CC BY
15
УДК 621.43.005
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОГО АККУМУЛЯТОРА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
ОХЛАЖДЕНИЯ Соколова Елена Анатольевна, ассистент (e-mail:esuni@bk.ru) Сочнев Александр Николаевич, к.т.н., доцент (e-mail: sanity20x@ mail.ru) Балаковский инженерно-технологический институт филиал НИЯУ «МИФИ»
С целью уменьшения затрат времени на выполнение проектных расчетов при установке теплового аккумулятора в тракт системы охлаждения, разработано программное обеспечение, позволяющее рассчитать тепловую мощность теплового аккумулятора.
Ключевые слова: система жидкостного охлаждения, мощность теплового аккумулятора, график изменения эффективной мощности тепловой машины, математическая зависимость, программа, визуализация алгоритма расчета тепловой мощности теплового аккумулятора
Модернизированная система жидкостного охлаждения с тепловым аккумулятором обеспечивает экономичность работы двигателя в режиме холостого хода и на частичных нагрузках [1,2].
Для уменьшения затрат времени на выполнение проектных расчетов при установке теплового аккумулятора в тракт системы охлаждения, было разработано программное обеспечение, которое, позволяет рассчитать тепловую мощность теплового аккумулятора, а затем на основании выполненного расчета и данных справочной литературы массу теплоаккуму-лирующего материала в тепловом аккумуляторе и некоторые конструктивные параметры. Алгоритм расчета тепловой мощности теплового аккумулятора, используемый при разработке данной программы, приводится в
[3].
Исходными данными для расчета являются: представленный в виде таблицы график изменения эффективной мощности тепловой машины в зависимости от времени, математическая зависимость, позволяющая рассчитать количество теплоты, отводимой в воду системы охлаждения в зависимости от мощности, развиваемой двигателем [4], данные технического паспорта ДВС, а также данные, подобранные из справочной литературы. Из технического паспорта подбирается, в частности, максимально-допустимая температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения tmax, интервал температур окружающего воздуха, при которых двигатель должен эксплуатироваться без снижения мощности, данные для расчета площадей наружной поверхности блока-картера двигателя и труб малого
контура системы охлаждения. Температура фазового перехода (плавления) теплоаккумулирующего материала (ТАМ), которая должна быть на 3-50 ниже, чем tmax, а также необходимые значения коэффициентов теплоотдачи подбираются из справочной литературы.
Визуализация алгоритма расчета тепловой мощности теплового аккумулятора выполнена в среде программирования Delphi. При программировании принято решение о необходимости размещения всех исходных данных в основном окне программы (рис.1).
При запуске программы выполняются необходимые предварительные расчеты, поля объекта "StringGrid" последовательно и построчно заполняются исходными данными, затем форма программы показывается пользователю. Поля объектов "StringGrid" (1 рис. 1) и "Edit" ( например 2 рис.1) являются типом "String" поэтому для выполнения расчетов широко используются функции StrToInt, IntToStr, StrToFloat, FloatToStr для преобразования типов переменных. Кнопка "Расчет" пересчитывает поля таблицы 1 рис.1 в соответствии с исходными данными указанными на форме программы, также пересчитывается мощность теплового аккумулятора (3 рис.1).
В представленном варианте программы количество часов работы поршневой машины на том или ином режиме - всегда целое число. Проверка введенных данных не выполняется, поэтому во избежание ошибок необходимо использовать системный знак разделения целой и дробной части числа.
На экран (рис.1) выводятся следующие результаты расчета: разность AQi:
AQi=Qcooli ^охл, где Qcooli - количество теплоты, отводимой в воду системы охлаждения на i-том режиме работы, Qохл- минимально-необходимое количество теплоты, которое должно поступать в воду системы охлаждения для поддержания в ней стабильного повышенного температурного режима, AQ^i- суммарное количество теплоты за интервал времени работы поршневой машины на i-том условно отрицательном режиме работы двигателя .
Для расчета тепловой мощности теплового аккумулятора значения AQ^1, AQe2... AQ^n суммируются. Рассчитывается суммарное время работы поршневой машины на условно отрицательных режимах. Расчетное значение мощности теплового аккумулятора отображается в соответствующем поле программы (рис.2).
При изменении вводимых значений и выполнении повторного расчета необходимо нажать кнопку «Расчет» (рис.1), при этом данные AQi и AQ^i в таблице пересчитываются.
