Помощь студентам в учебе
Модернизация системы кондиционирования воздуха бронеобъектов Российской армии
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 10
1.1. Системы кондиционирования воздуха зарубежного производства. 10
1.2. Назначение и область применения модернизируемого агрегата
кондиционирования воздуха 13
1.3. Техническая характеристика 14
2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 18
2.1 Обоснование выбранной схемы кондиционирования 18
2.2 Обоснование выбранных параметров 19
2.3 Описание выбранной конструкции и принцип работы
турбодетендерного кондиционера 19
2.4 Расчёт теплообменника 25
2.5 Исходные параметры 30
2.6 Теплогидравлический расчёт теплообменника 31
2.7 Расчёт на прочность клеевых соединений 41
2.7.1 Расчёт сдвигающей силы в клеевом шве 41
2.7.2 Расчёт прочности клеевого шва на срез 45
3 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСИЙ РАЗДЕЛ 48
3.1 Выбор и обоснование базы сравнения 49
3.2 Анализ прогрессивности модернизируемого агрегата
кондиционирования 51
3.3 Расчёт затрат при производстве детали 54
3.4 Расчёт технико-экономических показателей 56
3.5 Оценка коммерческой состоятельности инвестиционного проекта...58
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 65
4.1 Область применения 65
4.2 Идентификация опасностей и оценка риска 68
4.3 Меры, направленные на снижение риска 74
4.4 Информация пользователю 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
ПРИЛОЖЕНИЕ 85
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 10
1.1. Системы кондиционирования воздуха зарубежного производства. 10
1.2. Назначение и область применения модернизируемого агрегата
кондиционирования воздуха 13
1.3. Техническая характеристика 14
2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 18
2.1 Обоснование выбранной схемы кондиционирования 18
2.2 Обоснование выбранных параметров 19
2.3 Описание выбранной конструкции и принцип работы
турбодетендерного кондиционера 19
2.4 Расчёт теплообменника 25
2.5 Исходные параметры 30
2.6 Теплогидравлический расчёт теплообменника 31
2.7 Расчёт на прочность клеевых соединений 41
2.7.1 Расчёт сдвигающей силы в клеевом шве 41
2.7.2 Расчёт прочности клеевого шва на срез 45
3 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСИЙ РАЗДЕЛ 48
3.1 Выбор и обоснование базы сравнения 49
3.2 Анализ прогрессивности модернизируемого агрегата
кондиционирования 51
3.3 Расчёт затрат при производстве детали 54
3.4 Расчёт технико-экономических показателей 56
3.5 Оценка коммерческой состоятельности инвестиционного проекта...58
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 65
4.1 Область применения 65
4.2 Идентификация опасностей и оценка риска 68
4.3 Меры, направленные на снижение риска 74
4.4 Информация пользователю 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
ПРИЛОЖЕНИЕ 85
Система кондиционирования воздуха (СКВ) подразумевает автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, влажности, скорости движения воздуха), с целью обеспечения оптимальных условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, введение технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей [1].
Задача СКВ состоит в том, чтобы улавливать и своевременно устранять последствия изменяющегося тепло- и влаговыделения, а также внешних факторов, например, воздуха, используя систему автоматического регулирования.
В отечественной технике СКВ не достаточно чувствительна к изменению внешних и внутренних факторов, об этом свидетельствует большой диапазон температур.
Существуют СКВ различных типов:
- компрессионно-капельные (парокомпрессионные)
- пьезоэлектрические (термоэлектрические)
- система охлаждения воздуха турбодетандерного типа
Поскольку турбодетандерные СКВ наиболее надежны, менее габаритны и удобны в обслуживании и эксплуатации они нашли широкое применение в бронетанковой технике. Но не смотря на это, на сегодняшний день данная система кондиционирования не является совершенной из-за отсутствия системы автоматического регулирования температуры воздуха.
Поскольку турбодетандерные СКВ наиболее надежны, менее габаритны и удобны в обслуживании и эксплуатации они нашли широкое применение в бронетанковой технике. Но не смотря на это, на сегодняшний день данная система кондиционирования не является совершенной из-за отсутствия системы автоматического регулирования температуры воздуха.
