BADANIE WŁ A Ś CIWOŚ CI PŁ YNÓW CHŁ ODZĄ CYCH DO UKŁ ADU CHŁ ODZENIA O PODWYŻ SZONEJ TEMPERATURZE

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "BADANIE WŁ A Ś CIWOŚ CI PŁ YNÓW CHŁ ODZĄ CYCH DO UKŁ ADU CHŁ ODZENIA O PODWYŻ SZONEJ TEMPERATURZE"

Kamil Wierzbicki
8 lat temu
Przeglądów:

1 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MARYNARKI WOJENNEJ ROK LIII NR 1 (188) 212 Rafał Kkowski Akademia Morska w Gdyni Jerzy Walentynowicz Wojskowa Akademia Techniczna BADANIE WŁ A Ś CIWOŚ CI PŁ YNÓW CHŁ ODZĄ CYCH DO UKŁ ADU CHŁ ODZENIA O PODWYŻ SZONEJ TEMPERATURZE STRESZCZENIE W artykule przedstawiono wyniki badań trzech cczy chłodzących stosowanych w ciśnniowym układz chłodzenia. W badaniach użyto wodę oz jej i mszaniny z glikolem propylenowym i etylenowym. Oceniono wpływ zastosowanej cczy o podwyższonej tempeturze na intensywność odprowadzania cpła z układu chłodzenia. Słowa kluczowe: silniki spalinowe, chłodzen silników, ccze chłodzące, badania eksperymentalne. WSTĘP Masowo stosowanym sposobem chłodzenia silnika spalinowego jest chłodzen cczowe. Zapewnia ono większą równomrność tempetury wokół komory spalania niż chłodzen bezpośredn 1]. Wcześnjsze badania wskazują, że podwyższen tempetury silnika jest korzystne ze względu na emisję produktów nzupełnego spalania oz spwność pcy silnika. Ogniczenm tej tempetury są właściwości oleju smarującego i płynu chłodzącego 2, 3]. Płyny chłodzące zawją dodatki obniżające tempeturę ich zamarzania, tak jak powszechn stosowane glikole. Celem badań było spwdzen wpływu udziału glikoli etylenowego i propylenowego używanych w cczach chłodzących na intensywność odprowadzania cpła z układu chłodzenia przy wysokj tempeturze pcy tego układu. Badania przeprowadzono na stanowisku badawczym, które jest modelem ciśnniowego układu chłodzenia, pozwalającego na zwiększan tempetury płynu chłodzącego znaczn powyżej tempetury wrzenia wody. Pomiary porównywano z pametmi pcy układu z wodą destylowaną. 17

W badaniach użyto wodę oz jej i mszaniny z glikolem propylenowym i etylenowym. Oceniono wpływ zastosowanej cczy o podwyższonej tempeturze na intensywność odprowadzania cpła z układu chłodzenia.

2 Rafał Kkowski, Jerzy Walentynowicz STANOWISKO BADAWCZE Modelowe stanowisko badawcze zbudowano przy wykorzystaniu oryginalnych elementów i zespołów, stosując blok cylindrów i głowicę silnika o zapłon samoczynnym 4CT9 (rys. 1.). Rys. 1. Stanowisko modelowe z układem chłodzenia Źródło: zdjęc i opcowan własne. Rys. 2. Rozmszczen grzałek wewnątrz cylindrów silnika Układ chłodzenia był przystosowany do pcy przy zwiększonym ciśnniu wewnętrznym i składał się z następujących zespołów: chłodnicy z dwoma wentylatomi; przepływomrza do pomiaru natężenia przepływu wody w układz; zespołu termoelementów wewnątrz kadłuba i głowicy; zespołu napędowego pompy wodnej; bloku silnika z grzałkami; manometrów do pomiaru ciśnń wewnątrz układu. Wewnątrz każdego cylind umszczono grzałki zróżnicowanej mocy elektrycznej (od góry odpowdnio 2,5 kw, 1,5 kw i 1 kw) przylegające do ścianek cylind (rys. 2.). Termoelementy były podłączone do komputerowego mrnika tempetury z trzema analogowo-cyfrowymi kartami pomiarowymi APCI-32. Do każdej z kart można było podłączyć 16 termopar. Manometry elektroniczne z przetwornikm ciśnnia A-1 firmy Danfoss oz manometr wskazówkowy o zakres 18 Zeszyty Naukowe AMW

