магистрант кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Омского государственного технического университета,
канд. техн. наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Омского государственного технического университета,
С ростом экономики и нехваткой энергии использование тепла от отработавших газов становится более распространённым. Коэффициент полезного действия современных двигателей внутреннего сгорания имеет небольшую механическую эффективность лишь 30-40 процентов, оставшаяся часть энергии остается, не использована и рассеивается в форме отходов тепла через выхлопные газы и систему охлаждения. В связи с этим возникает потребность в применении тепла отработавших газов в полезную работу. Особенно актуально это в суровых климатических условиях. Андрис К.Б. занимался исследованиями возможности использования тепла от отработавших газов для подогрева емкостей с нефтепродуктами при их транспортировании [1]. При использовании автомобилей в северных районах, использование тепла отработавших газов имеет ряд преимуществ. Производительность системы отопления салона автомобилей при отрицательных температурах становится ниже. Использование тепла выхлопных газов для обогрева салона должно обеспечить более быстрый прогрев салона автомобиля, так как после запуска двигателя температура выпускной системы автомобиля быстро достигает температур порядка 450-600 ˚С. Это позволит уменьшить затраты на топливо и время прогрева салона автомобиля.
Известны системы использования тепла отработавших газов автомобиля при помощи теплообменника установленного на выпускной системе. Рабочим телом для переноса тепла отработавших газов является жидкость, в частности антифриз. Работами по использованию таких систем занимался Куликов М.В. [2]. При этом усложняется система охлаждения автомобиля. Основным недостатком при использовании в качестве рабочего тела жидкости является возможный перегрев и закипание жидкости в системе охлаждения автомобиля из за неисправности клапанов подогревателя, что приведет к отказу, а так же возможны утечки охлаждающей жидкости.
Нами предлагается гипотеза о том, что при использовании воздуха в качестве рабочего тела, возможно сохранить эффективность системы подогрева воздуха в салоне и избежать указанных выше проблем.
Для проверки данной гипотезы был проведен практический эксперимент, целью которого являлась проверка возможности использования воздуха в качестве рабочего тела. Для проведения данного эксперимента была собрана установка, изображенная на рисунке 1.
1. Двигатель; 2. Выпускной коллектор с установленным теплообменником; 3. Глушитель; 4. Термометр ртутный; 5. Микро компрессор АЭН-4; 6. Электронный термометр TP-101; 7. Изолированный объем воздуха.
Рисунок 1. Схема экспериментального образца
В качестве силовой установки для проведения эксперимента использовался двигатель внутреннего сгорания, мощностью 1400 ватт. На выпускном коллекторе была осуществлена намотка медной трубки для осуществления теплообмена. В качестве насоса использовался компрессор, мощностью 3Вт, установленный в замкнутом пространстве, объемом 10л. Дополнительное тепло от работы компрессора учитывалось при выполнении расчетов. В ходе проведенного эксперимента замкнутый объем воздуха в течении 5 минут нагревался теплом отработавших газов.
Общий вид экспериментальной установки представлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Экспериментальная установка
По полученным данным был построен график изменения температуры в зависимости от времени, представленный на рисунке 3. В течение первых 4 минут выпускной коллектор прогрелся до температуры 300 0 С. За 5 минут с начала эксперимента, температура воздуха внутри замкнутого объема повысилась на 1,6 0 C. Потери тепла через ограждающие конструкции замкнутого объема не учитывались.
Рисунок 3. Изменение температуры воздуха
Для определения мощности теплогенерирующей системы использовали формулу сохранения тепловой энергии.
(1)
τ – время теплопереноса;
T – абсолютная температура воздуха в замкнутом объеме;
B – атмосферное давление;
V – объем замкнутого пространства;
R – газовая постоянная.
По полученным данным определили значение мощности на уровне 78 Вт (с учетом дополнительного источника тепла от компрессора). Если экстраполировать мощность аналогичной теплогенерирующей системы для двигателя внутреннего сгорания легкового автомобиля малого класса, то получим мощность на уровне 2кВт, что составляет около 40% мощности штатной системы отопления салона. В результате можно сделать вывод, что использование тепла отработавших газов для обогрева салона недостаточно для полноценного функционирования системы отопления салона. Однако использование данной системы позволит получать тепловую энергию практически сразу после запуска двигателя. Процесс обогрева автомобиля существенно ускорится и будут созданы более комфортные условия при эксплуатации автомобиля в холодное время года. Использование воздуха в качестве теплоносителя позволит повысить надежность системы и избежать паровых пробок в системе охлаждения. Дополнив штатную систему отопления автомобиля устройством использующим тепло отработавших газов можно существенно сократить время прогрева салона автомобиля до комфортной температуры.