Актуальность данной проблемы в том, что при возросшей физической и психоэмоциональной нагрузке на членов экипажа ВГМ, не кардинально не улучшились их рабочие места. Установка агрегата кондиционирования в значительной мере улучшило общее состояние членов экипажа ВГМ. Впервые подобная система была предложена специалистами омского КБ-3 для танка Т-80 в 1970-х гг.
В настоящее время для отечественной боевой машины разработана и используется СКВ типа ПК2Т.Коротко о принципе работы:
Воздух, забираемый из обитаемого отделения, проходит через щелевой фильтр, с целью предварительного отделения от него частиц пыли. Далее он поступает на крыльчатку колеса компрессора, где сжимается до рабочего давления. После сжатия и подогрева в компрессоре горячий воздух подается в теплообменник, где он предварительно охлаждается холодным атмосферным воздухом. Далее, горячий, но предварительно охлажденный, воздух подается на крыльчатку турбины турбодетандера, где и происходит окончательное охлаждение воздуха, вследствие его расширения в каналах турбины и придавая ей вращательное движение, через вал передающееся на вентилятор прососа холодного воздуха. После расширения в турбине охлажденный воздух подается в обитаемое отделение. Холодный же воздух, просасываемый через теплообменник, возвращается обратно в атмосферу.
Эта система хорошо зарекомендовала себя, однако имеет недостаточную холодопроизводительность в условиях тропического леса, что сужает ее применение на ВВТ.
Исходя из этого, решено было модернизировать серийно производимый теплообменник серийно производимой системы кондиционирования воздуха на примере АПК-40Т, с повышением степени рекуперации, обеспечивающей комфортные условия и работу членов экипажа при любых температурах окружающей среды. Выбор базы для модернизации пал в пользу АПК-40Т в связи с большей наглядностью и доступностью для показа АК установленного на нем. А в связи с тем, что аналогов у данной системы просто нет, в связи с монополией ОАО СКБ «Турбина» на рынке специального климатического оборудования, тема работы является актуальной и востребованной на рынке.
Целю данного проекта является повышение степени рекуперации теплообменника АК, и как следствие увеличение общей холодопроизводительности системы кондиционирования в целом. Введу того что все АК ОАО СКБ «Турбина» построены по модульной схеме, т.е. имеется возможность использования данной системы на любых видах ВВТ, мы можем в зависимости от требований заказчика, установить ее на любой существующий и перспективный образец военной техники.
Модернизация теплообменника будет произведена за счет вклеивания на клей ВК-13м разработанного мною турбулизатора потока в проточную часть оребренной трубки матрицы теплообменника предварительного охлаждения горячего воздуха.
Главной проблемой было сохранение живого сечения, максимально приближенного к внутреннему сечению трубки не модернизированного теплообменника. В случае значительного сужения потока возникнет значительное сопротивление, в случае увеличения гидравлического сопротивления теплообменника более чем в 3,5 раза по сравнению с не модернизируемым, упадет расход горячего воздуха и компрессор скатится в помпаж т.е. возникнет газодинамическое запирание компрессора (возникнут местные уплотнения на кромках колеса компрессора и/или щелевого диффузора).
Постановкой цели потребовалось решить следующие задачи:
- изучить и проанализировать существующую СКВ;
- разработать новое конструкционное решение;
- сравнить серийно производимый и модернизированный агрегат кондиционирования.
Характеристика объекта практики
ОАО СКБ «Турбина» является специализированным и единственным в РФ и ближнем зарубежье разработчиком и производителем малогабаритных газотурбинных двигателей (ГТД) и многофункциональных газотурбинных энергоагрегатов (ГТА) мощностью до 45 кВт для объектов бронетанковой техники, ракетно-артиллерийского вооружения и других видов военной техники наземного базирования, а также агрегатов наддува для специальных двигателей отрасли. [2]
ОАО СКБ «Турбина» обладает опытом и возможностями для выполнения разработок в самом широком диапазоне требований Заказчика, обеспечивая при этом многофункциональность агрегатов, суммарную выходную мощность приводных агрегатов в диапазоне 12-45 кВт, выполнение вспомогательных силовых установок с любым уровнем автономности, выполнение вспомогательных силовых установок в любых компоновочных вариантах.
