НОВІ КОНСТРУКЦІЇ ТЕПЛОВИХ АКУМУЛЯТОРІВ ДЛЯ ПЕРЕДПУСКОВОЇ ПІДГОТОВКИ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ АВТОМОБІЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.1.5Ключові слова:
теплоакумулятор, двигун внутрішнього згоряння, теплообмінник, автомобільний транспортАнотація
У даній роботі наведені розроблені конструкції теплових акумуляторів для передпускового прогрівання двигуна автомобіля. Пропонуються капсульний теплоакумулятор і теплоакумулятори у вигляді кожухотрубчастих теплообмінників з різною будовою труб. Проведені стендові і натурні випробування теплоакумуляторів, які показали доцільність їх використання для передпускового нагрівання двигуна автомобіля, оскільки це забезпечує запуск двигуна без попереднього розігріву за 5–10 с. В результаті заощаджується паливо і покращуються санітарні умови за рахунок зменшення викидів відпрацьованих газів двигуна. Запропоновано теплоакумулятор капсульного типу з шаховим розташуванням капсул. Капсули кріпляться за допомогою опірних решіток, а взаємне розміщення капсул усередині теплоакумулятора створює в ньому канали для протікання охолоджуючої рідини, що дозволяє рівномірно прогрівати теплоакумулюючу речовину. Також це дозволяє інтенсифікувати процес теплообміну за рахунок збільшення швидкості теплоносія, що омиває їх. Запропонована також конструкція теплового акумулятору з U-подібними трубками, яка складається з подвійного герметичного корпусу з зазором під теплову рідинну ізоляцію, в якому розміщений трубчастий електронагрівач, а внутрішня порожнина подвійного корпусу заповнена фазоперехідним теплоакумулюючим матеріалом та містить U-подібний рідинний теплообмінник з оребренням. Патрубок для введення охолоджуючої двигун рідини у тепловий акумулятор оснащений електромагнітним клапаном, а патрубок для виведення охолоджуючої двигун рідини з теплового акумулятора оснащений насосом з електромагнітним клапаном. Представлено також тепло акумулятори зі спіральною трубкою та зі змієвиковими трубами, в яких, на відміну від попередніх конструктивних рішень, теплоакумулюючий матеріал і теплоносій знаходяться в одному просторі герметичного корпусу, що забезпечує підвищення теплопередачі безпосередньо і спрощення конструкції теплоакумулятора.
Посилання
Wang G., Dannemand M., Chao Xu, Englmair G., Furbo S., Fan J. (2021). Thermal characteristics of a long-term heat storage unit with sodium acetate trihydrate. [Applied Thermal Engineering]. 187. P. 133–147. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.116563
Solomon L, Zheng Y, Tuzla K, Neti S, Oztekin A. (2018). Analysis of an encapsulated phase change material based energy storage system for high temperature applications. [International Journal of Energy Research]. 42 (7). P. 2518–2535.
Kenisarin M, Mahkamov K. (2016). Passive thermal control in residential buildings using phase change materials. [Renew Sustain Energy Rev]. 55. Р. 371–398. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.128
Sarbu I, Dorca A. (2019). Review on heat transfer analysis in thermal energy storage using latent heat storage systems and phase change materials. [Int J Energy Res. 43]. P. 29–64. DOI: https://doi.org/10.1002/er.4196.
Zhang H, Baeyens J, Caceres G, 5. Degreve J, Lv Y. (2016). Thermal energy storage: recent developments and practical aspects. [Progress in Energy and Combustion Science]. 53. P. 1–40. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2015.10.003
Wang M. (2017). Integration and Validation of a Thermal Energy Storage System for Electric Vehicle Cabin Heating. [Mingyu Wang, Timothy Craig, and Edward Wolfe//Journal Volume, Detroit, Michigan, United States of America, Conference]. P. 2–8. DOI: https://doi.org/10.4271/2017-01-0183.
Belik S. (2017). Thermal Energy Storage Systems: Power-to-Heat Concepts in Solid Media Storage for High Storage Densities / Sergej Belik, Volker Dreißigacker, Mila Dieterich and Werner Kraft/ [Journal of Traffic and Transportation Engineering]. 5. P. 285–294. DOI: https://doi.org/10.17265/2328-2142/2017.06.001.
Клюєв О.І., Русанов С.А., Аппазов Е.С., Луняка К.В., Коновалов Д.В., Мацків Б.М. Тепловий акумулятор системи передпускового прогріву двигуна внутрішнього згорання. Патент на корисну модель № 137780 від 11.11.2019. Бюл. № 21.
Pyhtya V. A. Experimental studies of the engine preheating system with a thermal battery, Visnyk SNU im. Volodymyra Dalia [Bulletin of the Volodymyr Dahl SNU], 2010. № 6 (148). P. 246–251.
Аппазов Е.С. Моделювання гідродинамічних та теплових процесів при передпусковій підготовці автомобільних двигунів / Е.С. Аппазов, О.І. Клюєв, С.А. Русанов // Науковий вісник Херсонської державної морської академії: науковий журнал. – Херсон: Вид-во ХДМА, 2014. № 1(10). С. 131–136.
Дмитрієв Д.О., Аппазов Е.С., Русанов С.А., Клюєв О.І. Моделювання процесу розігріву двигуна з тепловим акумулятором при передпусковій підготовці // Вісник Хмельницького національного університету, № 5, 2015, С. 54–58.
