Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Охлаждение автотракторных двигателей (анилиз научно-технической литературы) 15
1.1 Тепловой баланс, тепловое и тепл онапряженное состояние автотракторных двигателей 15
1.2 Существующие системы охлаждения и их конструктивные особенности 26
1.3 Охлаждающие жидкости: основные эксплутанионные требования и способы их обеспечения 32
1.3.1 Вода, как охлаждающая жидкость 33
1.3.2 Специальные жидкости 36
1.4 Процессы, протекающие в жидкості 1ых системах охлаждения 42
1.5 Основные направления оптимизации теплофизических и физико-химических свойств охлаждающих жидкостей 46
Выводы, цели и задачи исследований 49
Глава 2. Исследование влияния присадок на физико-химические и эксплутаци01ii1ые свойства охлаждающих жидкостей 51
2.1 Коррозионные исследования охлаждающих жидкостей 54
2.1.1 Виды коррозии, имеющие место в жидкостных системах охлаждения и способы её определения 55
2.1.2 Потенциостатические коррозионные исследования. 57
2.1.3 Гравиметрические коррозионные исследования 77
2.2 Исследование влияния охлаждающих жидкостей на неметаллические материалы 88
Выводы по главе 90
Глава 3. Исследование влияния охлаждающих жидкостей на процессы теплообмена 92
3.1 Исследование процесса теплообмена в системе жидкостного охлаждения 96
3.2 Описание экспериментальной установки и методы испытаний 100
3.3 Критериальные уравнения 126
Выводы по главе 140
Глава 4. Моторные испыта1іия охлаждающих жидкостей, содержащих присадки 141
4.1 Описание экспериментальной установки и методики испытания 141
4.2 Результаты моторных испытаний 145
4.3 Эксплутационные испытания 159
Выводы по главе 162
Общие выводы по работе 164
Список использованных источников
- Тепловой баланс, тепловое и тепл онапряженное состояние автотракторных двигателей
- Коррозионные исследования охлаждающих жидкостей
- Исследование процесса теплообмена в системе жидкостного охлаждения
- Описание экспериментальной установки и методики испытания
Введение к работе
Актуальность работы. Двигатели внутреннего сгорания одно из массовых изделий машиностроения, поэтому сокращение затрат при эксплуатации и ремонте может дать существенный экономический эффект для народного хозяйства России.
Эффективным является подход к повышению топливной экономичности двигателей за счет уменьшения тепловых потерь. Реализация такого подхода не требует изменения основных конструктивных элементов остова и/может быть проведена совершенствованием схем регулирования теплового состояния путем модернизации двигателей на ремонтных предприятиях машиностроительной отрасли. Кроме того, за счёт увеличения коррозионностойкости деталей можно повысить их надежность примерно на 20-50 %, снизить трудоемкость ремонта на 20-30 %. Совершенствование свойств охлаждающих жидкостей, чаще всего, идёт по двум несвязанным друг с другом направлениям, одно из которых преследует цель уменьшения коррозионных разрушений, а другое направлено на применение альтернативных воде охлаждающих жидкостей, например, антифризов. Таким образом, как для научно-исследовательских организаций, так и производителей и потребителей двигателей остается актуальной работа по совершенствованию свойств охлаждающих жидкостей. Улучшение теплофизических и физико-химических свойств охлаждающих жидкостей может быть достигнуто путём введения водорастворимых полимеров.
Дель работы - повышение долговечности и топливной экономичности автотракторных ДВС воздействием на физико-химические и теплофизические свойства охлаждающих жидкостей.
Задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо обеспечить решение следующих задач:
-
Выполнить анализ проблем и тенденций развития автотракторных ДВС. Выявить влияние свойств охлаждающих жидкостей на технико-экономические показатели работы двигателя.
-
Провести лабораторные исследования эффективности действия полимеров как ингибиторов коррозии деталей системы охлаждения ДВС.
-
Провести лабораторные исследования теплофизических свойств охлаждающих жидкостей, содержащих полимеры.
-
Выполнить уточнение критериального уравнения для расчёта процесса конвективного теплообмена.
-
Провести стендовые и эксплутационные испытания автотракторных ДВС с новыми охлаждающими жидкостями, имеющих в своём составе полимеры.
Исследования предусматривают разработку и создание необходимых лабораторных установок, а также методик, программ исследований и соответствующих инструктивных материалов для проведения эксплуатационных испытаний.
