Подогрев солярки в неутеплённом баке бульдозера: что реально даст ТЭН на 24 В
В октябре пришла заявка с короткой формулировкой: «нужен подогреватель солярки с установкой в бак, исполнение взрывозащищённое, мощность не важна, напряжение лучше 24 В, можно 220». К ней приложили эскиз бака от рабочей машины на гусеничном ходу. Бак стоит снаружи и ничем не утеплён, техника работает при −20…−30 °C.
Мы предложили самое дешёвое решение: гибкий силиконовый нагреватель на стенку бака. Заказчик отказался, ему нужен именно нагреватель внутри бака и именно во взрывозащищённом исполнении. Требование законное. Только из короткой заявки не видно, что внутри ещё три отдельные задачи: сколько тепла уходит из бака, откуда питать нагреватель и как доказать взрывозащиту. Ниже разбор по каждой.
Сколько тепла теряет неутеплённый бак на морозе?
Около 40 Вт на каждый градус разницы с улицей в безветрие и примерно вдвое больше при ветре. Эту цифру нужно знать до выбора мощности. Расчёт по эскизу:
Дальше простая арифметика. Держать +5 °C при −30 °C на улице значит закрыть разницу в 35 градусов: 35 × 40 = 1,4 кВт в штиль и 35 × 83 = 2,9 кВт под ветром. ТЭН на 700 Вт в установившемся режиме держит топливо теплее улицы на 700 / 40 ≈ 17 градусов в штиль и на 700 / 83 ≈ 8 градусов при ветре. При −30 °C это −13 °C и −22 °C в баке.
Прогрев остывшего бака считаем по формуле P = m · c · ΔT / t. Поднять 270 кг солярки (теплоёмкость около 2 кДж/(кг·К)) на 10 градусов за 2 часа можно и при 700 Вт, но только если бак совсем не отдаёт тепло наружу. На морозе большая часть мощности уходит в стенки.
Какая солярка выдержит такой режим?
Только зимняя или арктическая. Подогреватель её не заменяет. Летнее топливо теряет текучесть около −5 °C, зимнее рассчитано на −25…−35 °C, арктическое на −45 °C. Отсюда позиция, с которой мы спорим с заказчиком: 700 Вт на 24 В нужны, чтобы солярка у заборной трубки не загустела. Сделать бак тёплым такой мощностью нельзя.
| Топливо | Теряет текучесть | Бак при −30 °C с ТЭН 700 Вт | Вывод |
|---|---|---|---|
| Летнее | около −5 °C | −13…−22 °C | загустеет, ТЭН не спасёт |
| Зимнее | −25…−35 °C | −13…−22 °C | работает, ТЭН держит запас у забора |
| Арктическое | около −45 °C | −13…−22 °C | работает и без подогрева |
Можно ли питать нагреватель от бортовых 24 В?
Да, но только при работающем двигателе. Ток считается так: 700 Вт / 24 В ≈ 29 А. Для бортовой сети это серьёзная нагрузка. Генератору нужен свободный запас по току, а кабелю нужно сечение от 6 мм² по меди, иначе на длинной трассе потеряется вольт или больше.
На стоянке от аккумуляторов греть нельзя. Например, две батареи по 190 А·ч, включённые последовательно, при токе 29 А разрядятся наполовину примерно за 3 часа, а на морозе их ёмкость ещё ниже. Утром двигатель уже не запустится. Поэтому в таких заявках мы советуем два ввода: 24 В в работе и 220 В от розетки на стоянке. При 220 В тот же ТЭН потребляет 3,2 А, и его можно сделать мощнее, до 1,5–2 кВт, чтобы держать весь бак.
Сопротивление спирали у ТЭНа на 24 В и 700 Вт всего 24² / 700 ≈ 0,82 Ом. Переделать такой нагреватель из 220-вольтового нельзя, спираль наматывается заново. Подробнее о низковольтных нагревателях: ТЭН на 24 вольта: почему нельзя переделать из 220 В.
Почему ТЭН в такой бак делают Г-образным?
