Виды современных предпусковых подогревателей
статья на тему

Чурсин Сергей Сергеевич

Магистрант 2 курса направления подготовки «Агроинженерия» ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет», г. Орел

komrad.312serega@yandex.ru

Гайдук Евгений Валерьевич

Магистрант 2 курса направления подготовки «Агроинженерия» ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет», г. Орел

sinner0000@mail.ru

Виды применяемых в промышленности эжекторов

В  условиях  широкого  распространения  эжекторов в газовой,  нефтяной, водоканальной, авиационной, машиностроительной и сельскохозяйственной  промышленности, а также  в пожарной технике   большое значение имеет разработка методики расчета, позволяющей быстро  и  просто  получать  значения параметров потока в выходном сечении применяемого эжектора  заданной  геометрии  при  заданных  параметрах активного и пассивного потоков; определять области реальных и критических режимов работы эжектора,  а  также  решать  обратную  задачу  подбора геометрических характеристик эжектора под требуемые параметры потоков и создаваемой конструкции.

Эжектором называется классический струйный аппарат, в котором давление одного (пассивного) потока увеличивается за счет его смешения с другим (активным) потоком, имеющим более высокое давление.[1]

Такая конструкция эжектора предназначена для создания технического вакуума, откачивания и перекачивания газообразных сред, парогазовых и водогазовых смесей, сыпучих материалов и тд.

Принцип работы эжектора  заключается на законе Бернулли: там, где скорость  течения жидкости больше, там  давление меньше и, наоборот, где скорость течения жидкости меньше там давление больше.

Эжектор, работающий по этому закону, в узком сечении понижает давление одной среды, вызывая тем самым подсос другой среды, которая после этого переносится и выбрасывается из места всасывания благодаря энергии первой среды.

В конструкцию классического эжектора входят сопло, всасывающая камера, диффузор. [2]

 В настоящее время разработаны разнообразные их конструкции. При анализе существующих  эжекторных конструкций в разных областях их применения  были выделены следующие основные виды.

Широкое применение получили струйные эжекторы (схема 1). [3] Которые разрабатываются для перекачивания сред в разных агрегатных состояниях. Струйные эжекторы могут быть: жидкостные, газовые и совмещённые. Совмещённые в свою очередь могут работать, как: жидкость – газ, газ – жидкость, газ – газ, жидкость - жидкость.
Струйные эжекторы изготавливаются разных типов, конструкций, в зависимости от перекачиваемой среды, заданных параметров, назначения и применения и служат для перекачивания растворов солей, кислот, щелочей, загрязненных жидкостей с растворенными агрессивными примесями, с взвешенными абразивными частицами. Так же служат для смешивания разных жидкостей, с разной плотностью и агрегатными состояниями. Применяется как гидротранспорт сыпучих, абразивных материалов по трубопроводам.

 Преимуществами струйных  эжекторов служат: отсутствие движущихся деталей, малые габаритные размеры и масса, простота обслуживания.

 К недостаткам можно отнести, что для установки в каждую конкретную технологическую схему требуется индивидуальная подгонка параметров.

Струйные эжекторы широко используют при изготовлении струйных насосов (жидкостно-ртутных, водоструйных, паромасляных, парортутных).  

Существуют паровой и пароструйный эжекторы.

Паровой эжектор – это струйный насос (аппарат), предназначенный для отсоса газов из замкнутого пространства и поддержания разрежения. Паровой эжектор применяют в различных видах технических устройств (схема 2). [4]

Пароструйный эжектор - аппарат, использующий энергию струи пара для отсасывания жидкости, параили газа из замкнутого пространства. Пар, выходящий из сопла с большой скоростью, увлекает через         кольцевое

 сечение вокруг сопла перемещаемое вещество (схема 3). [4]

Области применения паровых и пароструйных эжекторов огромна: создание вакуума и удаление неконденсирующихся газов из конденсаторов паровых турбин; удаление протечек пара и присосов воздуха из лабиринтовых уплотнений паровых турбин; создание вакуума в деаэраторах промышленных энергетических установок;  создание вакуума в ректификационных колоннах, реакторах, откачка загрязненных, замазученных сред, жидкостей с растворенными агрессивными примесями; создание вакуума в системах вакуумной фильтрации, дистилляции, стерилизации, централизованных системах вакуумирования и тд.

