [6]
Пусковой подогреватель служит для первоначального разогрева реактора продуктами сгорания. При наличии постороннего источника тепла, который может быть использован для разогрева реактора, надобность в пусковом подогревателе отпадает. [7]
Пусковой подогреватель служит для прогрева воздуха в воздушной камере блока в целях облегчения пуска двигателя при температуре воздуха ниже 5 С. [8]
Пусковой подогреватель Жидкостный, тепловая производительность 1400 ккал / ч, объем котла 2 л, мощность элект-родвигателч вентилятора 42 Вт Однодигковое. [9]
Пусковой подогреватель 7 служит для нагрева азотоводород-ной смеси ( синтез-газа) до температуры, необходимой для восстановления катализатора колонны синтеза перед пуском. Химически этот процесс заключается в восстановлении водородом окислов железа до металла. [10]
Пусковой подогреватель Жидкостный, тепловая производительность 1400 ккал / ч, объем котла 2 л, мощность элект-родвигателч вентилятора 42 Вт Однодигковое. [11]
Пусковой подогреватель ( рис. 62) состоит из топки, шахты ( на рисунке не показаны), приемной камеры и собственно подогревателя ( теплообменника), изготовляемого из стали марок Ст. Топочные газы проходят через трубки из стали Ст. [12]
Пусковые подогреватели предназначаются для облегчения пуска двигателей в зимнее время. Подогреватель работает на топливе, применяемом для двигателя, и может прогревать двигатель, система охлаждения которого заполнена водой или антифризом. [13]
Пусковой подогреватель обеспечивает подогрев двигателя перед пуском при низких температурах. Наряду с облегчением пуска предварительный прогрев двигателя способствует уменьшению износа деталей, особенно цилиндров и поршней. [14]
Пусковой подогреватель служит для разогрева двигателя перед пуском в холодное время года. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Спиральный обогреватель: особенности конструкции, схема подключения
С приходом холодов часто оказывается так, что централизованное отопление не справляется с обогревом квартиры, температура в помещениях оказывается чересчур низкой, жильцы страдают от холода, рискую подхватить простуду. Неудивительно, что многие отправляются на рынок или магазин, чтобы приобрести спиральный обогреватель. Данное устройство широко известно еще с советских времен, зарекомендовало себя достаточно эффективным и удобным в эксплуатации. Но актуально ли оно в современном мире, среди множества конкурентов?
Содержание статьи:
Грамотный подход
В магазинах и на рынке представлены различные устройства данной группы, различающиеся и по техническим параметрам, и по стоимости, и по внешнему виду. К сожалению, популярность техники объясняет большое количество подделок и изделий невысокого качества, эксплуатация которых не только малоэффективна, но и опасна. Вследствие этого, в процессе покупки обязательно нужно убедиться в наличии сертификатов качества, подлинности изделия. Не лишним будет провести тестовый запуск обогревателя, обогревателей.
Во время работы должны отсутствовать посторонние шумы, треск и запах. Корпусные детали и кабель не должны нагреваться даже при работе на максимальной мощности, если нагрев имеет место, вполне вероятно, что проблема касается электрической части, а это чревато опасностью возгорания.
Особенности конструкции: внутренние модули
Итак, современное устройство состоит из следующих деталей:
- Спираль. Металлическая спираль находится внутри прочной трубки из кварца. Если устройство запускается на максимальную мощность, спираль не должна нагреваться чересчур быстро, так как это отражается на долговечности. Чем медленнее происходит нагрев, тем дольше служит техника.
- Вентилятор способствует равномерному распределению воздуха по помещению, а также увеличивает скорость прогрева. Основное требование – тишина работы, при этом даже на повышенных оборотах этот параметр должен оставаться неизменным. Если говорить о переносных моделях, то они должны работать одинаково тихо вне зависимости от угла наклона. Обязательное условие – полное отсутствие вибраций.
- Система увлажнения. Исследования показывают, что даже наиболее современные модификации несколько снижают содержание кислорода в воздухе и провоцируют падение влажности, в помещении становится несколько душно и некомфортно. Чтобы компенсировать данное явление, на устройства ставят запчасти, искусственно повышающие содержание влаги. Увлажнение происходит и методом ультразвука, и испарением. Чаще используется второй метод. В условиях магазина точно определить эффективность модуля достаточно сложно, можно лишь визуально оценить, насколько быстро и значительно падает уровень воды в резервуаре. Конечно, важна не только эффективность дополнения, но и удобство пользования. Оцените, насколько легко заливать воду в резервуар. Наиболее современные модели нагревателей автоматически блокируют работу основного элемента при открытой горловине, комплектуются специальной воронкой, предотвращающей разбрызгивание, попадание капель жидкости на раскаленную спираль.
