Підвищення ефективності тепловоза застосуванням водомасляного пластинчатого теплообмінника

3. Могила В. И., Игнатьев О. Л. Результаты гидродинамических исследований рекуперативного пластинчатого теплообменника // Вiсн. Схiдноукр. держ. ун-ту. – 1999. – №1 (16). – С. 37-40.

4. Игнатьев О. Л., Могила В. И. Определение характеристик пограничного слоя на поверхности сфера-угольного профиля в охладителях масла транспортных средств // Промисловий транспорт. – Луганськ: СУДУ. – 1999. – С. 108-110.

5. К вопросу интенсификации теплообмена в водомасляном теплообменнике с диффузор-конфузорными и сфера-угольными каналами / Игнатьев О. Л., Могила В. И., Креспо Н. В. ; Восточноукр. Ун-т, Луганск. – 1995, – 7 с. : ил. – Библиогр. : 4 назв. – Рус. – Деп. В ГНТБ Украины 01. 12. 95. № 2579 – Ук 95.

6. Решение про выдачу патента Украины на изобретение № 97031075, МКИ 6 F28D 9/04, F28F 7/00. Теплообменник. Могила В. И., Игнатьев О. Л., Коняев А. Н. Заявл. 11. 03. 97; Опубл. 10. 10. 98. – 7с.

7. Игнатьев О. Л., Могила В. И., Креспо Н. В. Обеспечение запаса надежности силового оборудования тепловозов за счет интенсификации теплообмена в рекуперативном теплообменнике // Тезисы докладов. IХ Международ. конф. «Проблемы механики железнодорожного транспорта». Изд-во Днепропетровского государственного технического университета железнодорожного транспорта. – Днепропетровск. – 1996. – С. 35.

8.Игнатьев О. Л., Могила В. И., Креспо Н. В., Тищенко В. А. Экспериментальные исследования рабочих процессов в компактном рекуперативном теплообменнике // Тезисы докладов. VII Международн. научно-техническая конф. «Проблемы развития рельсового транспорта». – Крым, Ливадия. – 1997. -С. 43-44.

9. Игнатьев О. Л., Могила В. И., Кочура А. В. Экспериментальные исследования теплоотдачи в компактном рекуперативном теплообменнике // Тезисы докладов. VIII Международн. научно-техническая конф. «Проблемы развития рельсового транспорта». – Крым, Алушта. – 1998. – С. 39-40.

10. Могила В. И., Игнатьев О. Л., Малахов О. В. Результаты экспериментального исследования водомасляного пластинчатого теплообменника // Тезисы докладов. IX Международн. научно-техническая конф. «Проблемы развития рельсового транспорта». – Крым, Алушта. – 1999. – С. 23-24.

 

 

Ігнатьєв О. Л. «Підвищення ефективності тепловоза застосуванням водомасляного пластинчатого теплообміннику»- Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 22. 07 – рухомий склад залізниць та тяга поїздів. – Східноукраїнський державний університет, Луганськ, 1999 р.

Дисертація присвячена рішенню завдання підвищення ефективності тепловоза за рахунок застосування нової конструкції водомасляного теплообмінника, яка дозволяє замінити коштовні теплообмінні поверхні з мідних трубок малого діаметру більш дешевшими сталевими листами з гофрами спеціального профілю та з корисним застосуванням змушеної вібрації для інтенсифікації теплообміну.

Основні результати роботи дозволять знизити коштовність робот при проектуванні та виробництві нових охолоджувателів масла у тепловозах та дизель-поїздах.

Ключові слова: тепловоз, дизель-генераторна установа, теплообмінник, пластинчата поверхня теплообміну, вібрація.

 

 

Ignatiev О. L. «Increase of diesel locomotive efficiency by application of water-oiled plate heat exchanger «. – Manuscript.

Thesis on awarding the Candidate Degree (Engineering) on speciality 05. 22. 07 – rolling-stock of railway and diesel traction. – The East Ukrainian State University, Lugansk, 1999.

The thesis is devoted to the solution of the problem of the diesel locomotive efficiency increase due to the application of a new water-oiled heat exchanger design, heat will allow to substitute expensive stall diameter copper pipes of the heat exchanger for cheaper corrugated steel sheets of special profile. That will result in using the forced vibration for the intensification of heat exchange.

The main results of the work will allow to reduce cost of works while designing and producing new oil coolers in diesel locomotives.

Key words: diesel locomotive, diesel-generator instalment, heat exchanger, plate surface of heat exchanger, vibration.

