Это устройство позволяет в случае необходимости осуществить подачу в фильтр более горячего газа, минуя грубые очистители, которые имеют развитую поверхность охлаждения.

ВЕНТИЛЯТОРЫ РАЗЖИГА

В современных автомобильных газогенераторных установках разжиг газогенератора обычно осуществляется центробежным вентилятором с электрическим или реже ручным приводом.

По схеме включения вентилятор может быть отсасывающим или нагнетающим. Отсасывающие вентиляторы чаще всего включаются в газопровод перед смесителем двигателя для того, чтобы после разжига газогенератора горючий газ был подведен возможно ближе к двигателю (см. фиг. 76). Газогенераторная установка работает при этом, как обычно, под разрежением.

Нагнетающий вентилятор подает воздух в газогенератор, а газ выходит через открытый зольниковый или загрузочный люк или проталкивается через всю газогенераторную установку и выходит через воздушный патрубок смесителя. При нагнетании воздуха источник тепла (факел) вводится в газогенератор перед включением вентилятора.

Для максимального сокращения времени разжига вентилятор должен иметь достаточно высокую производительность, которая, однако, ограничивается большой затратой энергии. 

Обычно мощность электровентиляторов составляет 100—250 вт. При этом их рабочая производительность колеблется в пределах от 40 до 100 м³/час.

На фиг. 87 показан электровентилятор газогенераторной установки ЗИС-21А, а на фиг. 88 дана характеристика этого вентилятора (η_h — гидравлический к. п. д. вентилятора и —общий к. п. д. вентилятора и электродвигателя).

Как видно из диаграммы, создаваемый вентилятором наибольший перепад давлений ?Н составляет 140 мм вод. ст., а наибольшая производительность примерно, 108 м³/час. Одновременно с увеличением производительности изменяется число оборотов п вентилятора и сила тока I. 

Наибольший к. п. д. электровентилятора соответствует расходу воздуха 100 м³/час.

Фиг. 89 дает наглядное представление о фактической (рабочей) производительности вентилятора в зависимости от того, в каком месте газогенераторной установки он включен.

Если электровентилятор будет отсасывать газ непосредственно из газогенератора и тут же выталкивать газ в атмосферу, его производительность будет наибольшей (80 м³/час), а время разжига наименьшим. Но в этом случае очистительная система не будет заполнена газом, и пуск двигателя на газе будет затруднен.

При включении вентилятора перед смесителем его производительность составит только 53 м³/час и продолжительность разжига соответственно увеличится. 

При этом вся система заполнится газом, и последующий пуск двигателя облегчится.

Для ускорения разжига электровентилятор может быть включен перед газогенератором, но при этом образующийся газ должен выталкиваться наружу через открытый клапан специальной трубы, находящейся за газогенератором. После того как получится горючий газ, клапан трубы закрывается, и вся установка заполняется газом, нагнетаемым электровентилятором.

Максимальное сокращение времени разжига может быть получено, если вентилятор имеет достаточно высокую производительность, которая, однако, ограничивается большой затратой электроэнергии. Для повышения рабочей производительности необходимо, чтобы при работе вентилятора создавался больший перепад давлений, так как с увеличением отбора газа сопротивление газогенераторной установки повышается (фиг. 89). Для увеличения, например, рабочей производительности вентилятора в 2 раза необходимо, чтобы перепад давлений, Создаваемый вентилятором, возрос в 4 раза. При этом затрачиваемая вентиляторов мощность увеличится в 8 раз.

На фиг. 90 приведены результаты испытания газогенератора ЦНИИАТ-АГ-2 производительностью 100 м³/час на продолжительность разжига после 1-часовых остановок при работе на древесном угле, торфяном коксе и антраците.

Из представленных на диаграмме данных видно, что с повышением производительности вентилятора продолжительность разжига газогенератора (до получения устойчивого горения газа) непрерывно уменьшается — вначале резко, а потом незначительно.

Для древесного угля повышение производительности вентилятора более 65—70 м³/час не дает ощутимого снижения времени разжига, а для торфяного кокса и антрацита снижение невелико и практически им можно пренебречь. Взаимно противоположное протекание кривых продолжительности разжига и потребляемой вентилятором мощности, которая растет с увеличением производительности, определяет наличие минимума расхода электроэнергии в интервале 53—60 м³/час рабочей производительности вентилятора.