Объектом исследования являются транспортные ДВС, их системы
охлаждения и охлаждающие жидкости. і Р0С-НАЦионлльмля"і
і БИБЛИОТЕКА |
Предметом исследования являются физико-химические,
теплофизические свойства охлаждающих жидкостей, процессы коррозии и теплообмена, протекающие в системах охлаждения ДВС.
Методы исследования базируются на теориях ДВС, электрохимии, теплообмена, математической статистике.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечена непротиворечивостью полученных результатов основным положениям теории ДВС, электрохимии, конвективного теплообмена, подтверждена многочисленными экспериментами, проведенными на специально созданных стендах с применением поверенных измерительных приборов, положительными результатами опытной эксплуатации нескольких типов автотракторных ДВС.
Научная новизна полученных результатов состоит в том, что:
экспериментально подтверждена гипотеза о возможности повышения долговечности и экономичности автотракторных ДВС за счёт использования новых охлаждающих жидкостей, имеющих в своём составе полимеры;
установлено, что наибольший защитный эффект от коррозионных разрушений в воде обеспечивает полиакриламид и поверхностно-активное вещество "Синтансл", в растворе воды (46%) и этиленгликоля (54%) -полиакриламид и поливиниловый спирт;
выявлено, что смесь полиакриламида и поливинилового спирта обеспечивают синергетический эффект, заключающийся в снижении интенсивности конвективного теплообмена;
установлено, что наибольший эффект в снижении расхода топлива обеспечивает новая охлаждающая жидкость, имеющая в своём составе полиакриламид и поливиниловый спирт при их суммарной концентрации 0.1% (0.05% ПАА + 0.05% ПВС);
получено критериальное уравнение для расчета числа Нуссельта (Nu), учитывающее влияние полимеров на интенсивность конвективного теплообмена;
установлено, что эксплуатация двигателей ВАЗ и ЯМЗ с новыми охлаждающими жидкостями приводит к снижению токсичности отработавших газов на режимах холостого хода на 5 ... 18 %.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что разработаны, опробованы в лабораторных исследованиях, стендовых моторных и эксплуатационных испытаниях новые охлаждающие жидкости на основе воды, этиленгликоля, полимеров полиакриламида и поливинилового спирта, способные снижать коррозию деталей систем охлаждения, расход топлива и токсичность отработавших газов на холостом ходу и долевых режимах работы автотракторных ДВС. На защиту выносятся: результаты исследований эффективности полимеров как ингибиторов коррозии деталей систем охлаждения ДВС;
результаты исследований влияния полимеров на теплофизические свойства охлаждающих жидкостей и экономичность автотракторных ДВС;
критериальное уравнение для расчёта числа Нуссельта (Nu), учитывающего влияние полимеров на интенсивность конвективного теплообмена;
результаты стендовых и эксплутационных испытаний ДВС с разработанными охлаждающими жидкостями.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены автором и обсуждены на заседаниях кафедры "АД" РГАТА (Рыбинск) и кафедры "ТМ и ДВС" ТФРГАТА (Тутаев) в 2000-2003 гг.; IX Всероссийских Туполевских чтениях студентов: Научно-техническая конференция, Казань, 2000 г.; научно-технической конференции "Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды", Рыбинск, 2001 г.; втором Международном конгрессе студентов, молодых учёных и специалистов «Молодежь и наука - третье тысячелетие»/У8ТМ'02, Москва, 2002 г.; всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии НТМ - 2002», Москва, 2002 г.; Международной научно-практической конференции «Безопасность водного транспорта», посвященной 300-летию Санкт-Петербурга. Санкт-Петербург, 2003 г и др.
Реализация работы.
Исследования выполнены по заказу ООО «Тутаевский моторный завод» и реализованы при создании двигателей 8ЧН 14/14 нового поколения (Заключение о реализации от 27 сентября 2004 г.).
Разработанные новые охлаждающие жидкости используются в автотракторной технике фирмы «Комплекс», г. Тутаев, Ярославская область (Акт о внедрении от 1 июля 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка использованных источников (включающего 120 наименований), и 10 приложений. Работа содержит 227 страницы текста, 40 рисунков и диаграмм, 6 фотографий и 30 таблиц.
В первой главе выполнен анализ основных свойств и требований предъявляемых к воде, к специальным охлаждающим жидкостям. Показаны достоинства и недостатки химических веществ, используемых в качестве ингибиторов коррозии, наиболее предпочтительными являются водорастворимые полимеры, которые при минимальной концентрации способны снижать интенсивность коррозионных разрушений и снижать потери теплоты в системе охлаждения.