Потому что прямой ТЭН через короткую стенку получается коротким и маломощным. У этого бака торцы по 500 мм, ширина по дну 300 мм. Прямой нагреватель с торца войдёт максимум на 450 мм и прогреет угол бака. Солярка густеет на дне, у заборной трубки. Поэтому для этой заявки мы нарисовали петлю: трубки входят через фланец сверху, опускаются вертикально и идут по дну вдоль бака.
Длина активной части задаётся ваттной нагрузкой. Для солярки во взрывоопасной зоне держим её низкой, около 1,5 Вт/см², чтобы поверхность трубки оставалась холодной с запасом:
Участок трубки от фланца до уровня топлива делают холодным, без спирали внутри. Он проходит через паровое пространство бака, и греться там нечему. Второй способ: нагревательный элемент вставляют в гильзу, вваренную в бак. Его можно поменять без слива топлива, но мощность ограничена длиной гильзы. Для этого бака короткий вариант с торца получался на 700 Вт при длине 450 мм и фланце Ø150 мм с четырьмя отверстиями Ø18 мм.
| Вариант | Плюсы | Минусы | Когда брать |
|---|---|---|---|
| Накладной силиконовый на дно | в разы дешевле, бак не сверлить | без утеплителя тепло уходит наружу | бак можно укрыть сверху |
| Прямой с торца, в гильзе | меняется без слива топлива | короткий, греет угол бака | малый бак, забор у торца |
| Г-образный через фланец сверху | греет дно и зону забора | фланец и холодная зона по месту | длинный бак, забор у дна |
Накладные гибкие нагреватели есть в разделе плоские силиконовые нагреватели, врезные для топлива собраны в разделе нагреватели для нефтепродуктов.
Какой температурный класс нужен для солярки?
T3 или строже. Температурный класс задаёт предельную температуру любой поверхности оборудования: T3 до 200 °C, T4 до 135 °C. У паров дизтоплива температура самовоспламенения около 210 °C, поэтому T3 достаточно, а T4 даёт запас. Здесь путаются даже опытные электрики. Класс выбирают по температуре самовоспламенения, а не по температуре вспышки. Вспышка показывает, при какой температуре над топливом появляются горючие пары. Если солярку греют, паров в баке становится больше, и зона вокруг горловины становится взрывоопасной. Поэтому и нужна взрывозащита.
Самая частая авария связана с уровнем топлива. Бак выработали почти до дна, трубка оказалась над топливом, тепло с неё не снимается, и оболочка за минуты разогревается выше 200 °C. Поэтому на оболочке ставят термовыключатель или датчик уровня, который отключает ТЭН. Без этого никакая маркировка на головке не поможет.
Как устроена сама защита (взрывонепроницаемая оболочка головки, кабельный ввод, группы газов), разобрано отдельно: ТЭН во взрывозащищённом исполнении. Если бак крупнее и ток на 24 В выходит за 50 А, смотрите разбор взрывозащищённый ТЭН 24 В для бака на 800 л.
Что прислать, чтобы мы посчитали подогрев бака
- Эскиз бака с размерами и местом заборной трубки. Подойдёт рисунок от руки, как в этой заявке.
- Утеплён ли бак и можно ли его утеплить.
- Минимальная температура на улице и марка солярки, которую заливают зимой.
- Напряжение: 24 В от борта, 220 В на стоянке или оба.
- Где можно сделать врезку: сверху, с торца, через горловину.
- Требования к взрывозащите: зона и маркировка, если их уже определил проектировщик или служба безопасности.
Есть эскиз бака?
Пришлите размеры, напряжение и минимальную температуру. Посчитаем потери, мощность и форму ТЭНа, документы покажем до оплаты.
Отправить заявку на расчётЧастые вопросы
Подбор ТЭНа для топлива в стационарных ёмкостях разобран в статье подогрев дизтоплива зимой: ТЭН в бак и магистраль. Про низковольтные нагреватели для машин: ТЭН 24 вольта для грузовиков и спецтехники.
← Назад в блог