Rozmszczen grzałek wewnątrz cylindrów silnika Układ chłodzenia był przystosowany do pcy przy zwiększonym ciśnniu wewnętrznym i składał się z następujących zespołów: chłodnicy z dwoma wentylatomi;

3 Badan właściwości płynów chłodzących do układu chłodzenia o podwyższonej tempeturze,147 MPa służyły do pomiaru ciśnnia w układz chłodzenia. Elektroniczne przetworniki ciśnnia podłączono do kart pomiarowych ze specjalistycznym oprogmowanm umożliwiającym ich konfigucję oz realizację pomiarów. WYNIKI BADAŃ CIECZY CHŁODZĄCYCH Do badań na modelowym stanowisku pomiarowym zastosowano trzy różne rodzaje płynów chłodzących: 1) na baz glikolu propylenowego Borygo Eko; 2) na baz glikolu etylenowego czysty koncentt; 3) wodę destylowaną dla porównania. Układ był wypełniany w całości lub w części przez płyn chłodzący, przy czym przy wypełnniu częściowym układ napełniono w 91%, natomiast pozostałe 9% stanowiła wolna przestrzeń. Częściowe wypełnn tworzyło przestrzeń powtrzną amortyzującą szybki wzrost ciśnnia przy parowaniu wody. Płyny mszano z wodą destylowaną tak, aby miały stężen glikoli na poziom oz. Wyniki badań zmian pametrów cczy chłodzących podczas rozgrzewania i grzania układu przedstawiono na rysunkach 3 5 dla układu całkowic wypełnionego oz na rysunkach 6 8 dla układu wypełnionego w 91%. T d Spadek tempetury w chłodnicy Tempetu na wyjściu z bloku silnika o C] Rys. 3. Zmiany tempetury w chłodnicy przy całkowitym wypełnniu cczą chłodzącą 1 (188)

WYNIKI BADAŃ CIECZY CHŁODZĄCYCH Do badań na modelowym stanowisku pomiarowym zastosowano trzy różne rodzaje płynów chłodzących: 1) na baz glikolu propylenowego Borygo Eko; 2) na baz glikolu

4 Rafał Kkowski, Jerzy Walentynowicz,4 a ] P M n iśn C,35,3,25,2,15,1,5 Ciśnn w układz chłodzenia Rys. 4. Chakterystyka przebgu ciśnnia w układz chłodzenia przy całkowitym wypełnniu układu w płyn chłodzący Na rysunku 3. widać, że przy małej tempeturze cczy największy spadek tempetury w chłodnicy jest w przypadku zastosowania płynu z udziałem glikoli propylenowego i etylenowego. Płyny z udziałem glikoli chakteryzują się podobnym przebgm, natomiast ma najlepszą skuteczność odprowadzania cpła, szczególn w wyższej tempeturze. Przy układz całkowic wypełnionym cczą w krótkim czas osiągnięto założone ciśnn w układz,3 MPa (rys. 4.), a tempetu płynu chłodzącego z udziałem glikolu propylenowego wynosiła 64 C, natomiast pozostałych płynów zawła się w gnicach 8 C (rys. 5.). Zastosowan glikolu propylenowego o stężeniu skutkowało najszybszym przyrostem ciśnnia w układz i koncznością włączenia wentylato, dlatego tempetu cczy była taka niska. tu e p m Te Tempetu cczy na wyjściu z silnika Rys. 5. Chakterystyka przebgu tempetury cczy na wyjściu z bloku silnika przy całkowitym wypełnniu układu w płyn chłodzący 11 Zeszyty Naukowe AMW

widać, że przy małej tempeturze cczy największy spadek tempetury w chłodnicy jest w przypadku zastosowania płynu z udziałem glikoli propylenowego i etylenowego.