Расчет мощности теплового аккумулятора модернизированной системы жидкостного охлаждения
X
Расчет мощности теплового аккумулятора модернизированной системы жи^«чдного охлаждения
Максимально-допустимая температура охлаждающей жидкости б системе охлаждения trnax
Интервал температур окружающего воздуха, прм которых двигатель должен эксплуатироваться без снижения мощности TOB
Температура фазового перехода [плавления) теплоаккунулирующепгшериала $ которая должна быть на 3-50 ниже, чем Ьпах
Эффективен мощность Pel = ffii) (кВт) Бремя работы на режиме Pel с... по(час)
Всего отработано на режиме Pei ПI (час)
Зависимость отвоза теплоты Qqool от тепловой машины в систему
охлаждения в зависимости от нагрузки Ре
Qcool=f(Pe)
Расчет тепловых потерь при заданной температуре атмосферного воздуха от элементов «малогоо контура системы охлаждения
Qi = Fioi(rcr,i-TOB)
Расчет
150,35
0,31
Fi - площадь наружной поверхности [н2] а - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок окружающему воздуху [Et/mZ'K] Тст, - температура наружной поверхности стенок [К]
9,7
Величина тепловых потерь через наружные стенки блок- картера поршневого ДВС (31
(31= РВК оБК (Гст,БК-ТОВ)
19534,4
16,34
Р БК- площадь наружной поверхности блок-картера ? БК= 2*(аЬ+ас+Ьс)
а- длина, Ь -ширина, с -высота блок -картера двигателя Тст, БК-температура наружной поверхности стенок блок-картера [К]
□БК -коэффициент теплоотдачи от наружных стенок блок -картера двигателя атмосферному воздуху Вт/м2 град Величина тепловых потерь через наружные стенки труб малого контура системы охлаждения (32
(32=БТР аТР [ГстТР-ТОВ)
Pel [кВт) На режимеТ21 (час) Qcooli Ре min (Зохл ÜQI AQU
2 сОдо 1 1 12,976 4,27 19,69 -6,714 -6,714
3,5 с 1 до 3 2 17,653 4,27 19,69 -2,037 4,074
4 сЗ до 4 1 18,999 4,27 19,69 -0,691 -0,691
17 с 4 до 5 1 42,105 4,27 19,69 22,415
70 с 5 до 6 1 91,705 4,27 19,69 72,015
75 с 6 до 7 1 95,252 4,27 19,69 75,562
284 с 7 до 8 1 198,114 4,27 19,69 178,424
308 с 8 до 9 1 207,154 4,27 19,69 187,464
585 с 9 до 11 2 294,799 4,27 19,69 275,109 о
50 с 11 до 121 76,212 4,27 19,69 56,522
630 с 12 до 16 4 307,063 4,27 19,69 287,373
500 с 16 до 19 3 270,411 4,27 19,69 250,721
203 с 19 до 20 1 164,707 4,27 19,69 145,017
152 с 20 до 22 2 140,477 4,27 19,69 120,787
25 с 22 до 23 1 52,054 4,27 19,69 32,364
3,8 с 23 до 24 1 18,47 4,27 19,69 -1,22 -1,22
23,2
О
150,358474
? ТР ■ площадь наружной поверхности труб малого контура системы охлаждения двигателя ? ТР=г01.
0-диаметр труб малого контура системы охлаждения тепловой машины [м2]
1- суммарная длина труб малого контура системы охлаждения [м]
0,0762
0,3110484
1,3
9,7
аТР ■ коэффициент теплоотдачи от поверхности труб малого контура Вт/м2град
Т стТР- температура наружной поверхности труб «малого*1 контура системы охлаждения двигателя
Минимально-необходимый теплоотвод в воду системы охлаждения для поддержания повышенного температурного режима (30хл=(31-К32
Среднее отрицательное значение дельта (3
Суммарное время работы на условно отрицательных режимах Мощность теплового аккумулятора
-2,5398
-0,50 796
19685,2584
Рисунок 1 - Окно программы
В качестве примера, иллюстрирующего работу программы, была рассчитана мощность теплового аккумулятора, который предполагается установить в тракт системы жидкостного охлаждения дизеля-генератора ДГ-70 мощностью 630 кВт. Принято, что данный двигатель является локальным источником электрической энергии в сельском поселении численностью -1000 человек.