Список литературы:
- Андрис К.Б. Путевой подогрев нефтепродуктов при перевозке автотранспортом. К.Б. Андрис // Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2008. № 6. – С.192-194.
- Куликов М.В. Прогрев рабочих жидкостей систем и агрегатов трактора выхлопными газами при низких отрицательных температурах. М.В. Куликов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2012. №8(94). – С.116-122.
Re:Подскажите по настройке ОВ-65. Если сильно коптит и захлебыватся — то много топлива, и нет нормального образования смеси. если есть возможность — то надо попробовать отрегилировать подачу топлива — путем уменьщения — увеличения количества топлива.
у меня в гараже стоит ОВ -65 — выхлопная — самодельная.
Длина трубы. = 4 метра, выходит на крышу гаража.
выхлоп нижний, формы трубы — " J " печка работае нормально.
по началу тоже мучался, не могу нормально запусть, пока не подобрал оптимальную подачу топлива путем регилировки крана на баке.
Сейчас во втором гараже тоже ставлю ОВ-65, труба будет длиной метра 3 — буквой "Г" , посмотрим, как поведет себя печка.
По сути дела — тут как в двухтактном двигателе, все зависит от выхлопной системы и смесеобразования.
Топливо можно дозировать только краником.
Re:а еще вопрос.. когда рукой прикрываете входное отверстие, то скорость воздушного потока увеличивается — эффект форсунки,
+ еще негерметичное разделение моторного отсека и камеры сгорания. от этого, происходит изменение состава смеси.
Если закрыть польностью отвестие — то пламя погаснет.
в общем, надо разобрать, и все внимательно посмотреть.
может еще в камере сгорания внутри оторванна перегородка с круглой дырой. тогда смесеобразование вообще будет непонятным.
все надо смотреть.
+ регулировка подачи топлива — попробуйте этим параметром поиграть.
Re:Подскажите по настройке ОВ-65. У тебя загажен котел и труба сложного профиля. Повороты там, переходы , сужения. Или эжектор, или переделывай выхлоп. И не забудь почистить котел
труба из гофры алюминиевой в виде буквы Г(30 и 100 см сотв длина)диаметр приблизительно 100 мм
что такое Эжектор(применительно к Овешке)?
как почистить котел?
он же ведь не разбирается.засыпать туда камней и трясти?
Отопительные агрегаты на жидком топливе используются человеком более ста лет и при этом не утрачивают популярности. Требования потребителя к качеству обогревательного оборудования для дома постоянно растут, поэтому производители не только совершенствуют конструкции выпускаемых агрегатов, но и регулярно пополняют рынок новыми видами жидкотопливных отопителей повышенной эффективности и функциональности.
Не смотря на различия в конструкции и потенциале, все отопители на жидком топливе объединены общим фактором – их эксплуатация требует от потребителя повышенного внимания и соблюдения определённых правил пожарной безопасности. Однако эти сложности компенсируются достоинствами жидкотопливных агрегатов, нужно только правильно ориентироваться в их характеристиках при выборе модели – выбирать устройство с привязкой к конкретным условиям применения.
Рассмотрим один из видов отопительного оборудования — керосиновый обогреватель в ракурсе сравнения с теплогенераторами, работающими на других жидких энергоносителях.
Бытовые теплогенераторы на керосине
Обогреватели на керосине
Керосин – маслянистая прозрачная горючая жидкость, бесцветная или с желтоватым оттенком, вырабатываемая из нефти. Не вдаваясь в подробности физических характеристик, о потенциале этого вещества можно судить хотя бы по такой сфере применения, как топливо (или его компонент) для ракетных и газотурбинных авиационных двигателей, а также печей обжига стеклянных и фарфоровых изделий.