Особенности конструкции: внешние модули
Снаружи находятся следующие элементы:
- Непосредственно корпус. Не стоит руководствоваться исключительно внешними данными, хотя и об этом забывать не стоит. Дизайн модели легко оценить по фото. Обогреватель должен дополнять существующий интерьер помещения, выглядеть в нем органично и естественно. С точки зрения конструкции, важнейшее требование – наличие на корпусе защитной решетки, исключающей прямой доступ к спирали. Размер ячеек должен быть около 5 миллиметров. Материалами для изготовления корпусов выступают пластмассы и металлы. Пластик обязательно должен быть негорючим, но проверить это достаточно сложно, некоторые производители обманывают покупателя, используют стандартный пластик, который очень быстро деформируется под воздействием высокой температуры. Таким образом, лучше сделать выбор в пользу металлического аналога, ему никакие дополнительные проверки не нужны.
- Тумблеры и переключатели. Если говорить о бюджетных моделях, то на них установлены переключатели механического типа. Проверьте, насколько плавно вращаются ручки, насколько легко ходят переключатели, насколько четко они отзываются на ваши действия. Если во время запуска устройство создает помехи для бытовой техники (телевизор или радио), покупать ее не стоит, вполне вероятно, что уже через месяц использования придется приобретать новый экземпляр. Более того, создание помех говорит о серьезных конструктивных проблемах, способных спровоцировать возгорание.
- Кабель. Основной параметр – длина, которой должно хватать для свободного подключения в розетку. К сожалению, на многих моделях длина ограничена, а потому схема подключения современного спирального обогревателя нередко не обходится без дополнительного использования удлинителя. Впрочем, бытует мнение, что короткий шнур – признак низкого качества изделия, так что лучше выбирать модели, кабель в которых имеет длину около 180 сантиметров.
Дополнительные элементы
Дополнительно на устройствах устанавливаются следующие запчасти:
- Концевые выключатели. Как правило, монтируются на ножках, экстренно отключают устройство при падениях или достижении неустойчивой опасной позиции.
- Воздушный фильтр нужен моделям с искусственным обдувом.
- Автоматическая защита от коротких замыканий и чрезмерного нагрева. Эту запасную деталь можно причислить к разряду необходимостей, но, как ни странно, нередко она отсутствует даже на дорогих элитных устройствах.
- Датчик температуры облегчает эксплуатацию, при достижении в помещении заданного микроклимата, прибор автоматически отключается.
Таким образом, выбор спирального обогревателя, который гарантированно окажется безопасным и эффективным – дело непростое. Тем не менее, не стоит жалеть времени на походы по магазинам и изучение специализированной информации. Грамотный подбор, правильная схема подключения – все это способствует тому, что даже в самый сильный мороз в вашем доме будет тепло, уютно и комфортно!
znatoktepla.ru
Системы подогрева, пуска двигателя и выпуска отработавших газов
При пуске холодного двигателя зимой из-за низкой температуры воздуха нарушается процесс образования горючей смеси, снижаются температура и давление в цилиндре в конце такта сжатия, т. е. создаются неблагоприятные условия для воспламенения топлива. Кроме того, повышение вязкости масла вследствие низкой температуры приводит к увеличению момента сопротивления прокручиванию валов двигателя. Все это затрудняет, а иногда делает невозможным пуск двигателя в зимних условиях без предварительного подогрева. Особенно трудно запустить холодный дизель.
Температура двигателя при пуске существенно влияет на износ его деталей. Экспериментальные исследования показали, что за время одного пуска-прогрева холодного двигателя Детали его кривошипно-шатунного механизма изнашиваются в такой же степени, как и в процессе работы с эксплуатационной нагрузкой при номинальной температуре в течение 2…4 ч.
Система подогрева предназначена для прогрева двигателя перед пуском или поддержания его готовности к пуску в условиях низких температур окружающего воздуха. К ней предъявляются следующие требования:
- обеспечение быстрого и надежного подогрева двигателя (а иногда и других агрегатов транспортного средства) при низкой температуре окружающего воздуха
- компактность
- простота устройства и управления
- экономичность
- безопасность в пожарном отношении
- отсутствие концентрации в транспортном средстве (особенно в тех местах, где могут находиться люди) опасных для здоровья веществ, являющихся результатом функционирования системы подогрева
- соответствие топлива двигателя и подогревателя (в случае использования жидкостных подогревателей)
Подогреватели двигателей гражданских ТС должны обеспечивать их подогрев от -30 °С до пусковой температуры максимум за 25..,30 мин. Для военных машин требования более жесткие: в течение 25 мин двигатель должен быть прогрет до пусковой температуры, если температура окружающего воздуха равна -50 °С.
