08. Повышение эффективности работы жидкостного подогревателя при предпусковой подготовке двигателя внутреннего сгорания / Р. Ф. Самиков, Ш. Ф. Нигматуллин, М. М. Разяпов

Печать

УДК 629.048.7:621.43

DOI: 10.15507/2658-4123.031.202102.304-320

Повышение эффективности работы жидкостного подогревателя при предпусковой подготовке двигателя внутреннего сгорания

Самиков Руслан Фанзилович
аспирант кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, Российская Федерация, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3263-3825, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Нигматуллин Шамиль Файзрахманович
доцент кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, Российская Федерация, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6689-1481, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Разяпов Махмут Магдутович
доцент кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, Российская Федерация, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6848-736X, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Козеев Арсений Александрович
доцент кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, Российская Федерация, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2613-0247, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Смольянов Алексей Викторович
доцент кафедры технического сервиса машин Института механики и энергетики ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7852-1146, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Галин Дмитрий Александрович
доцент кафедры технического сервиса машин Института механики и энергетики ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2858-2685, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. В данной статье объектом исследования является система энергоснабжения предпускового подогревателя. Цель – оценить возможность использования термоэлектрического генератора для питания жидкостного предпускового подогревателя с оптимизацией проточной части теплообменника термоэлектрического генератора.
Материалы и методы. Предложено использовать термоэлектрический генератор в качестве дополнительного источника энергии для снижения потребления электроэнергии предпусковым подогревателем. В процессе выполнения работы были смоделированы различные конструкции проточной части теплообменника термоэлектрического генератора. Был проведен термический и гидродинамический анализ в программных средах ANSYS Workbench, Solidworks Flow Simulation, по результатам которого определена наиболее эффективная конструкция проточной части теплообменника термоэлектрического генератора.
Результаты исследования. Была собрана экспериментальная установка, и выведена зависимость влияния температурных режимов работы предпускового подогревателя на выходные показатели термоэлектрического генератора.
Обсуждение и заключение. Доказана возможность снижения энергопотребления аккумуляторной батареи автотранспортного средства при тепловой подготовке двигателя внутреннего сгорания путем применения термоэлектрического генератора, адаптированного к системе энергоснабжения жидкостного предпускового подогревателя.

Ключевые слова: предпусковой подогреватель, термоэлектрический генератор, теплообменник, тепловая подготовка, гидродинамический расчет теплообменника

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Повышение эффективности работы жидкостного подогревателя при предпусковой подготовке двигателя внутреннего сгорания / Р. Ф. Самиков, Ш. Ф. Нигматуллин, М. М. Разяпов [и др.]. – DOI 10.15507/2658-4123.031.202102.304-320 // Инженерные технологии и системы. – 2021. – Т. 31, № 2. – С. 304–320.

Заявленный вклад соавторов:
Р. Ф. Самиков – подготовка текста, анализ литературных данных.
Ш. Ф. Нигматуллин – научное руководство, анализ и доработка текста.
М. М. Разяпов – научное руководство, анализ и доработка текста.
А. А. Козеев – подготовка текста, анализ данных.
А. В. Смольянов – подготовка и анализ литературных данных, редактирование текста.
Д. А. Галин – подготовка и анализ литературных данных, редактирование текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 16.03.2021; одобрена после рецензирования 20.04.2021;
принята к публикации 11.05.2021

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Неговора, А. В. Обоснование конструктивно-режимных параметров предпускового подогревателя / А. В. Неговора, Д. А. Гусев // Труды ГОСНИТИ. – 2016. – Т. 125. – С. 90–96. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27657634 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

2. Михайловский, В. Я. Режимы работы автомобилей при пониженных температурах. Необходимость использования нагревателей и рациональность применения термогенераторов для их работы / В. Я. Михайловский, Н. В. Максимук // Термоэлектричество. – 2015. – № 3. – С. 20–30. – URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ter_2015_3_5 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

3. Bell, L. E. Cooling, Heating, Generating Power, and Recovering Waste Heat with Thermoelectric Systems / L. E. Bell. – DOI 10.1126/science.1158899 // Science. – 2008. – Vol. 321, Issue 5895. – Pp. 1457–1461. – URL: https://science.sciencemag.org/content/321/5895/1457 (дата обращения: 01.03.2021).

4. New Perspectives in Thermoelectric Energy Recovery System Design Optimization / T. J. Hendricks, N. K. Karri, T. P. Hogan, Ch. J. Cauchy. – DOI 10.1007/s11664-012-2406-x // Journal of Electronic Materials. – 2013. – Vol. 42. – Pp. 1725–1736. – URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-012-2406-x#citeas (дата обращения: 01.03.2021).

5. Максимук, М. В. Проектування автомобільного передпускового джерела тепла з термоелектричним генератором / М. В. Максимук. – DOI 10.20535/1970.54(2).2017.119531 // Вісник національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія: приладобудування. – 2017. – № 54 (2). – С. 53–60. – URL: http://visnykpb.kpi.ua/article/view/119531 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

6. Анатычук, Л. И. Термоэлектрический генератор для бензинового двигателя / Л. И. Анатычук, Р. В. Кузь, Ю. Ю. Розвер // Термоэлектричество. – 2012. – № 2. – С. 97–104. – URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ter_2012_2_11 (дата обращения: 01.03.2021).