Большое распространение получили газоструйные эжекторы (схема 4). [1]  Область применения газоструйных эжекторов  также очень большая: откачивание горячих, запыленных, взрывоопасных, радиоактивных, биологически опасных газов и воздуха с летучими эфирными, спиртовыми, фенольными и т.п., вентилирование замкнутых помещений, глухих забоев, колодцев, коллекторов; организация         экстренной воздухоподачи, подача высокотемпературных дымовых  газов в сушильные установки;  загрузка,  выгрузка и пневмотранспорт угольной пыли, золы, цемента, гипса, древесной стружки, зерна, муки, сахарной пудры, сухого молока, концентратов, сорбентов, иных  сыпучих  сред и тд.

Водоструйные насосы – это струйные насосы, в котором одна жидкая среда перемещается внешним потоком другой жидкой среды (схема 5).[1] Областью применения водоструйных (гидроструйных) эжекторов является: создание и поддержание вакуума в вакуумных деаэраторах, конденсаторах паровых турбин, конденсация выхлопа пароструйных эжекторов, турбин, иного энергетического оборудования, отсос воздуха и газа из металлургических литейных форм и тд.

Известно также, что образовавшиеся при работе двигателя отработанные газы (ОГ) содержат не только углекислый газ (СО2) и воду (Н2О), но и побочные токсичные продукты сгорания (окислы азота, содержащегося в воздухе; сернистые соединения, присутствующие в топливе и маслах нефтяного происхождения; химические элементы, например, свинец и барий, входящие в состав топлива и масла), для нейтрализации этих соединений применяются эжекторы в картере автомобиля (схема 6).[6]

Также существуют вакуумные одноступенчатые и многоступенчатые эжекторы, базовые и линейные эжекторы, компактные эжекторы.[5] Это вакуумные генераторы без управляющих клапанов и системы мониторинга с высоким максимальным уровнем мониторинга (85% вакуума) и с несколькими камерами. Они используются в основном для перемещения воздухонепроницаемых и пористых изделий, таких как картон, ДСП, МДФ и тд.  Используются  в  автоматизированных         системах (автопромыш -ленности и тд.)                

Преимуществами выше перечисленных  эжекторов являются: отсутствие движущихся деталей, простота обслуживания, высокая надежность и простота конструкции низкая эксплуатационная стоимость  низкий уровень шума и вибрации, незначительный эрозионный и коррозионный износ, отсутствие срывов работы при изменении плотности откачиваемой (перекачиваемой) среды  меньший расход активной среды по сравнению с традиционными аналогами.

К недостаткам можно отнести, что для установки в каждую конкретную технологическую схему требуется индивидуальная подгонка параметров, малые габаритные размеры и масса, большие габаритные размеры и масса. Но основным на сегодняшний день недостатком является их высокая стоимость.

             Схема 1                               Схема 2                      Схема 3                              

             Схема 4                       Схема 5                        Схема 6      

   Рисунок 1 конструкций эжекторов

По результатам анализа наблюдаем большое разнообразие видов эжекторов и области их применения. На Сегодняшний день появилось множество новых компактных, производительных, лёгких и универсальных конструкций эжекторов. Но всё же большинство из них имеют большие габариты, массу и высокую цену, которые влияют на их высокую распространенность и применяемость.

Список литературы:

1) Пароструйные, газоструйные, водоструйные эжекторы "КВАРК" // Эжекторы Паро- Газо- Водоструйные / kwark.ru URL: http://www.kwark.ru/струйные-аппараты/эжекторы [дата обращения: 26.10.2015]

2) Что такое эжектор // Что такое эжектор | «Стройпарк» | Область применения URL: http://www.stpark.ru/Poleznye_sovety_po_stroitelstvu- i_remontu/CHto_takoe_ezhektor [дата обращения: 26.10.2015]

3) Cтруйные эжекторы (струйные насосы). // Области применения струйных эжекторов. URL: http://d-snab.com/content/струйные-эжекторы-струйные-насосы [дата обращения: 26.10.2015].