 

 

Игнатьев О. Л. « Повышение эффективности тепловоза применением водомасляного пластинчатого теплообменника «. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 22. 07 – подвижный состав железных дорог и тяга поездов. – Восточноукраинский государственный университет, Луганск, 1999 г.

Повышение эффективности создаваемых тепловозов неразрывно связано с разработкой и созданием новейших теплообменных аппаратов, которые позволяли бы достигнуть снижения расхода цветного металла или уменьшить затраты мощности на прокачку теплоносителей.

В диссертации проведен обзор и рассмотрены различные конструкции рекуперативных теплообменных аппаратов и методы интенсификации теплообмена в них. Было выявлено, что одним из наиболее перспективных методов, позволяющих интенсифицировать теплообмен, является использование колебаний теплообменных поверхностей для частичного или полного разрушения пограничного слоя и турбулизации потока теплоносителя. Показано, что работы по интенсификации процесса конвективного теплообмена и созданию наиболее экономичного технологичного теплообменного оборудования привели в последнее время к существенному усовершенствованию конструкций теплообменных аппаратов и раскрыли возможности замены традиционных гладкостенных медных труб поверхностями теплообмена, выполненными из тонкого стального листа с приданием этим поверхностям сложных форм. На основании этого была разработана конструкция водомасляного пластинчатого теплообменника. Пластинчатый теплообменник содержит тонкие стальные пластины с гофрами, имеющими форму разрезанного пополам кругового цилиндра с обтекателем, в дальнейшем гофры специального профиля, которые соединены попарно, образуя каплеобразные щелевые каналы. Пластины через ряд примыкают к противоположным стенкам корпуса и располагаются относительно каналов в смежных рядах в коридорном порядке с образованием конфузор-диффузорного профиля щелевых каналов. Для интенсификации теплообмена в пластинчатом теплообменнике используется вынужденная вибрация, имеющая место на поддизельной раме тепловоза при его работе. Это способствует частичному разрушению пограничного слоя и позволяет добиться опережающего роста теплоотдачи над гидравлическим сопротивлением.

В диссертации разработана математическая модель расчета параметров пластинчатой теплообменной поверхности с гофрами специального профиля. Получено выражение для расчета теплообмена на исследуемой пластинчатой поверхности. На основании разработанной математической модели рассчитаны геометрические параметры гофр специального профиля.

С целью определения характеристик опытного водомасляного пластинчатого теплообменника с конфузор-диффузорными и каплеобразными щелевыми каналами был создан универсальный теплотехнический стенд, позволяющий исследовать влияние вибрации, возникающей при работе тепловоза, на рабочие процессы, происходящие в теплообменном аппарате.

Проведенные комплексные экспериментальные исследования опытного пластинчатого теплообменника позволили получить его теплотехнические и гидродинамические характеристики и оценить влияние на них вынужденной вибрации. Было выявлено, что в результате воздействия вибрации на теплообменную поверхность интенсивность теплообмена возрастает до 30% при увеличении коэффициента сопротивления до 20%, т. е. получен опережающий рост интенсивности теплообмена над гидравлическим сопротивлением. На основании экспериментальных данных получены критериальные уравнения для нахождения числа Нуссельта и коэффициента сопротивления исследуемых поверхностей с гофрами специального профиля, образующих конфузор-диффузорные щелевые каналы. Выбраны рациональные параметры вибрации теплообменных поверхностей (амплитуда колебаний поверхности – до 0, 2 мм с частотой от 15 Гц до 25Гц).

Сравнение исследуемой поверхности с другими пластинчатыми и трубчатыми поверхностями, используемыми в настоящее время в промышленных теплообменных аппаратах, показали ее высокую эффективность.

В диссертации разработана методика и программа расчета теплообменного аппарата пластинчатого типа с учетом вынужденной вибрации для систем охлаждения тепловоза, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к масляным охладителям, применяемым на подвижном составе железных дорог Украины. В результате применения проектного пластинчатого водомасляного теплообменника на тепловозах типа 2ТЭ116 ожидаемый экономический эффект, за счет отказа от использования трубок малого диаметра из цветного металла (меди) и заменой их оцинкованными стальными листами с гофрами специального профиля и снижения стоимости изготовления, и уменьшение затрат на обслуживание, составит 18830 грн. на секцию (в расчете на 1. 08. 1999 г.), что позволит снизить себестоимость тепловоза и повысить его эффективность в целом.

Результаты диссертационной работы используются в ХК «Лугансктепловоз» при разработке водомасляных теплообменников для магистральных тепловозов и дизель-поездов, что позволяет сократить объем, трудоемкость и стоимость опытно-конструкторских и экспериментальных работ.