7. LeBlanc, S. Thermoelectric Generators: Linking Material Properties and Systems Engineering for Waste Heat Recovery Applications / S. LeBlanc. – DOI 10.1016/j.susmat.2014.11.002 // Sustainable Materials and Technologies. – 2014. – Vol. 1-2. – Pp. 26–35. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214993714000062?via%3Dihub (дата обращения: 01.03.2021).

8. The Influence of Inner Topology of Exhaust Heat Exchanger and Thermoelectric Module Distribution on the Performance of Automotive Thermoelectric Generator / Y. Wang, S. Li, Y. Zhang [et al.]. – DOI 10.1016/j.enconman.2016.08.009 // Energy Conversion and Management. – 2016. – Vol. 126. – Pp. 266–277. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890416306811?via%3Dihub (дата обращения: 01.03.2021).

9. Heat Transfer Enhancement of a Modularised Thermoelectric Power Generator for Passenger Vehicles / B. Li, K. Huang, Y. Yan [et al.]. – DOI 10.1016/j.apenergy.2017.08.092 // Applied Energy. – 2017. – Vol. 205. – Pp. 868–879. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261917311121?via%3Dihub (дата обращения: 01.03.2021).

10. Design of a Thermoelectric Generator for Waste Heat Recovery Application on a Drivable Heavy Duty Vehicle / A. E. Risseh, H.-P. Nee, O. Erlandsson [et al.]. – DOI 10.4271/2017-01-9178 // SAE International Journal of Commercial Vehicles. – 2017. – Vol. 10, Issue 1. – Pp. 26–44. – URL: https://saemobilus.sae.org/content/2017-01-9178/ (дата обращения: 01.03.2021).

11. Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part I: Numerical Modeling and Baseline Model Analysis / S. Kumar, S. D. Heister, X. Xu [et al.]. – DOI 10.1007/s11664-013-2471-9 // Journal of Electronic Materials. – 2013. – Vol. 42. – Pp. 665−674. – URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11664-013-2471-9#citeas (дата обращения: 01.03.2021).

12. Efficient Use of Energy Resources of the Generator of Hot Gases in the Thermal Preparation of Motor Vehicles / S. Nigmatullin, I. Gabitov, A. Izmailov [et al.]. – DOI 10.32479/ijeep.8503 // International Journal of Energy Economics and Policy. – 2020. – Vol. 10, Issue 1. – Pp. 228–235. – URL: https://www.econjournals.com/index.php/ijeep/article/view/8503 (дата обращения: 01.03.2021).

13. Патент № 192532 Российская Федерация, МПК F02N 19/00 (2010.01). Автономная система предпусковой подготовки двигателя с термоэлектрическим генератором : № 2019111818 : заявл. 18.04.2019 : опубл. 23.09.2019 / Габитов И. И., Неговора А. В., Разяпов М. М., Самиков Р. Ф. ; патентообладатель ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет». – Текст : электронный. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU192532U1_20190923 (дата обращения: 01.03.2021).

14. Патент № 72304 Украина, МПК F01N 5/00, H01L 35/00. Автомобільний обігрівач з термоелектричним джерелом живлення : № u 2012 02055 : заявл. 23.02.2012 : опубл. 10.08.2012 / Анатичук Л. І., Михайловський В. Я. ; Власник Інститут термоелектрики Національної академії наук та Міністерства освіти і науки України. – 7 с. – URL: https://uapatents.com/7-72304-avtomobilnijjobigrivach-z-termoelektrichnim-dzherelom-zhivlennya.html (дата обращения: 01.03.2021).

15. Шостаковский, П. Г. Инновационная деятельность компании «Криотерм» в области разработки и производства термоэлектрических приборов и устройств / П. Г. Шостаковский // Инновации. – 2014. – № 2 (184). – С. 137–141. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22671285 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

16. Леонтьев, А. И. Выбор оптимального метода интенсификации теплообмена для повышения эффективности термоэлектрического генератора / А. И. Леонтьев, Д. О. Онищенко, Г. А. Арутюнян // Теплофизика и аэромеханика. – 2016. – Т. 23, № 5. – С. 779–787. – URL: https://www.sibran.ru/upload/iblock/13e/13e2d1b431080b1dcc8d87186d951529.pdf (дата обращения: 01.03.2021).

17. Повышение эффективности рабочего процесса поршневого двигателя путем прямого преобразования теплоты выпускных газов в электрическую энергию / А. И. Леонтьев, Р. З. Кавтарадзе, Д. О. Онищенко [и др.]. – DOI 10.7868/S0040364416010051 // Теплофизика высоких температур. – 2016. – Т. 54, № 1. – С. 99−107. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?doi=10.7868/S0040364416010051 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

18. Теоретические и экспериментальные исследования генератора горячих газов с термоэлектрической насадкой / А. В. Неговора, Ш. Ф. Нигматуллин, М. М. Разяпов, Р. Ф. Самиков // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2019. – № 57. – С. 123–128. – URL: https://clck.ru/UnX6h (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

19. Разработка стенда для испытания предпусковых подогревателей силовых агрегатов сельскохозяйственной и строительной техники / Ш. Ф. Нигматуллин, М. М. Разяпов, С. С. Акимов, Р. Ф. Самиков // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. – 2020. – № 2 (54). – С. 100–105. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42982359 (дата обращения: 01.03.2021). – Рез. англ.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.