The HVAC system engineering method for a new family of unified cabins of combine harvesters

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Designing a combine harvester cabin climate system is a complex and multi-stage process that includes solving a set of tasks. To solve them, a design engineer must have knowledge and skills in various fields, starting with thermal engineering calculations and ending with experimental research methods and computer modeling, which requires a large amount of intellectual and time resources. Therefore, the task of creating a unified method of engineering of combine harvester cabin HVAC system is highly relevant.

AIM: Development of the HVAC system for a unified cabin of a grain harvester and a forage harvester. The designed HVAC system is purposed to create a comfortable microclimate in the cabin of the combine for 2 people in summer and winter operating conditions.

METHODS: The methodology of calculation and selection of the combine harvester cabin HVAC system, which includes the development of engineering calculation methods and mathematical modeling of thermodynamic and ventilation processes in the cabin, is considered.

RESULTS: The main parameters were determined: heat intakes and heat losses for the grain harvester and forage harvester cabins, which amounted to 2.8 and 2.2 kW for the grain harvester, 2.9 and 2.35 kW for the forage harvester; the required air flow rate supplied to the cabin to ensure a comfortable temperature — 740 m3/h; the percentage of air recirculation regarding the conditions of absence of fogging and creation of excessive pressure in the cabin — 75%; the cooling and heating capacity of the HVAC system, taking into account the operating conditions of the combine, are 7.8 and 6.3 kW respectively. The selection of the main equipment of the HVAC system for a unified cabin for a new family of unified cabins of combines — the BUHLER 1000 MFWD evaporator-heater and the Valeo TM16 compressor are chosen.

CONCLUSION: The HVAC system designed in accordance with the presented methodology is capable of ensuring a comfortable cabin air temperature in the range of 22–24 °C at various operating modes of the combine harvester in different regions. In addition, the HVAC system parameters eliminate fogging of the cabin windows and the penetration of dusty air inside due to the created excessive pressure.

About the authors

Viktor V. Maslensky

Don State Technical University

Author for correspondence.
Email: vicleng@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4618-029X
SPIN-code: 2633-4832

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Life Safety and Environmental Protection Department

Russian Federation, 1 Gagarin square, 344003 Rostov-on-Don

Yury I. Bulygin

Don State Technical University

Email: bulyur_rostov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0644-7412
SPIN-code: 3720-4160

Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Life Safety and Environmental Protection Department

Russian Federation, 1 Gagarin square, 344003 Rostov-on-Don

Alexander V. Pavlikov

Don State Technical University

Email: sanya.pavlikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5227-9635
SPIN-code: 5847-5001

Assistant of the Life Safety and Environmental Protection Department

Russian Federation, 1 Gagarin square, 344003 Rostov-on-Don

References

  1. Mihajlov MV, Guseva SV. Mikroklimat v kabinah mobil’nyh mashin. Moscow: Mashinostroenie; 1977. (In Russ.)
  2. Rodimcev SA, Gavrichenko AI, Gal’yanov IV, et al. Issledovaniya germetichnosti kabin sel’skohozyajstvennoj tekhniki s pomoshch’yu indikatornyh pokazatelej. Vestnik NGIEI. 2017;12(79):53–63.
  3. Guseva SV. Issledovanie i uluchshenie mikroklimata v kabine zernouborochnogo kombajna [dissertation]. Moscow; 1974. (In Russ.)
  4. Mihajlov VA, Sharipova NN. Sredstva normalizacii mikroklimata i ozdorovleniya vozdushnoj sredy v kabinah traktorov. Moscow: MAMI; 2002. (In Russ.)
  5. Babenkov Yu., Ozersky A., Romanov V, et al. Experimental studies of the air conditioning system efficiency in the cab of “TORUM 785” combine harvester. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 273. P. 07001. doi: 10.1051/e3sconf/202127307001
  6. Gavrichenko AI, Shapovalov AN. Ocenka summarnogo kolichestva tepla, postupayushchego v kabinu mobil’noj mashiny, i effektivnosti sredstv ee teplozashchity. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2011;2:34–35. (In Russ.)
  7. Ustinov AS, Savin IK. Teplotekhnika. Petrozavodsk: Izd-vo PetrGU; 2010.
  8. Ustinov AS, Pituhin EA, Savin IK. Modelirovanie mikroklimata kabiny transportnogo sredstva. Vestnik MAH. 2007;3:19–22. (In Russ.)
  9. Maslenskij VV. Uluchshenie uslovij truda operatorov tekhnologicheskih i mobil’nyh mashin v usloviyah nagrevayushchego mikroklimata [dissertation]. Rostov-on-Don; 2021. (In Russ.)
  10. Bulygin YuI, Shchekina EV, Maslenskij VV. Razrabotka elementov sistemy normalizacii mikroklimata v kabine zernouborochnogo kombajna TORUM. Bezopasnost’ tekhnogennyh i prirodnyh sistem. 2019;2:2–12. (In Russ.)
  11. Meskhi BCh, Bulygin YuI, Maslenskij VV, et al. Ocenka termoradiacionnogo rezhima rabochego mesta kranovshchika s cel’yu obosnovannogo vybora klimaticheskoj sistemy kabiny metallurgicheskogo krana. Bezopasnost’ truda v promyshlennosti. 2021;2:7–14. (In Russ.)
  12. Bogoslovskij VN, Pirumov AI, Posohin VN, et al. Vnutrennie sanitarno-tekhnicheskie ustrojstva. V 3. CH. 3. Ventilyaciya i kondicionirovanie vozduha. Kn. 1. Moscow: Strojizdat; 1992. (In Russ.)
  13. Bulygin YuI, Maslenskij VV. Raschet i vybor oborudovaniya klimaticheskoj sistemy unificirovannoj kabiny dlya zernouborochnogo i kormouborochnogo kombajna: otchet NIR (zaklyuch.) DSTU; Rostov-on-Don, 2020. Reg. № AAAA-A20-120021890156-7. (In Russ.)
  14. Yavnel’ BK. Kursovoe i diplomnoe proektirovanie holodil’nyh ustanovok i sistem kondicionirovaniya vozduha. Moscow: Kniga po Trebovaniyu; 2012. (In Russ.)
  15. Dossat Roj Dzh. Osnovy holodil’noj tekhniki. Moscow: Legkaya i pishchevaya prom-st’; 1984. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The process of changing the air condition in the i-d diagram for the summer conditions.

Download (737KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The process of changing the air condition in the i-d diagram for the winter conditions: Н — the state of the outdoor air; В — the state of the air inside the cabin; C — the state of the mixture of recirculating and outdoor air; П — the state of the supply air.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The results of computer simulation of microclimate parameters in the cabin with the working HVAC system of the combine harvester cabin: a — lines of flow rate; b — air temperature.

Download (644KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».