CC BY
6
УДК 629.13, 621.783
УЛУЧШЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПАРОВОЗА
Е.А. Оленев
IMPROVEMENT OF HEAT WORK OF STEAM LOCOMOTIVE
E.A. Olenev
Аннотация. Для увеличения КПД паровоза предполагается снабдить его радиационным пароперегревателем, который целесообразно разместить внизу топки, где температура дымовых газов относительно постоянна и равна 700 - 1000°С. Дан аналитический расчет коэффициента лучеиспускания в радиационном пароперегревателе. Полученные формулы для определения степени черноты водяного пара и углекислого газа позволяют производить расчет на компьютере без использования номограмм, таблиц и графиков. Погрешность аналитического вычисления степени черноты продуктов сгорания по предлагаемым формулам не превышает 5%, что является вполне приемлемым для практических расчетов.
Ключевые слова: теплота; паровой локомотив; паровая машина.
Abstract. The article considers a way to increase the efficiency of a locomotive by supplying it with a radiation superheater located at the bottom of the furnace, where the flue gas temperature is relatively constant and equal to 700 - 1000°C. An analytical calculation of the emission coefficient in a radiation superheater is given. The formulas that were obtained to determine the degree of blackness of water vapor and carbon dioxide allow you to calculate on a computer without using nomograms, tables and graphs. The error of analytical calculation of the degree of blackness of combustion products according to the proposed formulas does not exceed 5%, which is quite acceptable for practical calculations.
Keywords: heat; steam locomotive; steam engine.
Введение
При напряженной работе паровозных котлов, требующей приготовления большого (порядка 15 - 20 т/ч) количества пара высоких параметров, вопрос о выборе и размещении пароперегревателя является очень ответственным. В старых паровозах почти исключительным распространением пользовались жаротрубные пароперегреватели, которые могли давать температуру перегрева до 350 - 450 °С. Однако жаротрубные перегреватели не могут обеспечивать высокую степень перегрева пара (из-за экранирования их холодными стенками труб котла), которая к тому же зависит от форсировки котла, а также не имеют регулировки перегрева.
Опытный паровоз, построенный по предложению академика С.П. Сыромятникова, с выносным (в дымовую коробку) перекрестноточным пароперегревателем имел температуру перегрева пара 530 °С. К, сожалению, этот пароперегреватель не подвергался длительным испытаниям, а поэтому ничего нельзя сказать о его надежности и работоспособности во время эксплуатации. Этот перегреватель был помещен в дымовую коробку паровоза, и, следовательно, должен был подвергаться неблагоприятному воздействию вылетающей из дымовых и жаровых труб изгари, сажи и т.п. При налипании указанных продуктов на поверхность труб пароперегревателя, его пароперегревающие свойства должны были ухудшиться из-за уменьшения коэффициента теплопередачи. Кроме того, такой высокий перегрев мог осуществляться только за счет значительного уменьшения длины котла, т.е. уменьшения его паропроизводительности. При этом сохранялась зависимость температуры перегрева пара от форсировки котла.
Была также разработана конструкция камерного перегревателя инженера Пирина. Этот перегреватель давал еще более высокую температуру перегрева пара и был более совершенный в тепловом отношении (высокий перегрев, независящий от режимов работы котла). Он располагался под котлом и имел собственное дымовытяжное устройство, занимал много места, был громоздок и сложен, а поэтому не нашел применения в эксплуатации. Отсутствие регулировки перегрева могло привести к пережогу трубок пароперегревателя и сравнительно быстрому выходу их из строя.
Для получения высокой температуры перегретого пара и обеспечения при этом регулировки степени перегрева целесообразно применить новую конструкцию пароперегревателя, выполнив его радиационно-конвективным. В таком пароперегревателе пар последовательно проходит сначала конвективный перегреватель, нагреваясь до 350 - 450 °С, а затем - радиационный, подогреваясь до большей температуры.
Основная схема тепловой работы паровоза
Схема тепловой работы паровоза, представленная на рис. 1, реализует новый способ работы парового локомотива на твердом топливе [1].
В котле 1 размещены жаровые 2 и дымовые 3 трубы и огневая коробка 4, в которой установлены: бункер 5 предварительного нагрева топлива, соединенный со шнековым углеподатчиком 6, колосниковая решетка 7 с воздушными фурмами 8 и качающимися колосниками 9, корзина 10 для распределения топлива 11 (полукокса) на решетке.
