Разработка и совершенствование систем тепловой подготовки машин при строительстве трубопроводов в условиях Севера

Опыт конструирования, расчета и эксплуатации разнообразных средств и технологий тепловой подготовки мобильных строительных машин в условиях сурового климата накапливался десятилетиями и хорошо освещен в технической литературе /1, 4, 8 и др./- Однако в силу своей сложности проблема тепловой подготовки машин еще не получила оптимального решения и по-прежнему остается актуальной. В то же время результаты исследований и практических разработок свидетельствуют о возможности ее решения на уровне, который во многом определит возможность и эффективность эксплуатации машин и механизмов комплексных технологических потоков линейных объектов в климатических условиях Западной Сибири.

Современные средства тепловой подготовки машин комплексных потоков делятся на две характерные группы. Отличительной особенностью систем тепловой подготовки машин (СТП), отнесенных нами к первой группе, является их потребность во внешнем (по отношению к машине) источнике тепловой энергии. В дальнейшем о таких системах мы будем говорить, что они используют первичное тепло. В качестве таковых на силовых установках машин большое распространение получили СТП, основой которых являются жидкостные подогреватели (ПЖ) типа ПЖД или ПЖБ. В их котлах для получения тепловой энергии сжигают соответственно дизельное топливо или бензин /78, 79, 81/. К этой же группе следует отнести СТП, основанные на использовании газа, электрической или химической энергии /85, 90, 93 и др./. Существенной особенностью СТП данной группы является отказ от использования (утилизации) тепловой энергии, теряемой силовой установкой вместе с отработавшими газами и рассеиваемой в окружающую среду.

Системы тепловой подготовки первой группы и технологии их применения позволяют проводить качественную тепловую подготовку ДВС и при обоснованных технических характеристиках подогревателей и систем в целом в состоянии обеспечить соблюдение нормативов времени на длительность тепловой подготовки двигателя /106, 112, 117/. Однако использование внешних источников тепловой энергии на фоне огромных тепловых потерь силовой установки во время работы экономически не оправдано. Поэтому наряду с совершенствованием СТП первой группы и технологий их применения широко ведутся работы по созданию СТП второй группы, в которых используется вторичное тепло топлива, уже преобразованного ДВС в полезную работу на рабочем органе или другом исполнительном механизме. К СТП второй группы относятся системы утилизации тепловой энергии отработавших газов и охлаждающей жидкости ДВС технологических машин (СУТ ОГ). В последних горячие отработавшие газы, выделяемые ДВС на рабочем режиме, проходят через специальный теплообменник, где тепло с них тем или иным способом снимается и направляется к теп-лоаккумулирующим средствам. В последних оно накапливается и отсюда оно расходуется по мере необходимости на прогрев ДВС, гидросистемы, электроаккумуляторов и кабины машиниста. Особым случаем является расход тепловой энергии на предпусковой прогрев ДВС после длительного межсменного простоя. Утилизация тепловых потерь ДВС решает важную задачу современного этапа развития техники — энергосбережение, а также совершенствует технологию тепловой подготовки строительных машин /117, 119/.

Большой вклад в создание подобных систем утилизации тепла (СУТ) внес коллектив ТюмГНГУ, в том числе с участием автора данной работы под руководством проф. Н. Н. Карнаухова /74, 75, 76/. СУТ отличаются от ПЖ тем, что не требуют дополнительных затрат топлива и существенно сокращают время тепловой подготовки за счет высокой интенсивности те-плопереноса, особенно на начальной его фазе. Вместе с тем, внедрение СУТ в конструкцию СТП наталкивается на трудности, обусловленные их большими массогабаритными показателями из-за стремления получить большой энергетический потенциал теплоаккумулирующих средств, рассчитанный на экстремально низкие температурные условия. Результаты наших исследований показывают, что такой подход к созданию СУТ и соответствующих СТП неоправдан. Характеристики условий эксплуатации, и прежде всего температура окружающей среды, меняясь случайным образом, могут достигать экстремально низких значений, но вероятность их появления в течение зимнего периода невелика. Стремление любой ценой обеспечить нормальный пуск и работу двигателя в таких условиях приводит к тому, что СТП ориентируются на маловероятные весьма жесткие климатические воздействия (экстремально низкие температуры, длительные межсменные стоянки и т. п.). Этим и определяется большой и редково-стребуемый тепловой потенциал теплоаккумулирующих средств ОГ ДВС в СУТ.