В быту же керосин — самый распространённый из всех видов жидкого топлива энергоноситель, так как применяется в отопительных агрегатах, эксплуатируемых в помещениях жилого, хозяйственного, подсобного и производственного назначения. Чем выше класс очистки этого горючего, тем меньше продуктов сгорания выделяется в воздух при использовании обогревателя.
Для заправки в бытовые обогреватели используется несколько марок авиационного (ТС-1, Т-1, Т-2, Т-1С) и осветительный керосин (КО-20, КО-22, КО-25, КО-30).
Основные марки используемого для бытовых обогревателей керосина
Характеристики авиационного топлива высоки, но его цена не позволяет отнести этот состав к широко доступным потребителю горючим материалам, поэтому в домашних отопителях используют в основном осветительный керосин.
Принцип действия и устройство бытовых керосиновых отопителей
Обогреватели на керосине являются теплогенераторами, осуществляющими обогрев помещения с помощью инфракрасного излучения. ИК-лучи не оказывают влияния на транзитную среду — воздух, но, встречаясь с препятствиями на пути распространения, увеличивают интенсивность движения молекул на их поверхностях, что обуславливает повышение температуры верхних слоёв предметов. Нагревающийся таким образом интерьер отдаёт затем тепло воздуху, инициируя в нём конвективные потоки.
Принцип действия инфракрасного излучения
Условно керосиновый обогреватель состоит из корпуса, в котором размещены следующие узлы:
- топливный бак (съёмный или в составе конструкции);
- устройство электроподжига (опционально);
- фитиль с излучателем и регулятором интенсивности горения;
- защитная решётка.
Керосин из топливного бака поступает к фитилю, где горит и нагревает металлическую сетку-излучатель. Интенсивность горения регулируется устройством, изменяющим длину горящего фитиля. Для исключения ожога при случайном прикосновении инфракрасный излучатель забран защитной решёткой. На крышке топливного бака имеется клапан для заместительного поступления воздуха, на корпусе обогревателя — индикатор уровня горючего и устройство выключения агрегата. Для удобства перемещения отопители оснащены складывающимися ручками или специальным пазами.
В зависимости от конструкции и класса исполнения, отопители различаются функциональностью и, соответственно, ценой.
Разновидности обогревателей на керосине
Инфракрасные керосиновые обогреватели производятся в корпусах прямоугольной или цилиндрической формы, размеры которых прямо пропорциональны их мощности.
Разновидности инфракрасных отопителей на керосине
Прямоугольные устройства, как правило, мощнее цилиндрических приборов и изготавливаются в виде агрегата, в корпусе которого за излучателем с одной из сторон расположен экран-отражатель, концентрирующий ИК-излучение в противоположном направлении. Регулировка направления обогрева у таких агрегатов выполняется вручную – поворотом отопителя в нужную сторону.
Наиболее мощные керосиновые обогреватели с прямоугольными корпусами выпускаются в виде камина напольного размещения со съёмным топливным бачком и функцией электроподжига на батарейках.
Керосиновые инфракрасные отопители в виде каминов
Обогреватели цилиндрической формы производятся двух видов – направленного действия и осуществляющие обогрев вкруговую. Эта линейка отопителей на керосине состоит из агрегатов, более компактных за счёт геометрии корпуса. Кроме того, некоторые модели цилиндрических устройств используются не только для обогрева, но и для освещения, напоминая эффектом выполнения этой функции газовую лампу.
Цилиндрические инфракрасные жидкотопливные обогреватели: слева – со встроенным вентилятором, универсальный (керосин, солярка), справа – керосиновый кругового действия
Рассмотрим характеристики керосиновых обогревателей на примере конкретных агрегатов.
Отопитель «Керона» (Kerona WKH-3450)
- мощность — 3,8 кВт
- габариты — 50,6×32,5×32,5 см (высота х ширина х глубина);
- потребляемое горючее — авиационный или осветительный керосин;
- расход энергоносителя — 360 г/час
- ёмкость топливного бачка — 4,8 л
- площадь обогрева — до 20 м 2
- электроподжиг фитильного устройства;
- устройство выключения прибора при опрокидывании;
- вес агрегата — 12 кг;
- производитель — Республика Корея.