и конденсатор
Рис. 1.. Схема тепловой работы паровоза
Жаровые и дымовые трубы котла и огневая коробка покрыты водой 12, которая, нагреваясь посредством теплопередачи от продуктов 13 горения, продуцирует пар 14. В сухопарнике 15 расположен регулятор 16, связанный через паропровод 17 с коллектором 18 насыщенного пара.
Дымовая коробка 19 содержит тепловой аккумулятор 20, сообщающийся посредством трубопровода 21 с котлом, дымовую трубу 22 с конусом 23, в который через паропровод 24 поступает отработавший пар, и рекуператор 25, входной воздушный патрубок которого связан с воздухозаборником 26 наружного воздуха 27, а выходной - через воздухов 28 теплого воздуха с фурмами 8 топки.
Рядом с огневой коробкой установлена теплоизолированная камера 29, в которую посредством паропроводов 30, в размещенный в ней коллектор 31 поступает перегретый пар из элементов 32 радиационного пароперегревателя, которые соединены с элементами 33 конвективного пароперегревателя, размещенного в жаровых трубах котла.
Коллектор перегретого пара через паропровод подключен к золотникам 34 паровой машины, которая имеет правые и левые цилиндры высокого 35, 36 и низкого 37, 38 давления. Поскольку подробно данная паровая машина была подробно рассмотрена в работах [2, 3], то рассмотрим кратко ее действие.
Выхлопные патрубки цилиндров высокого давления через распределители 39 каналами 40, 41 и 42, 43 соответственно соединены с левым и правым цилиндром низкого давления. Штоки 44 цилиндров паровой машины кинематически связаны с пальцами 45 кривошипов ведущей колесной пары 46 паровоза, причем палец левого кривошипа смещен относительно пальца правого кривошипа на 90°. Паропровод 47 соединяет распределитель 39 с ресивером 48, пар которого предназначен для привода механизмов, не требующих для своей работы синхронизма с ходом паровой машины (например для паровой турбины 49), вращающей электрогенератор 50. Пар, отработавший в цилиндрах низкого давления и в других вспомогательных механизмах (не требующих синхронизма с ходом паровой машины), частично поступает в конус, а также в конденсатор тендера для охлаждения и последующей конденсации. Через водопровод 51 из тендера в паровой котел подают воду для подпитки котла.
Из тендера топливо поступает в газогенератор 5, где оно разлагается без доступа воздуха при температуре 500 - 550°С, образуя при этом горючий газ (летучие), который сжигается в топке обычным образом, и полукокс, который подается на колосниковую решетку 7 корзиной 10, перемещающейся вдоль решетки. Регулирование количества необходимого для горения воздуха производят фурмами 8. Получающиеся в результате горения полукокса 11 продукты 13 через жаровые трубы 2 проходят в дымовую коробку 19, отдавая при этом свое тепло котловой воде 12 и пару, протекающему по элементам 33 пароперегревателя. Попав в дымовую коробку, продукты 13 горения поступают в рекуператор 25, где передают часть своего тепла наружному воздуху 27, приходящему в рекуператор из воздухозаборника 26. Подогретый в рекуператоре наружный воздух отбирается воздуховодом 28 для горения газового и твердого топлива в огневой коробке 4.
Посредством конуса 23 продукты 13 горения из рекуператора 25 засасываются в трубу 22 и затем выбрасываются через нее в окружающую среду. В результате полученного от продуктов горения тепла происходит нагрев не только котловой воды и пара в пароперегревателе как в обычных паровозах, но и подогрев воздуха, используемого для горения, сохранение тепловой энергии аккумулятора, что повышает КПД использования топлива. По мере расходования паровой машиной образующегося в котле пара, пополняют котел водой из тендера через водопровод 51.
Для снижения нежелательного роста котлового давления пара (например в случае остановки паровоза) нужно подать по трубопроводу 21 часть воды 12 из котла в аккумулятор 20, одновременно добавив в котел из тендера через трубопровод 51 недостающее количество холодной воды. Тогда энергия оставшегося на колосниковой решетке твердого топлива
будет расходоваться сначала на нагрев добавленной воды, а затем - на превращение котловой воды в пар. Благодаря этому произойдет замедление роста давления пара в котле. При возобновлении потребления пара вода из аккумулятора при необходимости возвращается обратно в котел, чем обеспечивается некоторое время работа паровоза без пополнения котла водой из тендера. Этим приемом можно пользоваться в процессе форсировки котла, например, двигаясь на подъем, сохраняя величину давления в котле при большом расходе свежего пара.
