RU2735118C1 - Device for converting mechanical energy of oil into heat energy - Google Patents
Device for converting mechanical energy of oil into heat energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735118C1 RU2735118C1 RU2020115492A RU2020115492A RU2735118C1 RU 2735118 C1 RU2735118 C1 RU 2735118C1 RU 2020115492 A RU2020115492 A RU 2020115492A RU 2020115492 A RU2020115492 A RU 2020115492A RU 2735118 C1 RU2735118 C1 RU 2735118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- pressure
- pump
- hydraulic
- mechanical energy
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 41
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/28—Liquid-handling installations specially adapted for fuelling stationary aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области преобразования механической энергии в тепловую, а именно разогреву масла в ёмкости входящей в гидросистему, методом дросселирования, и может быть использована, например в автотопливомалозаправщиках (АТМЗ) при эксплуатации, в том числе, в условиях низких температур.The invention relates to the field of converting mechanical energy into thermal energy, namely, heating the oil in a tank included in the hydraulic system, by throttling, and can be used, for example, in auto fuel refueling vehicles (ATMZ) during operation, including at low temperatures.
Известен способ генерации тепла (RU2241919C1), при котором жидкость перекачивают насосом по замкнутому контору, при выходе жидкости из насоса ее дросселируют, а при входе жидкости в насос в ней стравливают давление.There is a known method of generating heat (RU2241919C1), in which the liquid is pumped through a closed office, when the liquid exits the pump, it is throttled, and when the liquid enters the pump, pressure is released in it.
Согласно описанию изобретения к указанному патенту, запатентованное решение не рассчитано на использование в условиях низких температур (в качестве рабочей жидкости используется вода), кроме того раскрытое в описании устройство, реализующее способ, не может решить задачу подогрева жидкости (масла), объёмом не менее 0,5 м3, в условиях низких температур за сопоставимое время (26 мин.).According to the description of the invention to the specified patent, the patented solution is not designed for use at low temperatures (water is used as the working fluid), in addition, the device disclosed in the description, which implements the method, cannot solve the problem of heating a liquid (oil) with a volume of at least 0 , 5 m 3 , at low temperatures for a comparable time (26 min.).
В качестве прототипа выбрана система обогрева кабины транспортного средства с гидросистемой (SU1082635А), содержащая теплообменник, установленный в контуре гидросистемы транспортного средства, напорную и сливную магистрали, бак, насос и установленный в напорной магистрали основной дроссель для подогрева теплоносителя, при этом она снабжена последовательно установленными в напорной магистрали указанного контура гидросистемы, трёхлинейным двухпозиционным гидрораспределителем и дополнительным дросселем с его гидравлической магистралью, которая подключена к напорной магистрали перед теплообменником, при этом дроссели выполнены регулируемыми, с различными проходными сечениями: основной дроссель – с большим сечением, а дополнительный – с меньшим.As a prototype, a heating system for the cab of a vehicle with a hydraulic system (SU1082635A) was chosen, containing a heat exchanger installed in the hydraulic system of a vehicle, a pressure and drain lines, a tank, a pump and a main choke installed in the pressure line for heating the coolant, while it is equipped with sequentially installed in the pressure line of the specified circuit of the hydraulic system, a three-line two-position hydraulic valve and an additional throttle with its hydraulic line, which is connected to the pressure line in front of the heat exchanger, while the throttles are adjustable, with different flow cross-sections: the main throttle with a large cross section, and the additional throttle with a smaller one.
В известной системе используются регулируемые дроссели, что является технической сложностью, кроме того, известное решение не направлено напрямую на подогрев большого количества масла в максимально короткие сроки.In the known system, adjustable throttles are used, which is a technical difficulty, in addition, the known solution is not directly aimed at heating a large amount of oil as soon as possible.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, являлось обеспечение подогрева масла объёмом не менее 0,5 м3 при низких температурах окружающей среды до минус 50 °С, для обеспечения собственных нужд (например, в транспортном средстве) и для выдачи масла внешним потребителям. Причём подогрев масла должен осуществляться в максимально короткие сроки.The problem to be solved by the invention was to provide heating of oil with a volume of at least 0.5 m 3 at low ambient temperatures down to minus 50 ° C, to provide for own needs (for example, in a vehicle) and for the delivery of oil to external consumers. Moreover, oil heating should be carried out as soon as possible.
