CC BY
9
УДК 629.113.004
А.В. Глазыринл С.Н. Потоскуев Курганский государственный университет
НАПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ В СИСТЕМЕ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДИЗЕЛЯ
Аннотация. В статье приведена картина линий тока воздуха в системе воздушного охлаждения автомобильного дизеля, полученная при испытаниях. Экспериментально установлено, что причиной перегрева первого и второго цилиндров дизеля F8L-413 является недостаточная подача к ним холодного воздуха, распространению которого препятствует топливный насос.
Ключевые слова: дизель, система воздушного охлаждения, теплонапряжённость, линии тока, дефлектирование.
A.V. Glazyrin, S.N. Potoskuev Kurgan State University
DIRECTION OF THE AIR FLOW IN THE AIR COOLING SYSTEM OF THE AUTOMOBILE DIESEL ENGINE
Abstract. The article contains a pattern of the air flow in the air cooling system of the automobile diesel when tested. Experimentally established that the cause of the overheating in the first and second cylinders of Diesel F8L-413 is lack of cold air supply because the fuel pump obstruct its spread.
Index Terms: diesel engine, air cooling system, thermal stress, streamlines, deflection.
Введение
Дальнейшее повышение эффективного КПД автомобильных дизелей возможно за счет уменьшения потерь тепла в стенки. Частично эта задача решается в дизелях с воздушным охлаждением за счет повышения их теплонап-ряженности. Однако дизели воздушного охлаждения имеют свойственные им недостатки и в первую очередь неодинаковую интенсивность охлаждения цилиндров. Вследствие конструктивных особенностей некоторые цилиндры находятся в неблагоприятных для охлаждения условиях и работают при повышенных температурах.
При стендовых испытаниях автомобильного дизеля воздушного охлаждения F8L-413 было установлено, что наиболее теплонапряженными являются первый и второй цилиндры, а именно поршень второго цилиндра, температура которого в зоне первого компрессионного кольца достигает 2900С. Весьма высока температура в этой же зоне поршня первого цилиндра (2630С). Минимальное значение температуры в зоне первого компрессионного кольца составляет 230-2400С.
Как следует из приведенных данных, тепловое состояние поршня, особенно по температуре в зоне верхнего компрессионного кольца, значительно превышает критическое значение (2200С). Это, по всей вероятности, является причиной закоксовывания поршневых колец при длительной работе дизеля на режимах повышенных нагрузок. Не исключена вероятность закоксовывания колец и в поршне первого цилиндра. Причинами перегрева этих цилиндров являются особенности их обдува воздушными потоками. В статье приведены некоторые результаты экспери-
ментального исследования характеристик воздушных потоков в развале цилиндров двигателя.
Характеристики воздушных потоков оценивались направлением вектора скорости и его величиной, а также температурой воздуха в 23 точках.
Для измерения скорости воздушных потоков был изготовлен специальный датчик. Он представляет собой плоскую пластину из алюминия толщиной 0,4 мм, на поверхности которой наклеены два тензодатчика. Применение двух тензодатчиков повысило чувствительность измерительной схемы, а их соединение полумостом обеспечило требуемую термокомпенсацию. Сигнал с измерительной схемы датчика усиливался тензоусилителем «Топаз» и фиксировался с помощью микроамперметра, подсоединенного к выходу усилителя. Датчик скорости тарировался на специальной установке.
Измерение скорости воздушного потока на двигателе проводилось последовательно в два этапа. Вначале плоскость датчика в потоке ориентировалась таким образом, чтобы показания регистрирующего прибора равнялись нулю. При этом плоскость датчика указывала направление вектора скорости потока. Затем в той же точке плоскость датчика ориентировалась перпендикулярно зафиксированному направлению потока и с регистрирующего устройства считывалось значение скорости потока. По результатам измерений построена картина линий тока воздушных потоков от вентилятора на режиме номинальной мощности (рисунок 1). Из приведенных данных видно, что основная часть потока распространяется по правой от хвостовика стороне двигателя. Линии тока этой части потока параллельны оси двигателя. Весьма сложная картина линий тока формируется в районе дефлектора забора воздуха на масляный радиатор и при обтекании топливного насоса. Так, у торца топливного насоса движение воздуха отсутствует.
В то же время при обтекании топливного насоса образуется интенсивное вихревое движение, о чем свидетельствует ориентация вектора скорости за топливным насосом, направленного к вентилятору. Образование зоны обратного тока в вихре при обтекании топливного насоса сдерживает дальнейшее продвижение холодного потока к первому и второму цилиндрам. В результате у этих цилиндров образуется «застойная» зона, где скорости потоков чрезвычайно малы. Интенсивный нагрев воздуха в «застойной» зоне повышает его температуру.
Обдув первого и второго цилиндров горячими потоками снижает эффективность охлаждения этих цилиндров. Тем не менее отражение воздушного потока от заднего защитного кожуха способствует более интенсивному охлаждению первого цилиндра, чем второго. Учитывая, что топливный насос находится на уровне головок цилиндров, их «затенение» топливным насосом весьма неблагоприятно сказывается на теплонапряженности поршней, и в первую очередь второго цилиндра. Распределение температур воздушных потоков однозначно подтвердило гипотезу о повышении температур в «застойной» зоне.