Вторая глава посвящена коррозионным исследованиям, которые проведены с целью оценки эффективности защиты полимерами металлов от коррозии, и оптимизации концентрации полимеров с использованием потенциостат^гческого и гравиметрического методов. Установлено, что присадки к воде снижают коррозию максимум на 55 %, к ТОСОЛу тормозят окисление до 2 раз.
Третья глава посвящена исследованиям влияния полимеров на процесс теплообмена в системе жидкостного охлаждения ДВС. Показано, что введение полимеров способно изменять интенсивность теплоотдачи на границе "стенка -охлаждающая жидкость". Уточнены расчетные зависимости, с помощью которых возможен расчёт теплообмена в зарубашечном пространстве и теплообменниках в присутствии полимеров.
Четвертая глава посвящена моторным испытаниям, в результате которых установлено снижение циклового расхода топлива при использовании новых охлаждающих жидкостей. Завершающим этапом работы являлись испытания, показавшие работоспособность новых охлаждающих жидкостей в условиях реальной эксплуатации.
Тепловой баланс, тепловое и тепл онапряженное состояние автотракторных двигателей
В автомобильных двигателях внутреннего сгорания, в зависимости от их конструкции и степени совершенства, в эффективную работу преобразуется от 35 до 50 % теплоты [20, 21, 22, 32, 45, 96], выделяющейся при сгорании топлива. Остальную теплоту составляют неизбежные тепловые потери, большую часть из которых составляет теплота, уносимая отработавшими газами. Другая часть непосредственно через элементы двигателя (детали ЦПГ, клапаны, выпускные коллектора) передаётся в систему охлаждения, смазки и в окружающую среду. Некоторая доля теплоты путём сложных преобразований (превращение части теплоты в механическую работу трения в узлах двигателя с последующим переходом её вновь в тепловую энергию) также поступает в систему охлаждения. Под термином «система охлаждения» в общем случае понимается совокупность устройств, обеспечивающих отвод от деталей излишков теплоты и, тем самым, устанавливающих в них требуемую температуру материалов и рабочих сред.
Сгорание в двигателе происходит при высоких температурах, достигающих 1700 ч- 2700 С [20, 21, 22, 32, 45, 51, 52, 53, 96], поэтому без принудительного охлаждения такие детали, как поршень, гильза и направляющие втулки клапанов нагревались бы до температуры, значительно превышающей температуру нагарообразования и закоксовывания масла ( 180С [14, 59]). При увеличении температуры деталей снижаются их прочностные свойства, поэтому для поддержания оптимального теплового режима работы узлов и механизмов необходимо непрерывно отводить теплоту от деталей, не допуская их перегрева - это и обеспечивает система охлаждения.
Количество теплоты, которое должна отводить система охлаждения, зависит от мощности и режима работы двигателя.
При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и износ деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит коксование масла с отложением нагара, ухудшается наполнение цилиндров карбюраторных двигателей топливо-воздушной смесью, а дизелей - воздухом. При чрезмерном отводе тепла происходит переохлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, что приводит также к увеличению механических потерь на трение, к увеличению износа деталей, снижению мощности и экономичности двигателя [3, 6, 10, 24, 39, 41, 45]. Для обеспечения надёжной работы ДВС следует поддерживать оптимальный тепловой режим двигателя.
На рисунке 1,1.1 представлена обобщённая схема распределения теплоты в автотракторном двигателе с турбонаддувом. Итоговое распределение теплоты, выделившейся при сгорании топлива, называют внешним тепловым балансом.
Для сравнения тепловых балансов, наглядно представляющих степень совершенства и КПД различных типов двигателей, распределение теплоты цо составляющим выражают в относительных единицах (%), относя абсолютное значение к теплоте Qr. Тогда уравнение теплового баланса принимает вид: q?= qe+qor+qoxn + qM + qHn (1-1-1)
Существует несколько путей повышения эффективного КПД автотракторных двигателей: уменьшение доли теплоты, отводимой отработавшими газами, ОЖ и маслом, увеличивая тем самым долю теплоты, превращаемую в полезную работу. Для рассмотрения одного из путей повышения эффективности ДВС, а именно снижение потерь с охлаждающей жидкостью, необходимо рассмотреть тепловой баланс и, в частности, составляющую Qoxn.
Величина qoxn = Qoxn / QT изменяется в широких пределах: от 9 % у двухтактных малооборотных дизелей до 35 % у высокооборотных форсированных бензиновых двигателей. По мере уменьшения геометрических размеров цилиндров возрастает относительная величина охлаждаемой поверхности (охл=Рохл/У5 (1.1.2) где Foxn - действительная площадь охлаждаемой поверхности, м2; Vs - рабочий объём цилиндра, м .