Указанная задача решается устройством для преобразования механической энергии масла в тепловую, содержащим масляный бак, напорную и сливную магистрали, насос, установленные параллельно в напорной магистрали дроссели и гидрораспределитель, в котором, согласно предложению, установлено три дросселя, а гидрораспределитель выполнен с возможностью последовательного отключения дросселей в зависимости от давления масла.This problem is solved by a device for converting mechanical energy of oil into thermal energy, containing an oil tank, pressure and drain lines, a pump, throttles installed in parallel in the pressure line and a hydraulic distributor, in which, according to the proposal, three chokes are installed, and the hydraulic valve is made with the possibility of sequentially disconnecting the chokes depending on oil pressure.
В случае установки устройства на транспортном средстве (например, масло- или топливомаслозаправщике) привод насоса осуществляется от коробки отбора мощности (КОМ) двигателя специализированного транспортного средства. В этом случае возможно также включать в устройство дополнительные сливную и напорную магистрали с насосом и гидрораспределителем, выполненным с возможностью направления потока масла на выдачу внешнему потребителю, на гидромотор и в масляный бак через дополнительный дроссель.If the device is installed on a vehicle (for example, an oil or fuel oil dispenser), the pump is driven from the power take-off (PTO) of the engine of a specialized vehicle. In this case, it is also possible to include in the device additional drain and pressure lines with a pump and a hydraulic distributor made with the possibility of directing the oil flow for delivery to an external consumer, to the hydraulic motor and to the oil tank through an additional throttle.
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated by a drawing.
Устройство для преобразования механической энергии масла в тепловую содержит масляный бак 1, напорную 2 и сливную 3 магистрали, насос 4, установленные параллельно в напорной магистрали дроссели 5 и гидрораспределитель 6. Привод насоса 4 осуществляется от коробки отбора мощности 7 двигателя специализированного транспортного средства.The device for converting mechanical energy of oil into thermal energy contains an
Устройство может содержать дополнительные сливную 8 и напорную 9 магистрали с насосом 10 и гидрораспределителем 11, выполненным с возможностью направления потока масла на выдачу внешнему потребителю (через узел выдачи 12), на гидромотор 13 и в масляный бак 1 через дополнительный дроссель 14.The device may contain
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Загустевшее масло в масляном баке 1 при отрицательной температуре окружающей среды (до минус 50 °С) подвергается принудительной циркуляции посредством насоса 4 через напорную 2 и сливную 3 магистрали через систему дросселей 5, по мере увеличения температуры давление масла на входе в дроссельный узел начинает падать. Для поддержания необходимого давления и скорости разогрева последовательно отключаются дроссели 5 посредством гидрораспределителя 6. Использование именно трёх дросселей является разумным компромиссом с точки зрения необходимой мощности привода, временем разогрева масла и соотношением температура/давление масла. The thickened oil in the
Далее приведён расчет потребляемой мощности насоса 4 (НШ100), применяемого для обеспечения процесса разогрева масла.The following is a calculation of the power consumption of pump 4 (NSh100) used to ensure the oil heating process.
Далее приведён расчет необходимой мощности для нагрева и времени нагрева масла.The following is a calculation of the required heating power and oil heating time.
Объем маслобака V = 500 литров = 0,5 м3. Oil tank volume V = 500 liters = 0.5 m 3 .
Плотность масла с = 900 кг/м3.The density of the oil c = 900 kg / m 3 .
Удельная теплоемкость с = 1,9 кДж/(кг·К).Specific heat c = 1.9 kJ / (kg K).
Данные ТТХ АТМЗ:TTX ATMZ data:
время нагрева Т = 1 мин = 60 с;heating time T = 1 min = 60 s;
изменение температуры Дt = 2 К.temperature change Dt = 2 K.
Масса масла в маслобакеOil mass in oil tank
Энергия, необходимая для нагрева 450 кг масла на 2 градусаEnergy required to heat 450 kg of oil by 2 degrees
Мощность, необходимая для нагрева 450 кг масла на 2 градуса за 1 минуту (60 с)Power required to heat 450 kg of oil by 2 degrees in 1 minute (60 s)
Энергия необходимая для разогрева 450 кг масла от минус 23°С до плюс 50°С The energy required to heat 450 kg of oil from minus 23 ° С to plus 50 ° С
Расчётное время разогрева при подводимой мощности Р=28,5 кВтEstimated warm-up time at input power P = 28.5 kW
Полезная мощность насоса: Net pump power:
где Nп - полезная мощность насоса, Вт where Np is the useful power of the pump, W
Р - рабочее давление, max 16 МПа, Р - working pressure, max 16 MPa,
Q - расход, м.куб/с Q - consumption, cbm / s
Частота вращения привода насоса n = 1600 об/мин (при передаточном числе от вала КОМ к коленчатому валу двигателя равным единице).Pump drive speed n = 1600 rpm (with the gear ratio from the PTO shaft to the engine crankshaft equal to one).