С одной стороны, попытки уменьшить массогабаритные показатели СУТ ОГ без принятия дополнительных конструктивных решений чреваты снижением надежности подготовки двигателя к пуску и не решают проблемы тепловой подготовки в экстремальных условиях /139, 141/. С другой, современные ПЖ хотя и совершенствуются, но также в таких условиях не обеспечивают пуск ДВС /132, 135/. В результате сейчас, как и прежде, в самые суровые периоды зимы ДВС технологических машин ночью не глушат, что ведет к их повышенному износу и неоправданному расходу горючего /75/.

Чтобы продолжить линию совершенствования СТП, нами предлагается изменить общую стратегию решения рассматриваемой проблемы и использовать комплексные системы тепловой подготовки технологической машины (СТП). Они обеспечивают высокую гибкость технологии тепловой подготовки в сочетании с экономией теплоэнергетических ресурсов.

Сущность предложения рассмотрим на примере обеспечения тепловой подготовки строительных машин, эксплуатируемых в климатических условиях Севера Тюменской области. В соответствии с законом распределения среднесуточных температур, средняя продолжительность периода с температурой воздуха -5ГС за зимний сезон составляет здесь всего лишь одни сутки, а с температурой воздуха -40°С может составлять 6 суток. Если для тепловой подготовки ДВС использовать СУТ в принятом представлении о ней, то средства аккумулирования тепла следует рассчитывать исходя из температуры воздуха -5 ГС. Те же средства для СТП с учетом возможного распределения температур достаточно рассчитать, например, из условия, что Тв (р) — -30°С (243 К). Очевидно, что они будут иметь существенно меньшие габариты и массу. При этом более 90% зимнего времени эксплуатации машин для качественной подготовки к работе ДВС достаточно использовать только средства аккумулирования тепла отработавших газов. В оставшееся время для тепловой подготовки ДВС придется привлекать средства ПЖ.

В других условиях эффект может быть еще выше. Помимо снижения габаритов и массы СТП, путем рационального конструирования теплоакку-мулирующих средств можно обеспечить рациональную технологию процесса подогрева с учетом обоснованной продолжительности периодов времени с разными уровнями среднесуточных температур /26/.

Новый подход к решению проблемы тепловой подготовки машин требует более тщательного исследования условий их зимней эксплуатации, в частности, детального исследования годового хода суточных температур воздуха Тв в зависимости от географических координат зоны эксплуатации этих машин.

Стремление создавать СУТ ОГ СМ с расчетом на экстремальные условия эксплуатации приводят к применению теплоаккумулирующих средств большого энергетического потенциала и, соответственно, к использованию тепловых аккумуляторов на фазовых переходах (ТАФП). Для комплексных СТП с более низким тепловым потенциалом теплоаккумулирующих средств преимущества ТАФП становятся не столь очевидными по сравнению с более простыми, дешевыми и надежными тепловыми аккумуляторами теплоемкостного типа (ТАТ), особенно такими, где конструктивными приемами удается снизить их массогабаритные показатели /91, 132, 144 и др./. В настоящей работе освещается и обосновывается эффективность применения перегретой воды в качестве теплоаккумулирующего материала (ТАМа) СТП.

В соответствии с вышеизложенным была сформулирована цель диссертационной работы — повысить готовность строительных машин к работе зимой в условиях Севера на территориях Западной Сибири путем оснащения их комплексными системами тепловой подготовки для ДВС, гидросистемы, электроаккумулятора и кабины машиниста. Оригинальные конструкции комплексных СТП, методика расчета и технология их применения научно обоснованы в диссертации и прошли широкую опытную проверку.