Предприятие ведёт полный цикл работ по своей специализации - научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию новых изделий и их модернизацию, серийный выпуск изделий собственной разработки, их ремонт, гарантийное и послегарантийное обслуживание, авторский надзор.
ОАО СКБ «Турбина» имеет экспериментальную базу, включающую специальные стенды, стенды для испытания отдельных узлов и изделий в целом, владеет комплексом отработанных методик и программ, обеспечивающих создание изделий на высоком техническом уровне.
История предприятия
История создания ОАО СКБ «Турбина» берет начало в 1962 г., когда с целью создания аналогов авиационных газотурбинных двигателей для наземного транспорта на Челябинском Тракторном Заводе был создан новый конструкторский отдел «6». Была создана производственно-экспериментальная база, что позволило еще на Челябинском Тракторном Заводе произвести работы по созданию первых изделий. [3]
В 1970 г. отдел «6» Челябинского Тракторного Завода объединился с Челябинским филиалом московского института ВНИИ транспортного машиностроения Миноборонпрома и по постановлению ЦК КПСС и СМ СССР от 12.05.1970 г. № 326-113 для проведения НИОКР в интересах обороны страны по газотурбинным двигателям специальной наземной техники было создано специальное конструкторское бюро «Турбина».
К моменту создания в СКБ «Турбина» был создан ряд принципиальных изделий и узлов, находящихся на уровне мировых достижений. Коллектив отдела главного конструктора работал над турбокомпрессорами и воздухоохладителями, энергоузлами и двух вальными газотурбинными двигателями с теплообменником.
Первыми разработками СКБ являлись транспортные газотурбинные двигатели с теплообменником из состава боевая машина пехоты (БМП): газотурбинный двигатель ГТД-400 и газотурбинный двигатель ГТД-700, из них по ГТД-700 в 1962 г были изготовлены и испытаны в составе машины опытные образцы.
С 1970 по 1985 г.г. было подано 349 заявок на изобретения, получено 173 авторских свидетельств. В 1980 г. К 20-летнему юбилею ОАО СКБ «Турбина» был основан музей предприятия, в котором каждый из сотрудников может ознакомиться и историей развития предприятия и образцами продукции.
Ключевыми моментами в истории развития предприятия стали 1989г. - создание ГТА-18А и 1984 г. - создание АП-18Д. Их серийный выпуск был начат в 1989 г. Агрегаты по настоящее время надежно эксплуатируются в составе БТТ как в РФ, так и за её пределами. Другим ключевым моментом в истории предприятия стала работа по созданию агрегатов питания и кондиционирования АПК-40Т и АПК-40-ТМ. Начатая в 1994г. работа по их разработке привела к созданию многофункционального энергоагрегата АПК-40ТМ для комплекса Искандер-Э и организации серийного производства. На ОАО СКБ «Турбина» постоянно ведется работа по направлениям ТКР. За время существования предприятия было разработано около 25 видов ТКР различных типов и размеров, из них доведены до серийного производства 4 вида.
С 2003г. предприятие активно осваивает направления по созданию газотурбинных энергоагрегатов для систем ПВО. В 2003 г. Федеральное Государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро «Турбина» преобразовано в открытое акционерное общество «Специальное конструкторское бюро „Турбина“. Во исполнение Указа Президента Российской Федерации от 03.02.2004г. № 136 «Об открытом акционерном обществе „Научно - производственное объединение «Электромашина^, постановления правительства РФ от 25.10.2004г. № 583 «О мерах по реализации Указа Президента Российской Федерации от 03.02.2004г. № 136» ОАО СКБ «Турбина» включено в интегрированную структуру ОАО «НПО „Электромашина^ в 2004 г.
Предприятие сегодня
Сегодня СКБ «Турбина» — это специализированный научно - производственный комплекс, включающий в себя полноценное конструкторское бюро, производственные мощности с уникальными технологиями, а также эксплуатационную базу.
Главной политикой предприятия остаётся концентрическая диверсификация, расширение сферы применения разработок ОАО СКБ «Турбина» по газотурбинным энергоагрегатам и агрегатам наддува. [4]
ОАО СКБ «Турбина является активным участником российских и международных специализированных выставок таких как: RUSSIAN EXPO ARMS (г. Нижний Тагил), Двигатели (г. Москва), DEFEXPO INDIA (г. Дели, Индия), EUROSATORY (Париж, Франция), Jdex (г. Абу-Даби, ОАЭ)
Задача СКВ состоит в том, чтобы улавливать и своевременно устранять последствия изменяющегося тепло- и влаговыделения, а также внешних факторов, например, воздуха, используя систему автоматического регулирования.
