Justification of the Flow Characteristics of the Recuperator for the Thermal Preparation of Machinery and Equipment Units

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 83 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Введение Важной эксплуатационной характеристи - кой машин и оборудования является тепловой режим . От стабильности теплового режима за - висит технологическая надежность машин и оборудования , в частности металлорежущих станков . Работа машин и оборудования , осна - щенных гидравлическими системами и при - водами , во многом зависит от температуры окружающей среды и ее стабильности . Кроме снижения эффективности неблагоприятные температурные условия могут приводить к ин - тенсивным износам и снижению долговечности узлов и агрегатов машин и оборудования [1–6]. Это связано с изменениями вязкости рабочих жидкостей при изменении температуры окружа - ющей среды . Несмотря на то что современные рабочие жидкости и смазочные материалы обе - спечивают работоспособность машин и обору - дования в широком диапазоне температур , эф - фективность работы оборудования при низких и высоких температурах не является одинаковой . Так , например , измерения температуры эксплу - атационных жидкостей , которые проводились в агрегатах машин при отрицательных темпера - турах , показали , что тепловой режим не являет - ся эффективным даже спустя несколько часов работы [7]. Температура масла не достигала тех значений , которые бы обе - спечили минимальные потери на пере - дачу крутящего момента в редукторах и передачах машины . Увеличение этих по - терь приводит к увеличению затрат энер - гии и оказывает негативное влияние на долговечность работы механизмов при - вода . Рост числа отказов редукторов и передач при этом существенно снижает общую надежность машин , несмотря на то что доля отказов редукторов и приво - дов не всегда является главной причиной выхода из строя машин и оборудования . Так , доля отказов агрегатов трансмиссии автомобиля существенно ниже , чем , на - пример , доля отказов двигателя [8]. Обеспечение теплового режима агре - гатов машин и оборудования происходит в основном за счет саморазогрева рабо - чих жидкостей и смазочных материалов , однако этот процесс протекает крайне медленно . Решением данной проблемы являет - ся дополнительный подвод тепла от сторонних источников энергии . В качестве такого источ - ника можно применить теплообменные уст - ройства . Реализация этой идеи может осуществляться с помощью теплообменного устройства , которое представляет собой рекуператор типа « труба в трубе » ( рис . 1). Внутри корпуса 1 установлены теплообменные трубки 2 , по которым циркули - рует теплоноситель . В корпусе имеется патрубок для подачи разогретых газов 3 , патрубок отвода газов 4 , патрубок для подачи 5 и отвода 6 тепло - носителя . Система подачи газа и жидкости со - брана по противоточной схеме , а дополнитель - ные трубки в корпусе не препятствуют выпуску газов наружу . Работа рекуператора осуществляется следу - ющим образом . Разогретые газы направляются внутрь корпуса . Избыточное тепло газов пере - дается трубкам , по которым циркулирует жид - кость , причем циркуляция жидкости обеспечи - вается принудительно за счет отдельного насоса . Работа насоса , в свою очередь , обеспечивается от бортовой сети или другого источника . Избы - точное давление теплоносителя компенсируется с помощью расширительного бака [9]. Рис . 1. Конструкция рекуператора : 1 – корпус ; 2 – теплообменные трубки ; 3 − впускная труба с перфо - рацией ; 4 – выпускной патрубок ; 5 – штуцер подачи теплоносителя ; 6 − штуцер отвода теплоносителя Fig. 1. The Recuperator design: 1 – housing; 2 – heat exchange tubes; 3 – perforated pipe; 4 – outlet pipe; 5 – coolant supply connector; 6 – coolant discharge connector