Диссертация содержит сведения о состоянии проблемы, научных задачах исследований, о путях и методах достижения поставленной цели.

Среди выводов и результатов, полученных при работе над диссертацией, на защиту выносятся:

1.Методика определения и статистическое представление среднесуточной температуры воздуха и ее хода зимой в виде функции географических координат территории эксплуатации землеройной машины (на примере региона Западной Сибири).

2.Методика определения теплового потенциала отработавших газов ДВС землеройной машины.

3. Методика оценки оперативной готовности землеройных машин зимой и эффективности создания для них СТП.

4. Представление периода зимней эксплуатации совокупностью временных отрезков, вложенных один в другой с разными потребностями СМ к тепловой подготовке.

5. Типовая принципиальная функционально-гидравлическая схема построения СТП и ее модификации.

6. Моделирование теплофизических процессов элементной базы и замкнутых контуров СТП на разных этапах ее функционирования.

7. Экспериментальная модель ДВС и расчет ее параметров.

8. Методика и результаты параметрического синтеза теплоаккумули-рующих средств разного типа и назначения.

9. Методика и программное обеспечение численных опытов с СТП конкретного типа для выбора конструкции и параметров теплоаккумули-рующих средств.

Автор выражает глубокую благодарность профессору Н. Н. Карнаухову за консультации и ценные предложения по выполнению настоящей диссертационной работы.

Основные результаты и выводы по работе.

Готовность машин в условиях Западной Сибири во многом определяется качеством предпусковой тепловой подготовки привода (ДВС и гидросистемы) и обогрева кабины оператора. К настоящему времени вопрос тепловой подготовки мобильной, в том числе землеройной техники подробно освещен в технической литературе. Однако важность и сложность проблемы диктует потребность в совершенствовании СТП, развитии математического моделирования и накоплении обобщенных опытных данных.

Качественно новый уровень предложенных автором диссертации комбинированных систем тепловой подготовки определяется их гибкостью по отношению к изменению температурных условий в течение зимнего периода. В основное время зимней эксплуатации землеройной машины, оснащенной подобной системой, для прогрева привода используется только вторичное тепло. Для рассмотренных нами нефтегазодобывающих территорий среднесуточные температуры не ниже 243 К составляют до 85% общей продолжительности зимнего периода. Следовательно, в этот период при обычном понижении расчетных температур окружающей среды тепловая подготовка ДВС и обогрев кабины в основном производится по энергосберегающей технологии от источников вторичного тепла при реализации достоинств СУТ, что приводит к снижению массогабаритных показателей теплоаккумулирующих средств — важного технико-экономического показателя мобильных машин. Наряду с этим СТП обладают высокой приспособляемостью к возникновению нетипичной ситуации. Чтобы гарантировать работоспособность машины во всех случаях эксплуатации, в качестве расчетных для СТП прежней конструкции приходилось принимать экстремальную температуру воздуха и продолжительность цикла, близкую к предельной. Например, в наших ранних разработках СУТ траншейного экскаватора, эксплуатируемого в Западной Сибири, в качестве расчетных принимались температура 223 К и продолжительность межсменной остановки 72 часа. Это предопределяло сложность и громоздкость теплового аккумулятора и в то же время, по справедливому замечанию оппонентов, не исключало крайне маловероятную, но все же возможную ситуацию, когда запуск двигателя машины становился невозможным.