5 Badan właściwości płynów chłodzących do układu chłodzenia o podwyższonej tempeturze T d 5 4 Spadek tempetury w chłodnicy Tempetu cczy na wyjściu z bloku silnika o C] g. propylenowy Rys. 6. Zmiany tempetury w chłodnicy przy 91% wypełnniu układu w ccz chłodzącą Kolejne badania wykonano dla układu chłodzenia wypełnionego cczą w 91%. W tym przypadku uzyskano podobne rezultaty, tzn. największą intensywność odprowadzania cpła osiąga się po zastosowaniu wody destylowanej (rys. 6.). Poza tym osiągnięc dopuszczalnego ciśnnia w układz następuje po dłuższym czas rozgrzewania (rys. 7.), dzięki czemu możliwe było osiągnięc tempetury cczy na poziom 12 C dla wszystkich płynów chłodzących (rys. 8.). Z przeprowadzonych badań wynika, że bardzo istotne znaczen dla efektywności działania układu ciśnnia o zwiększonym ciśnniu i tempeturze ma wolna objętość chłodnicy. Bez tej objętości lokalne wzrosty tempetury cczy chłodzącej powodują szybki wzrost ciśnnia, nawet jeżeli średnia tempetu cczy na wypływ z silnika jest dużo niższa od tempetury wrzenia wody. a ] P M n iśn C,4,35,3,25,2,15,1,5 Ciśnn w układz chłodzenia Rys. 7. Chakterystyka przebgu ciśnnia w układz chłodzenia przy 91% wypełnniu układu w płyn chłodzący 1 (188)

W tym przypadku uzyskano podobne rezultaty, tzn. największą intensywność odprowadzania cpła osiąga się po zastosowaniu wody destylowanej (rys. 6.).

6 Rafał Kkowski, Jerzy Walentynowicz tu e p m Te Tempetu cczy na wyjściu z silnika, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, Rys. 8. Chakterystyka przebgu tempetury cczy na wyjściu z bloku silnika przy 91% wypełnniu układu w płyn chłodzący WNIOSKI 1. Badania wykonane na modelowym stanowisku badawczym n wykazały bezpośredngo wpływu rodzaju glikolu na właściwości przejmowania i przenoszenia cpła do chłodnicy. 2. Stwrdzono, że skład płynu chłodzącego n ma istotnego znaczenia dla właściwego działania układu chłodzenia w podwyższonej tempeturze i przy zwiększonym ciśnniu, chociaż każdy z nich różni się intensywnością odprowadzania cpła. 3. Najlepszą skutecznością odprowadzania cpła chakteryzuje się, ale biorąc pod uwagę jej wysoką tempeturę zamarzania w porównaniu z cczami zawjącymi dodatki glikoli, jest stosowana jako ccz chłodząca, co należy uwzględnić podczas projektowania układu o podwyższonej tempeturze płynu chłodzącego. Badania wykonano w mach projektu badawczego nr N /3627. BIBLIOGRAFIA 1] Ogrodzki A., Chłodzen tkcyjnych silników spalinowych, WKiŁ, Warszawa Zeszyty Naukowe AMW

Stwrdzono, że skład płynu chłodzącego n ma istotnego znaczenia dla właściwego działania układu chłodzenia w podwyższonej tempeturze i przy zwiększonym ciśnniu, chociaż każdy z nich różni się

7 Badan właściwości płynów chłodzących do układu chłodzenia o podwyższonej tempeturze 2] Szczęch L., Walentynowicz J., Badania właściwości cczy chłodzących do wyparkowego układu chłodzenia, VI Sympozjum Naukowo-Techniczne Silwoj 23, Juta 23, s ] Walentynowicz J., Kałdoński T., Szczęch L., Karczewski M., Rajewski M., Spwozdan końcowe realizacji projektu badawczego pt. Układ chłodzenia tłokowego silnika spalinowego o podwyższonej tempeturze płynu chłodzącego, port z realizacji projektu PBG 457/1, WAT, Warszawa 23. INVESTIGATION OF PROPERTIES OF COOLING LIQUIDS USED IN COOLING SYSTEM OF INCREASED TEMPERATURE ABSTRACT The paper presents the results of an investigation of three cooling liquids used in the pressure a cooling system. To conduct the investigation water and and of water mixture with propylene glycol and ethylene glycol was used. It assesses the effect of the high tempeture liquid used on the intensity of carrying away the heat from the cooling system was assessed. Keywords: internal-combustion engines, cooling system, cooling liquids, experimental research. 1 (188)

, Rajewski M., Spwozdan końcowe realizacji projektu badawczego pt.

Podobne dokumenty

WPŁYW PODWYŻSZONEJ TEMPERATURY PŁYNU CHŁODZĄCEGO NA ZWIĘKSZENIE EKONOMICZNOŚCI PRACY TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

Rafał Krakowski Akademia Morska w Gdyni WPŁYW PODWYŻSZONEJ TEMPERATURY PŁYNU CHŁODZĄCEGO NA ZWIĘKSZENIE EKONOMICZNOŚCI PRACY TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO W artykule dokonano analizy bilansu cieplnego