Таким образом, экспериментально установлено, что причиной перегрева первого и второго цилиндров дизеля F8L-413 является недостаточная подача к ним холодного воздуха, распространению которого препятствует топливный насос.
Для снижения тепловой напряженности первого и второго цилиндров можно рекомендовать соответствующее дефлектирование топливного насоса. Так, установка дополнительного дефлектора №1 будет препятствовать образованию зоны обратного тока и обеспечивать поступление воздуха ко второму цилиндру. Если этого мероприятия будет недостаточно, то возможно дополнительное дефлектирование №2, обеспечивающее забор части холодного воздушного потока с правой стороны цилиндров и его направления под топливным
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 8
113
насосом ко второму цилиндру двигателя.
-LlJ-i^U
Рисунок 1 - Картина линий тока воздуха Заключение
В результате экспериментального исследования получена картина линий тока воздуха в системе охлаждения автомобильного дизеля F8L-413.
Для снижения теплонапряженности первого и второго цилиндров предложена установка дополнительных дефлекторов топливного насоса.
Список литературы
1 Глазырин, А. В. Закоксовывание поршневых колец автомобильного дизеля воздушного охлаждения [Текст]/ А. В. Глазырин // Повышение эффективности и безопасности транспортных средств в эксплуатации: сборник научных трудов Курганского государственного университета.Серия «Технические науки». -2011.- Вып. 6. - №1 (20). - 134 с.
УДК 532.546, 622.276 Л.Н. Соколюк
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН Л.Н. Филимонова.
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН Я.В. Ширшов
Тюменский государственный университет
ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕНТАБЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ПЦО СКВАЖИН С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Аннотация. Разработана аналитическая модель ПЦО вертикальной скважины, в которой на основе анализа каждого из факторов были установлены параметры, определяющие результат дополнительной добычи нефти. Выполнена оценка оптимальных времён закачки, пропитки и добычи для пароциклической обработки призабойной зоны скважины с использованием чистого дисконтированного дохода (ЧДД). В работе выполнен выбор скважин-кандидатов для проведения ПЦО по объектам Ю1-Ю2 месторождения высоковязких нефтей.
Ключевые слова: термические методы увеличения нефтеотдачи, пароциклическая обработка скважин.
L.N. Sokolyuk
Ltd. «UNI-CONCORD», Tyumen branch of the Institute of Theoretical and Applied Mechanics. SA Christianovich SB RAS L.N. Filimonova
Tyumen branch of the Institute of Theoretical and Applied Mechanics. SA Christianovich SB RAS Y.V. Shirshov Tyumen State University
CALCULATION OF PROFITABILITY OF CYCLIC STEAM STIMULATION USING MATHEMATICAL MODELS AND COMPUTER PROGRAMS ON THE BASIS OF ANALYTICAL SOLUTIONS
Abstract. An analytical model of Cyclic Steam Stimulation of vertical well based on the analysis of each of the factors was developed. The evaluation of the optimal time of injection, soaking and production of steam-cycle processing of bottom-hole zone using the net present value (NPV) was performed. In the paper, a selection of well candidates for the Cyclic Steam Stimulation on the objects J1-J2 of deposits of heavy oil was performed.
Key words: thermal methods of enhanced oil recovery, steam-cycle treatment of wells.
Введение
Самыми эффективными методами при разработке месторождений высоковязкой нефти являются тепловые методы. При тепловом воздействии снижается вязкость нефти, что приводит к увеличению ее подвижности. Однако тепловые методы требуют значительных энергозатрат, что ставит под вопрос рентабельность их применения. Поэтому перед рекомендацией технологического процесса по увеличению нефтеотдачи пласта проводят тщательные расчёты, подтверждающие экономическую выгоду. Коммерчески успешными среди многих процессов повышения нефтеотдачи при добыче высоковязких нефтей является применение пара.
Разработана математическая модель и компьютерная программа на основе аналитической модели, описывающая пароциклическую обработку (ПЦО) призабойной зоны вертикальной скважины, которая позволяет рассчитывать технологические параметры и экономическую эффективность процесса, используя чистый дисконтированный доход (ЧДД). Показано, что скорость расчёта параметров ПЦО на основе предлагаемой компьютерной программы на базе аналитической модели значительно выше, чем численно на гидродинамических симуляторах, таких как Tempest MORE, Eclipse, CMG STARS, потому что аналитическое решение позволяет автоматизировать расчет времени конденсации пара и времени добычи жидкости.
1 Аналитическая модель
Уравнение теплового баланса при закачке пара на первом этапе ПЦО будет иметь следующий вид:
((1 - m )cr pr + mcg pg )hATn
= H -aATn(r 2 - r2) ,
d ( r r - rW dt
(1)
где ДГ = Т3 — Тс, - разность температуры пара и пластовой температуры (К); Н = Ц^р^с^ЛТ -Ь -
темп закачки тепля в пласт (кДж/сут); закачка теплоносителя (м3/сут); Рв - плотность пара (кг/м3); рГ - плот-
114
ВЕСТНИК КГУ, 2013. № 2