На ТС возможно применение электрических, воздушных, жидкостных, химических и комбинированных подогревателей.
В электрических подогревателях электроэнергия аккумуляторных батарей или внешних источников преобразуется в тепловую за счет введения в цепь большого омического сопротивления (установка спиралей). Такие подогреватели используются весьма ограниченно из-за значительного потребления электрической энергии.
Воздушные подогреватели обеспечивают обдув двигателя и других агрегатов ТС нагретым воздухом или нагревают воздух, находящийся во впускном коллекторе двигателя. Чаще всего для нагрева воздуха применяется электрическая энергия. Преимуществом воздушного подогревателя, обеспечивающего обдув двигателя горячим воздухом, является то, что он непосредственно подогревает подшипники коленчатого вала, а также другие элементы двигателя и трансмиссии. Однако интенсивный подогрев жидкостного тракта системы охлаждения не обеспечивается, поэтому общая эффективность подогрева двигателя с жидкостным охлаждением оказывается недостаточной. В связи с этим воздушные подогреватели, обдувающие нагретым воздухом двигатель перед пуском, используются в основном в силовых установках с двигателями воздушного охлаждения.
Нагрев воздуха во впускном коллекторе холодного двигателя перед его пуском широко применяется в дизелях небольшой мощности. В этом случае используются свечи предпускового и последующего подогрева с открытой спиралью, которые установлены во впускном коллекторе и питаются от штатной аккумуляторной батареи транспортного средства.
В силовых установках с жидкостными системами охлаждения наиболее широкое распространение получили жидкостные форсуночные подогреватели с принудительной циркуляцией жидкости в контуре, соединенном с контуром системы охлаждения двигателя.
Схема жидкостной системы подогрева показана на рисунке. Ее основными частями являются насосный узел, котел-подогреватель, трубопроводы и органы управления. Насосный узел включает в себя электродвигатель 2, топливный насос 7, нагнетатель воздуха 3 и жидкостный насос 4. В корпусе 5 котла-подогревателя находятся рубашка подогрева 6, камера сгорания 7, топливная форсунка 9 и свеча накаливания 10.
При пуске подогревателя открывается электромагнитный клапан 8, и насос 1 подает топливо через форсунку в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, подаваемым нагнетателем, и воспламеняется от свечи накаливания. Затем свеча выключается, поскольку горение поддерживается автоматически. Сгорая, топливовоздушная смесь нагревает стенки тепло-обменника котла-подогревателя, через которые теплота передается охлаждающей жидкости, поступающей в рубашку подогрева от жидкостного насоса. Нагретая в котле жидкость, циркулируя по контурам систем подогрева и охлаждения двигателя, подогревает его цилиндры и головку блока. Кроме того, в СУ с сухим картером подогревается моторное масло в масляном баке, основной маслоподводящей магистрали и предпусковом маслозакачивающем насосе. На некоторых ТС жидкостный подогреватель используется также для подогрева трансмиссионного масла.
Рис. Схема жидкостной системы подогрева:1 — топливный насос; 2 — электродвигатель; 3 — нагнетатель воздуха; 4 — жидкостный насос; 5 — корпус котла-подогревателя; 6 — рубашка подогрева; 7 — камера сгорания; 8 — электромагнитный клапан; 9 — топливная форсунка; 10 — свеча накаливания
Недостатком жидкостной системы подогрева является то, что она не обеспечивает быстрого нагрева подшипников коленчатого вала двигателя и других агрегатов моторно-трансмиссионного отделения. Этот недостаток можно частично устранить путем применения комбинированной воздушно-жидкостной системы подогрева, в которой часть теплоты отработавших в котле-подогревателе газов используется для подогрева агрегатов, не имеющих жидкостной связи с подогревателем. В этом случае очень важно не допустить концентрации отработавших газов ни в моторно-трансмиссионном, ни в других отделениях ТС.
Перспективными являются химические предпусковые подогреватели, в которых необходимая для нагрева двигателя теплота образуется в процессе химической реакции. Например, существуют подогреватели, в которых теплота выделяется при образовании гидридов металлов, т.е. в процессе соединения металла с водородом.
