Анализ изменения теплообменных свойств охладителей наддувочного воздуха в эксплуатации автотранспортных средств

Введение. Обозначена устойчивая тенденция развития конструкции автомобильных двигателей, предполагающая массовое использование нагнетателей и охладителей подаваемого воздуха, обеспечивающих повышение технико-экономических и экологических показателей эксплуатации автотранспортных средств. Приведено описание актуальной проблемы, заключающейся в снижении эффективности охладителей наддувочного воздуха, что обусловлено образованием загрязнений как на наружной, так и на внутренней поверхности в процессе эксплуатации. Представлены результаты обзора научных работ в области повышения эффективности эксплуатации автомобильных теплообменных устройств. Сформулирована цель научной работы, определен перечень решаемых задач.

Материалы и методы. Приведены теоретические положения, описывающие параметры теплообменных процессов на границе двух сред, разделённых многослойной стенкой. Определены расчётные формулы, позволяющие определить характер влияния теплопроводности и толщины слоёв загрязнений на поверхностях теплообменного устройства на величину теплового потока, отводимого этим устройством в окружающую среду. Выдвинута гипотеза о характере формирования слоёв загрязнений и о существующем значении их предельной толщины, соответствующей минимуму эксплуатационной теплопроводности. Дано описание методов проведения экспериментальных исследований и диагностического оборудования, обеспечивающих проведение исследований, направленных на получение данных, необходимых для практического внедрения разработанных теоретических положений.

Результаты. Приведены зависимости толщины слоёв загрязнений, образующихся на наружных и внутренних поверхностях воздухо-воздушного охладителя наддувочного воздуха в эксплуатации. Установлены значения коэффициентов теплопроводности наружных и внутренних загрязнений, что является одним из пунктов научной новизны. Полученные значения использованы для моделирования процессов отвода теплоты от наддувочного воздуха и разработки мероприятий, направленных на повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств. В разделе представлены результаты моделирования теплового потока, отводимого от наддувочного воздуха, и приведены рекомендации, направленные на повышение эффективности эксплуатации турбированных двигателей.

Обсуждение и заключение. Дано решение поставленных задач, обозначены показатели, отражающие достижение цели исследования, сформулированы результаты, показывающие новые научные результаты исследования. Приведено краткое описание практических рекомендаций, направленных на повышение эффективности эксплуатации турбированных дизельных двигателей.

1. Савостин А.Ф.,Тихонов А.М., Беляева Н.И. Интенсификация теплоотдачи в щелевых каналах охлаждения // Труды ЦИАМ. 1974. № 611.С.74–92.

2. Гриценко А.В., Кожанов В.Н., Медведев А.Н., Адигамов Н.Р., Гималтдинов И.Х. Исследование выходных характеристик турбокомпрессоров современных сельскохозяйтвенных машин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023.Т. 18, № 2(70). С. 57–65. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-57-65

3. Румянцев В.В., Гордеев А.В., Лущеко В.А. Анализ технологий повышения эффективности поршневых двигателей // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2024. № 1 (96). С. 76–82.

4. Кулаков А.Т., Карагодин В.И., Якубович И.А. Обеспечение ресурсных и технико-эксплуатационных показателей дизелей за счет восстановления турбокомпрессоров // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2024. № 2 (77). С. 71–81.

5. Лазарев Е.А., Салов А.Ю., Лазарев В.Е. Термодинамика системы «Газовая турбина – эжектор –охладитель наддувочного воздуха» в дизеле с наддувом // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2024. Т. 24, № 3. С. 5–14.

6. Ковриков И.Т., Пославский А.П., Соколов В.И. Диагностирование эксплуатационных характеристик теплообменников транспортной техники // Вестник ОГУ. 2009. № 9 (103) сентябрь. С. 134–138.

7. Лепеш Г.А., Спроге Г.А. Сравнительный анализ методов технического диагностирования при оценке технического состояния объекта // Технико-технологические проблемы сервиса. Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ). 2016. № 2(36). С. 22–39.

8. Пославский А.П., Фадеев А.А., Михайлов А.Д. Инструментальный контроль и диагностирование технического состояния теплообменников транспортных средств // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2017. № 10. С. 72–76.

9. Пославский А.П., Хлуденев А.В., Фадеев А.А., Сорокин В.В., Трошина Т.В. Ресурсосберегающий метод и средства диагностирования рабочих характеристик теплопередающих поверхностей транспортных и технологических машин // Вестник ОГУ. 2014. №10(171). С. 152–157.

10. Ai-Fu Chang, Kiran Pashikanti, Liu Y.A. Refinery Engineering. Integrated Process Modeling and Optimization // Chemical Engineering Science. 1983. № 38 (5). P. 745–763.

11. Awad M.M. Fouling of heat transfer surfaces // Heat Transfer. Theoretical Analysis, Experimental Investigation and Industrial Systems. Edited Belmiloudi A. 2011. No 1. P. 506–544.

12. Demin A.M., Gorchakova A.A., Naumenko A.P., Odinets A.I. Condition monitoring of heat-exchange equipment of the diesel fuel hydrotreatment processes. // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141. https://doi.org/10.1063/1.5122145

13. Linnhoff B. [et al] The pinch design method for heat exchanger networks // Chemical Engineering Science. 1983. № 38 (5). P. 745–763.

14. Lemos J.C. [et al] Linear method for the design of shell and tube heat exchangers including fouling modeling // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 125. P. 1345–1353.

15. Nakao А. [et al] Incorporating Fouling Modeling into Shell-and-Tube Heat Exchangers Design // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. Vol. 56 (15). P. 4377–4385. 177.

16. Клименко А.Г. Контроль параметров процесса наполнения газопоршневого двигателя методом малых отклонений // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 3 (41). С. 49–55.

17. Шабалин Д.В.,Терещенко Е.С. Влияние температуры наддувочного воздуха на рабочий процесс дизельного двигателя // Вестник СибАДИ. 2012. Выпуск 2 (24). С. 91–95.