В отечественной технике СКВ не достаточно чувствительна к изменению внешних и внутренних факторов, об этом свидетельствует большой диапазон температур.
Существуют СКВ различных типов:
- компрессионно-капельные (парокомпрессионные)
- пьезоэлектрические (термоэлектрические)
- система охлаждения воздуха турбодетандерного типа
Поскольку турбодетандерные СКВ наиболее надежны, менее габаритны и удобны в обслуживании и эксплуатации они нашли широкое применение в бронетанковой технике. Но не смотря на это, на сегодняшний день данная система кондиционирования не является совершенной из-за отсутствия системы автоматического регулирования температуры воздуха.
Поскольку турбодетандерные СКВ наиболее надежны, менее габаритны и удобны в обслуживании и эксплуатации они нашли широкое применение в бронетанковой технике. Но не смотря на это, на сегодняшний день данная система кондиционирования не является совершенной из-за отсутствия системы автоматического регулирования температуры воздуха.
Актуальность данной проблемы в том, что при возросшей физической и психоэмоциональной нагрузке на членов экипажа ВГМ, не кардинально не улучшились их рабочие места. Установка агрегата кондиционирования в значительной мере улучшило общее состояние членов экипажа ВГМ. Впервые подобная система была предложена специалистами омского КБ-3 для танка Т-80 в 1970-х гг.
В настоящее время для отечественной боевой машины разработана и используется СКВ типа ПК2Т.Коротко о принципе работы:
Воздух, забираемый из обитаемого отделения, проходит через щелевой фильтр, с целью предварительного отделения от него частиц пыли. Далее он поступает на крыльчатку колеса компрессора, где сжимается до рабочего давления. После сжатия и подогрева в компрессоре горячий воздух подается в теплообменник, где он предварительно охлаждается холодным атмосферным воздухом. Далее, горячий, но предварительно охлажденный, воздух подается на крыльчатку турбины турбодетандера, где и происходит окончательное охлаждение воздуха, вследствие его расширения в каналах турбины и придавая ей вращательное движение, через вал передающееся на вентилятор прососа холодного воздуха. После расширения в турбине охлажденный воздух подается в обитаемое отделение. Холодный же воздух, просасываемый через теплообменник, возвращается обратно в атмосферу.
Эта система хорошо зарекомендовала себя, однако имеет недостаточную холодопроизводительность в условиях тропического леса, что сужает ее применение на ВВТ.
Исходя из этого, решено было модернизировать серийно производимый теплообменник серийно производимой системы кондиционирования воздуха на примере АПК-40Т, с повышением степени рекуперации, обеспечивающей комфортные условия и работу членов экипажа при любых температурах окружающей среды. Выбор базы для модернизации пал в пользу АПК-40Т в связи с большей наглядностью и доступностью для показа АК установленного на нем. А в связи с тем, что аналогов у данной системы просто нет, в связи с монополией ОАО СКБ «Турбина» на рынке специального климатического оборудования, тема работы является актуальной и востребованной на рынке.
Целю данного проекта является повышение степени рекуперации теплообменника АК, и как следствие увеличение общей холодопроизводительности системы кондиционирования в целом. Введу того что все АК ОАО СКБ «Турбина» построены по модульной схеме, т.е. имеется возможность использования данной системы на любых видах ВВТ, мы можем в зависимости от требований заказчика, установить ее на любой существующий и перспективный образец военной техники.
Модернизация теплообменника будет произведена за счет вклеивания на клей ВК-13м разработанного мною турбулизатора потока в проточную часть оребренной трубки матрицы теплообменника предварительного охлаждения горячего воздуха.
Главной проблемой было сохранение живого сечения, максимально приближенного к внутреннему сечению трубки не модернизированного теплообменника. В случае значительного сужения потока возникнет значительное сопротивление, в случае увеличения гидравлического сопротивления теплообменника более чем в 3,5 раза по сравнению с не модернизируемым, упадет расход горячего воздуха и компрессор скатится в помпаж т.е. возникнет газодинамическое запирание компрессора (возникнут местные уплотнения на кромках колеса компрессора и/или щелевого диффузора).