Для движения паровоза регулятором 16 производят пуск пара через элементы 33, 32 в коллектор 31. Посредством золотников 34 перегретый пар поступает в цилиндры высокого давления 35, 36. Расширившись и совершив работу, пар распределителем 39 направляется в цилиндры низкого давления, где он производит дополнительную работу. Отработавший в паровой машине пар собирается в ресивере 48 и подается в турбину 49, вращая при этом электрогенератор 50. Покинув турбину, пар по трубопроводу уходит в конденсатор тендера.
Как уже отмечалось, из котла пар поступает сначала в конвективный пароперегреватель, размещенный в жаровых трубах. Расчет такого пароперегревателя рассматривался в работе [4], поэтому рассмотрим радиационный пароперегреватель, в который пар поступает из конвективного перегревателя, нагревшись уже до определенной температуры.
Расчет радиационного пароперегревателя
Для наиболее эффективной работы радиационного перегревателя температура дымовых газов должна быть не ниже 600 - 650°С, так как использование излучающей способности газа ниже этой температуры нецелесообразно.
Если конвективный пароперегреватель требует устройства искусственной тяги, так как значение коэффициента теплопередачи в нем прямо зависит от скорости протекания продуктов сгорания, то для радиационного пароперегревателя искусственная тяга практически не нужна, поскольку скорости газов мало влияют на коэффициент теплопередачи.
В работе [5] разработан метод аналитического расчета температуры топочного пространства в топке паровоза и приведен пример исследования по этому методу температурного режима топки мощного советского паровоза ФД (рис. 2).
Кривая (ае) изменения действительной температуры показывает темп догорания выделившихся из топлива летучих. Кривой а/ соответствуют величины температур, устанавливающиеся в результате отдачи тепла излучением. Кривая (аотражает закон изменения действительной температуры топочного пространства, х( Ат) - площадь поверхности топки (в относительных единицах).
В газовом потоке над поверхностью угля имеет место резкий градиент температур, связанный с термическим разгоном реакции горения. Скорость горения летучих будет обуславливаться скоростью их выделения из твердого топлива и концентрацией реагирующих веществ. Результаты работы [5] показывают, что закономерности выделения фракций летучих в целом охватываются уравнением скорости первого порядка, поэтому для математического описания кривых была взята дробно-линейная функция вида
Ъ + х
У = а +-,
с + х
где а, Ь и с некоторые коэффициенты, определяемые условиями температурного режима топки; 0 < х < 1.
г,°С
1800-
1700-
1300-
1200-
1100-
1000-
900-
800-
700-
/ 0360
/
г?(792)
•е (1794)
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Рисунок 2 - Семейство кривых температур топочного пространства
■/(1233) £(1200)
Из этого рисунка видно, что внизу топки, у колосниковой решетки, температура равна 792°С, что вполне достаточно для эффективной работы радиационного перегревателя. При этом можно отметить следующее.
Во-первых, температура в точке а мало зависит от режима работы топки, а поэтому по существу исключается возможность сильного нежелательного перегрева пароперегревательных трубок и пара при форсированных режимах работы топки.
Во-вторых, известно, что в отличие от твердых тел излучение и поглощение газов имеют ряд особенностей. Если твердые тела имеют сплошные спектры излучения, то газы излучают и поглощают энергию в определенных интервалах длин волн, так называемых полосах, расположенных в различных частях спектра. В энергетическом отношении для водяного пара наиболее важное значение имеет полоса от 2,24 мкм до 3,27 мкм [6]. Согласно закону Планка максимум мощности излучения для указанных длин волн будет находиться в диапазоне температур от 1020 до 613 °С, т.е. пар будет поглощать тепловую энергию не только за счет конвекционного тока по трубкам пароперегревателя, но и воспринимать от последних непосредственно излучение в указанном диапазоне температур топки.
