Повышение эффективности работы системы охлаждения тепловоза путем магнитной обработки воды
- Авторы: Мунишкина А.А.1, Петухов С.А.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный университет путей сообщения
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 306-307
- Раздел: Экология и безопасность жизнедеятельности
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/409837
- ID: 409837
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Надежная и эффективная работа системы охлаждения тепловозов обеспечивает их экономичность и экологическую безопасность. Эффективность работы системы охлаждения тепловозов нарушается в связи с внутренним загрязнением трубопроводов, что влечет нарушение требуемого температурного режима деталей дизелей [1], из-за чего система охлаждения является лимитирующей в общем количестве отказов по тепловозу. Наряду с основными неисправностями значительной проблемой является нарушение теплорассеивающей способности секций радиаторов и, как следствие, неудовлетворительная работа дизеля тепловоза на основных режимах. В связи с этим тепловоз работает не в полную мощность увеличивается потребление дизельного топлива тепловозом [2, 3].
Платежи за загрязнение атмосферы автономными локомотивами рассчитываются на основании ставок за выбросы загрязняющих веществ при сжигании 1 т (тыс. м3) различных видов топлива. Также учитывается коэффициент влияния технического состояния тепловозов.
Режим работы тепловоза оказывает значительное влияние на удельные характеристики его силовой энергетической установки. Удельный расход топлива и выбросы оксидов азота тепловозного дизеля имеют минимальное значение на режиме полной мощности, и при снижении нагрузки удельный расход топлива и выбросы оксидов азота тепловоза имеют тенденцию к увеличению [4].
Использование в системе охлаждения инновационных решений по повышению эффективности ее работы путем умягчения воды в значительной мере обеспечит снижение вредных выбросов в атмосферу.
Цель — повышение экологической безопасности тепловозов путем оптимизации системы охлаждения за счет магнитной обработки воды.
Методы. В основе магнитного способа обработки воды лежит образование центров кристаллизации в перенасыщенном растворе. В каждой технической воде содержится большее или меньшее количество ферромагнитных окислов железа как следствие коррозии конструкционных материалов. Растворимость их ничтожна и обычная форма существования — коллоидная. При прохождении воды через магнитный активатор под влиянием магнитного поля частицы становятся постоянными магнитиками, притягиваются друг к другу и образуют ядра, которые в перенасыщенной среде сорбируют накипеобразователи и приобретают функции центров кристаллизации. При поступлении с водой в теплообменник, систему охлаждения частицы продолжают расти за счет снятия перенасыщения, и, таким образом, кристаллизация происходит не на поверхности нагрева или охлаждения, а в массе воды с образованием тонкодисперсного шлама, подлежащего удалению.
Реализовать способ магнитной обработки воды предлагается с помощью магнитного активатора на неодимовых магнитах. Магнитный активатор предлагается установить в местах наибольшей циркуляции охлаждающей воды возле водяных насосов основного и дополнительного контуров охлаждения.
Работа магнитного активатора основана на многократном контакте воды с магнитным полем, создаваемым неодимовыми магнитами. Охлаждающая вода, поступившая в корпус магнитного активатора, приобретает вращательное движение после контакта винтовой полости шнекового завихрителя. Затем подвергается обработке магнитным полем [5].
Результаты. Моделирование основных показателей качества воды осуществлялось методом статистического моделирования в программе STATISTICA 6 (рис. 1).
Рис. 1. Моделирование выбросов вредных веществ
При статистическом моделировании учитывались мощность, наработка, расход топлива, интенсивность изменений показателей качества воды. Алгоритм оценки качества воды основывается на сравнении массовой концентрации химических элементов с браковочными значениями.
Проведенные исследования показали, что внедрение магнитного активатора приводит к снижению уровней выбросов вредных веществ, что указывает на целесообразность проведения дальнейших исследований по установке неодимовых магнитов в системе охлаждения.
------------------------ Seperator start -----------------------
Рис. 1. Моделирование выбросов вредных веществ
------------------------ Seperator end -----------------------
Вывод. Таким образом, применение магнитной обработки в водяной системе тепловоза повысит эффективность системы охлаждения и повысит экологическую безопасность тепловозов. Устройство, реализующее способ магнитной обработки воды, не требует внешних источников питания и постоянного наблюдения в эксплуатации. Оно легко монтируется в трубопроводах системы охлаждения, длительное время сохраняет намагниченность, что сказывается на снижении эксплуатационных затрат.
Ключевые слова
Полный текст
Обоснование. Надежная и эффективная работа системы охлаждения тепловозов обеспечивает их экономичность и экологическую безопасность. Эффективность работы системы охлаждения тепловозов нарушается в связи с внутренним загрязнением трубопроводов, что влечет нарушение требуемого температурного режима деталей дизелей [1], из-за чего система охлаждения является лимитирующей в общем количестве отказов по тепловозу. Наряду с основными неисправностями значительной проблемой является нарушение теплорассеивающей способности секций радиаторов и, как следствие, неудовлетворительная работа дизеля тепловоза на основных режимах. В связи с этим тепловоз работает не в полную мощность увеличивается потребление дизельного топлива тепловозом [2, 3].