Постановкой цели потребовалось решить следующие задачи:
- изучить и проанализировать существующую СКВ;
- разработать новое конструкционное решение;
- сравнить серийно производимый и модернизированный агрегат кондиционирования.
Характеристика объекта практики
ОАО СКБ «Турбина» является специализированным и единственным в РФ и ближнем зарубежье разработчиком и производителем малогабаритных газотурбинных двигателей (ГТД) и многофункциональных газотурбинных энергоагрегатов (ГТА) мощностью до 45 кВт для объектов бронетанковой техники, ракетно-артиллерийского вооружения и других видов военной техники наземного базирования, а также агрегатов наддува для специальных двигателей отрасли. [2]
ОАО СКБ «Турбина» обладает опытом и возможностями для выполнения разработок в самом широком диапазоне требований Заказчика, обеспечивая при этом многофункциональность агрегатов, суммарную выходную мощность приводных агрегатов в диапазоне 12-45 кВт, выполнение вспомогательных силовых установок с любым уровнем автономности, выполнение вспомогательных силовых установок в любых компоновочных вариантах.
Предприятие ведёт полный цикл работ по своей специализации - научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию новых изделий и их модернизацию, серийный выпуск изделий собственной разработки, их ремонт, гарантийное и послегарантийное обслуживание, авторский надзор.
ОАО СКБ «Турбина» имеет экспериментальную базу, включающую специальные стенды, стенды для испытания отдельных узлов и изделий в целом, владеет комплексом отработанных методик и программ, обеспечивающих создание изделий на высоком техническом уровне.
История предприятия
История создания ОАО СКБ «Турбина» берет начало в 1962 г., когда с целью создания аналогов авиационных газотурбинных двигателей для наземного транспорта на Челябинском Тракторном Заводе был создан новый конструкторский отдел «6». Была создана производственно-экспериментальная база, что позволило еще на Челябинском Тракторном Заводе произвести работы по созданию первых изделий. [3]
В 1970 г. отдел «6» Челябинского Тракторного Завода объединился с Челябинским филиалом московского института ВНИИ транспортного машиностроения Миноборонпрома и по постановлению ЦК КПСС и СМ СССР от 12.05.1970 г. № 326-113 для проведения НИОКР в интересах обороны страны по газотурбинным двигателям специальной наземной техники было создано специальное конструкторское бюро «Турбина».
К моменту создания в СКБ «Турбина» был создан ряд принципиальных изделий и узлов, находящихся на уровне мировых достижений. Коллектив отдела главного конструктора работал над турбокомпрессорами и воздухоохладителями, энергоузлами и двух вальными газотурбинными двигателями с теплообменником.
Первыми разработками СКБ являлись транспортные газотурбинные двигатели с теплообменником из состава боевая машина пехоты (БМП): газотурбинный двигатель ГТД-400 и газотурбинный двигатель ГТД-700, из них по ГТД-700 в 1962 г были изготовлены и испытаны в составе машины опытные образцы.
С 1970 по 1985 г.г. было подано 349 заявок на изобретения, получено 173 авторских свидетельств. В 1980 г. К 20-летнему юбилею ОАО СКБ «Турбина» был основан музей предприятия, в котором каждый из сотрудников может ознакомиться и историей развития предприятия и образцами продукции.
Ключевыми моментами в истории развития предприятия стали 1989г. - создание ГТА-18А и 1984 г. - создание АП-18Д. Их серийный выпуск был начат в 1989 г. Агрегаты по настоящее время надежно эксплуатируются в составе БТТ как в РФ, так и за её пределами. Другим ключевым моментом в истории предприятия стала работа по созданию агрегатов питания и кондиционирования АПК-40Т и АПК-40-ТМ. Начатая в 1994г. работа по их разработке привела к созданию многофункционального энергоагрегата АПК-40ТМ для комплекса Искандер-Э и организации серийного производства. На ОАО СКБ «Турбина» постоянно ведется работа по направлениям ТКР. За время существования предприятия было разработано около 25 видов ТКР различных типов и размеров, из них доведены до серийного производства 4 вида.