После введения в поле программы всех необходимых данных были получены результаты расчета (рис.2) которые показали, что мощность теплового аккумулятора при заданном графике изменения эффективной мощности поршневой машины в зависимости от времени составила 0,50796 кВт/час.
Среднее отрицательное значение дельта Q
Суммарное время работы на условно отрицательных режимах Мощность теплового аккумулятора
Рисунок 2 - Поле программы для расчета мощности теплового аккумулятора
Таким образом, представленное выше программное обеспечение уже на стадии анализа режимов работы энергетической установки на базе поршневой машины позволит сделать вывод о необходимости установки в тракт ее системы охлаждения теплового аккумулятора и рассчитать его мощность. Дальнейшее совершенствование программы позволит сократить как время, необходимое для оптимального подбора ТАМ в тепловом аккумуляторе, так и время, необходимое для расчета его основных конструктивных параметров.
Список литературы
1. Патент РФ № 2493385 Разуваев А.В. , Терехин А.Н., Соколова Е.А. Система жидкостного охлаждения тепловой машины
2.Разуваев А.В., Разуваева Е.А., Соколова Е.А. Повышение эффективности энергетических установок // ВЕСТНИК Саратовского государственного технического университета № 3 Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. С 150-159. (ISSN 1999-8341)
3.Разуваев А.В., Соколова Е.А. Определение емкости теплового аккумулятора модернизированной системы охлаждения поршневой машины / Научно-технический, информационно-аналитический и учебно-методический журнал «Энергобезопасность и энергосбережение» №4 2004 С16-19, ISSN 2071-2219
4.Разуваев А.В., Соколова Е.А. Экспериментальное исследование системы охлаждение дизеля 6ЧН 21/21 // ВЕСТНИК Саратовского государственного технического университета № 1 (69) Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2013. С 222-229. (ISSN 1999-8341)
Sokolova Elena Anatolievna Assistant of the Department "Nuclear Power Engineering", (e-mail: esuni@bk.ru)
Balakovo Engineering and Technology Institute branch of NIAC "MEPhl" Sochnev Alexander Nikolaevich, Ph.D., Associate Professor (e-mail: sanity20x @ mail.ru)
Balakovo Engineering and Technology Institute branch of NIAC "MEPhl"
INFORMATION-METHODICAL AND PROGRAMMING PROVIDING CALCULATION OF POWER OF HEAT ACCUMULATOR OF MODERNIZED COOLING SYSTEM
-2,5398
5
-0,50796
In order to reduce the time spent on performing design calculations when installing a thermal battery in the cooling system path, a software has been developed that allows calculating the thermal power of the thermal battery.
Keywords: liquid cooling system, thermal battery power, graph of effective machine power change, mathematical dependence, program, visualization of the algorithm for calculating the thermal power of a thermal battery
УДК 004.896:621
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА В УСЛОВИЯХ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Строгонов Владимир Леонидович, магистрант (e-mail: strogiyvova@bk.ru) Карачев Алексей Юрьевич, магистрант (e-mail: karatschew@yandex.ru) Яхричев Виктор Васильевич, ведущий инженер (e-mail: yahrichev@yandex.ru) Булавин Вячеслав Федорович, к.т.н., доцент (e-mail: bulavin35@mail.ru) Вологодский государственный университет, г.Вологда, Россия
Работа обобщает опыт адаптации отечественных САПР: Компас-3В, Вертикаль ТП, SprutCAM в условиях работы малых машиностроительных предприятий Северо-Западного региона на примере конструкторско-технологической подготовки производства электроинструмента.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, малые предприятия, машиностроительный сектор, электроинструмент, CALS-технологии, цифровые модели, конструкторская и технологическая подготовка производств.
Электроинструмент является важным элементом любого производства, в частности, в условиях малого предпринимательства при мелкосерийном машиностроительном производстве.
Недостатки присущие имеющимся образцам-отсутствие универсальности и относительно большие размеры, что обусловлено использованием электродвигателей большой и средней мощности. Это ограничивает спектр задач, выполнение которых возможно с применением одного базового инструмента. Эти причины вынуждают приобретать большое количество единиц оборудования для выполнения разнообразных технологических операций.
Цель работы-разработка малогабаритного, многофункционального электроинструмента, отвечающего принципу универсальности для мелко ремесленных производств, мастеров народных промыслов, а так же бытовых нужд.