Платежи за загрязнение атмосферы автономными локомотивами рассчитываются на основании ставок за выбросы загрязняющих веществ при сжигании 1 т (тыс. м3) различных видов топлива. Также учитывается коэффициент влияния технического состояния тепловозов.
Режим работы тепловоза оказывает значительное влияние на удельные характеристики его силовой энергетической установки. Удельный расход топлива и выбросы оксидов азота тепловозного дизеля имеют минимальное значение на режиме полной мощности, и при снижении нагрузки удельный расход топлива и выбросы оксидов азота тепловоза имеют тенденцию к увеличению [4].
Использование в системе охлаждения инновационных решений по повышению эффективности ее работы путем умягчения воды в значительной мере обеспечит снижение вредных выбросов в атмосферу.
Цель — повышение экологической безопасности тепловозов путем оптимизации системы охлаждения за счет магнитной обработки воды.
Методы. В основе магнитного способа обработки воды лежит образование центров кристаллизации в перенасыщенном растворе. В каждой технической воде содержится большее или меньшее количество ферромагнитных окислов железа как следствие коррозии конструкционных материалов. Растворимость их ничтожна и обычная форма существования — коллоидная. При прохождении воды через магнитный активатор под влиянием магнитного поля частицы становятся постоянными магнитиками, притягиваются друг к другу и образуют ядра, которые в перенасыщенной среде сорбируют накипеобразователи и приобретают функции центров кристаллизации. При поступлении с водой в теплообменник, систему охлаждения частицы продолжают расти за счет снятия перенасыщения, и, таким образом, кристаллизация происходит не на поверхности нагрева или охлаждения, а в массе воды с образованием тонкодисперсного шлама, подлежащего удалению.
Реализовать способ магнитной обработки воды предлагается с помощью магнитного активатора на неодимовых магнитах. Магнитный активатор предлагается установить в местах наибольшей циркуляции охлаждающей воды возле водяных насосов основного и дополнительного контуров охлаждения.
Работа магнитного активатора основана на многократном контакте воды с магнитным полем, создаваемым неодимовыми магнитами. Охлаждающая вода, поступившая в корпус магнитного активатора, приобретает вращательное движение после контакта винтовой полости шнекового завихрителя. Затем подвергается обработке магнитным полем [5].
Результаты. Моделирование основных показателей качества воды осуществлялось методом статистического моделирования в программе STATISTICA 6 (рис. 1).
Рис. 1. Моделирование выбросов вредных веществ
При статистическом моделировании учитывались мощность, наработка, расход топлива, интенсивность изменений показателей качества воды. Алгоритм оценки качества воды основывается на сравнении массовой концентрации химических элементов с браковочными значениями.
Проведенные исследования показали, что внедрение магнитного активатора приводит к снижению уровней выбросов вредных веществ, что указывает на целесообразность проведения дальнейших исследований по установке неодимовых магнитов в системе охлаждения.
Вывод. Таким образом, применение магнитной обработки в водяной системе тепловоза повысит эффективность системы охлаждения и повысит экологическую безопасность тепловозов. Устройство, реализующее способ магнитной обработки воды, не требует внешних источников питания и постоянного наблюдения в эксплуатации. Оно легко монтируется в трубопроводах системы охлаждения, длительное время сохраняет намагниченность, что сказывается на снижении эксплуатационных затрат.
Об авторах
Алина Александровна Мунишкина
Самарский государственный университет путей сообщения
Email: alina.malina.munishkina@yandex.ru
студентка, группа ПСЖД-92
Россия, г. СамараСергей Александрович Петухов
Самарский государственный университет путей сообщения
Автор, ответственный за переписку.
Email: sakmara-cite@mail.ru
кандидат технических наук, доцент
Россия, г. СамараСписок литературы
- Горин А.В. Контроль технического состояния систем охлаждения тепловозных дизелей // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2015. № 3. С. 23–30.
- Овчаренко С.М., Метелев А.А., Минаков В.А., Ведрученко В.Р. Оперативный контроль эффективности работы системы охлаждения тепловоза // Известия Транссиба. 2019. № 4. С. 9–17.
- Четвергов В.А., Овчаренко С.М., Бухтеев В.Ф. Техническая диагностика локомотивов: учебное пособие / под ред. В.А. Четвергова. Москва: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. 371 с.
- Петухов С.А., Лазарев В.Е., Асабин В.В., и др. Ресурсосбережение и энергоэффективность тепловозных двигателей: монография. Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2020. 138 с.
- Помазкин В.А., Цветкова Е.В. Магнитный активатор жидких сред // Наука и современность. 2010. № 2–2. С. 363–366.
Дополнительные файлы