где n - частота вращения, об/мин, where n is the speed, rpm,
Vn - рабочий объём, см.куб. Vn - working volume, cc.
Q= 1600 · 100 = 160 000 см.куб./мин = 160 л/мин = 0,0026 м.куб/сQ = 1600 100 = 160 000 cm3 / min = 160 l / min = 0.0026 m3 / s
Nп=16·106· 0,0026 = 41600 Вт = 41,6 кВтNп = 16 10 6 0.0026 = 41600 W = 41.6 kW
Потеря давления в дросселе определяется как:The pressure drop across the throttle is defined as:
Δp= Δt·с·C·m,Δp = Δt s C m,
где Δt - повышение температуры масла,where Δt is the increase in oil temperature,
с - плотность масла, 900 кг/м3,с - oil density, 900 kg / m 3 ,
С - удельная теплоемкость, для масла 1,9 кДж/(кг·К),С - specific heat capacity, for oil 1.9 kJ / (kg K),
m - механический эквивалент теплоты (в СИ m=1)m - mechanical equivalent of heat (in SI m = 1)
Рассмотрим расчет потери давления при последовательном отключении дросселей при достижении соответствующей Δt в диапазоне температур от -30°С до +50°СLet us consider the calculation of the pressure loss when sequentially disconnecting the throttles when the corresponding Δt is reached in the temperature range from -30 ° C to + 50 ° C
Δp1= 80 · 900 · 1,9 · 1 = 119700 кг/м2 ~ 1,2 МПа,Δp = 1 · 80 · 900 1.9 · 1 = 119 700 kg / m 2 ~ 1.2 MPa,
Δp2= 40 · 900 · 1,9 · 1 = 68400 кг/м2 ~ 0,7 МПа,Δp = 2 · 40 · 900 1.9 · 1 = 68400 kg / m 2 ~ 0.7 MPa,
Δp3= 20 · 900 · 1,9 · 1 = 34200 кг/м2 ~ 0,3 МПа.Δp 3 = 20 900 1.9 1 = 34200 kg / m 2 ~ 0.3 MPa.
Потеря мощности в дросселе определяется как:Choke power loss is defined as:
ΔN = Δp · Q ΔN = Δp Q
ΔN1 = 1,2 · 106 · 0,0026 = 3120 Вт ~ 3,1 кВт,ΔN 1 = 1.2 10 6 0.0026 = 3120 W ~ 3.1 kW,
ΔN2 = 0,7 · 106 · 0,0026 = 1820 Вт ~ 1,8 кВт,ΔN 2 = 0.7 10 6 0.0026 = 1820 W ~ 1.8 kW,
ΔN3 = 0,3 · 106 · 0,0026 = 780 Вт ~ 0,8 кВт.ΔN 3 = 0.3 10 6 0.0026 = 780 W ~ 0.8 kW.
С учетом того, что в данной системе применяется три дросселя, то к расчетной мощности необходимой для нагрева 450 кг масла, добавляются потери ΔN.Taking into account the fact that this system uses three chokes, then the losses ΔN are added to the calculated power required to heat 450 kg of oil.
Таким образом, полезной мощности насоса, с учетом потерь, достаточно для обеспечения заданных параметров скорости нагрева.Thus, the useful power of the pump, taking into account losses, is sufficient to ensure the specified parameters of the heating rate.
Расчётные данные подтверждены экспериментальным путём в ходе заводских и государственных испытаний опытного образца АТМЗ-7-65224.The calculated data were confirmed experimentally during the factory and state tests of the prototype ATMZ-7-65224.
Опытный образец АТМЗ-7-65224 в ходе государственных испытаний на базе ФГБУ "3 ЦНИИ" Минобороны России проходил оценку работоспособности в условиях и после воздействия климатических факторов окружающей среды, а именно выдержка при температуре -50°С в течении 12 часов, по требованию заказчика. После двенадцатичасовой выдержки при минус 50°С температура масла в маслобаке составила минус 23°С. Время разогрева до плюс 50 °С составило 43 минуты, что согласуется с расчётными данными с допустимой погрешностью.The prototype ATMZ-7-65224 in the course of state tests on the basis of the Federal State Budgetary Institution "3 Central Research Institute" of the Ministry of Defense of Russia underwent an assessment of performance in conditions and after exposure to climatic environmental factors, namely exposure at a temperature of -50 ° C for 12 hours, at the request of the customer ... After twelve-hour exposure at minus 50 ° C, the oil temperature in the oil tank was minus 23 ° C. The warm-up time to plus 50 ° С was 43 minutes, which is consistent with the calculated data with an acceptable error.
