Для повышения плотности и тем самым улучшения наполнения цилиндров воздух после выхода из компрессора охлаждается в теплообменном аппарате, который называется охладителем наддувочного воздуха

Охладитель воздуха. Обслуживание дизелей типа Д49
Охладитель с дизеля снимают в случае выявления неисправностей или для технического обслуживания. Снимают охладитель в такой последовательности: слить воду из водяной системы; открепить и снять трубы, связывающие охладитель с другими узлами двигателя; открепить хомуты и сдвинуть резиновую трубу, соединяющую патрубок 13 с корпусом компрессора (см. рис. 58); открепить охладитель от кронштейна и снять его. При разборке открепляются водяные крышки 2 и 6 и воздушный патрубок 13. Сборка и установка охладителя производятся в обратном порядке.

В процессе эксплуатации необходимо следить за отсутствием подтеканий воды и загрязненностью воздушной полости охладителя. Отложения на трубках приводят к ухудшению теплообмена между водой и воздухом и ухудшают параметры двигателя. Для восстановления параметров дизеля промывают и очищают полости. Порядок работ при промывке: закрыть водяную полость охлаждающей секции металлическими листами; погрузить охлаждающую секцию на 10—15 ч в бак с моющим раствором ( в течение этого времени не менее трех раз поднимают и опускают охлаждающую секцию в растворе); промыть охлаждающую секцию в горячей воде, нагретой до 70 °С, после чего продувают сжатым воздухом межтрубное пространство для удаления отложений из секции;

снять металлические заглушки для осмотра трубок. При отложениях в водяной полости очистить их проволокой диаметром 6—8 мм, пропуская ее в трубу. После очистки трубки продуть сжатым воздухом. Для проверки герметичности охладителя опрессовать воздушную полость водой под давлением 0,4 МПа. Течи в местах крепления трубок устраняют дополнительной развальцовкой трубок на 0,1—0,15 мм. При трещинах в трубке допускается заглушить ее с обоих концов металлическими заглушками 14 (см. рис. 58) и запаять их припоем ПОС 40 ГОСТ 1499—70. Разрешается глушить не более десяти труб в каждой половине секции при условии расположения в ряду не белее трех заглушек.

Отремонтированный охладитель испытывают опрессовкой водяной полости водой. Для этого на патрубки Е и С нижней крышки надевают металлические заглушки, после чего охладитель заполняется водой. Опрессовка производится для водяной полости давлением 0,6 МПа в течение 5 мин, для воздушной — давлением 0,4 МПа.

. Конструкция охладителей наддувочного воздуха.

Охладители (теплообменники) наддувочного воздуха. Температура наддувочного воздуха дизеля оказывает большое влияние на его экономичность и надежность. Охлаждение наддувочного воздуха применяют для повышения мощности дизелей на единицу объема рабочего цилиндра, увеличения массы воздуха, подаваемого за рабочий цикл, и снижения средней температуры цикла.

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования выявили, что для дизеля каждого типа и заданного режима работы существует оптимальная по удельному расходу топлива температура наддувочного воздуха перед впускными органами. Поэтому тепловозные дизели оборудуются устройствами для получения оптимальных значений температур наддувочного воздуха. При номинальном и близких к нему режимах работы дизеля наддувочный воздух необходимо охлаждать, а при режимах холостого хода и малых нагрузок — подогревать.

На серийных тепловозах наддувочный воздух охлаждается в водовоздушных теплообменниках, включенных в самостоятельный контур циркуляции охлаждающей воды или в контур воды, охлаждающей масло дизеля. Воздухоохладители, располагаемые обычно на дизеле, отличаются небольшими размерами и массой.

На некоторых тепловозах применяют системы с охлаждением наддувочного воздуха атмосферным. Охлаждение атмосферным воздухом проще. В системе вместо двух теплообменников (для охлаждения воздуха водой и для охлаждения воды атмосферным воздухом) устанавливают один воздуховоздушный теплообменник, в котором реализуется весь температурный напор между наддувочным и атмосферным воздухом. Однако воздуховоздушные теплообменники, вследствие значительных размеров, не нашли широкого применения в тепловозах большой мощности. Такая система охлаждения была применена на опытном тепловозе ТЭП75.

Применяемые на тепловозах системы спроектированы и рассчитаны для охлаждения наддувочного воздуха при работе дизеля в номинальном режиме и не удовлетворяют условию получения оптимальных температур воздуха при всех режимах его работы. Оптимизацию температур наддувочного воздуха в зависимости от режима работы дизеля можно осуществить при помощи систем, регулирующих поступление воды в теплообменник из различных водяных контуров, а также использующих теплоту выпускных газов дизеля для подогрева воздуха в теплообменниках.

По типу оребрения поверхности, омываемой воздухом, теплообменники бывают пластинчатыми, круглотрубными с накатанным или с проволочным оребрением и плоскотрубными с коллективным оребрением. Предпочтительнее круглотрубные поверхности с накатанным или проволочным оребрением, так как они обладают высокой надежностью и удобны в эксплуатации и при ремонте.