Таким образом, для газогенератора АГ-2 с максимальной производительностью по газу 100 м³/час оптимальная производительность вентилятора примерно равна 60 м³/час, или 60% производительности газогенератора.

Потребляемая электровентилятором мощность может быть определена в зависимости от его производительности Q в м³/час и создаваемого перепада давлений ?H в мм вод. ст. по формуле

где η_с —общий к. п. д. вентилятора и электромотора, равный для вентиляторов современных конструкций 0,15—0,27.

Перепад давлений, создаваемый вентилятором, может быть в свою очередь определен по формуле

где γ — удельный вес газа (воздуха) в кг/м³;

g — ускорение силы тяжести в м/сек²;

и — окружная скорость на наружном диаметре колеса, равная πDn/60 м/сек;

η_h — гидравлический к. п. д. вентилятора, учитывающий все потери напора, а также форму и число лопаток, и характеризующий собой степень использования окружной скорости; в современных вентиляторах разжига величина η_h изменяется на рабочих режимах в пределах 0,5—0,75.

Из приведенной формулы видно, что перепад, создаваемый вентилятором, пропорционален квадрату диаметра рабочего колеса D и квадрату числа его оборотов п. Для получения большего перепада без увеличения размеров и веса вентилятора необходимо повышать его скорость вращения. Последняя в свою очередь лимитируется прочностью обмотки якоря электромотора, которая подвержена действию центробежных сил.

Скорость вращения лопаток современных вентиляторов разжига на рабочих режимах (т. е. около 50—60 м³/час) достигает 8000 об/мин, что позволяет при диаметре рабочего колеса около 130 мм создавать перепад давлений 180—200 мм вод. ст.

Применение рабочих колес небольшого диаметра, а также штампованных деталей дало возможность снизить вес современных вентиляторов вместе с электромотором до 3—7 кг при максимальной производительности 100—130 м³/час.

На фиг. 91 показан малогабаритный вентилятор разжига со штампованной из листовой стали улиткой (корпусом) и литым из алюминиевого сплава рабочим колесом полуоткрытого типа с 10 лопатками. Вентиляторы аналогичной конструкции устанавливаются на газогенераторных автомобилях УралЗИС-352, работающих на древесных чурках.

Для снижения потерь в вентиляторе и повышения его к. п. д. лопатки рабочего колеса делают переменной ширины (т. е. более узкие к периферии), а улитку выполняют с переменным сечением

канала. Вентилятор подобной конструкции показан на фиг. 92, а в табл. 27 приведены основные его параметры, в сопоставлении с аналогичными данными по другим вентиляторам.

Весьма важным качеством вентилятора является характер изменения создаваемого им перепад давлений в зависимости от производительности.

На фиг. 93 сопоставлены характеристики трех указанных в табл. 27 вентиляторов.

Первый вентилятор создает наименьший перепад давлений, но имеет пологую характеристику, при которой перепад давлений с увеличением производительности уменьшается сравнительно немного (на 36%). Третий вентилятор, с переменным сечением улитки, также имеет пологую характеристику, но соответствующую более высоким значениям перепада давлений.

Что же касается второго вентилятора, то хотя его характеристика и начинается при относительно высоком перепаде давлений (как и у третьего вентилятора), но по мере увеличения производительности круто падает вниз. При этом перепад давлений уменьшается более чем на 60%.

В результате этого на рабочих режимах (производительность 75 м³/час) второй вентилятор практически не имеет преимуществ по сравнению с первым. Таким образом, пологий характер протекания кривой перепада давлений, создаваемых вентилятором, является положительным качеством.

Для обеспечения удовлетворительной работы вентилятора разжига должен быть обеспечен соответствующий уход за аккумуляторной батареей, особенно в зимнее время.

На фиг. 94 показано влияние напряжения тока, подводимого к злектровентилятору, на число оборотов п, производительность Q и перепад давлений ?H на рабочих режимах. Из приведенных данных видно, что все указанные параметры находятся в прямой зависимости от напряжения. Следовательно, в зимнее время, когда напряжение на клеммах аккумуляторной батареи падает, продолжительность разжига газогенератора с помощью вентилятора будет увеличиваться. Зимой для обеспечения нормальной работы необходимо утеплять аккумуляторную батарею.

ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЕ АВТОМОБИЛИ
КТН Г.Г.Токарев
1955