4) Что такое эжектор? // Что такое эжектор? URL: http://mashintop.ru/term.php?id=964 [дата обращения: 20.01.2016]

5) Вакуумные эжекторы // Вакуумные эжекторы - купить по выгодным ценам! URL: http://www.pneumax.ru/products/vakuumnaya-tekhnika/vakuumnye-generatory/vakuumnye-ezhektory/ [дата обращения: 20.01.2016]

6) Самодельное устройство для очистки картерных газов // Самодельное устройство для очистки картерных газов URL: http://avtomotoklyb.ru/ustroistvo-dlya-ochistki-karternyh-gazov.html [дата обращения: 21.01.2016]

УДК 62

       Чурсин С.С., Полехов И.Н., Докукин Д.В., Пронин А.С., Митасов М.А.

БПОУ ОО  «Орловский технологический техникум», г. Орел

Виды современных предпусковых подогревателей

Аннотация. В статье рассмотрены различные виды и принцип работы предпусковых подогревателей и конструкций для облегчения пуска двигателя в зимний период, а также рассмотрены основные их достоинства и недостатки.

Ключевые слова: подогреватель, электричество, автономность, машиностроение, жидкость, топливо, УОПД.

Для стран с холодным климатом производители на автомобильном рынке предлагают машины с предпусковым подогревателем. Он предназначен для предварительного прогрева двигателя в холодную погоду для лучшего запуска.  В зависимости от типа автономного оборудования можно также обогреть салон. Но не стоит огорчаться тем автомобилистам, у которых не установлен предпусковой подогреватель, так как его можно купить и установить на любой автомобиль.

Для подогрева воздуха и топлива во впускном коллекторе и камере сгорания  применяют калильные свечи (свечи накаливания), электрофакельные подогреватели. Цель таких устройств является подогрев камеры сгорания, либо поступающего в нее топлива или воздуха.

В зависимости от назначения и принципа действия предпусковой подогреватель может представлять собой устройство различных габаритов и мощности, используемое для прогрева двигателя без его холодного запуска. А также, он может применяться для обогрева салона, ветрового стекла и дворников.

При выборе подходящего устройства важно решить, какой источник энергии будет использован для работы подогревателя. Они могут работать от электричества 220W, аккумулятора или на топливе.

Рисунок 1 Электрический подогреватель

Электрические подогреватели (рисунок 1) получили особое распространение в скандинавских странах, т.к. там много розеток на стоянках. Поэтому  в России этот вид предпусковых подогревателей не получил особого распространения. В нашей стране приходиться изобретать удлинители, розетки и т.д., что приводит к определённым трудностям. Несмотря на все неудобства в использовании электрические подогреватели самые надёжные, дешёвые и неприхотливые.  

Электрический подогреватель представляет собой спиральный электронагреватель, вставляемый в блок цилиндров силового агрегата и работающий от внешней электросети 220В.

При воздействии высокого напряжения через спираль протекает ток, и она нагревает антифриз. Циркуляция жидкости в системе охлаждения происходит за счёт естественной конвекции. Наиболее яркими представителями электрического предпускового подогревателя двигателя являются модели Defa WarmUp и Лидер Северс. [1]

Такая установка очень удобна при парковке автомобилей в гаражах и стоянках, оборудованных электрическими розетками. При переходе установленного значения спираль автоматически отключается или включается в работу. Соответственно, при этом происходит остывание или нагрев рабочей жидкости, которая в процессе конвекции поддерживает мотор в тёплом состоянии.

Принцип двигателя в электрическом подогревателе такой же, как в автономной системе. Отличие заключается в способе нагрева с применением внешнего источника электропитания. Это же даёт возможность применить дополнительную опцию – зарядку аккумулятора, которая особо востребована в зимних условиях, когда низкие температуры способствуют его разряду и понижению ёмкости.

