Тепловое проявление механической энергии

При ремонте и эксплуатации технологического оборудования имеет место высечение искр при использовании искрящего инструмента. Размеры искр удара и трения, которые представляет собой раскаленную до свечения частичку металла, обычно не превышающую размера 0,5 мм, а их температура находится в пределах температуры плавления металла. Температура искр, образующихся при соударении металла, способных вступить в химическое взаимодействие друг с другом с выделением значительного количества тепла, и может превышать температуру плавления.

Определим расчетом количество теплоты, отдаваемое каплей металла при искрении пролитого нефтепродукта, на которое она упала:

где: W – количество теплоты, Дж;

V_к – объем капли, м³;

ρ – плотность металла кг/м³;

l_t – удельная теплоемкость металла при температуре 0,5 (t_п+t_св), Дж/кгК;

t_св – температура самовоспламенения нефти, ^оС.

,

где: d_к – диаметр капли, м.

V_К=0,524 1,25 10^-10=6,55 10^-11м³

Из приведенного расчета можно сделать вывод, что энергии данной искры будет недостаточно для воспламенения нефти с большой энергией зажигания

W_расч.=0,12Дж<[W=1,3Дж]

Наиболее опасными по возможности перегрева являются подшипники скольжения сильно нагруженных и высокооборотных валов. К увеличению сил трения, а, следовательно, и количество выделяющегося тепла могут привести нарушение качества смазки рабочих поверхностей, загрязнения, перекосы, перегрузка двигателя насосов и чрезмерная затяжка подшипников.

Рассчитаем температуру подшипника по перекачки бензиновых фракций с подшипниками, диаметр вала 0,45 м. Коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и средой 150 Вт/м^2.К, температура окружающей среды 25^оС, коэффициент трения 0,15, число оборотов вала 3000 1/мин. сила действующая на подшипник 3000 Н, поверхность подшипника 0,08 м²

Определим мощность сил трения [1], [2].

где: f – коэффициент трения;

N – радиальная сила, действующая на подшипник, Н;

d – диаметр шейки вала, м;

n – число оборотов вала, 1/мин.

Определим максимальную температуру корпуса подшипника:

где: Т_п – максимальная температура подшипника, К;

Т_в – температура окружающей среды, К;

α – коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и средой, Вт/м^2.К;

F – поверхность корпуса подшипника, м².

На основании проведенного расчета делаем вывод, что температура подшипника превышает температуру самовоспламенения бензина t_п=563⁰С>t_св=300⁰С следовательно при попадании бензина на поверхность подшипника произойдет его воспламенение. Для исключения перегрева подшипников необходимо осуществлять постоянный контроль установкой термопар с выводом на пульт управления.