Инфракрасный отопительный агрегат Kerona WKH-3450
Модель является одной из наиболее популярных, что обусловлено её универсальностью – возможностью использования для отопления как жилых, так и складских, хозяйственных, подсобных помещений.
Для эксплуатации в жилых помещениях керосиновый обогреватель желательно предварительно разжечь за пределами жилья, и дать ему там поработать первые 5-7 минут – до прекращения образования копоти, после чего занести в комнату. Однако розжиг возможен и в квартире – с последующим 5-минутным проветриванием
Важно! Сгорание топлива в обогревателе происходит с потреблением кислорода из воздуха помещения, поэтому отапливаемую комнату необходимо периодически проветривать – не зависимо от степени присутствия в жилье запаха от горения керосина.
Принцип действия отопителя:
- топливный бачок оснащён снизу клапаном нажимного действия, который открывается при установке ёмкости на штатное место в корпусе;
- горючее из бачка подаётся к основанию пористого фитиля и капиллярным способом пропитывает его;
- после розжига фитиля происходит нагрев камеры сгорания, обуславливающий последующее испарение керосина и горение его паров;
- сетчатые стенки камеры сгорания нагреваются до высокой температуры и начинают генерировать инфракрасное излучение.
Важно! После разогрева камеры сгорания выполняется ручная регулировка работы фитиля, от которой зависит теплотворность обогревателя, интенсивность потребления и полнота сгорания топлива.
Достоинства инфракрасных керосиновых бытовых обогревателей каминного исполнения:
- мобильность;
- автономность (батарейки);
- долговечность, в том числе, фитиля;
- кратковременность образования дыма (включение/выключение);
- эстетичность.
- относительно высокая стоимость отопителей (от 9 тыс. руб.);
- дороговизна топлива;
- факторы открытого огня (пожароопасность, потребление кислорода из воздуха помещения).
Получить более полное представление об этом керосиновом отопителе поможет просмотр видеоролика:
ИК-обогреватель на керосине FUJIX M168
Экономичное переносное устройство, своего рода «горелка» для обогрева и приготовления пищи, формой корпуса напоминающая керосиновую лампу для наружного освещения.
- тип розжига – электронный;
- автоматика – штатный регулируемый термостат;
- система выключения при опрокидывании;
- материал корпуса – металл/стекло;
- топливо/расход – керосин/≈ 0,25 л/час;
- ёмкость бачка – 2,5 л;
- теплотворность – 2-2,5 кВт;
- время работы на одной заправке -10 -12 часов;
- габариты — 33х33х44 см; вес – 4,7 кг;
- страна-производитель — Китай.
ИК-отопитель FUJIX M168 в реальности, спецификация узлов и устройств управления
Данный керосиновый обогреватель компактен, лёгок в перемещении и потому удобен для гаража, небольшой теплицы, дачного домика. Как обогреватель для палатки устройство может применяться при условии достаточной её площади и регулярного проветривания.
Лучше ориентироваться при покупке поможет видеоролик, сравнивающий продукцию китайского и корейского производства:
Линейка обогревателей на жидком топливе компании «Солярогаз»:
- «КО – 1,8 Мини»;
- «КО – 1,8 Каприз»;
- «ПО – 2,5 Мини»;
- «ПО – 2,5 Мини+»;
- «ПО – 2,5 Саво».
Перечисленные теплогенераторы также относятся к инфракрасным обогревателям, при этом могут работать на керосине или солярке. Модели отличаются друг от друга не только мощностью и расходом топлива, но и конструктивно – профилем топки, её материалом изготовления, конфигурацией рефлектора.
Рассмотрим наиболее популярные их модификации.
«КО – 1,8 Мини» — миниатюрный обогреватель на жидком топливе с возможностью приготовления пищи.
Топка, расположенная в керамическом цилиндре, с трёх сторон рассчитана на обогрев, сверху – на установку посуды.
Характеристики «КО – 1,8 Мини»:
- теплотворная мощность на горелке — 1,8 кВт;
- расход жидкого топлива — 0,2 л/час;
- ёмкость бачка — 2,5 л;
- время работы на одной заправке — 18 ч.;
- габариты – 30х30х30 см;
- вес — 4,3 кг.