В-третьих, отрезки между кривыми ае и а/ представляют собой температурные вычеты в результате отдачи тепла излучением, а между кривыми а/ и ag - конвекционной
теплоотдачи. Это позволяет сделать вывод о том, что подавляющая часть тепла топки [5] 93,4% передается излучением и только 6,6% - конвекцией. При этом внизу топки, вплоть до х = 0,2 линии а/ и ag сливаются. Поэтому при расчете радиационного пароперегревателя, размещенного в нижней части топки, в виду практического отсутствия конвекционной составляющей можно учитывать только коэффициент теплоотдачи излучением, который может быть найден по известной формуле
= Iе \iJjL)4 - [ъл4] = 10-2£ С (1^ + \fJjL)2 + (ЪЛ Тд-Тт \(100) (100) 8 (100 100) \(100) (100)
(1)
где аг - коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2°С); С = а ■ 108 = 5,67 Вт/(м2°К4) -
—8 2 4
коэффициент лучеиспускания; а - постоянная излучения, равная 5,67 -10 Вт/(м ■ К ); е^ -степень черноты газа; Т , Т№ - соответственно абсолютная температура излучаемого газа и
стенки теплообменника, К.
Поскольку в металлических теплообменниках падение температуры в стенке составляет очень небольшую величину (порядка нескольких градусов), то тепловым сопротивлением стенки можно пренебречь и считать = = ^, где ^д, -
соответственно температура стенки теплообменника со стороны газов и нагреваемой среды, °С; ^ - температура стенки теплообменника, °С.
Для вычисления коэффициента теплоотдачи излучением примем зависимость температуры стенки от температур газов ^ и среды ^ по логарифмическому закону
t = *в-*5 (2)
^ Ч^у (2)
2
С учетом выражения (2), и некоторых преобразований уравнение (1) примет вид
аг = 1°-\ С (тд+-Ч0-) + 27з)
'в
(3)
В основу практических расчетов лучеиспускания газов положен закон четвертой степени абсолютной температуры - закон Стефана-Больтцмана. Опытные данные по излучению газов обычно даются в виде зависимости
е я =
/Ь Р^эф),
где ея - относительная излучательная способность или степень черноты газа; ? - температура
газа; р- парциальное давление газа; £эф - эффективная длина пути луча, м.
Для газового объема произвольной формы эффективную длину пути луча рассчитывают по формуле
5эф = Ъ,6~—,
Я
где Кг - объем, занимаемый газом, м3; Яг - площадь оболочки, в которую заключен газ, м2.
Степень черноты газа зависит от его состава, температуры и объема, который занимает газ. Для продуктов сгорания энергетических топлив степень черноты газа определяют по выражению
2
= ^со2 + Р ' ^ н2о ,
где - степень черноты углекислого газа; £ы20 - условная степень черноты водяного
пара; Р - поправочный коэффициент, учитывающий особенности излучения водяного пара;
8ы20 = в' 8'ы2о - степень черноты водяного пара.
Как правило, указанные степени черноты и коэффициент в рассчитываются по приведенными в литературе известным номограммам, в соответствии с которыми, для различных значений рSэф (кПа м) и температур (°С) автором были разработаны формулы,
выражающие относительную излучательную способность (или степень черноты) углекислого газа (4) и водяного пара (5).
вСо2 -10-6 г
8,12 - 2,8 • ^ 2 (0,2 л ) -- 29,7 • ^ (17,2 л)
+ -
л
0,181
■0,022 • ^
1,1
л + 0,48 +1,16 • % 2,8 (л +12)- 0,044л
1,2
+ -
5,92 4
-0,0944-
0,47
0,5(х-5) + е-0,6(х-5) л + 0,3
х ехр
0,00213-((0,00189 •
0,81
,2,5+0,000006 л1,16-130
г!
-1,1540 5гх
0,018 / ч 0,29 0,0005 01
+ 0,0Ь(7,4 ^ 1§л - 0,3)-^ ^ 0,58(х-2,8);е-0,56(х-4,2)- 000;5 - 0,02 л^
(
0,04 +
0,3
0,29
Чё
0,0005
+
+ -
ехр0,54(л- 6,6)+ ехр - 0,48(л -6,6) л + 0,3
- 0,02 л 0,1
^ ( х0,7 ^ л - 0,2
у
18
у
ехр0,0033(г -1400)+ ехр - 0,0033(г -1400)
(4)
где х = рсо2&ф, кПа^м, может изменяться от 0,15 до 200, а I, °С, = ¿со2 - от 200 до 2000; в этой формуле число е = 2,7182818.