Наиболее существенные отличия предложенных нами комбинированных СТП, по сравнению с традиционными жидкостными подогревателями и СУТ, получены в результате решения в данной диссертационной работе ряда новых задач:

1. Удалось определить, выявить и классифицировать главные факторы оперативного использования СТП строительной машины. Известно, что эти характеристики во многом определяются условиями и обстоятельствами их применения — разнообразными организационно-технологическими факторами и параметрами внешней среды. Это относится как к машине в целом, где влияние этих факторов сложно и многообразно, так и к ее отдельным устройствам и системам, где оно более конкретно и из всего многообразия без особого труда могут быть выделены определяющие факторы. В частности, показано, что в СТП землеройной машины основными определяющими факторами являются природно-климатические условия и, в первую очередь, среднесуточные температуры воздуха и закономерности их хода в пределах года, точнее, его зимнего периода. Для традиционных систем тепловой подготовки, использующих по отдельности жидкостные подогреватели или СУТ, из всего многообразия факторов воздействия при конструировании и эксплуатации важно было выделить расчетную среднесуточную минимальную температуру воздуха и максимально возможную продолжительность межсменного простоя машины. Сочетание этих обстоятельств определяло конструкцию, массогабаритные и другие показатели и характеристики СТП.

Для комбинированных систем тепловой подготовки этого оказалось явно недостаточно. Во-первых, потребовалось все факторы воздействия на СТП классифицировать на типичные и нетипичные. В частности, для землеройных машин, эксплуатируемых в условиях Западной Сибири, было предложено под типичными условиями эксплуатации понимать среднесуточные температуры воздуха не ниже 243 К (-30°С) и продолжительность межсменного простоя на открытом воздухе 16 часов. Эти условия характерны для наиболее представительных нефтегазодобывающих территорий Западной Сибири (полоса в окрестности 65−67 градусов северной широты) при односменном суточном цикле работы землеройной машины. Тепловая подготовка машин в этих случаях может быть надежно обеспечена только от средств утилизации вторичного тепла. При этом основные методы конструирования и расчета этих средств полностью совпадают с принятыми при создании СУТ. Недостаточность потенциала теплоаккумулирующих средств СТП при нетипичных условиях перекрывается путем подключения жидкостного подогревателя, т. е. за счет использования первичного тепла сжигаемого в котле подогревателя топлива. Потребовалось изучить не только предельные значения среднесуточных температур, но самым обстоятельным образом исследовать их ход в течение года, выделив в нем зимний период. В связи с этим в понятие зимний период предлагается внести некоторые изменения. Традиционно под зимним периодом, например, в нормативах СНиП, понимали этап года, когда осенью и соответственно весной температура воздуха устойчиво становится отрицательной. Для землеройных машин, эксплуатируемых в Западной Сибири, под зимним периодом необходимо удобнее понимать несколько больший срок с осенней и весенней границами устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через отметку +5°С. В практике эксплуатации машин в моменты перехода через эти границы проводят сезонные технические обслуживания. Во время их проведения наряду с другими мероприятиями монтируют или демонтируют средства тепловой подготовки привода и обогрева кабины оператора. На двигатель и гидропривод устанавливают кожухи и капоты. Нами разработан справочник по климату для территории Западной Сибири и прилегающих областей, в основу которого положены специальным образом подобранные и обработанные сведения о климате России, содержащиеся в материалах длительных метеорологических наблюдений. Сведения справочника, представляющие во многом самостоятельный интерес, в применении к проектированию СТП подверглись уточнению и обработке. Обусловлено это тем, что, во-первых, для ряда метеопунктов часть нужной информации отсутствовала, во-вторых, в них сведения о климатических факторах представлены применительно к географическим координатам метеопунктов, которые в условиях Западной Сибири удалены друг от друга порою на сотни километров, в-третьих, только некоторые данные носили законченный характер, в то время как остальные нуждались в обобщении и развитии.

Решение этих задач в диссертации было выполнено с привлечением новой нейросетевой технологии Essence 1,0. В результате удалось: с большой надежностью восполнить пробелы в исходной информации для ряда пунктов метеонаблюдений, представленных в справочникеразработать методику прогнозирования климатических факторов не только для метеопунктов, но и для произвольно взятого пункта региона, заданного своими географическими координатамиразделить исследуемый регион на площади с примерно одинаковыми климатическими факторамивыделить типичную территорию региона Западной Сибири и рассчитать для нее основные характеристики температурного режима.