Инфракрасный обогреватель на керосине или солярке «ПО – 2,5 Саво»
В линейке отопителей «Солярогаз» агрегат выделяется стальным цилиндром вокруг очага и окружением топки с трех сторон рефлектором. Верхняя часть сетки рассчитана на установку посуды для приготовления пищи.
При габаритах 37х42х32 см устройство весит 5,6 кг.
Теплотворная мощность такой печки составляет 2,5 кВт при усреднённом расходе горючего в 0,2 л/ч. Ёмкость топливного бачка 3,2 л, которых хватает на 14-18 часов непрерывной работы обогревателя.
Жидкотопливная печь «ПО – 2,5 Саво» эффективна для отопления квартир, небольших загородных домов и дачных строений, но мощность использующихся в зданиях агрегатов должна соответствовать площади отапливаемых помещений, а открытый огонь топки агрегатов требует периодического проветривания комнат. Ещё лучше прибор справляется с обогревом гаража, небольших теплиц, с разогревом и приготовлением пищи.
Правила эксплуатации
- Обогреватели жидкотопливные в целях пожарной безопасности должны располагаться на устойчивом основании, строго горизонтально и на безопасном расстоянии от элементов интерьера помещения.
Безопасное расположение жидкотопливного обогревателя в комнате
Дизельная пушка — отопитель на солярке
Применение дизтоплива для обогрева сопровождается большим выделением продуктов сгорания в окружающую среду, чем отопление керосином, поэтому мини-печи от компании «Солярогаз» в случае заправки их дизелем в стационарном жилье не используют – в воздухе будет запах, а на стенах со временем появится желтоватый налёт.
Учитывая ценовую привлекательность дизельного топлива, обогреватели на солярке производятся и других конструкций, предусматривающих отвод побочных вредных веществ на улицу. Примером таких нагревателей может служить тепловая пушка на дизеле, но – из группы агрегатов не прямого, а косвенного нагрева.
Тепловые пушки косвенного нагрева: слева – на дизеле, справа – рассчитанная не только на солярку, но и на керосин
Отопительные агрегаты непрямого нагрева для отвода продуктов сгорания дизеля требуют подключения к системе вентиляции, потенциал которой должен обеспечивать потребность обогревателя в полном объёме, чтобы угар не попадал вовнутрь.
Схематическое устройство пушек-теплогенераторов прямого и косвенного нагрева
Основными характеристиками тепловых пушек является теплотворная мощность, объём поставляемого нагретого воздуха и расход энергоносителя.
Мощность агрегатов, в зависимости от назначения модели, находится в диапазоне от 10 до 200 кВт. Для обогрева жилья используется оборудование в 15-25 кВт.
Расход керосина или дизеля варьируется от 1 до 7 л/ч. Чем мощнее модель или выше значение регулятора интенсивности обогрева, тем больше расход.
Работа этих устройств сопровождается небольшим шумом, что накладывает определённые ограничения на использование их для обогрева жилых помещений. Но этим теплогенераторам нет равных, когда прогреть большую комнату нужно быстро, при этом без опасения отравиться продуктами сгорания рядом могут находиться люди. Кроме того, уровень шума от работы тепловой пушки можно понизить, если расположить её в другом помещении, оборудовав рукавом-тепловодом или просто направив струю вырабатываемого горячего воздуха в открытую дверь смежной комнаты.
Использование жидкотопливных пушек-теплогенераторов для обогрева частных домов
Сравнивая тепловые пушки на дизельном топливе с керосиновыми агрегатами в ракурсе эффективности обогрева жилых помещений, следует исходить из региона проживания и площади жилья. Квартиру из 1-2 комнат в средней полосе в аварийной ситуации можно обогреть отопителями достаточной мощности на керосине. Частный же дом потребует больших усилий, и тут одним из решений проблемы будет установка тепловой пушки на дизеле.
Заключение
Керосиновые обогреватели – полезные в быту устройства. Но, решая вопрос обогрева жилья, полагаться на них полностью нельзя, это – временный выход в ситуации, когда основное отопительное оборудование вышло из строя, нужно повысить температуру в отдалённой комнате и т.д. Тем не менее, покупка агрегата на керосине «на всякий случай» — решение более чем разумное, так как большинство аварийных ситуаций с системами центрального отопления – непредвиденны.