Относительный теплоотвод в ОЖ заметно уменьшается по мере роста степени наддува. Увеличение давления воздуха, его температуры и частоты вращения коленчатого вала обусловливают рост количества теплоты, отводимой с ОЖ, однако относительная величина qoxn при этом снижается.
Количество теплоты, отводимое в систему охлаждения, в значительной степени зависит от характера теплоотдачи от стенок цилиндра в ОЖ.
процессами тепломассообмена в полостях охлаждения, где имеют место два основных вида теплопередачи (рис. 1.1.2): - конвективный теплообмен без фазовых переходов жидкости; — теплообмен в присутствии кипения (подробно рассмотренный в работах [7, 9, 20, 45, 49Теплопередача от стенок гильзы и крышки цилиндров к ОЖ характеризуется сложными, 57, 63, 69, 71, 72, 95,98,99]).
Форсирование дизелей, сопровождающееся повышением температурного уровня деталей ЦПГ, приводит к преобладанию в полостях охлаждения теплообмена в присутствии поверхностного кипения, значительному увеличению а и, следовательно, к чрезмерным потерям в ОЖ.
Коррозионные исследования охлаждающих жидкостей
Присадки, добавляемые в охлаждающую жидкость, необходимы для обеспечения определённых свойств. Для антифризов - ГОСТ 28084-89 [17] "Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия". Химический состав охлаждающих жидкостей для ДВС является коммерческой тайной производителей, но известно, что он достаточно сложный. Каждый компонент действует определённым образом, например: натриевые соли защищают от коррозии чёрные металлы; соли молибденовой кислоты -цветные металлы; декстрин защищает от коррозии припои, алюминий и медь; натрий гидрофосфат действует как антинакипин; хроматы замедляют коррозию стали, меди, латуни, алюминия, припоя (хроматы нельзя вводить в состав антифризов, т.к. они взаимодействуют с органическими веществами); меркаптобензотиазол замедляет коррозию меди; натрийгидрофосфат для защиты алюминия от коррозии; бура - защита цинка; бензоат натрия - для защиты припоя; нитрит натрия (NaN02) — защита чугуна; силикат натрия -защита стали; динатрийфосфат (Na2HP04 12Н20) - защита чугунных, стальных и медных деталей. Применяются также и другие вещества: фосфат этаноламина, азол, водорастворимые фосфаты (гидрофосфат натрия, триполифосфат натрия), молибдат натрия, сорбитол, бензотриазол, толилтризол, молибденово-кислый натрий и др.
Некоторые рецепты антифризов содержат меньше компонентов с целью экономии затрат на производство, что естественно отрицательно сказывается на их качества. Большинство перечисленных веществ имеют высокую стоимость, многие из них токсичные и представляют опасность для здоровья. Необходимо использовать более приемлемые соединения с экономической и экологической точки зрения. Коррозионные исследования проводятся с целью выбора присадок к охлаждающим жидкостям, обеспечивающих защиту от коррозии, и оптимизацию содержания этих добавок.
Коррозия наружных поверхностей цилиндровых втулок возникает под воздействием охлаждающей жидкости в условиях, когда имеется достаточное количество свободного кислорода для образования окислов.
Возникновение и развитие коррозионных разрушений, а также их тип во многом зависят от условий воздействия и агрессивности рабочей среды, скорости ее движения, температуры, содержания в ней кислорода, солей, механических примесей, степени турбулентности потока, условий смачивания и ряда других факторов.
В системах охлаждения ДВС встречаются в основном следующие виды коррозии:
1. Общая коррозия, охватывающая поверхность всей детали, находящуюся под воздействием коррозионной среды. Она подразделяется на: — равномерную, протекающую с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла; — избирательную, при которой разрушается одна структурная составляющая сплава или один компонент.
2. Местная (локальная) коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла. Эта коррозия подразделяется на: — контактную (при контакте с металлом, потенциал коррозии которого более положителен); — щелевую, протекающую в узких зазорах; — точечную (питтинговую).
Для исследования этих видов коррозии металлов используют метод кривых поляризации.
Кривые поляризации получают двумя способами: потенциостатическим — определение зависимости постоянной силы тока поляризации 1п — от заданного потенциала металла U; гальваностатическим — определение зависимости потенциала металла от заданной силы тока поляризации.