С 2003г. предприятие активно осваивает направления по созданию газотурбинных энергоагрегатов для систем ПВО. В 2003 г. Федеральное Государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро «Турбина» преобразовано в открытое акционерное общество «Специальное конструкторское бюро „Турбина“. Во исполнение Указа Президента Российской Федерации от 03.02.2004г. № 136 «Об открытом акционерном обществе „Научно - производственное объединение «Электромашина^, постановления правительства РФ от 25.10.2004г. № 583 «О мерах по реализации Указа Президента Российской Федерации от 03.02.2004г. № 136» ОАО СКБ «Турбина» включено в интегрированную структуру ОАО «НПО „Электромашина^ в 2004 г.
Предприятие сегодня
Сегодня СКБ «Турбина» — это специализированный научно - производственный комплекс, включающий в себя полноценное конструкторское бюро, производственные мощности с уникальными технологиями, а также эксплуатационную базу.
Главной политикой предприятия остаётся концентрическая диверсификация, расширение сферы применения разработок ОАО СКБ «Турбина» по газотурбинным энергоагрегатам и агрегатам наддува. [4]
ОАО СКБ «Турбина является активным участником российских и международных специализированных выставок таких как: RUSSIAN EXPO ARMS (г. Нижний Тагил), Двигатели (г. Москва), DEFEXPO INDIA (г. Дели, Индия), EUROSATORY (Париж, Франция), Jdex (г. Абу-Даби, ОАЭ)
Испытания агрегата кондиционирования, с целью наглядного представления результатов проведенной модернизации, были проведены на испытательном стенде ОАО СКБ «Турбина» в составе агрегата питания и кондиционирования АПК40Т [51]. Модернизация теплообменника агрегата кондиционирования ПК была проведена СКБ «Турбина».
Целью испытания была предварительная оценка работоспособности и эффективности модернизированного теплообменника. Оценка параметров микроклимата и теплоощущений экипажа не производилась
Испытания проведены при стоянке изделия с закрытыми люками с работающим на охлаждение кондиционером в течении одного часа. При этом, испытатели находились на рабочих местах.
Предварительно произведен разогрев обитаемого отделения при работе кондиционера на обогрев до температур воздуха на рабочих местах примерно
43.. .48. Разогрев производился при работе кондиционера повторными циклами. При повышении температуры воздуха до 50-55 °С кондиционер выключался, а при понижении температуры до 30-35°С включался вновь. Общее время работы при разогреве составило примерно 1 час.
Метеоусловия при испытаниях были следующие:
- температура наружного воздуха 1н составляла от 23°С в насале испытаний до 21,5°С в конце испытаний;
-относительная влажность воздуха ф составляла 60%;
При испытаниях измерялись:
- температура охлажденного воздуха на входе в обитаемое отделение 1вых°С;
- относительная влажность воздуха в центре обитаемого отделения ф,%;
- температуры воздуха 1гвод, 1гком, 1гопер,°С в зонах расположения головы, соответственно, водителя, командира, оператора ( на уровне 750±50 от подушки сидения);
- температуры воздуха 1нвод, 1нком, 1нопер,°С в зонах расположения ног, соответственно, водителя, командира, оператора;
- время работы кондиционера, мин.
Измерение температуры воздуха, относительной влажности воздуха, скорости ветра производились метеометром МЭС-2.
Визуально оценивались:
- наличие конденсата(влаги) в выходных патрубках подвода воздуха в обитаемое отделение;
- наличие влаги на оборудовании и приборах.
Результаты измерений температур и относительной влажности воздуха в обитаемом отделении во время испытаний приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Результаты испытаний кондиционерной приставки с
модернизированным теплообменником в составе изделия.
т 1вых tr
1 вод f
1 ком tr
1 опер 1нвод ком 1 опер Ф
мин %
0 45,8 47,8 47,2 46,6 47,3 47,0 46,1 42,2
5 20,2 38,5 38,5 38,3 38,4 38,6 37,0 45,5
10 20,0 36,0 37,8 36,2 35,9 35,7 33,3 48,8
15 17,8 32,2 33,1 34,1 31,1 32,7 32,2 51,0
30 15,5 29,1 30,3 31,8 28,1 29,6 30,7 47,4
40 15,3 27,5 28,6 28,4 26,3 27,1 29,9 48,2
50 14,6 26,2 27,1 27,3 25,4 26,2 28,5 48,9
60 14,3 24,1 25,4 26,1 23,4 24,6 27,4 49,0
При испытаниях, за один час работы кондиционера на охлаждение температура воздуха в районе входа охлажденного воздуха в боевое отделение 1вых уменьшилась с 45,8°С до 14,3°С. Температура воздуха в зонах ног членов экипажа уменьшилась с 46,1...47,3°С до 23...27°С.
