Повышение безопасности движения подвижного состава при использовании главных резервуаров с жалюзийными сепараторами на локомотивах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 629.4.014.22

Т. Л. РИПОЛЬ-САРАГОСИ (Ростовский Институт МГУТУ, Россия), Л. Ф. РИПОЛЬ-САРАГОСИ (РГУПС, Россия)

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГЛАВНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ С ЖАЛЮЗИЙНЫМИ СЕПАРАТОРАМИ НА ЛОКОМОТИВАХ

Розглянуп питания тдвищення безпеки руху рухомого складу при використовуванш головних резерву-apiB з жалюзшними сепараторами. Наведена математична модель руху газу в круглш трубi пневматичних систем локомотивiв. Практична реaлiзaцiя теоретичних дослiджень для локомотивiв подана у виглядi конс-трукцiï жалюзшного сепаратора локомотива ВЛ80к.

Рассмотрены вопросы повышения безопасности движения подвижного состава при использовании главных резервуаров жалюзийными сепараторами. Приведена математическая модель течения газа в круглой трубе применительно к пневматическим системам локомотивов. Практическая реализация теоретических исследований для локомотивов представлена в виде конструкции жалюзийного сепаратора локомотива ВЛ80к.

The article considers issues of raising the rolling stock operational safety with the use of main reservoirs by jalousie separators. A mathematical model has been provided of a gas flow in a round pipe as it applies to the pneumatic systems of locomotives. Practical realization of the theoretical research for locomotives is presented in a design of a jalousie separator for the locomotive series VL80k.

Тенденции развития современного железнодорожного транспорта таковы, что организация эффективного и безопасного перевозочного процесса невозможна без надежной работы пневматических систем подвижного состава, в практике эксплуатации которых возникают нарушения нормального режима работы, обусловленные наличием водяных паров в сжатом воздухе. Их конденсация вызывает интенсивное образование ржавчины в осенне-зимний период, перемерзание магистралей и тормозных приборов, что реально угрожает безопасности движения, приводит к простою поездов, материальным ущербам.

Основные причины попадания влаги в тормозную магистраль, приборы, возникновение ледяных пробок и отказы в работе пневмообо-рудования - это высокая температура воздуха, превышающая температуру окружающей среды на выходе из последнего главного резервуара локомотива и сконденсировавшаяся, но не осевшая в них влага, что подтверждено многочисленными испытаниями, проведенными авторами на подвижном составе промышленного и магистрального транспорта. Из сказанного следует, что в пневмосистемах локомотивов величина поверхности охлаждения должна быть увеличена.

Это и определило первую формулировку задачи теоретических исследований, проведенных в тормозной лаборатории РГУПС, которую можно сформулировать так: «Создание математической модели течения газа в круглой трубе применительно к пневмоси-стемам локомотивов».

Для создания такой модели необходимо было последовательно решить следующие частные задачи, рассмотрев:

• установившееся изотермическое течение газа в цилиндрической трубе;

• изотермическое нестационарное течение газа в круглой трубе;

• неизотермическое течение вязкого газа в цилиндрической трубе;

• неустановившееся неизотермическое течение вязкого газа в трубе.

Полученные решения на основе уравнений Навье-Стокса, неразрывности и притока тепла, позволили получить инженерную формулу, позволяющую прогнозировать необходимую площадь теплопроводящей поверхности цилиндра в зависимости от распределения температур при учете теплообмена с окружающей средой на внешней поверхности цилиндра.

т=т*

тс

_ср_

т*

АС

16

4 \ Г 2

--+ г 2

4

V /

Яе (к -1)

тср

7 ср

кр00 ~т~

ф (2)-

1 -■

3г0 а ^ А1С1 Яе (к - 1)

4 X ) 16

т

и ср

кр00 ~т~

Ф' (^ )

гп а

+

(к - 1)М2

Рг А1С1г 48р20

х Рг а2С2 р20г0а

1 16

Г а

48Х

зависимость температуры сжатого воздуха в любой точке пневмосистемы локомотива от последовательности включения компрессора (ПВ) и температуры окружающей среды, определяет величину дополнительной поверхности охлаждения.

