Введение к работе
Актуальность работы. Дизельные двигатели нашли широкое применение в АПК, главным образом, в качестве энергетических установок для мобильного транспорта. Эффективной мерой поддержания рациональных эксплуатационных параметров для дизельных двигателей в условиях низких температур окружающей среды являются средства электронагрева.
К их преимуществу следует отнести компактность и отсутствие вредных выбросов в окружающую среду. Использование средств электронагрева позволит повысить экологическую эффективность и топливную экономичность дизельных двигателей в условиях низких температур.
Однако распространение средств электронагрева для мобильной техники сдерживается из-за отсутствия приспособленных для работы в условиях повышенных вибраций нагревательных элементов. Работа в условиях повышенных вибраций и резких перепадов температуры, а также возможность попадания влаги приводят к нарушению электрического контакта или к механическому разрушению нагревательных элементов.
Таким образом, актуальным является разработка средств электронагрева, которые способны эффективно работать в условиях повышенных вибраций и температурных перепадов, при этом конструкция нагревательного элемента должна обеспечить:
устойчивость механической структуры в условиях вибрации;
устойчивый электрический контакт с системой электропитания;
устойчивый тепловой контакт с нагреваемой средой;
пожаро- и взрывобезопасность в условиях работы дизельного двигателя;
приспособленность к системе электроснабжения мобильной техники.
Также важно уделить внимание совершенствованию принципов работы керамических нагревателей с положительным температурным коэффициентом (ПТК) в плане улучшения их режимных параметров.
Цель работы. Разработка электрического теплоаккумулирующего нагревателя на основе наноструктурного углерода и совершенствование режимов работы керамических нагревателей с положительным температурным коэффициентом с учетом особенностей дизельных двигателей.
Объект исследования. Электро- и теплофизические процессы в средствах электронагрева, применяемых для улучшения эксплуатационных параметров дизельных двигателей мобильной техники.
Предмет исследования. Взаимосвязи и закономерности изменения электро- и теплофизических параметров в средствах электронагрева дизельных двигателей мобильной техники.
Методы исследований. При выполнении работы использованы методы математического моделирования и физического эксперимента. Теоретические изыскания сопровождались разработкой математических моделей.
Научную новизну составляют:
обоснование возможности использования наноструктурного углерода в материале электрического теплоаккумулирующего нагревателя;
математическое описание распределения эквипотенциальных линий на поверхности электрического теплоаккумулирующего нагревателя, позволяющее находить тепловое поле с использованием численного решения дифференциального уравнения Пуассона в частных производных;
принцип работы керамических нагревателей с положительным температурным коэффициентом, при котором снижен пусковой ток.
Практическая значимость:
конструктивные схемы средств электронагрева питающего воздуха и дизельного топлива, защищенные патентами на изобретение РФ № 2309287 и № 2398126;
повышение топливной экономичности и снижение токсичности выхлопных газов дизельных двигателей в условиях эксплуатации при низких температурах.
Реализация результатов исследований. Метод расчета нестационарных тепловых процессов разогрева элементов двигателей мобильной техники использовался при создании рабочего проекта безгаражного хранения автотракторной техники «База АВП Моршанского УМГ» для ООО «Мострансгаз». Устройство терморегулирования топлива и питающего воздуха внедрено в ООО «Знаменское», с. Знаменка Токаревского р-на Тамбовской области.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса», Ульяновск, 2007; V Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве»,
Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2006; VI Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2008; XV Международной научно-практической конференции «Транспорт, экология – устойчивое развитие», Ековарна,
21 – 23 мая 2009, Варна Болгария.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 14 печатных работ, в том числе 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 2 патента РФ на изобретение. Общий объем публикаций составляет 6,5 печ. л., из них 3,2 печ. л. принадлежат лично соискателю.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 155 страницах, содержит 60 рисунков, 11 таблиц и 3 приложения. Список используемой литературы включает 120 наименований, из них 15 на иностранном языке.