В начале работы кондиционера в режиме охлаждения обнаружено, что из влагоотделителя в патрубки охлажденного воздуха поступает незначительная часть конденсированной жидкости, начала незначительно увеличиваться влажность.
Начиная примерно с 5-ой минуты опыта вынос воды в мелкораспыленном виде прекратился. Произошло незначительное осаждение конденсата на приборных панелях (верхний правый угол панели).
Через 10 минут прекратился рост влажности в обитаемом отделении. Запотевание и дальнейшее продолжение осаждения конденсата на приборах и внутренних поверхностях обитаемого отделения прекратилось. Из влагоотделителя, установленного на входе в обитаемое отделение, наблюдается неустойчивая струйка воды.
К 15 минуте относительная влажность снизилась до 47,4%, с 30 минуты до конца опыта относительная влажность составляла практически постоянной - 48...49О% (при продолжавшемся понижении температуры воздуха в обитаемом отделении).
К 50 минуте струйка воды прекратилась, началось капельное отделение во влагоотделителе.
Таким образом, проведенные испытания макетного образца модернизируемой кондиционерной приставки показали следующее:
- в сравнении с серийно производимыми теплообменниками, данный теплообменник показал более высокие показатели холодопроизводительности.
- показатель вибрации и звукового давления находится в пределах санитарных норм.
- повышение значений аэродинамических шумов в результате установки турбулизаторов не выявлено.
- влагоотделитель обеспечивает частичное отделение конденсируемой влаги из охлаждаемого воздуха (отделено 820 мл за один час).
В результате проделанной работы можно сделать вывод, что модернизация данного агрегата кондиционирования возможна. Опытным путем доказано, что повышение турбулизации потока и увеличение внутренней поверхности теплообмена повышает степень рекуперации теплообменника, и как следствие повышение эффективности всей системы в целом. Данная модернизация не является дорогостоящей и не требующей дополнительного обучения обслуживающего персонала.
Преимуществом данного варианта модернизации серийно выпускаемого теплообменника системы кондиционирования воздуха, является то, что она позволит более эффективно охлаждать подаваемый в обитаемые отделения машины воздух, в сравнении с серийно выпускаемой АК со стандартным трубчатым воздуховоздушным теплообменником. Внесение серьезные конструктивных изменений, в таких сложных узлах и агрегатах, как компрессор и турбодетандер, при рассмотренном в работе варианте модернизации не потребуется. Модернизированный теплообменник будет полностью взаимозаменяемым с серийно выпускаемым.
Целью испытания была предварительная оценка работоспособности и эффективности модернизированного теплообменника. Оценка параметров микроклимата и теплоощущений экипажа не производилась
Испытания проведены при стоянке изделия с закрытыми люками с работающим на охлаждение кондиционером в течении одного часа. При этом, испытатели находились на рабочих местах.
Предварительно произведен разогрев обитаемого отделения при работе кондиционера на обогрев до температур воздуха на рабочих местах примерно
43.. .48. Разогрев производился при работе кондиционера повторными циклами. При повышении температуры воздуха до 50-55 °С кондиционер выключался, а при понижении температуры до 30-35°С включался вновь. Общее время работы при разогреве составило примерно 1 час.
Метеоусловия при испытаниях были следующие:
- температура наружного воздуха 1н составляла от 23°С в насале испытаний до 21,5°С в конце испытаний;
-относительная влажность воздуха ф составляла 60%;
При испытаниях измерялись:
- температура охлажденного воздуха на входе в обитаемое отделение 1вых°С;
- относительная влажность воздуха в центре обитаемого отделения ф,%;
- температуры воздуха 1гвод, 1гком, 1гопер,°С в зонах расположения головы, соответственно, водителя, командира, оператора ( на уровне 750±50 от подушки сидения);
- температуры воздуха 1нвод, 1нком, 1нопер,°С в зонах расположения ног, соответственно, водителя, командира, оператора;
- время работы кондиционера, мин.
