Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость нормализации температурно-влажностных параметров на рабочих местах операторов машин лесного комплекса определяется значительным влиянием условий труда на его эффективность, уровень профессиональных заболеваний, экономические показатели. Среди применяемых для этого устройств наименее энергоемким и самым экологически безопасным для кондиционирования в жаркий период эксплуатации является водоиспарительный охладитель воздуха, работающий по основному потоку без набора влаги. Существующие системы указанного типа не достигли достаточного совершенства, позволяющего успешно использовать их на машинах лесного комплекса. Поэтому теоретические и экспериментальные исследования и новые конструктивные разработки являются важной народнохозяйственной необходимостью и глубоко актуальны.
Цель работы: разработка экологически безопасной системы охлаждения воздуха для улучшения условий труда операторов машин лесопромышленного комплекса применением водоиспарительных охладителей.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись водоиспарительные охладители косвенного принципа действия, адаптированные для нормализации микроклимата на рабочих местах операторов машин лесопромышленного комплекса. Теоретические исследования базировались на методах дифференциального и интегрального исчисления с применением уравнений тепломассообмена, гидродинамики и аэромеханики. Использовались численные методы расчета параметров теплопередачи, движения, диффузии. В экспериментальных исследованиях нашли отображение методы планирования эксперимента, микроструктурного анализа материала, математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна работы:
предложена система охлаждения воздуха для нормализации микроклимата в кабинах лесозаготовительных машин, отличающаяся высокой экологичностью и минимальной энергоемкостью;
разработана конструкция водоиспарительного охладителя воздуха для тракторов, агрегатированных лесозаготовительными машинами, отличающаяся верхним орошением насадки, увеличенной холодопро-изводительностью и повышенной эксплутационной надежностью;
получена математическая модель тепломассообмена в испарительной насадке охладителя воздуха, отличающаяся учетом интенсификации теплообмена теплопроводностью в продольном направлении, учетом входного участка и описанием капиллярно-фильтрационного течения жидкости, посредством которой проведены численные расчеты процессов охлаждения и массопереноса;
разработана математическая модель гидромеханических процессов в водоиспарительной насадке с верхним орошением, отличающаяся возможностью определения фильтрационного потока жидкости в соответствии с испарением ее с поверхности;
- проведен микроструктурный анализ поливинилхлорида типа «ми-
пласт», отличающийся тем, что позволяет определить тепломассооб-
менные характеристики пористого материала.
Значимость длятеории и практики. Содержащиеся вработе теоретические исследования позволяют уточнить расчеты процессов тепло - и массопе-реноса в испарительной насадке, движения жидкости и диффузии. Предложенное устройство охладителя с верхним орошением исключает зависимость процесса испарения от скорости капиллярного поднятия жидкости, отложения солей жесткости в порах, что позволяет форсировать охладитель по производительности при снижении размеров и массы.
Реализация работы. Результаты теоретических, лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний рассмотрены и одобрены в Воронежском лесхозе, в Правобережном лесничестве учебно-опытного лесхоза ВГЛТА, внедрены в производственный процесс на ФГУП «ГСЛП Воронежлеспроект», в учебный процесс на кафедре безопасности жизнедеятельности ВГЛТА.
Обоснованность и достоверность сформулированных в диссертации научных положений и рекомендаций подтверждены положительными результатами лабораторных испытаний, теоретическими расчетами, корректностью принятых допущений в теоретических исследованиях, использованием современных методов планирования эксперимента и статистической обработки данных, а также удовлетворительной сходимостью экспериментальных и теоретических величин.
Научные положения, выносимые на защиту:
математическая модель тепломассообмена и движения жидкости в испарительной насадке с учетом продольной теплопроводности и входного участка;
математическая модель гидромеханики жидкости в системе верхнего орошения;
устройство водоиспарительной насадки рекуперативного типа с верхним орошением;
экспериментально подтвержденные эксплутационными испытаниями рекомендации по применению охладителей водоиспарительного типа в кабинах мобильных машин лесного комплекса.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на постоянно действующем научно-техническом семинаре стран СНГ «Улучшение экс-плутационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» (дважды; в 2003 и 2004 г. г.) в С-ПГАУ (г. Санкт-Петербург); на международной конференции XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.Н. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» - г. Рыбинск, 2003 г.; на научных конференциях Воронежской государственной лесотехнической академии (в 2002, 2003 и 2004 гг.); на научной конференции Воронежского государственного аг-роуниверситета (в 2004 г.). Образцы охладителей экспонировались на выставке в «Экспоцентре Агробизнес Черноземья (ВГАУ)» и отмечены поощрительным дипломом в мае 2004 года.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ и подано 2 заявки на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и 8 приложений. Общий объем работы составляет 179 страниц, основное содержание работы изложено на 155 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков и 12 таблиц.