Результаты данных теоретических исследований для локомотивов ВЛ-80к представлены на рис. 1, а их реализация в виде конструкции жалюзийного сепаратора, размещенного в главных резервуарах локомотива, показана на рис. 2.

где

2С1 =

Р2 - Р2

Р2 Р2 1 * 1 *

т

где

т

т = 1^ • т* '

Р* = Р*ят*;

т = т* - абсолютная температура; тср - средняя температура; г0 - радиус цилиндра.

, Яе

А = — в, М 2

где Яе - число Рейнольдса; М - число Маха, р - характерная плотность;

в=-Т0,

I

где I - длина рассматриваемого участка; к -показатель адиабаты.

Ф(2 ) =

Р00 = ф(2 );

( т>2 \

Рг

-1

Р2

V н

2 + 1

сч 12

м

т 11

о

X х 10

р

е в 9

о

п

.0 8

?

3 7

о

Ц

с 6

----ПВ=10 %

-- ПВ=20%

-ПВ=50%

-20 -10

0

10 20

Температура воздуха, 0С

где Рн, Рк - давление в начале и конце рассматриваемого участка соответственно; X -коэффициент теплопроводности; а - коэффициент теплоотдачи; Рг - число Прандтля (критерий Прандтля); г - текущая координата.

Полученная инженерная формула, позволив с достаточной степенью точности установить

Рис. 1. Потребная дополнительная поверхность в зависимости от температуры окружающей среды

Решив задачу повышения безопасности движения локомотивов в пути следования, путем использования жалюзийных сепараторов на локомотивах магистрального и карьерного транспорта, авторы предполагают использовать эти конструкции в вагонных депо при безлокомотивной обработке составов (УЗОТ). Такие работы начаты учеными РГУПСа на СКЖД в депо Батайск ПТО Север. Схема пневмоси-стемы УЗОТ представлена на рис 3.

Анализ температурного режима показывает, что температура окружающей среды в пнев-мосхеме УЗОТ достигается в точках 6-8, некоторое ее повышение в точке 9 и далее связано с явлением инсоляции, поскольку данные участки пневмосхемы находятся на солнце.

Температура точки росы на выходе из УЗОТ на 4...5 °С превышает температуру окружающей среды.

Рис 2. Конструкция жалюзийного сепаратора: В - камера влажного воздуха; С - камера сухого воздуха; 1 - главный резервуар; 2 - гофрированные пластины; 3 - влагосборник; 4 - дренажная трубка; 5 - дренажный желоб;

6 - отражатель; 7 - прорезь; 8 - лепестки

1 (В | м 1 м

I. _ _ I _ J Т

Рис 3. Схема пневмосистемы УЗОТ вагонного депо Батайск-ПТО Север

Предварительные выводы:

1. Воздух, идущий на зарядку тормозной системы, перенасыщен влагой. Это пересыщение связано с высокой последовательностью включения компрессора ПВ = 100 %, отсутствием достаточной поверхности осаждения влаги, инсоляцией.

2. Нахождение части пневмосистемы на солнце способствует перегреву сжатого воздуха относительно температуры окружающей среды с последующим его охлаждением и конденсацией влаги, которая может уноситься в пневмосистему подвижного состава. Это же явление может наблюдаться и в солнечные зимние дни, что еще больше повысит риск пе-ремерзания тормозных приборов из-за попадания влаги в них от системы УЗОТ;

3. Жалюзийные сепараторы следует размещать на выходе из УЗОТ в районе точки 12, желательно в помещении УЗОТ с разработкой режимов продувки влаги, ее локализованного сбора и отвода.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1. Риполь-Сарагоси Т. Л. Управление интенсификацией влагоосаждения в пневматических системах подвижного состава. - Ростов н/Д.: Изд-во Рост. ун-та, 2001. - 108 с.

2. Риполь-Сарагоси Т. Л. Неустановившееся неизотермическое течение вязкого газа в цилиндрической трубе. // Научная мысль Кавказа. Приложение. - 2001.- № 7. - С. 43-49.

Поступила в редколлегию 17.08.2005.