Система пуска двигателя предназначена для проворачивания его коленчатого вала с такой частотой, при которой удовлетворительно протекают процессы смесеобразования, сжатия и воспламенения, а также нормально работают остальные системы двигателя.
К системе пуска двигателя предъявляют следующие требования:
- надежный и быстрый пуск, в том числе при низких температурах окружающего воздуха
- энергоемкость системы, достаточная для выполнения необходимого числа повторных пусков и быстро восстанавливающаяся при работе двигателя
- низкая стоимость
- минимальная масса и габариты
- простота в обслуживании и ремонте
Различают следующие виды пусковых устройств:
- электрический
- инерционный и гидравлический стартеры
- а также устройства пуска сжатым воздухом и при помощи вспомогательного двигателя
На ТС наиболее широкое распространение получили электростартеры. Основными элементами конструкции типичного электростартера являются электродвигатель с питанием от аккумуляторной батареи транспортного средства, цилиндрическая зубчатая передача с передаточным отношением 8—18 и органы управления, причем ведущее зубчатое колесо установлено на валу, который связан с ротором электродвигателя через обгонную муфту, а ведомое является частью маховика двигателя. Во время пуска поршневого двигателя зубчатые колеса входят в зацепление, и вращающий момент от электродвигателя передается на коленчатый вал через маховик до пуска ДВС.
Мощность электростартера обычно составляет 1,0… 2,5 % мощности бензинового двигателя и 5… 10 % — дизеля. К достоинствам электростартера относятся его малые габариты, низкая стоимость, возможность дистанционного управления и заряда аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Основные недостатки электростартера: потребность в тяжелых и сравнительно малонадежных аккумуляторных батареях, рассчитанных на большую силу разрядного тока и подверженных существенному влиянию температуры окружающего воздуха.
В СУ с мощными дизелями в качестве резервного, а часто и основного средства пуска применяется система пуска сжатым воздухом. Принцип действия данного устройства заключается в подаче сжатого воздуха в цилиндры двигателя во время тактов рабочего хода. Схемы системы пуска двигателя сжатым воздухом представлены на рисунке.
При пуске двигателя сжатый воздух из ресиверов 6 (баллонов) поступает в воздухораспределитель 3, проходя через кран-редуктор 5, который ограничивает давление воздуха, регистрируемое манометром 4. Планшайба воздухораспределителя, имеющая отверстия для прохода воздуха, вращается синхронно с коленчатым валом двигателя и во время тактов рабочего хода направляет воздух в соответствующие цилиндры 1 через пусковые клапаны 2, которые открываются под действием давления сжатого воздуха, преодолевая усилие пружины. Попадая в цилиндр, воздух давит на поршень и тем самым проворачивает коленчатый вал. Система действует до тех пор, пока не произойдет пуск двигателя.
Рис. Схемы системы пуска двигателя сжатым воздухом:а — общая схема; б — участок между цилиндром двигателя и воздухораспределителем; 1 — цилиндр; 2 — пусковой клапан; 3 — воздухораспределитель; 4 — манометр; 5 — кран-редуктор; 6 — ресивер
Если система пневмопуска резервная, то во время работы двигателя баллоны не подкачиваются и при падении давления в них до 4…6 МПа заменяются. В новых баллонах давление сжатого воздуха должно составлять 15… 20 МПа, что достаточно для 5 — 10 пусков двигателя. Если же система пуска двигателя основная, то во время его работы баллоны должны подкачиваться с помощью компрессора (на рисунке не показан).
Действие инерционного стартера основано на использовании кинетической энергии вращающейся массы. В настоящее время инерционные стартеры почти не используются из-за относительной сложности конструкции и недостаточной надежности в работе.
Пуск дизеля с домощью вспомогательного (пускового) бензинового двигателя малой мощности также почти не применяется. Ранее такой способ пуска использовался в основном на трактора. С этой целью был разработан целый ряд карбюраторных двигателей мощностью 5… 18 кВт. Их практическое применение показало, что для обеспечения надежного пуска дизеля необходимо, чтобы мощность пускового двигателя составляла примерно 20 % номинальной мощностей пускаемого.
Самым «экзотическим» пусковым устройством можно считать гидравлический стартер. Процесс пуска с его помощью заключается в том, что в гидромотор, соединенный с валом пускаемого двигателя, под давлением подается незамерзающая жидкость, вытесняемая цз специальных баллонов-аккумуляторов сжатым газом.
