Шкода, заподіяна накипом в системі охолодження двигуна
Накип, що знаходиться в системі охолодження, заподіює двигуну значної шкоди, погіршуючи його роботу і технічний стан. Головною причиною цього є те, що накип має дуже низьку теплопровідність (табл. 2). Для порівняння в табл. 2 приведена теплопровідність деяких металів.
Таблиця 2. Теплопровідність металів і різних видів накипу
1 (Коефіцієнт теплопровідності А. має розмірність в системі СІ вт / м * град (1 вт / м * град = 0,86 ккал / м * ч * град).)
Дуже низька теплопровідність накипу, навіть при незначному її шарі, різко змінює тепловий режим роботи двигуна. При шарі накипу товщиною 1 мм температура стінок циліндра двигуна вище, ніж при відсутності накипу, на 100-200 ° С. Вплив теплопровідності накипу і її товщини на тепловий режим роботи двигуна вивчений ще недостатньо. Для того щоб скласти певне уявлення про цей вплив, можна скористатися даними, наявними для парових котлів. На рис. 2 крива 1 дана для накипу з найнижчою теплопровідністю, яку має силікатна накип і карбонатна, просочена маслом.
Мал. 2. Температура стінки котла в залежності від товщини шару накипу з різною теплопровідністю # 955; (Ккал / м * ч * град): 1 # 955; = 0,1; 2 # 955; = 0,2; 3 # 955; = 0,5; 4 # 955; = 1,0; 5 # 955; = 2,0
Якщо в систему охолодження двигуна потрапляє масло, то воно вбирається в пори накипу, яка в результаті цього зменшує свою теплопровідність в 2-8 разів. Якщо пори будуть заповнені маслом, то циркуляція води в них припиняється, що і призводить до зниження теплопровідності накипу. Виходячи з цього не слід заправляти систему охолодження двигуна відром, в якому знаходилося масло.
Підвищення теплового режиму роботи двигуна завдяки погіршення відводу тепла при наявності накипу призводить до підвищеної витрати палива і разом з тим до зниження .мощності двигуна. При шарі накипу товщиною 0,5-0,6 мм в системі охолодження тракторного двигуна СТЗНАТІ перевитрата палива, як показали дослідження К. Швецова [11], перевищує 9% при зниженні потужності двигуна до 7%. У тому ж двигуні при шарі накипу товщиною 1,2 мм троісходіт перевитрата палива до 18-19%, а зниження потужності при цьому досягає 12-13%.
При дослідженні В. Єгорушкіна [6] на стенді двигуна ГАЗ-51 встановлено, що шар накипу товщиною 1 мм дає перевитрата палива на 5%. При товщині накипу 1,15 мм зниження потужності перевищує 6%. Вплив товщини шару накипу на перевитрату палива в двигуні, за даними С. Ш. Дворкіна [11], показано на рис. 3.
Мал. 3. Вплив товщини шару накипу на перевитрату палива в тракторному двигуні
Шкода, заподіяна роботі автомобільного двигуна, не обмежується тільки перевитратою палива і зниженням потужності двигуна. Первинна накип, що утворилася в вигляді шламу, циркулює разом з водою в системі охолодження досить інтенсивно. Шлам накопичується в тих місцях, де швидкість руху води найменша.
Систематичні щоденні коливання температури води в двигуні вдень і вночі значні і досягають 80 ° С і більше. Коливання температури води призводять до періодичного підвищення і зниження розчинності накіпеобразователей. При поступовому підвищенні температури розчинність їх знижується і при відсутності циркуляції води відбувається кристалізація, завдяки якій шлам цементується, перетворюючись в щільний шар вторинної накипу. Це явище і призводить до того, що накип в системі охолодження двигуна осідає нерівномірно, про що було сказано раніше.
Нерівномірний відкладення накипу в системі охолодження двигуна призводить до погіршення його роботи, причому це погіршення неоднаково проявляється на різних ділянках системи. Останній циліндр двигуна працює в найбільш підвищеному температурному режимі. Чим більше утворюється шар вторинної накипу, тим повільніше протікає вода, тим більш сприятливі умови створюються для освіти вторинної накипу. В кінцевому підсумку біля останнього циліндра шар накипу досягає такої товщини, що система охолодження в цьому місці практично не працює.