2. Подробный анализ существующих способов и средств съема тепла с отработавших газов дизельных ДВС позволил дать оценки их теплового потенциала в зависимости от типа машины и технологии ее использования с учетом продолжительности чистой работы в пределах смены.

Была предложена и рассчитана конструкция теплосъемника, обеспечивающая теплообмен между горячими отработавшими газами и теплоносителем (водой или антифризом), циркулирующим в СТП.

3. Период зимней эксплуатации по температурным условиям целесообразно разделить на характерные отрезки времени. Минимальный из отрезков охватывает период самого холодного времени года. В нем имеется температурный минимум и, возможно, самые холодные сутки. Температура воздуха на этом временном отрезке может падать ниже установленных для специальной техники пределов (233 К для машин общего исполнения и 213.

К для машин исполнения «XJ1»). Согласно нормативам эксплуатация землеройных машин при таких температурах воздуха не допускается. Механизмы простаивают, что может после повышения температуры привести к отказу средств утилизации тепла из-за большой продолжительности метеорологического простоя. При этом вероятна ситуация, когда температура воздуха поднимется выше 233 (213) К и становится возможным прогрев привода. Прежде чем к нему приступить, следует повысить тепловой потенциал СУТ, который был утерян из-за длительного простоя.

Следующий относительно небольшой временной отрезок зимнего периода формируется из двух этапов — поздний осенне-зимний и ранний ве-сенне-зимний периоды. Это самое ответственное время для СТП, когда для прогрева дизеля перед пуском требуется использовать как жидкостный подогреватель, так и средства утилизации вторичного тепла. На этих этапах температура воздуха в среднем постепенно изменяется в диапазоне от 233 К до 243 К — основной расчетной температуры. Так мы ее определяем потому, что при этом ее уровне и при суточном цикле односменной работы землеройной машины пуск дизеля можно производить только от входящих в СТП средств утилизации вторичного тепла.

Остальной отрезок зимнего периода проходит при более высоких температурах с использованием средств утилизации вторичного тепла. При этом, чем выше среднесуточная температура воздуха, тем в меньшей степени используется тепловой потенциал теплоаккумулирующих средств и тем быстрее протекает процесс тепловой подготовки дизеля и привода землеройной машины в целом. При необходимости, в зависимости от типа и конструкции теплоаккумулирующих средств, этот отрезок зимнего периода может быть разбит на несколько дополнительных этапов. Из них наибольший интерес представляют отрезки времени поздней весны или ранней осени, границы более высоких температур которых совпадают со сроками проведения соответственно весенне-осеннего или осенне-зимнего сезонных технических обслуживаний. В эти периоды тепловая подготовка дизеля проводится только от входящей в СТП емкости с горячим теплоносителем, слитым в конце предыдущей смены из СО ДВС. Расширение границ временных отрезков этого периода достигается путем дополнительного подогрева этой жидкости от других средств аккумулирования тепла. Подогрев проводится таким образом, чтобы к началу очередной рабочей смены температура в дополнительной емкости была бы близка к максимально допустимой при заправке в систему охлаждения дизеля — 383 К. Нижние температурные границы этого этапа зимнего периода должны быть выбраны с учетом того, чтобы пуск дизеля в работу был бы возможен сразу же после заправки его горячим теплоносителем из дополнительной емкости.

4. Исследована и обоснована стратегия разработки СТП, основанная на результатах теоретического анализа и сопоставления возможных комбинированных вариантов.

Создаваемые средства аккумулирования тепла должны быть экономичными, что обосновывается технико-экономическим расчетом. В основу такого расчета может быть положена формула приведения удельных затрат, предложенная для расчета теплоаккумулирующих средств проф. Н. Н. Карнауховым.

Сущность предлагаемого метода заключается в рассмотрении некоторого гипотетического множества возможных решений модернизации образца той или иной землеройной машины. Согласно известным представлениям, удельные приведенные затраты описываются следующим образом:

Я = —-, руб/м3 (8.1) где Е — годовые эксплуатационные расходыК — капитальные вложенияV — годовая выработка машины, измеряемая для землеройных машин в м3- в — нормативный коэффициент эффективности.