вы9о = ехр
(0,
0,6024 + 2,25 •Ю-4 г )ы у - (0,034 +1,13 •Ю-5 г )ы 2 у -
8 30+ у3 -3
-15 •ю-8г-г^ -1,37-10 3г -2,653
у
4У - 0,4725 (300 - 5у048 ^
105
4У
(0,00156г )3,6 - 0,861%у
+
0,4453
+ 10
"7.т1,8-3У
2,540-/ 401,8-3у -10-6г
7 -1%2 (0,032у)
г
- 4,4 • 10 • у - 5
2,6 + 0,9 -
25
-1,8) + е-10,5(1§у-1,8)
где у = ршо&ф, кПа^м, может изменяться от 0,5 до 600, а I, °С,= ¿то - от 100 до 2000; е 2,7182818.
х
2
х
1.0165
Для водяного пара влияние р несколько сильнее, чем 5"эф, поэтому значение еН2о, найденное по формуле (5), необходимо умножить на поправочный коэффициент в, зависящий от парциального давления Рн20. В соответствии с номограммами для
нахождения в автором было получено следующее аналитическое выражение для в , которое, как и предыдущие, также получилось громоздким. Однако, будучи введенными один раз в память вычислительного устройства, эти формулы позволяют не только легко находить степень черноты газов, но и прогнозировать работу различных теплотехнических устройств, а также управлять их работой в режиме реального времени.
0,8
в = 1+рН2
0,85 — Еу +
е
0,6
5,5 -{¡яу + 2,1) , е5,5 -{¡яу + 2,1)
4,6
е1,9 ■ {¡Еу + 3,88) + е-1,9 ■ {¡яу + 3,88)'
1,8
(6)
где у = ры2О^эф, МПа-м, может изменяться от 0,0001 до 0,3; рн2О, МПа, - от 0 до 0,1; е = 2,7182818.
Чтобы определить степень черноты по этим формулам, необходимо знать температуру газа ? ,°С,его парциальное давление р и эффективную длину 5"эф пути луча, м.
После вычисления рSэф данные подставляют в формулы (4), (5) и (6), затем определяют еСо2,
еН20,
р и ен,о = еНьов .
Сравним для примера значения указанных коэффициентов, полученных по формулам (4), (5), (6), и - с помощью известных номограмм, посредством которых в работе [7] определены следующие данные: гс02 = 0,1; г'к о = 0,045; в = 1,04 (г = 0,1 + 0,045 • 1,04 = 0,1468) при температуре дымовых газов I^ = 772°С, рс021 = 6,42 см • ат, рН201 = 2,15 см • ат.
По формулам: (4) - гт2 = 0,0994; (5) - г'^о = 0,0456; (6) - в = 1,0411. Следовательно, г = 0,0994 + 0,0456 • 1,0411 = 0,14687, т.е. практически получен одинаковый результат.
Перейдем теперь к вычислению по формуле (3) коэффициент теплоотдачи излучением. Примем температуру пара, входящего в радиационный пароперегреватель ^ п = 400°С, а температуру пара, выходящего из пароперегревателя - = 600°С. Будем считать, что трубки радиационного пароперегревателя занимают в топке 0,033 ее площади. Из рис. 2 температура дымовых газов вверху пароперегревателя составит ?'д = 900°С, а внизу - ^д = 790°С. В дымовых газах содержится 19% СО2 и 1% Н2О. Приведенный диаметр пароперегревателя 2 м. Получаем для углекислоты: рсо2 5эф = 0,192 = 0,38 атм = 0,037 МПа-м;
для водяных паров:
рн2о ^эф= 0,012 = 0,02 атм = 0,002 МПа-м.
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием для входа в пароперегреватель: температура дымовых газов 900°С, по формулам (4), (5), (6) находим: гс02 = 0,159; г'^о = 0,037; в = 1,014. Тогда г = 0,159 + 0,037 • 1,04 = 0,1975. По формуле (3)
О
Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2022, Т. 8, №4
http://vestnik-nauki.ru -_____
аг = 10-8 • 0,1975 • 5,67 (1173 + 900-400 , + 273) [и732 + (, 900-400 + 273)2] = 50,1
Г ' \ 1п(900/400) / \1п(900/400) ) \ '
Вт/(м2°С).