Тепловий режим автомобільного двигуна характеризується безперервною зміною температури стінок циліндрів відповідно до порядку їх роботи.
Разом з інтенсивним виділенням тепла блок і головка циліндрів зазнають безперервні механічні напруги. Нерівномірний відкладення накипу в системі охолодження призводить до збільшення нерівності температури в окремих ділянках блоку циліндрів і разом з цим до додаткових механічних напруг. В кінцевому рахунку це призводить до появи тріщин в блоці циліндрів. В результаті блок циліндрів вибраковують. Такі блоки, як показують спостереження, не допрацьовують свого розрахункового терміну служби до 35%.
Накип різко зменшує коефіцієнт теплопередачі, що призводить до значного підвищення температури в камері згоряння. Це збільшує випаровування та. угар масла, а отже, і його витрата. Більш висока температура сприяє інтенсивнішому окисленню олії, що зменшує термін його придатності та разом з цим скорочує термін його зміни. Підвищений температурний режим в камері згоряння і в циліндрах викликає руйнування миючих і антикорозійних присадок до маслу. Масло з комплексної присадкою, яке пропрацювало в підвищеному температурному режимі, поступово перетворюється в масло без присадки. Систематичні доливаючи масла не можуть компенсувати спад присадки. Це в кінцевому рахунку призводить до зменшення терміну служби масла до 2 разів. Передчасне спрацьовування миючого і антикорозійного компонентів присадки масла призводить до збільшення зносу двигуна, підвищеним середньотемперату відкладенням в кільцевих канавках поршня. До цього слід додати, що підвищений температурний режим роботи двигуна сприяє появі детонації.
Накип, що осіло в радіаторі, значно знижує ефективність охолодження води, завдяки чому температура води підвищується. Погіршення роботи системи охолодження двигуна настає з двох причин. По-перше, в результаті поганої теплопровідності накипу погіршується відвід тепла від стінок циліндрів і камери згоряння і, по-друге, в результаті зниження ефективності роботи радіатора. В кінцевому рахунку радіатори доводиться знімати, промивати і очищати від накипу. При очищенні трубок шомполами часто порушуються місця пайки, в зв'язку з чим виникає необхідність їх перепайки. Ці витрати по демонтажу та монтажу радіатора, очищення та промивання його, перепайку трубок є невиправданими і при відсутності накипу в системі охолодження повинні практично відсутні.
При тривалій роботі двигуна і при великій жорсткості води радіатори забиваються накипом настільки, що очистити їх механічним або хімічним шляхом неможливо. У цих випадках радіатори знімають і замінюють новими. Однак при відсутності накипу радіатори могли б служити ще необмежений час. Отже, вартість радіаторів і витрати на зняття та установку їх лягають також непродуктивних витратою на автотранспортне підприємство. Як правило, там, де вода жорстка і за якістю її не спостерігають, і відбувається підвищена витрата радіаторів.
Таким чином, наявність накипу в системі охолодження двигуна викликає значні додаткові витрати. За спостереженнями автоуправління Мінтяжстроя (Донецьк) ці витрати, пов'язані з накипом, представляються в наступному вигляді. Виходячи із загальної кількості автомобілів в автотранспортних підприємствах одного автоуправління в середньому додаткові непродуктивні витрати виражаються сумою до 50 руб. в рік на кожен автомобіль. У цій сумі перевитрата палива становить близько 67%, понадпланові ремонти деталей - 17%, а вартість промивань систем охолодження - 12%.
У той же час відсутність накипу за попередніми орієнтовними підрахунками повинно дати додаткову економію по тресту на радіаторах не менше 3 000-4 000 руб. на рік. Крім того, операції, пов'язані з видаленням накипу, вимагають часу (заміна блоків циліндрів, очищення їх і радіаторів від накипу). Протягом цього часу автомобілі простоюють, завдяки чому помітно знижується коефіцієнт технічної готовності автомобільного парку. Обсяг перевезень скорочується, в результаті чого автотранспортне підприємство недоотримує частину грошей. Тому справжня сума збитків і витрат, пов'язаних з накипом, повинна бути ще більше. Крім усього вищесказаного, в суму непродуктивних витрат, побічно залежать від накипу в двигуні, не ввійшли витрати, пов'язані з підвищеною витратою масла і його більш частою зміною.