При этом формулу (8.1) правомерно использовать как для ядра некоторого множества возможных технических решений построения СТП, так и для любых других его членов. Ядром подобного множества, параметры которого отмечены значком «*», является образец землеройной машины, оснащаемый СТП. Для любого k-то возможного технического решения правомерно в безразмерных координатах записать:

Aqk = (AEk + zAKk) — (АПк + At2k) (8.2).

7 t? Д? I * где Aq = —f— Aqk=qk-q — AEk = ——- AEk = Ek — E — q E +zK —— I^K-k = К — АПь = —~;

E + гК П A f $.

Ank=nk-n — Д/я At2=t2fl-t2. h.

В соответствии с видом формулы (8.2) вариант построения конструкции землеройной машины, оснащенной соответствующей СТП, экономически эффективен в случае, когда Aq^ < 0, что равноценно условию.

АПк + At2k > AEk + zKk. (8.3).

Расчеты правой части неравенства очевидны. Они составляют в безразмерном виде дополнительные капитальные затраты и эксплуатационные расходы, связанные с изготовлением и эксплуатацией вновь изготавливаемых устройств СТП. Это, в первую очередь, теплосъемник с отработавших газов и теплоаккумулирующие устройства, а также элементы модернизации трубопроводов и контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура.

Предложенная нами методика определения работоспособности землеройной машины с учетом влияния фактора затрат времени на тепловую подготовку машины позволила по-новому определить оперативную готовность машины Коп, а также в конечном счете сменную производительность Псм, что может быть положено в основу расчета Псмк и П*см и далее АПСМК. Время / 2к определится непосредственно как время сокращения предпусковой тепловой подготовки привода благодаря применению средств СТП. Возможное решение по k-му варианту конструкции СТП можно сравнить с любым /2-ым вариантом. Очевидно, что последний будет эффективным, если будет соблюдено условие.

Aqn.

5. Особое внимание в работе уделено вопросам стратегии конструирования средств аккумулирования тепла, технологии их зарядки и подзарядки и дальнейшего использования накопленного в них тепла при предпусковом прогреве дизеля. Рассмотрены разные варианты построения СТП при их работе на воде и на антифризе, а также представлены соответствующие математические модели их контуров. Представляя общую концепцию построения СТП и их элементной базы, мы не вдаемся в детали конструирования разного типа смесителей и резервуаров, подчеркивая необходимость расчета их корпусов как сосудов, работающих при повышенном давлении.

Предлагается все средства аккумулирования тепла в СТП разделить на разного рода резервуары и тепловые аккумуляторы, входящие в две группы. В первую группу теплоаккумулирующих средств входят простейшие элементы, обеспечивающие первый этап предпусковой тепловой подготовки («пролив»), называемый условно предварительным. В ряде ситуаций, как показано в диссертации, этот этап достаточен для полноценной подготовки ДВС к работе.

В других ситуациях для качественного прогрева ДВС необходимо провести второй этап тепловой подготовки от средств аккумулирования тепла, входящих во вторую группу и в совокупности образующих теплоак-кумулирующее устройство (ТАУ). Их потенциал должен быть достаточным для качественного прогрева ДВС перед пуском в типичных условиях эксплуатации, которые в работе названы основными расчетными и используются при определении основных параметров элементов ТАУ.

6. Предложено математическое описание дизеля и получены простейшие решения. На разных этапах прогрева элементов привода, в первую очередь дизеля, и зарядки теплоаккумулирующих средств элементы.