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием для выхода из пароперегревателя: температура дымовых газов 790°С, £со = 0,162; в'Н20 = 0,042; в = 1,014. Отсюда в = 0,162 + 0,042 • 1,04 = 0,2057, а аг = 34 Вт/(м2°С).
Принимаем изменение коэффициента теплоотдачи лучеиспусканием вдоль дымового тракта по логарифмическому закону. Средний коэффициент теплоотдачи составит
«г = ^Ч-Т = 41,4 Вт/(м2°С).
34
Учитывая излучение слоя угля топки, увеличиваем полученный средний коэффициент лучеиспусканием на 25% и получаем
аг = 41,4 • 1,25 = 51,8 Вт/(м2°С).
Сравним точность расчета по формулам (3), (4), (5) и (6) с расчетами этих коэффициентов, приведенных в известной литературе. Воспользуемся примером из работы [8].
Определить коэффициент теплоотдачи цилиндрического радиационного рекуператора, у которого температура выходящего воздуха - 600°С, а температура входящих в рекуператор дымовых газов 1050°С. В дымовых газах содержится 19% СО2 и 1% Н2О, причем для водяных паров и углекислоты соответственно Рсо2 ^эф = атм, р^о^эф = 0,01
атм.
В этом примере графо-аналитическим способом получены следующие результаты: есОг = 0,12, вН2О = 0,017, р -1, ал - 45,9 ккал/(м2ч°С);
Из уравнений (4) - (6) находим
еШ2 = 0,1219, б'н2О = 0,0169, р = 1,0; е8 = 0,1219 + 0,0171 = 0,1371. Относительная
погрешность будет равна 0,07%.
Найдем по формуле (3) коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием
(
ал =10
'■ 0,1371-5,67
1323+
1050 - 600 1п (1050 / 600)
Л
+ 273
у
13232+
1050 - 600 1п (1050/600)
2
+ 273
у
= 54,3 Вт/(м2К)
или 46,8 ккал/(м2ч°С).
Относительная погрешность вычисления составит 1,96%.
Размещение радиационного пароперегревателя в нижней части топки делает целесообразным размещение паровой машины не в передней части паровоза, как это принято в его классической схеме компоновки, а в задней (рис. 3).
С помощью кулисы 1производится регулирование подачи пара из радиационного пароперегревателя в цилиндр 2 высокого давления, из которого отработавший пар через поступает в цилиндр 3 низкого давления.
Наличие выхода пара высоких параметров в задней части паровоза дает возможность установить дополнительную паровую машину на тендере паровоза и задействовать колеса тендера в качестве ведущих. Это существенно увеличит сцепной вес паровоза. Пустой тендер, например паровоза ФД, весит 40, а груженый - 85 т. Учитывая, что масса самого паровоза 130 т, будем иметь при опустошенном тендере увеличение сцепного веса на 30%, а при заполненном - на 60%. Это позволит водить тяжеловесные составы без применения, так называемых, толкачей, посредством которых осуществлялся разгон поезда с места, или без применения двойной тяги, т.е. без дополнительного локомотива.
Рисунок 3 - Задняя часть паровоза
Введение в эксплуатацию паровозов нового поколения будет способствовать существенному снижению себестоимости железнодорожных перевозок при рациональном длительном использовании дешевых природных ресурсов - угля, торфа, мазута. Российская Федерация располагает значительными балансовыми запасами угля (более 200 млрд. т), что составляет 12% мировых. Реально разведано 105 млрд. , геологические ресурсы углей оцениваются в 4450 млрд. т (30% мировых). Очевидно, что структура расходуемого в стране топлива должна изменяться в сторону увеличения потребления угля,
Заключение
1. Формулы (4) - (6) дают возможность определять аналитическим путем с достаточной для практических расчетов точностью степень черноты углекислого газа и водяного пара, а также поправочный коэффициент, учитывающий особенности излучения водяного пара. В свою очередь, это способствует компьютеризации расчетов теплотехнических устройств и проводить моделирование работы последних в зависимости от изменяющихся параметров процессов горения и теплопередачи.