Измерение температуры воздуха, относительной влажности воздуха, скорости ветра производились метеометром МЭС-2.
Визуально оценивались:
- наличие конденсата(влаги) в выходных патрубках подвода воздуха в обитаемое отделение;
- наличие влаги на оборудовании и приборах.
Результаты измерений температур и относительной влажности воздуха в обитаемом отделении во время испытаний приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Результаты испытаний кондиционерной приставки с
модернизированным теплообменником в составе изделия.
т 1вых tr
1 вод f
1 ком tr
1 опер 1нвод ком 1 опер Ф
мин %
0 45,8 47,8 47,2 46,6 47,3 47,0 46,1 42,2
5 20,2 38,5 38,5 38,3 38,4 38,6 37,0 45,5
10 20,0 36,0 37,8 36,2 35,9 35,7 33,3 48,8
15 17,8 32,2 33,1 34,1 31,1 32,7 32,2 51,0
30 15,5 29,1 30,3 31,8 28,1 29,6 30,7 47,4
40 15,3 27,5 28,6 28,4 26,3 27,1 29,9 48,2
50 14,6 26,2 27,1 27,3 25,4 26,2 28,5 48,9
60 14,3 24,1 25,4 26,1 23,4 24,6 27,4 49,0
При испытаниях, за один час работы кондиционера на охлаждение температура воздуха в районе входа охлажденного воздуха в боевое отделение 1вых уменьшилась с 45,8°С до 14,3°С. Температура воздуха в зонах ног членов экипажа уменьшилась с 46,1...47,3°С до 23...27°С.
В начале работы кондиционера в режиме охлаждения обнаружено, что из влагоотделителя в патрубки охлажденного воздуха поступает незначительная часть конденсированной жидкости, начала незначительно увеличиваться влажность.
Начиная примерно с 5-ой минуты опыта вынос воды в мелкораспыленном виде прекратился. Произошло незначительное осаждение конденсата на приборных панелях (верхний правый угол панели).
Через 10 минут прекратился рост влажности в обитаемом отделении. Запотевание и дальнейшее продолжение осаждения конденсата на приборах и внутренних поверхностях обитаемого отделения прекратилось. Из влагоотделителя, установленного на входе в обитаемое отделение, наблюдается неустойчивая струйка воды.
К 15 минуте относительная влажность снизилась до 47,4%, с 30 минуты до конца опыта относительная влажность составляла практически постоянной - 48...49О% (при продолжавшемся понижении температуры воздуха в обитаемом отделении).
К 50 минуте струйка воды прекратилась, началось капельное отделение во влагоотделителе.
Таким образом, проведенные испытания макетного образца модернизируемой кондиционерной приставки показали следующее:
- в сравнении с серийно производимыми теплообменниками, данный теплообменник показал более высокие показатели холодопроизводительности.
- показатель вибрации и звукового давления находится в пределах санитарных норм.
- повышение значений аэродинамических шумов в результате установки турбулизаторов не выявлено.
- влагоотделитель обеспечивает частичное отделение конденсируемой влаги из охлаждаемого воздуха (отделено 820 мл за один час).
В результате проделанной работы можно сделать вывод, что модернизация данного агрегата кондиционирования возможна. Опытным путем доказано, что повышение турбулизации потока и увеличение внутренней поверхности теплообмена повышает степень рекуперации теплообменника, и как следствие повышение эффективности всей системы в целом. Данная модернизация не является дорогостоящей и не требующей дополнительного обучения обслуживающего персонала.
Преимуществом данного варианта модернизации серийно выпускаемого теплообменника системы кондиционирования воздуха, является то, что она позволит более эффективно охлаждать подаваемый в обитаемые отделения машины воздух, в сравнении с серийно выпускаемой АК со стандартным трубчатым воздуховоздушным теплообменником. Внесение серьезные конструктивных изменений, в таких сложных узлах и агрегатах, как компрессор и турбодетандер, при рассмотренном в работе варианте модернизации не потребуется. Модернизированный теплообменник будет полностью взаимозаменяемым с серийно выпускаемым.