СТП входят в замкнутые контуры циркуляции жидкого теплоносителяантифриза или воды. Математические модели этих контуров образуют последовательные вычислительные структуры, реализованные как в теоретическом виде, так и в виде компьютерных программ. Они позволяют исходя из основных характеристик СТП определить температуру и время прогрева ДВС на каждом этапе функционирования соответствующего контура циркуляции жидкого теплоносителя. Четкое разделение средств аккумулирования тепла и контуров циркуляции с учетом упрощающих допущений позволило проанализировать особенности работы СТП на разных этапах зимнего периода, синтезировать схемы средств аккумулирования тепла и определять основные параметры — массу теплоносителя в них m. j и обобщенный параметр теплопередачи Ат, определяющие конструктивную форму тепловых аккумуляторов. Расчеты проведены для анализа реальных ситуаций и характеризуются: температурой воздуха Тв (р) = 243 К (-30°С), продолжительностью межсменного простоя tnp =16 часов и рабочей смены tCM = 8 часов (суточный цикл эксплуатации землеройной машины), начальной температурой дизеля перед прогревом 7q = Тв (р) и начальной температурой жидкого теплоносителя перед его поступлением в подруба-шечное пространство в начале прогрева дизеля или в начале его соответствующего этапа.

7. Особое место уделено разработке и расчету параметров имитационной модели ДВС, находящегося в состоянии предпусковой тепловой подготовки. Был проделан масштабный эксперимент с натурным образцом дизеля Д-160. И проведено 14 серий опытов по его прогреву в камере холода. В широких пределах варьировалась температура в камере холода, до которой охлаждался испытуемый образец. Менялась начальная температура жидкого теплоносителя-антифриза, подаваемого на вход прогреваемого двигателя, и массовый расход его потока в контуре циркуляции. Эти характеристики всесторонне характеризуют процесс прогрева двигателя.

Д-160. Результаты прогрева были тщательно обработаны, представлены графиками и таблицами. Статистическая обработка результатов опытов позволила отыскать корреляционную связь между обобщенными теплофизи-ческими параметрами ДВС: ее теплопередачей Ад в окружающее пространство, теплоемкостью Сд и массой тд и условиями проведения опытов: температурой воздуха Tg начальной температурой жидкого теплоносителя Та и его массовым расходом Ga в контуре циркуляции. С учетом этого математическая модель ДВС, находящегося в условиях тепловой подготовки, описывается дифференциальным уравнением первого порядка:

Тд+тд=— Ть (8.5).

Рд ад где ад= + АдАд = Сд = д cat~ra caSJa.

При исследованиях и расчетах дизеля Д-160 рекомендуется принимать Та=383 К и Ga=0,25 кг/с, что в условиях основной расчетной ситуации (7^=243 К) дает: ч (1 1,538 • 10 с1- — = 650с — ад = 1,061;

VPd), = 0,942 ад.

Са = 3,6 кДж/кг-КАд = 0,055 кВт/КСд = 622 кДж/К.

Предложена методика обощения результатов опытов по прогреву дизеля Д-160 на двигатели других типов, в том числе для случаев, когда их условия прогрева несколько отличны от опытного.

8. В соответствии с разработанной нами методикой выбора типа и расчета основных параметров теплоаккумулирующих средств СТП на стадии прогрева ДВС и «зарядки» теплоаккумулирующих элементов СТП реализован комплекс вычислительных программ для синтеза параметров теплоаккумулирующих средств СТП при всевозможных вариантах построения СТП. Выполнены практические расчеты СТП с использованием данного комплекса применительно к бульдозеру-рыхлителю ДЗ-117А. Найдены предпочтительные варианты теплоаккумулирующих средств ТАУ и рекомендуемые характеристики теплообменников, включая теплообменник для передачи теплоты отработавших газов ДВС теплоносителю. Рекомендуемый вариант СТП включает два резервуара ДР] и ДР2 с массами соответственно тдр =75 кг и тдр2 = 75 кг, причем резервуар ДР2 имеет регулируемую боковую ветвь.

Программное обеспечение разработано таким образом, что с его помощью может быть выполнен не только синтез вариантов теплоаккумулирующих средств, но и анализ работы СТП при прогреве ДВС в различных возможных условиях и при «зарядке» теплоаккумулирующих средств от теплообменника отработавших газов.