К главному плюсу можно отнести то, что по отношению к топливным подогревателями, электрические имеют простую установку на автомобиль. Так как в конструкции имеют только нагревательный элемент и провод, которые устанавливаются в блоке цилиндров. Это позволяет при запуске прогревает двигатель изнутри, но достаточно длительное время.  Затраты на электроэнергию составляют  не менее 10 кВт в сутки. [2]

Рисунок 2 Устройство и схема расположения электрического подогревателя двигателя

На сегодняшний день наибольшее применение на отечественных легковых и грузовых автомобилях нашли топливные подогреватели (рисунок 3), использующие для подогрева охлаждающей жидкости энергию сгорания топлива (бензин, дизельное топливо, газ) или жидкостные предпусковые подогреватели. Основным преимуществом подогревателей является их автономность, так как  они используют источник энергии, находящийся на автомобиле. Поэтому они имеют другое название – автономные подогреватели.

Автономное оборудование состоит из котла с камерой сгорания и радиатора, трубопроводной системы для передачи топлива, насосов, для качания топлива и охлаждающей жидкости. Оборудование также может включать термореле, управляющее вентилятором климат-системы, электронный блок контроля и устройство запуска подогревателя.

По предназначению и устройству автономные предпусковые подогреватели подразделяются на жидкостный и воздушный типы.

                         а)                                                            б)

Рисунок 3 – а) Жидкостный предпусковой подогреватель Thermo Top; б) Топливный подогреватель

Жидкостный (топливные) предпусковые подогреватели  служат как для обогрева как двигателя, так и салона. Подогретый воздух распространяется по внутренним воздуховодам автомашины. Такая  Система довольно экономична по расходу топлива и электроэнергии, и во время эксплуатации не создаёт сильного шума. Такое устройство может применяется для обогрева всех видов двигателей внутреннего сгорания – бензиновых, дизельных, газобаллонных и комбинированных. [1]

Запускать топливный предпусковой подогреватель  можно из кабины автомобиля, с пульта дистанционного управления (трансподер) или с мобильного телефона (GSM-модуль). Для этого устройство соединяют с системой охлаждения при помощи тройника. Затем предпусковой подогреватель устанавливается в выбранное вами место: под бампер, в подкрыльники или возле бачка омывателя  (рисунок 4) и подключают устройство к баку автомобиля. [3]

Рисунок 4 - Подключение устройства для запуска топливного подогревателя

Принцип работы автономного подогревателя заключается в следующем: импульс запуска, попадая на электронный блок, вырабатывает управляющий сигнал, подающий напряжение питания на исполнительный мотор. При вращении мотор приводит в движение топливный насос обогревателя и вентилятор. При этом насос начинает качать топливо в горелку, где с помощью испарителя и накаливаемого штифта создаётся топливовоздушная смесь.

Нагнетаемая с помощью вентилятора горючая смесь воспламеняется в камере сгорания искровой свечой зажигания. Тепло, которое образуется при сгорании топлива, через теплообменник передаётся рабочей жидкости системы охлаждения двигателя. Нагреваемая жидкость в процессе циркуляции передаёт полученное тепло корпусу двигателя

В отопителях подогреватель при запуске накачивает топливо в горелку, где создаётся смесь для горения, после чего происходит воспламенение свечой накаливания. Далее водяной насос прогоняет нагретую жидкость по двигателю автомобиля. При нагревании мотора до 30°С автоматически срабатывает вентилятор печки автомобиля и происходит нагрев воздуха в салоне. При достижении 72°С поступление топлива в горелку подогревателя уменьшается, пока не остынет до 56°С, после чего весь процесс повторяется. [4] 

Удобной функцией запуска предпускового подогревателя двигателя является дистанционное управление его работой. Подогреватель можно включить с помощью кнопки на брелоке с ключами от машины, находясь дома. Делать это нужно как минимум за полчаса до выезда (в зависимости от мороза на улице), чтобы охлаждающая жидкость и мотор успели прогреться до нужной температуры, и процесс запуска двигателя прошёл без последствий.

Существуют системы с автоматическим запуском от встроенного таймера, на котором необходимо перед запиранием машины выставить нужное время включения.