Для облегчения пуска двигателя иногда пользуются специальными устройствами. Их можно разделить на две основные группы:
- уменьшающие сопротивление прокручиванию коленчатого вала
- облегчающие воспламенение рабочей смеси
В первой группе относятся декомпрессоры. На начальном этапе пуска они соединяют внутренние полости цилиндров с атмосферой через впускные или выпускные клапаны, снижая тем самым сопротивление прокручиванию коленчатого вала от сжатия воздуха (рабочей смеси) в тех цилиндрах, в которых в данный момент происходит такт сжатия. Устройства, облегчающие воспламенение рабочей смеси, временно обеспечивают один из следующих процессов: обогащение смеси, уменьшение угла опережения впрыска (угла опережения зажигания для бензиновых двигателей), замена основного топлива легко воспламеняющимся (например, этишовым спиртом), воспламенение от свечи с открытой спиралью, подогрев воздуха во впускном коллекторе дизеля с помощью свечей накаливания и др.
Система выпуска отработавших газов предназначена для удаления продуктов сгорания из цилиндров двигателя, снижения уровня аэродинамического шума и токсичности отработавших газов, а также улавливания твердых частиц (в основном сажи) в отработавших газах дизелей.
Данная система в общем случае состоит из выпускного коллектора, выпускных труб с различными переходниками и элементами крепления, одного или нескольких глушителей, резонаторов и каталитических нейтрализаторов, а также фильтра твердых частиц (для некоторых дизелей).
Необходимо, чтобы система выпуска отработавших газов оказывала минимальное сопротивление прохождению отработавших газов, снижала до определенного уровня аэродинамический шум при выпуске, исключала выброс из выпускной трубы искр и пламени, снижала токсичность отработавших газов и улавливала в отработавших газах твердые частицы (для дизелей).
Минимальное сопротивление прохождению отработавших газов необходимо обеспечить для того, чтобы снизить противо-давление при выпуске, повысив тем самым среднее эффективное давление в цилиндре и соответственно свободную мощность двигателя. Для двигателей с турбонаддувом снижение сопротивления в выпускном коллекторе позволяет более полно использовать энергию отработавших газов для обеспечения наддува. В случае применения эжекционной системы охлаждения уменьшение сопротивления в системе выпуска повышает эффективность этой системы.
Добиться уменьшения сопротивления в системе выпуска только за счет снижения скорости газов (увеличения проходных сечений) нельзя, так как при этом возрастают габариты и масса двигателя и всей силовой установки. Кроме того, уменьшение скорости газов в выпускном коллекторе двигателя с турбонаддувом приводит к снижению их кинетической энергии и ухудшению теплоиспользования. То же самое можно сказать и в случае применения эжекционной системы охлаждения. Поэтому при проектировании выпускной системы главное внимание уделяется снижению гидравлического сопротивления ее элементов. Трубопроводы системы выпуска должны иметь минимально возможную длину, без резких поворотов и изменения сечений.
С целью уменьшения уровня, шума, создаваемого двигателем, в системе выпуска отработавших газов устанавливают один или несколько глушителей. Данный элемент выпускной системы пропускает звуковые колебания с частотой ниже некоторой граничной и поглощает колебания, частота которых выше граничной (ее значение лежит в пределах 100… 105 Гц). На колесных и гусеничных ТС наиболее широкое распространение получили камерно-резонансные глушители как самые простые и дешевые. Их конструкции могут быть разнообразными, но основной принцип работы один: в глушителе должна резко меняться скорость течения отработавших газов, что достигается неоднократным изменением площади сечения каналов выпускного тракта.
В нейтрализаторе отработавших газов основные токсичные компоненты — оксид углерода СО, углеводороды СН и оксиды азота NOx(применительно к бензиновым двигателям) — образуют нетоксичные газы в результате химических реакций с кислородом, между собой или с другими газами, добавляемыми в отработавшие.
В ТС находят применение главным образом каталитические нейтрализаторы. В качестве катализаторов используют преимущественно благородные металлы — платину, палладий, платинопалладиевые сплавы с добавлением радия, рутения и иридия, которые очень тонким слоем наносят на керамический носитель, имеющий пористую структуру и расположенный в выпускном тракте.
На современные «экологичные» силовые установки с дизелями с целью снижения уровня вредных выбросов кроме нейтрализаторов устанавливают фильтры для улавливания твердых частиц (сажа, продукты сгорания серы и моторного масла, а также износа двигателя) в отработавших газах (их часто называют сажевыми фильтрами).
ustroistvo-avtomobilya.ru
Добавить сайт в избранное
.jpg)