Для определения общей коррозии используется также весовой способ.
Коррозионные разрушения деталей систем охлаждения двигателей являются результатом электрохимических явлений, обусловленных наличием на поверхности металла анодных и катодных областей. При электрохимической коррозии протекают два взаимосвязанных процесса:
1) анодный процесс — процесс окисления металла с переходом его ионов в раствор и накоплением эквивалентного количества электронов в металле [4,29]: в _ растворе на _ металле M+ze-+nH20&Me-nH20+ ze (2.1.2.1) где М+ -2Є- -атомы металла; М+ ПН20 - гидратированные ионы металла; z - количество электронов, освобождающихся при анодной реакции.
2) катодный процесс - процесс ассимиляции избыточных электронов, накопленных в результате анодного процесса на поверхности металла деполяризаторами [4,29]:
Исследование процесса теплообмена в системе жидкостного охлаждения
Система охлаждения включает в себя не металлические элементы: трубки, шланги, уплотнения, бачки. Охлаждающие жидкости не должны отрицательно воздействовать на неметаллические материалы. Используемые в настоящее время для снижения скорости коррозионно — эрозионного разрушения присадки не всегда оказываются эффективными, так как будучи изготовленными на основе нефтепродуктов, отрицательно воздействуют на резиновые уплотнения охлаждающих систем [5, 19, 105].
Таким образом, возникает необходимость проведения испытаний влияния охлаждающих жидкостей на неметаллы. После завершения коррозионных испытаний было произведено также измерение диаметра и взвешивание колец (сделанных из шлангов от системы охлаждения).
Изменение габаритов и массы образцов фиксировалось после их высушивания. В таблице 2.3.2 приведены результаты замеров и взвешивания образцов после испытания. В числителе - это изменение массы, в знаменателе -изменение габаритов.
Органолептические исследования использованных образцов не выявили каких либо изменений.
Замеры габаритов производились с помощью штангенциркуля ШЦ-П-250-0.05 ГОСТ 166-89 с ценой деления 0.05 мм (пофешность ± 0.025 мм), во всех растворах образцы, после высушивания, сохранили свои габариты, возможно что недостаточная точность инструмента.
По результатам можно сказать, что чем больше этиленгликоля в растворе, тем большее происходит набухание образцов. В ТОСОЛе изменений замечено не было, очевидно он содержит требуемую присадку.
Опыты также показали, что большее набухание вызывает чистый ЭГ, и, чем больше его концентрация в растворе, тем более отрицательное воздействие он оказывает на неметаллические материалы. Изменение массы фиксировалось на аналитических весах с точностью 0,00005 г.
Можно сделать следующий вывод, что охлаждающая жидкость должна содержать присадку против набухания неметаллических материалов системы охлаждения.
Следующим этапом являются тештофизические исследования.
Представленные в главе результаты проведенных гравиметрических и потен циостатических исследований коррозии позволяют сделать вывод, что агрессивность антифризов на основе этиленгликолей (ТОСОЛов) ниже, чем у воды без специальной обработки. Это объясняется присутствием в составе ТОСОЛов ингибиторов коррозии.
Введение в антифриз водорастворимых полимеров (ПВС, ПАА, ПАВ) и их сочетаний оказывает влияние на интенсивность коррозии металлов, ПАВ монотонно уменьшает коррозию припоя и при изменении концентрации от 0.01 до 0.50 % для латуни, стали и меди.
При больших концентрациях ПАВ монотонно увеличивает коррозию. Резкое уменьшение наблюдается для чугуна при увеличении концентрации присадки с 0.01 % до 0.05%.
Увеличение содержания ПАА монотонно уменьшает коррозию латуни, стали, меди и чугуна. Для алюминия и припоя наблюдается обратный эффект. При увеличении концентрации ПВС интенсивность коррозии стали, алюминия, чугуна и припоя монотонно уменьшается.
Скорость коррозионных разрушений латуни и меди сначала возрастает (при концентрации полимера до 0.10 %), а потом уменьшается.
Во всех проведенных испытаниях было отмечено, что при увеличении температуры жидкостей до t = 60 С скорость коррозии возрастает практически эквидистантно по отношению к t = 20 С.
Исследования коррозионного воздействия охлаждающих жидкостей (воды и антифриза) проводились различными методами. Причем в одном методе (гравиметрическом) использовался массовый показатель скорости коррозии, а другом (потенциостатическом) - глубинный показатель. Полученные результаты позволяют утверждать, что "ТОСОЛ" обладает меньшей коррозионной агрессивностью по сравнению с водой.