Второй разновидностью автономных подогревателей являются воздушные предпусковые подогреватели. Такие конструкции предназначены для ускоренного повышения температуры воздуха только в салоне. Они в основном устанавливаются в кабине автомобиля и используются в пассажирских микроавтобусах, вахтовых вагончиках и кунгах, грузовых «дальнобойных» машинах. Они нагревают воздух в салоне до заранее заданной температуры. Также как и жидкостные бесшумны и потребляют немного электроэнергии. [1]

К недостаткам воздушных подогревателей по отношению жидкостным устройствам, можно отнести большие габариты и производительность, поэтому расход топлива в них несколько раз выше.

Ещё одной перспективной конструкцией, над которой работают учёные, преподаватели учебных заведений, разработчики является приспособление облегчения пуска двигателя, сокращённо УОПД. Это очень оригинальная автономная конструкция, не потребляющая топливо. Работа устройства заключается в том, что оно накапливает тепло  охлаждающей жидкости при полностью прогретом двигателе и хранит его в так называемом специальном термосе в течение 24-36 часов. Такая конструкция производить запуск автомобиля при температуре – 30ºС ниже без всяких проблем. При запуске двигателя  горячая жидкость из термоса прокачивается электрическим насосом по малому контуру, вытесняя холодный антифриз в термос.  Всё это занимает всего оду минуту. Такое устройство целесообразно применять при ежедневном использовании автомобиля, так как через 60 часов простоя жидкость в автотермосе полностью остывает и не может подогреть двигатель при пуске. [5]

На сегодняшний день существуют три модификации устройств, рассчитанных на двигатели разного литража. Но имеются универсальные конструкции которые могут устанавливаться как на любой отечественный или зарубежный автомобиль так и  на самоходные машины. Цена такого оборудования сравнительно низкая 150-300 долларов. В состав устройства входит тепловой аккумулятор, электронасос, гидрораспределитель, блок управления и как опция трёхходовой кран. Одно из торговых названий «АвтоТерм».

Таким образом, сегодня существует большое количество новых компактных, производительных, лёгких, дешёвых и универсальных конструкций предпусковых подогревателей и приспособлений для пуска двигателя в зимний период. Которые имеют свои преимущества и недостатки.

Но всё же большинство из них имеют большие габариты и высокую цену, которые влияют на их высокую распространенность и применяемость. Но прогресс не стоит на месте и в будущем появятся более лёгкие, компактные, дешёвые, а может быть и переносные  устройства

Ссылки на источники: 

1)Предпусковой подогреватель — лучшая защита двигателя от мороза // avtomotoprof.ru URL: http://avtomotoprof.ru/avtoakssesuaryi/predpuskovoy-podogrevatel-luchshaya-zashhita-dvigatelya-ot-moroza/ [дата обращения: 24.10.2016].

2) Предпусковой подогрев двигателей: розетка или автономия, плюсы и минусы // drom.ru URL: http://info.drom.ru/misc/25574/ [дата обращения: 24.10.2016].        

3) Предпусковой подогрев — лучшая зашита двигателя от мороза// avtomotoprof.ru URL: http://365cars.ru/remont/kak-ustanovit-predpuskovoy-podogrevatel.html [дата обращения: 26.10.2016].

4) Устанавливаем предпусковой подогреватель двигателя своими руками // avto-flot.ru URL: http://avto-flot.ru/blog/ustanavlivaem-predpuskovoy-podogrevatel-dvigatelya-svoimi-rukami.html [дата обращения: 28.10.2016].

5) Предпусковой подогреватель – автотермос. // avto-sovet.com URL: http://avto-sovet.com/podgotovka-avto-k-zime/avtotermos.html [дата обращения: 28.10.16].

© Чурсин С.С.

© Полехов И.Н.

©Докукин Д.В.

© Пронин А.С.

© Митасов М.А.

Chursin S.S, Polekh I.N., Dokukin D.V., Pronin A.S., Mitasov M.A.

BPOU PO "Orlovsky Technology College", Orel

Types of modern starting preheaters

Annotation. Different kinds and principle of work ofпредпусковых heaters are considered in the article, and alsotheir basic dignities and defects are considered.

Keywords: heater, electricity, noninteraction, engineer, liquid, fuel, PDSN.