При достижении необходимой температуры (максимально плюс 50 °С) дроссельный узел отключается. Далее осуществляются необходимые операции, например, через магистрали 8 и 9 и узел 12 насосом 10 может осуществляться выдача масла внешним потребителям. Насос 10 и дроссель 14 могут использоваться как дополнительная ступень подогрева масла. Гидромотор 1 может быть использован для привода топливного насоса (в случае установки заявленного устройства на автотопливомаслозаправщике), что позволяет экономить на техническом обслуживании гидропривода, т.к. масло постоянно обновляется и уменьшает номенклатуру используемых ГСМ. Возможен также разогрев сторонней ёмкости, если подключить заявленное устройство к соответствующему внешнему теплообменнику, то есть запустить циркуляцию масла через этот теплообменник. Upon reaching the required temperature (maximum plus 50 ° C), the throttle assembly is turned off. Further, the necessary operations are carried out, for example, through the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115492A RU2735118C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Device for converting mechanical energy of oil into heat energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115492A RU2735118C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Device for converting mechanical energy of oil into heat energy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735118C1 true RU2735118C1 (en) | 2020-10-28 |
Family
ID=73398163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020115492A RU2735118C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Device for converting mechanical energy of oil into heat energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735118C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2186610A1 (en) * | 1972-05-23 | 1974-01-11 | Verlinde Sa | |
RU2236615C1 (en) * | 2003-06-23 | 2004-09-20 | ФГОУ ВПО "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Hydraulic drive working liquid temperature control system |
-
2020
- 2020-05-07 RU RU2020115492A patent/RU2735118C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2186610A1 (en) * | 1972-05-23 | 1974-01-11 | Verlinde Sa | |
RU2236615C1 (en) * | 2003-06-23 | 2004-09-20 | ФГОУ ВПО "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Hydraulic drive working liquid temperature control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2443875C2 (en) | Viscous coolant heater with cooling system pump drive variable speed | |
CN101949322A (en) | The engine-cooling system that is used for vehicle | |
CA2914185A1 (en) | Idle and cold-start start elimination system in locomotives | |
RU2735118C1 (en) | Device for converting mechanical energy of oil into heat energy | |
US20170248375A1 (en) | Heat exchanger and storage device for cold vehicle startup with regenerative capability | |
RU2422669C1 (en) | Internal combustion engine starting system | |
US20240426235A1 (en) | Flameless Fluid Heater | |
RU2641809C2 (en) | Exhaust gas utilisation system, particularly for automobile comprising feed pump | |
US20190310029A1 (en) | Flameless Glycol Heater | |
CN102720610A (en) | Fuel supply system of diesel engine | |
RU87501U1 (en) | STAND-ALONE HEATING SYSTEM FOR INDIVIDUAL USE BUILDING | |
RU2569800C1 (en) | System for heating and temperature maintenance of heating mediums of diesel engine | |
WO2007087124A1 (en) | Auxiliary power unit heating system | |
EP2650500A2 (en) | Method for a circuit with a thermal store | |
RU127823U1 (en) | LIQUID COOLING SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND HEATING OF THE VEHICLE | |
FR3042221A1 (en) | POWERTRAIN COMPRISING A THERMAL MOTOR EQUIPPED WITH A COOLING CIRCUIT AND A HEAT EXCHANGER | |
RU197186U1 (en) | Diesel lubrication system for ground transportation vehicles | |
CN115341887B (en) | Fracturing equipment | |
UA138407U (en) | AUTONOMOUS COMBINED DEVICE FOR DIESEL FUEL HEATING | |
RU2811095C1 (en) | Mobile complex for injection of carbon dioxide into well | |
RU131816U1 (en) | LIQUID COOLING SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND HEATING OF THE VEHICLE | |
RU83296U1 (en) | DEVICE FOR STARTING HEATING OF THE VEHICLE OF THE INTERNAL COMBUSTION OF THE VEHICLE | |
CN205689704U (en) | Closed-end hydraulic torque converter hydraulic system | |
JP2002168154A (en) | Emulsified fuel feeding system | |
CN107313881B (en) | Multi-modal diesel heating is pressurized pumping system |