2. Формула (3) упрощает расчет коэффициента теплоотдачи излучением, поскольку требуется вычисление только степени черноты дымовых газов, а температура последних и температура нагреваемой среды, как правило, задается в исходных данных к расчету.
3. Установка на паровоз радиационного пароперегревателя способствует увеличению температуры пара, в результате чего повышается КПД паровоза и уменьшается расход топлива.
4. Размещение паровой машины в задней части паровоза позволяет передвинуть цент тяжести котла вперед из соображений развески по осям. Кроме того, появляется возможность размещения дополнительной паровой машины на тендере для увеличения сцепного веса паровоза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. 2430846 С2 Российская Федерация, МПК 1/50. Способ работы парового локомотива на твердом топливе; заявитель и патентообладатель Оленев Е.А. № 2009119688; заявл. 25.05.2009; опубл. 10.10.2011, Бюл. № 28. 8 с.
2. Оленев Е.А. Совершенствование паровой машины тандем-компаунд паровоза // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2022. Т. 8, № 2. С. 73-88.
3. Оленев Е.А. Определение внутренних потерь в цилиндрах паровой машины тандем-компаунд паровоза // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2022. Т. 8, № 3. С.69-76.
4. Оленев Е.А. Определение параметров водяного пара в пароперегревателе паровоза // Вестник машиностроения. 2012. № 6, С. 13-20.
5. Olenev E.A. Method of definition of the temperature mode locomotive fire chamber / Russian Engineering Research, 2011. Vol. 31, No. 10, pp. 933- 939.
6. Михеев М.А. Основы теплопередачи. Москва: Государственное энергетическое издательство, 1949. 396 с.
7. Готовский М.А., Суслов В.А. Теплообмен в технологических установках ЦБП: учебное пособие. СПб: Изд-во СПб ГТУ РП, 2013. Часть 4. 85 с.
8. Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей. Москва: Металлургия, 1958. 404 с.
REFERENCES
1. Pat. 2430846 S2 Rossijskaya Federaciya, MPK 1/50. Sposob raboty parovogo lokomotiva na tverdom toplive; zayavitel' i patentoobladatel' [Pat. 2430846 C2 Russian Federation, IPC 1/50. Method of operation of a steam locomotive on solid fuel; applicant and patent holder]. Olenev E.A. № 2009119688; zayavl. 25.05.2009; opubl. 10.10.2011, Byul. No. 28. 8 p.
2. Olenev E.A. Sovershenstvovanie parovoj mashiny tandem-kompaund parovoza [Improvement of the steam engine tandem compound locomotive]. Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. 2022. Vol. 8, No. 2, pp. 73-88.
3. Olenev E.A. Opredelenie vnutrennih poter' v cilindrah parovoj mashiny tandem-kompaund parovoza [Determination of internal losses in steam engine cylinders tandem compound locomotive]. Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. 2022. Vol. 8, No. 3, pp. 69-76.
4. Olenev E.A. Opredelenie parametrov vodyanogo para v paroperegrevatele parovoza [Determination of water vapor parameters in a steam locomotive superheater]. Vestnik mashinostroeniya. 2012. Vol. 6, pp. 13-20.
5. Olenev E.A. Method of definition of the temperature mode locomotive fire chamber / Russian Engineering Research, 2011. Vol. 31, No. 10, pp. 933- 939.
6. Miheev M.A. Osnovy teploperedachi [Fundamentals of heat transfer]. Moscow: Gosudarstvennoe energeticheskoe izdatel'stvo, 1949. 396p.
7. Gotovskij M.A., Suslov V.A. Teploobmen v tekhnologicheskih ustanovkah CBP: uchebnoe posobie [Heat transfer in technological installations of the Central Heating plant: a textbook]. St. Petersburg: Izd-vo SPb GTU RP, 2013. Part 4. 85 p.
8. Teben'kov B.P. Rekuperatory dlya promyshlennyh pechej [Recuperators for industrial furnaces]. Moscow: Metallurgiya, 1958. 404 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Оленев Евгений Александрович Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, г. Владимир, Россия, заслуженный изобретатель России, доктор технических наук, профессор, E-mail: olenevea@mail.ru
Olenev Evgeny Alexandrovich Vladimir State University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov, Vladimir, Russia, Honored Inventor of Russia, Doctor of Technical Sciences, Professor, E-mail: olenevea@mail.ru