Водовоздушный теплообменник для охлаждения наддувочного воздуха дизеля 2А-5Д49 тепловозов ТЭП70 и 2ТЭ116 (рис. 4.43) установлен на торце дизеля на кронштейне. Состоит из сварного корпуса 12, патрубка 13, верхней 2 и нижней 6 крышек и охлаждающей секции. У последней есть верхняя 4 и нижняя 11 трубные доски, в отверстия которых установлены оребренные трубки 3. Внутри трубок образуется водяная, а между ними — воздушная полость.

Вода поступает в теплообменник по патрубку Е нижней крышки, обходит перегородку 5, которая делит водяную полость секции пополам, проходит по трубкам одной, а затем второй половины секции и выходит через патрубок С. Пар из водяной полости отводится через трубку 1, установленную в верхней крышке.

Наддувочный воздух поступает к теплообменнику по патрубку 13, охлаждается в межтрубном пространстве и по каналу Ж в кронштейне поступает в ресивер блока цилиндров.

Рисунок 4.43 – Охладитель наддувочного воздуха:

1 — трубка для отвода пара; 2 — верхняя крышка; 3 — трубка; 4, 11 — трубные доски; 5 — перегородка; 6 — нижняя крышка; 7 — шпилька; 8 — кронштейн; 9 — болт; 10 — резиновое кольцо; 12 — корпус; 13 — патру-бок; Б — фланец; Е, С — патрубки; Ж, И — каналы.

Оценку эффективности охлаждающих устройств тепловозов выполняют по натуральным и удельным показателям, а также на основе технико-экономических расчетов.

К числу натуральных показателей относят: количество теплоты, рассеиваемой системой охлаждения; мощность для функционирования системы; общую массу устройств; расход цветных металлов; величину теплопередающей поверхности; объем, занимаемый радиаторами; величину фронтальной поверхности радиаторов и т. п.

При сопоставлении систем охлаждения в целом и отдельных теплообменников получили распространение удельные показатели — энергетический, объемный и массовый.

Энергетический показатель

(4.31)

где Q— количество теплоты, передаваемой в теплообменнике, Вт; Р— мощность для функционирования теплообменника, Вт; Δt — средняя разность температур между теплоносителями в пределах теплообменника, °С; F— расчетная поверхность теплопередачи, м².

Объемный показатель

(4.32)

где V_т — объем, занимаемый теплообменником, м³.

Массовый показатель

(4.33)

где т — масса теплообменника, кг.

Для сравнения радиаторов используют также показатель тепловой напряженности площади фронта

(4.34)

где F_фр — фронтальная поверхность радиатора, м².

Удельные показатели являются более общими по сравнению с натуральными, так как позволяют проводить сопоставление отдельных теплообменников с различными формами поверхностей, разными значениями передаваемой теплоты и т.д. В то же время оптимальный теплообменник или оптимальная система охлаждения не могут быть выбраны на основании только удельных технических показателей, так как они не отражают многих эксплуатационных и экономических факторов. В качестве основного технико-экономического показателя, характеризующего систему охлаждения, принимают сумму годовых приведенных расходов, отнесенных к теплорассеивающей способности системы. Удельные приведенные годовые расходы, руб/кДж,

(4.35)

где E_н = 0,1 — нормативный коэффициент эффективности для железнодорожного транспорта; К₃ — капитальные затраты изготовления охлаждающего устройства, руб.; С— годовые эксплуатационные затраты, зависящие от системы охлаждения тепловоза, руб.; Q— количество теплоты, рассеиваемое в течение года, кДж.

Капитальные затраты изготовления систем охлаждения

K_З= K_З1 + К_З2, (4.36)

где К_З1 — капитальные затраты на теплообменники (секции радиатора, водомасляные теплообменники, водовоздушные теплообменники наддувочного воздуха), вентиляторы и насосы, входящие в систему охлаждения; К_З2 — капитальные затраты на трубопроводы, задвижки, вентили, систему автоматического регулирования и т.д.

Эксплуатационные расходы на систему охлаждения

С = С_тс + С_рто + С_ам + С_дпт + С_т, (4.37)

где С_тс — расходы на топливо и смазку, потребляемые двигателем тепловоза для получения мощности на функционирование системы охлаждения; С_рто — расходы на ремонты и технические осмотры охлаждающего устройства; С_ам — амортизационные расходы на систему охлаждения; С_дпт — расходы на содержание дополнительного парка тепловозов, необходимого при уменьшении полезной мощности двигателя, используемой для целей тяги и для работы системы охлаждения; С_т — затраты на транспортировку системы охлаждения на тепловозе.

АО «Узбекистон Темир Йуллари»

Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта

Отчёт по практике

Тожиев М.

Ремонт воздухоохладителя

дизелей типа Д49
Название отчёта

Название воздухоохладителя

Конструкция воздухоохладителя

Ремонт воздухоохладителя дизеля Д49