Добавление полимеров сказывается не значительно, но в большинстве случаев уменьшает коррозию, особенно ПАВ и ПАВ + ПАА.
Описание экспериментальной установки и методики испытания
Автомобильные двигатели работают в условиях эксплуатации при различных оборотах и нагрузочных режимах. При движении автомобиля в городских условиях двигатель работает на всех режимах: холостой ход, частичные нагрузки и переходные режимы. Воспроизведение всех режимов на испытательном стенде вызывает трудности, поэтому при доводке двигателей, при их модернизации или для оценки различных параметров и регулировок применяют некоторые стандартизированные режимы, имитирующие отдельные эксплуатационные условия работы двигателей. Получаемые при этом зависимости основных показателей работы двигателя, таких, как мощность, крутящий момент, расход топлива и др., от параметров режима его работы — частоты вращения вала, нагрузки и т.д. называют характеристикой двигателя.
В городских условиях эксплуатации автомобиля работа двигателя на режимах холостого хода, включая принудительный холостой ход, может составлять до 50 % от всего времени работы [96]. Режимом холостого хода является режим, при котором эффективная мощность двигателя при этом затрачивается на преодоление механических потерь. При этих режимах имеют место наихудшее смесеобразование, неравномерность распределения смеси по цилиндрам, наибольшее количество остаточных газов, наихудшее наполнение цилиндров свежим зарядом, замедленное сгорание, в наибольшей степени проявляется токсичность отработавших газов по содержанию в них СО и CnHm. Все эти условия определяют необходимость в стендовых условиях воспроизводить и анализировать работу двигателя на режимах холостого хода. Характеристикой холостого хода называют графическое изображение зависимости параметров (часовой расход топлива GT, разряжение во впускном коллекторе Др, состава смеси а и др.) от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя на режиме холостого хода. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при работе на режимах холостого хода происходит ухудшение и экономических и экологических показателей работы двигателя» улучшение этих показателей является значимой проблемой [45, 58, 78, 85].
Для выявления возможности решения этой проблемы были проведены стендовые испытания, а также с целью проверки работоспособности созданных присадок к ОЖ в условиях реальной системы охлаждения автомобильного двигателя и определения влияния охлаждающих жидкостей на показатели работы двигателя и его температурное состояние.
Экспериментальная установка имеет замкнутую открытую систему охлаждения, что позволяет испытывать различные охлаждающие жидкости.
Перед каждым испытанием система охлаждения промывалась водопроводной водой при и0Лы да 50 С. Затем заливалась испытываемая жидкость. Двигатель прогревался примерно в течение 10 минут, что позволяло прогреть ОЖ до температуры 90 С - это рабочая температура двигателя. Затем устанавливалась определённая частота вращения коленвала и производились замеры параметров. Если температура ОЖ повышалась, то принудительно включался электровентилятор (4), его частота регулировалась устройством (5), что позволяло поддерживать температуру ОЖ на уровне 90С и температуру масла в поддоне на уровне 95 С.
В испытаниях участвовали следующие жидкости: водопроводная вода; водопроводная вода + 0.05 % ПАА + 0.05 % ПВС; "ТОСОЛ-А40М-Север"; "ТОСОЛ-А40М-Север" + 0.05 % ПАА + 0.05 % ПВС; Данные жидкости выбраны из следующих соображений: взяты базовые ОЖ и добавлены в них присадки, которые: - увеличивают антикоррозионные свойства этих жидкостей; — существенно влияют на коэффициент теплоотдачи; — при низких температурах мицеллярные соединения не появляются, не расслаиваются; - не обладают пенообразующей способностью.
Основным показателем при моторных испытаниях является цикловой или часовой расход топлива. Исследования проводились без нагрузки при разных оборотах коленчатого вала. Временем прогрева двигателя принимаем время прогрева масла в поддоне до рабочей температуры 95 С, которая определялась термопарой газоанализатора. Двигатель прогревался на холостом ходу при n = 1000 об/мин.
Расход топлива определялся следующим образом: после прогрева двигателя устанавливалась требуемая частота вращения коленчатого вала; двигатель работал при установленной частоте вращения коленвала в течение 10... 15 минут.
За это время детали цилиндро-поршневой группы прогревались до определённого температурного уровня. (4.2.1.) (4.2.2.)
Засекалось время, за которое двигатель израсходует мерное количество топлива V = 1 дм3; параллельно замерялась температура отработавших газов и контролировалась температура ОЖ и масла; далее производился расчёт:
