Принцип работы, виды и характеристики систем охлаждения для тепловозов

Маневровые и магистральные тепловозы оснащают двигателями внутреннего сгорания (дизелями). Для бесперебойной работы агрегатов нужно поддерживать правильный температурный режим в процессе эксплуатации. Перепады температур, которые возникают из-за сбоя системы охлаждения тяжелой техники, в большинстве случаев приводят к серьезным неисправностям двигателя.

Маневровые и магистральные тепловозы оснащают двигателями внутреннего сгорания (дизелями). Для бесперебойной работы агрегатов нужно поддерживать правильный температурный режим в процессе эксплуатации. Перепады температур, которые возникают из-за сбоя системы охлаждения тяжелой техники, в большинстве случаев приводят к серьезным неисправностям двигателя.

Решить задачу можно с помощью надежных систем охлаждения для тепловозов. Они защищают элементы мотора от перегрева и потери механической прочности.

Как устроена система охлаждения тепловоза?

Во время работы дизельного двигателя его элементы сильно нагреваются. Чтобы исключить перегрев мотора, придумали способ отведения тепла от нагретых узлов и деталей в охлаждающие воду и масло. Но охладители тоже нагреваются в ходе работы дизеля — их запасы на тепловозе не бесконечны. Для решения проблемы используют систему охлаждения. Главные ее элементы — теплообменники и система регулирования температуры. В качестве охладителя воды и масла применяют атмосферный воздух.

Система охлаждения тепловоза состоит из:

• поверхностных теплообменников (радиаторов) — охлаждают жидкости уличным воздухом;
• промежуточных теплообменников — охлаждают масло дизеля или выполняют гидропередачу водой, которая охлаждается в радиаторах воздухом;
• вентиляторов и системы воздушных каналов — подводят и отводят воздух от радиаторов, системы трубопроводов и насосов, которые отвечают за перемещение охлаждаемых жидкостей и устройств для регулирования режимов работы.

Один из главных элементов системы охлаждения — радиатор. Он выступает в качестве дополнительного теплообменного устройства, способного отвести тепло, которое выделяется при работе дизеля. Состоит из унифицированных секций. Их может быть от шести до восьмидесяти штук в зависимости от вида тепловоза и мощности двигателя.

Каждая стандартизированная секция радиатора оборудована плоскоовальными латунными трубками и медными охлаждающими пластинами. Первые помогают достичь нужных аэродинамических и гидравлических показателей, а вторые — повышают прочность и надежность конструкции.

В зависимости от производителя конструкция секций радиатора может иметь отличия: состоять из круглых охлаждающих трубок или плоскоовальных. Рассмотрим конструктивные особенности секций радиатора и последствия их использования на популярных тепловозах на примере модели 7317.000, которую производит «Завод систем охлаждения».

Секция 7317.000 представляет собой набор трубок из латуни, к которым припаяны охлаждающие медные пластины. Концы трубок встроены в отверстия решеток медных трубных коробок. К решеткам охлаждающие трубки припаяны твердым сплавом.

Трубки секции расположены в 8 рядов в шахматном порядке по направлению потока воздуха. Наличие плоскоовальной трубки из латуни позволяет получить необходимые аэродинамические и гидравлические характеристики секции.

Другие производители предлагают альтернативы модели 7317.000, в конструкции которых круглые охлаждающие трубки. Их применение значительно увеличивает аэродинамическое сопротивление секции радиатора, из-за чего ее теплотехнические характеристики снижаются до сорока процентов. Внедрение их в систему охлаждения тепловоза повышает затраты на эксплуатацию, нагрузку на вентиляторы шахт охлаждения и увеличивает вероятность перегрева мотора и выхода из строя техники.

Как работает система охлаждения тепловоза?

Нагретые элементы дизеля тепловоза охлаждаются таким образом:

• к деталям поступают вода и масло, которые забирают с поверхностей теплоту и отводят ее от них;
• горячие вода и масло поступают в водяные секции радиатора, в которых охлаждаются за счет воздуха.

Для более сильного отвода тепловой энергии обеспечивают принудительный обдув секций радиатора вентиляторами.

Для заправки водяной системы используют пресную кипяченую воду с антикоррозийной присадкой. Заправляют под давлением через специальные отверстия с левой или правой сторон тепловоза. При необходимости ее дозаправляют ручным насосом, открыв вентиль. В холодное время года для заправки применяют горячую воду и заливают ее перед пуском дизеля. Это делает запуск более легким и защищает систему от размораживания.

Схемы охлаждающих устройств

Распространены две схемы:

1. На слабых и локомотивах средней мощности воду охлаждают через водовоздушные радиаторы, а масло — масловоздушные теплообменники. В качестве примера можно привести модели ТЭЗ и ТЭМ2.
2. На мощных локомотивах воду охлаждают с помощью водовоздушных радиаторов, а масло — промежуточных водомасляных теплообменников. Вода из контура охлаждения масла потом охлаждается воздухом таким же образом, как и вода из контура охлаждения двигателя. В качестве примера можно привести модели 2ТЭ10, 2ТЭ116, ТЭП70. Использование в них воды для охлаждения масла позволяет сделать поверхностный теплообменник более компактным.

Обе схемы предполагают использование масляных и водяных насосов, которые отвечают за циркуляцию теплоносителей.

Виды охладительных систем

В зависимости от способа подачи холодного воздуха к радиаторам системы охлаждения делятся на всасывающие и нагнетательные. В первом случае вентиляторное колесо находится вверху шахты, а поверхностный теплообменник — под вентилятором. Во втором случае вентилятор расположен в нижней части шахты, а радиатор — со стороны нагнетательной полости вентилятора.

Виды и срок службы радиаторов для систем охлаждения

Радиаторы могут состоять из секций: водяных, охладителя наддувочного воздуха и масляных. В первых двух в качестве теплообменника выступает вода, в третьем — масло.

Любые радиаторы прослужат долго, если выбрать изделия из материалов повышенной прочности — латуни и меди. Продлить срок службы можно за счет своевременного обслуживания оборудования, которое предполагает промывку, очищение элементов радиатора от накипи, замену охлаждающей жидкости.

Заказать надежные секции радиаторов для системы охлаждения магистральных и маневровых тепловозов можно у ООО «Завод Теплообменного оборудования». Компания предлагает медно-латунные изделия с повышенной коррозионной стойкостью, сверхпрочной конструкцией и усиленным внешним краем охлаждающей пластины. Клиенты могут заказать доставку товара по России и Беларуси, а также забрать его самостоятельно со склада в Брянске.

Ознакомиться с ассортиментом радиаторов для тепловозов и заказать их можно на сайте компании.

Система охлаждения двигателя. Принцип работы системы охлаждения

Автор Master OffRoad На чтение 12 мин. Просмотров 657 Опубликовано 04.04.2022

Содержание

1. Функции системы охлаждения двигателя автомобиля
2. Как работает система охлаждения автомобильного двигателя?
3. Виды систем охлаждения двигателя
4. Схема системы охлаждения двигателя
5. 1. Рубашка охлаждения
6. 2. Помпа
7. 3. Радиатор
8. Видео: Перегрев двигателя. Последствия перегрева.
9. 4. Термостат
10. 5. Вентилятор, датчики
11. Расширительный бачок
12. Неисправности системы охлаждения
13. Основы эксплуатации и обслуживания системы
14. Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости
15. Диагностика негерметичности системы
16. Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя
17. Замена жидкости и промывка
18. Видео «Устройство СО и схема циркуляции»

Функции системы охлаждения двигателя автомобиля

Помимо основной функции в виде отвода тепла от мотора, система охлаждения двигателя (сокращенно СОД) выполняет и другие задачи:

• Охлаждения смазывающих жидкостей в автоматических коробках передач;
• Охлаждения выхлопных газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• Охлаждения воздуха в системе турбонаддува;
• Охлаждения систем смазки двигателя;
• Нагрева воздуха в системе отопления и кондиционирования.

Выход из строя или низкая эффективность работы системы охлаждения ведет к повышенному износу и выходу из строя двигателя деталей двигателя. Рабочая температура современных бензиновых двигателей составляет 100-120°C (или 70-90°C для дизельных моторов), а с учетом облегченных конструкций нынешних моторов и увеличенной мощностью по отношению к объему даже кратковременный перегрев гарантирует мгновенную или очень скорую поломку двигателя. Поэтому правильная работа системы охлаждения в современных автомобилях является гарантом работоспособности и ресурса силовой установки.

Как работает система охлаждения автомобильного двигателя?

Автомобильный двигатель выделяет много тепла во время движения и должен постоянно охлаждаться, чтобы избежать перегрева и повреждения. Чтобы понять как работает охлаждительная система в машине, необходимо знать все основные ее компоненты.

Система охлаждения автомобиля — это сеть компонентов, которая отводит тепло от работающего двигателя. Современные автомобили достигают этого, используя жидкую охлаждающую жидкость и воду, циркулирующие по всей системе, предназначенные для отвода тепла от двигателя.

Виды систем охлаждения двигателя

Регулирование температуры автомобильного двигателя может осуществляться при помощи охлаждающей жидкости (антифриза, ОЖ) и посредством циркуляции воздуха. Исходя из этого различают три вида систем:

• Воздушная. Физически представляет собой обдув, благодаря которому происходит вытеснение горячего воздуха из подкапотного пространства в атмосферу. Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным (с использованием вентилятора). В силу низкой эффективности как самостоятельная система практически не применяется.
• Жидкостная. Представляет собой систему трубчатых контуров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Жидкостное охлаждение может быть принудительным (перекачка насосом), термосифонным (за счет разности в плотности нагретой и охлажденной жидкостей) и комбинированным (охлаждение головки блока цилиндров осуществляется принудительно, а остальные узлы термосифонным принципом). Такая система более эффективна в сравнении с воздушной, но при определенных режимах работы (длительный простой с включенным двигателем, повышенные температуры окружающей среды) может быть недостаточной для качественного охлаждения.
• Комбинированная. Представляет собой использование и воздушного обдува, и жидкостных контуров.

Системы охлаждения на основе жидкости также разделяются на открытые и закрытые. Первые имеют сообщение с атмосферой при помощи пароотводной трубки, а во вторых жидкость полностью изолирована от окружающей среды. В закрытых системах давление антифриза больше, а следовательно, выше и температура кипения. Это позволяет использовать их при высоких температурах нагрева жидкости (до 120°C).

Схема системы охлаждения двигателя

На фотографии схема системы охлаждения двигателя автомобиля ВАЗ 2110 с карбюратором и ВАЗ 2111 с инжектором (оборудование для впрыска топлива).Для бензинового и дизельного двигателей применяются схожие конструкции систем охлаждения. Их стандартный набор элементов следующий:

1. обычный, масляный радиатор и радиатор охлаждающей жидкости;
2. вентилятор радиатора;
3. центробежный насос;
4. термостат;
5. теплообменник отопителя;
6. расширительный бачок;
7. рубашка охлаждения двигателя;
8. система управления.

1. Рубашка охлаждения

Рубашка охлаждения – специальная система каналов в блоке цилиндров и головке блока, по которой движется жидкость. Если рассматривать все по-простому, то выглядит это так: имеется блок, в который устанавливаются цилиндры, а также основные узлы и механизмы. Поверх этого блока сделана оболочка, а пространство между ними и используется как каналы для движения жидкости. Такая конструкция позволяет жидкости омывать цилиндры, проходить рядом с узлами, установленными в блоке и головке, что обеспечивает отвод тепла от них.

2. Помпа

В рубашку охлаждения установлена водяная помпа. Она состоит из приводного зубчатого колеса (шкива) и крыльчатки, которая помещается внутрь рубашки, посаженных на одну ось. Привод ее осуществляется от коленчатого вала при помощи ремня.

Именно водяной насос и обеспечивает циркуляцию жидкости по системе. Получая вращение от коленчатого вала, крыльчатка заставляет двигаться жидкость по каналам рубашки.

3. Радиатор

При этом антифриз циркулирует не только по рубашке. Если бы так и было, то жидкости некуда было бы отдавать тепло, то есть двигатель быстро бы перегревался. Чтобы этого не происходило, в конструкцию включен радиатор.

Представляет он собой конструкцию из двух бачков – в один подается жидкость из рубашки, а из второго она возвращается обратно. Эти бачки между собой соединены большим количеством трубок, по которым жидкость перемещается между ними. Чтобы обеспечить лучший теплообмен, радиатор изготавливают из металлов, обладающих высокой теплопроводностью (медь, алюминий, латунь). Также чтобы повысить теплообмен между трубками располагаются специальные ленты, уложенные определенным образом и имеющие большое количество мест контакта с трубками.

Жидкость, проходя через трубки, часть тепла отдает лентам. Проходящий сквозь радиатор  воздух отбирает тепло и отводит его в окружающую среду. Для обеспечения хорошего потока воздуха радиатор устанавливают в передней части авто. Радиатор с рубашкой охлаждения соединяется при помощи резиновых патрубков.

Отдельно отметим, что благодаря жидкостной системе удалось обеспечить и отопление салона. Для этого в систему охлаждения включили еще один радиатор, который поместили в салоне. Конструктивно он такой же, как и основной радиатор, но по габаритам меньше. Поток воздуха же для него создается при помощи электромотора с вентилятором.

Видео: Перегрев двигателя. Последствия перегрева.

4. Термостат

Система охлаждения должна обеспечивать максимально быстрый выход силовой установки на оптимальный температурный режим. И чтобы это обеспечить, в конструкцию включен термостат. Чтобы понять, для чего он нужен – немного теории.

Если бы конструкция системы состояла только из рубашки и насоса, то двигатель очень быстро бы перегревался, поскольку жидкость двигалась только по каналам в блоке и отвести тепло ей было бы некуда.

Чтобы избежать этого в конструкцию включили радиатор. Но из-за его наличия объем антифриза или тосола увеличивался, к тому же назначение радиатора – отвод тепла, поэтому двигатель очень долго будет выходить на нужную температуру, особенно в зимний период.

Для обеспечения быстрого выхода на необходимую температуру, систему охлаждения разделили на два кольца – малое (задействованы только рубашка охлаждения и насос) и большое (рубашка + насос + радиатор).

Разделением на кольца и занимается термостат. Представляет он собой клапан, который срабатывает от повышения температуры. На разных авто температура его срабатывания отличается, но в целом он работает в диапазоне – 85-95 град. С.

Корпус термостата располагается обычно на блоке цилиндров возле канала, ведущего на радиатор. Пока температура мотора низкая, термостат перекрывает этот канал и жидкость перемещается только по рубашке. По мере повышения температуры этот клапан начинает постепенно открываться, пуская жидкость уже по большому кольцу, с задействованием радиатора. При достижении определенного температурного значения он открывается полностью, и жидкость уже движется только по большому кольцу.

5. Вентилятор, датчики

Бывает так, что потока воздуха недостаточно, чтобы обеспечить нормальный отвод тепла от радиатора. К примеру, такое случается в пробке, когда двигатель постоянно работает, а вот встречного потока воздуха нет, поскольку авто обездвижено.

Чтобы не дать жидкости перегреться, используется вентилятор, создающий принудительно поток воздуха. Размещается он за основным радиатором и приводится в движение электромотором. Включение же его в работу осуществляется за счет установленного в радиаторе температурного датчика.

Дополнительно в конструкцию входит также температурный датчик, который передает данные о температуре на приборную панель в салоне, поэтому водитель может постоянно контролировать температурный режим мотора и своевременно заметить появление неисправности, из-за чего температура мотора «пошла вверх».

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери.

На автомобилях применяют полупрозрачные пластмассовые бачки с заливной горловиной, закрываемой пластмассовой пробкой. Через горловину система заполняется охлаждающей жидкостью, а через клапаны, размещенные в пробке, осуществляется связь внутренней полости бачка и системы охлаждения с атмосферой. В пробке расширительных бачков часто имеется один резиновый клапан, срабатывающий при давлении, близком к атмосферному. При сливе охлаждающей жидкости из системы пробку снимают с расширительного бачка. Расширительный бачок размещается в подкапотном пространстве отделения двигателя, где крепится к кузову автомобиля.

Неисправности системы охлаждения

Все, что может потечь, рано или поздно потечет. Это не только одна из интерпретаций закона Мерфи, но и четкое описание главной неисправности системы охлаждения. Система, включающая в себя порой более 10 резиновых шлангов, постепенно старея, начинает терять герметичность. Текут сами шланги, пропуская жидкость через нитяное армирование, текут хомутовые соединения. Со временем под воздействием противогололедных реагентов и летящих с дороги камней теряет герметичность радиатор. Особенно он страдает на автомобилях без кондиционера, где его не прикрывает теплообменник этой системы. Также радиатор принимает на себя все «удары судьбы» даже при небольших авариях. Течь теплообменника отопителя, хотя он и стоит в более «защищенном» от внешнего воздействия месте, также встречается нередко. Тот же антифриз, просочившийся сквозь сальниковое уплотнение насоса, выводит из строя подшипник, и — «Здравствуй, замена помпы». И хорошо, если вовремя уследите за признаками выхода из строя насоса, а то его поломка приведет или к обрыву ремня ГРМ и аварии двигателя, или к невозможности двигаться дальше на автомобилях, где установлен цепной привод газораспределительного механизма.

Термостат, этот маленький точный приборчик, тоже может начать хандрить. Его клапан может зависнуть или в закрытом, или в открытом состоянии. В первом случае неминуем перегрев двигателя даже в холодную погоду, а во втором двигатель не будет прогреваться до рабочей температуры. Повышенные износ мотора и расход топлива, негреющая печка — вот что гарантирует нам постоянно открытый термостат. Еще остается расширительный бачок. Течь его встречается только в схеме системы охлаждения, где он находится под рабочим давлением.

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Основы эксплуатации и обслуживания системы

Контроль за состоянием системы охлаждения – это необходимое условие комфортного движения на транспортном средстве. Несмотря на то, что неисправности указанной системы не запрещают эксплуатации автомобиля, водитель должен понимать опасность перспективы выхода ее из строя. Перегрев двигателя, более чем возможный в теплое время года, и недостаточный обогрев салона автомобиля в зимнюю пору приводит к необходимости ремонта, порой весьма дорогостоящего.
Соблюдение элементарных правил эксплуатации системы охлаждения двигателя позволит избежать, вовремя предупредить или минимизировать воздействие неисправностей на нормальную работу автомобиля.

Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости

Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.

Диагностика негерметичности системы

Постоянное понижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с ее протеканием. Многочисленные соединения патрубков с элементами системы охлаждения, коррозия основного радиатора или радиатора «печки» приводят к постоянному уменьшению уровня жидкости в расширительном бачке. Диагностирование проблемы связано с обнаружением темных пятен на узлах и агрегатах, расположенных в моторном отсеке, мокрым следам на проезжей части, а также по характерному сладковато-приторному запаха тосола. Более серьезный характер носит обнаружение следов тосола на масляном щупе, что приводит к дорогостоящему ремонту двигателя.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Перегрев может быть связан с несколькими причинами:

1. заклиниванием термостата в положении «закрыто»;
2. засорением каналов системы;
3. недостаточным уровнем жидкости в системе.

А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».

Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.

Замена жидкости и промывка

Если не пришлось заменять какой-либо узел в системе охлаждения раньше, то инструкции рекомендуют менять антифриз не реже чем в 5–10 лет. Если вам не приходилось доливать в систему воду из канистры, а еще хуже — из придорожной канавы, то при замене жидкости систему можно не промывать.

Видео «Устройство СО и схема циркуляции»

Пользователь Рамиль Абудллин опубликовал видео, в котором рассказывает об устройстве и принципе действия, а также циркуляции хладагента по системе охлаждения.

Источники

• https://dr1ver.ru/2625-sistema-ohlazhdeniya-dvigatelya-avtomobilya. html
• https://principraboty.ru/princip-raboty-sistemy-ohlazhdeniya-dvigatelya/
• https://TechAutoPort.ru/dvigatel/sistema-ohlazhdeniya/sistema-ohlazhdeniya-dvigatelya.html
• https://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/ustrojstvo-i-printsip-raboty-sistemy-ohlazhdeniya-dvigatelya/
• https://carspec.info/sistema-ohlazhdeniya
• https://www.zr.ru/content/articles/909838-sistema-okhlazhdeniya-nuzhno-li-e/
• https://ZnanieAvto.ru/otvod-tepla/sistema-oxlazhdeniya-dvigatelya-avtomobilya.html
• https://autodvig.com/sistema-ohlazhdenija/tsirkulyatsiya-tosola-v-dvigatele-10744/

Шесть основных типов систем жидкостного охлаждения

Существует шесть основных типов систем охлаждения, которые вы можете выбрать для удовлетворения потребностей в охлаждении вашей нагрузки. У каждого есть свои сильные и слабые стороны. Эта статья была написана для определения различных типов систем охлаждения и выявления их сильных и слабых сторон, чтобы вы могли сделать осознанный выбор в зависимости от ваших потребностей.

Существует шесть основных типов систем жидкостного охлаждения:

1. Система жидкостного охлаждения
2. Сухая система с замкнутым контуром
3. Сухая система замкнутого цикла с охлаждением трима
4. Испарительная система с открытым контуром
5. Испарительная система с замкнутым контуром
6. Система охлажденной воды

Системы охлаждения жидкость-жидкость

Простейшей из этих систем является система охлаждения жидкость-жидкость. В этом типе системы на вашем предприятии уже имеется достаточное количество охлаждающей жидкости, но вы не хотите подавать эту охлаждающую жидкость в компрессор. Например: у вас есть колодезная вода, но вы не хотите направлять воду из колодца через новый компрессор, потому что качество воды очень плохое (много растворенных твердых частиц, таких как железо, кальций и т. д.), и у вас возникли проблемы со колодцем. вода, загрязняющая ваш теплообменник(и) в прошлом.

Система охлаждения жидкость-жидкость идеально подходит для этой ситуации. Он использует скважинную воду на одной стороне промежуточного теплообменника и хладагент, такой как гликоль и вода, на другой стороне промежуточного теплообменника в замкнутом контуре для охлаждения компрессора. Теплообмен осуществляется через промежуточный теплообменник без загрязнения теплообменника/ов. Загрязнение промежуточного теплообменника, скорее всего, произойдет на стороне колодезной воды, однако, если промежуточный теплообменник выбран правильно, его можно легко разобрать и очистить. Наиболее распространены промежуточные теплообменники пластинчатого и рамного или кожухотрубного типа. Температуры теплоносителя на 5 градусов выше «воды» охлаждения установки возможны при системе типа «жидкость-жидкость». В приведенном выше примере с водой из скважины, если вода из скважины доступна при температуре 55 F, система жидкостного охлаждения способна подавать охлаждающую жидкость при температуре 60 F в нагрузку.

Преимущество системы жидкостного охлаждения заключается в том, что ее покупка и установка относительно недороги. Компоненты могут быть установлены внутри или снаружи. Система недорога для работы только с насосом с замкнутым контуром, использующим любую дополнительную энергию. Техническое обслуживание относительно простое и требует лишь периодического осмотра, смазки и очистки теплообменника по мере необходимости.

Системы жидкостного охлаждения

К недостаткам системы жидкостного охлаждения относятся периодические простои системы охлаждения для очистки. Это можно компенсировать за счет установки резервного промежуточного теплообменника, который вводится в эксплуатацию во время очистки основного промежуточного теплообменника. Резервный теплообменник требует дополнительных затрат, но обеспечивает непрерывную работу охлажденной загрузки во время очистки. Для этой системы требуется регулируемая подача хладагента, как в приведенном выше примере с колодезной водой, для надлежащего охлаждения нагрузки. Могут быть случаи, когда охлаждаемая нагрузка не работает с максимальной производительностью, и «вода» первичного охлаждения установки должна регулироваться, чтобы гарантировать, что нагрузка не будет переохлаждена или недостаточно охлаждена.

Замкнутые системы сухого охлаждения

Замкнутая система сухого охлаждения очень похожа на радиатор вашего автомобиля. В системе используется жидкостный охладитель с воздушным охлаждением для передачи тепла от охлаждающей жидкости с замкнутым контуром, прокачиваемой через ряды ребристых труб, через которые продувается/всасывается окружающий воздух. Основными компонентами системы сухого охлаждения с замкнутым контуром являются охладитель жидкости, который содержит теплообменник воздух-жидкость с вентилятором/ами, насос и блок управления, хладагент и установленные на месте трубопроводы системы. Жидкостный охладитель замкнутой системы сухого охлаждения будет расположен снаружи и будет использовать окружающий воздух для отвода тепла. Температура охлаждающей жидкости на 5–10 F выше температуры окружающей среды по сухому термометру возможна с замкнутой системой сухого охлаждения. Система относительно недорога для работы только с насосом охлаждающей жидкости и вентилятором (вентиляторами) охладителя жидкости, использующими энергию. Вентиляторы имеют термостатическое управление для регулирования температуры охлаждающей жидкости, чтобы нагрузка не переохлаждалась или не переохлаждалась. Периодическая очистка охладителя жидкости может потребоваться из-за грязных атмосферных условий на площадке. Засорение жидкостного охладителя обычно происходит из-за грязи, листьев, семян тополя и т. д.

Системы сухого охлаждения с замкнутым контуром

Преимущество системы сухого охлаждения с замкнутым контуром заключается в том, что устройство очень простое и относительно легко устанавливается. Потребность в энергии относительно невелика, и ее легко контролировать. Техническое обслуживание, как правило, требует лишь периодической проверки, смазки и тестирования жидкости.

Слабость замкнутой системы сухого охлаждения заключается в том, что она зависит от атмосферного сухого термометра. Например, если расчетная температура по сухому термометру в вашем регионе составляет 100 F летом, а вашему оборудованию требуется 9охлаждающая жидкость 0 F; в лучшем случае система может подавать охлаждающую жидкость только при температуре от 105 до 110 F в нагрузку. В этом случае вам потребуется дополнительное охлаждение, чтобы снизить температуру охлаждающей жидкости до 90 F.

Замкнутая система сухого охлаждения также требует для эффективной работы бесплатного чистого воздуха. Это означает, что охладитель жидкости должен быть размещен в месте, не подверженном влиянию преобладающих ветров, не слишком близко к зданию, что позволит рециркулировать теплый отработанный воздух из охладителя жидкости обратно в охладитель жидкости, и, наконец, не в местах с высокой концентрацией пыли, грязи, листьев, семян и т. д.

Во многих случаях лучшим местом для охладителя жидкости является крыша. Поскольку охладитель жидкости расположен снаружи, охлаждающая жидкость также должна иметь концентрацию гликоля определенного типа, чтобы предотвратить замерзание, если в вашем регионе зимой используется сухой термометр, температура которого опускается ниже нуля. Если место очень холодное, может потребоваться значительная концентрация гликоля, чтобы предотвратить замерзание. Концентрации гликоля по мере их увеличения начинают снижать скорость теплопередачи. Например, если вам нужна 50% концентрация этиленгликоля с водой, оборудование теплообменника и расход/давление хладагента должны быть увеличены, чтобы приспособиться к концентрации гликоля. Более крупные охладители жидкости и насосы увеличат стоимость системы по сравнению с системами с меньшей концентрацией гликоля/воды. Этого нельзя избежать в более холодном климате.

Сухая система с замкнутым контуром с охлаждением трима

Сухая система с замкнутым контуром с охладителем трима аналогична сухой системе с замкнутым контуром, но с дополнительным жидкостным охладителем. Эта система обычно используется в местах, где летом температура сухого термометра слишком высока, чтобы обеспечить надлежащую температуру охлаждающей жидкости для нагрузки. С добавленным охладителем балансировки жидкость-жидкость клиент может использовать источник воды для регулировки температуры до желаемой уставки. Много раз использовалась сухая система с замкнутым контуром с охладителем дифферента, чтобы уменьшить зависимость от городской воды в качестве хладагента. Городская вода становится дорогой для покупки и утилизации. Эти системы могут быть использованы для полного отказа от использования городской воды большую часть месяцев в году, что снижает эксплуатационные расходы предприятия. Система должна иметь подачу свободного чистого воздуха и регулируемую подачу хладагента или водопроводной воды, как в системе жидкостного охлаждения.

Преимущество сухой системы с замкнутым контуром с охладителем дифферента заключается в том, что она может обеспечивать температуру охлаждающей жидкости ниже температуры сухой системы с замкнутым контуром. Система уменьшит количество воды, используемой заводом/городом в холодные месяцы.

Недостатки замкнутой сухой системы с охладителем дифферента включают все недостатки, перечисленные для замкнутой сухой системы. Кроме того, теперь в более теплое время года требуется некоторое количество вторичного хладагента. Потребуются дополнительные трубопроводы для охлаждающей жидкости дифферента к/от салазок. Как охладитель трима, так и охладитель жидкости с воздушным охлаждением требуют периодического обслуживания и чистки.

Системы испарительного охлаждения без обратной связи

Следующая система, система испарительного охлаждения без обратной связи, полностью отличается от первых трех, перечисленных выше. Эта система имеет возможность использовать влажный термометр в качестве основы для температуры охлаждающей воды на выходе. Например, если расчетная температура по сухому термометру для данного местоположения составляет 95 F, а расчетная температура по влажному термометру составляет 75 F, система может обеспечить нагрузку примерно 82 F водой.

Система испарительного охлаждения с открытым контуром каскадно пропускает воду через сотовый наполнитель из ПВХ в градирне вместе с окружающим воздухом, продуваемым или всасываемым через наполнитель для испарения воды. Во время испарения оставшаяся вода охлаждается почти на 7 F или выше выше температуры смоченного термометра. Испаренная вода заменяется какой-либо системой подпиточной воды, такой как поплавковый клапан. Оставшаяся вода и подпиточная вода собираются в резервуаре, а затем перекачиваются в нагрузку, и цикл повторяется. В среднем система испарительного охлаждения с открытым контуром требует 4 галлона в минуту подпиточной и продувочной воды на 1 000 000 БТЕ/ч отводимого тепла.

Системы испарительного охлаждения с открытым контуром

Преимущество этой системы заключается в том, что оборудование, как правило, недорогое. Системы могут быть просты в использовании в более теплом климате, но могут потребовать большего контроля в более холодном климате.

Недостатком этого типа систем является то, что они обычно требуют обширной системы очистки воды. В системе очистки воды используются расходуемые химические вещества, чтобы удерживать кальций и растворенные минералы во взвешенном состоянии. Химическая обработка необходима для предотвращения загрязнения градирни, трубопроводов и теплообменников. Неотъемлемой проблемой испарительной системы с открытой градирней является то, что вода, протекающая через градирню, также является теплоносителем, прокачиваемым через нагрузку. Эта вода контактирует с грязной атмосферой. Он собирает загрязняющие вещества, такие как пыль, растительность и т. д. Эти загрязнения попадают в теплообменники и трубопроводы и могут вызвать серьезные проблемы с техническим обслуживанием.

Открытые башни могут иметь проблемы с управлением в зимние месяцы. Они рассчитаны на работу с полной нагрузкой. Они не всегда хорошо работают при частичной загрузке в очень холодном климате. Если бассейн является частью градирни, для работы в холодную погоду требуется нагреватель, чтобы предотвратить замерзание воды в бассейне при отсутствии нагрузки. В холодном климате трубопровод обычно требует изоляции и обогрева для предотвращения замерзания. Дренаж потребуется для продувки воды, чтобы контролировать проводимость из-за постоянного испарения и концентрации растворенных твердых веществ. Постоянно требуется подпиточная вода из внешнего источника, такого как городская вода или очищенная колодезная вода и т. д. Биологический контроль бактерий, слизи и плесени является серьезной проблемой для надлежащей работы открытой системы испарительной башни.

Замкнутые испарительные системы охлаждения

Замкнутые испарительные системы представляют собой гибридные системы. Испарительная система с замкнутым контуром представляет собой открытую градирню со встроенным в нее теплообменником с замкнутым контуром. Вода из градирни остается снаружи в градирне и не циркулирует по трубопроводу теплоносителя. Трубопровод охлаждающей жидкости представляет собой замкнутый контур, в котором раствор гликоля/воды течет от градирни к нагрузке и обратно. Вода отдельной градирни перекачивается из резервуара в верхнюю часть градирни и распыляется через теплообменник (обычно набор трубок), при этом воздух продувается или всасывается через градирню через теплообменник, где испарение воды передает тепло от замкнутый контур охлаждающей жидкости с окружающим воздухом. Оставшаяся в башне вода падает в бассейн, откуда снова закачивается наверх башни, и процесс повторяется. Вода в градирне испарительной системы с замкнутым контуром требует подпиточной воды, химической обработки, дренажа, нагревателя бассейна в холодную погоду и продувки, как и в испарительной системе с открытым контуром, описанной выше.

Системы испарительного охлаждения с замкнутым контуром

Преимущество испарительной системы с замкнутым контуром заключается в том, что она может подавать хладагент с замкнутым контуром к нагрузке примерно на 7–10 F выше температуры смоченного термометра. Охлаждающая жидкость замкнутого контура остается свободной от загрязнений и обеспечивает чистоту теплообменника оборудования и трубопроводов. Любые загрязнения из атмосферы останутся снаружи вместе с градирней. Будет использоваться меньше химикатов для обработки воды, поскольку они обрабатывают только открытую воду в градирне, а не хладагент в трубопроводах и теплообменниках системы.

Недостатки испарительной системы с замкнутым контуром заключаются в том, что вам потребуется вода для очистки, продувки и подпитки для водяной стороны градирни системы. Для работы в холодную погоду система потребует дренажа, а также обогреваемых и изолированных трубопроводов. Для предотвращения замерзания бассейна в холодную погоду в нерабочее время необходим нагреватель бассейна. Для системы требуется дополнительный насос, подключенный к градирне, который обеспечивает циркуляцию воды в резервуаре.

Системы водяного охлаждения

Последний тип системы охлаждения, который мы обсудим, — это система охлажденной воды. Чиллер обычно имеет механическое компрессионное устройство, которое преобразует энергию в сжатый хладагент с помощью компрессора того или иного типа. Сжатый хладагент направляется в конденсатор, который отводит тепло от хладагента в атмосферу или какой-либо жидкий хладагент. Сжатый хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое в конденсаторе и по трубопроводу поступает в испаритель, где дозируется или расширяется в испарителе. Расширение охлаждающей жидкости высокого давления снижает температуру испарителя. Охлаждаемая жидкость прокачивается через теплообменник испарителя, и тепло передается хладагенту. Пар низкого давления возвращается в компрессор, и цикл хладагента начинается снова. Хладагент течет от теплообменника испарителя к нагрузке, где тепло передается хладагенту в теплообменнике нагрузки, а затем возвращается обратно в испаритель для повторения цикла.

Системы охлаждения с охлажденной водой

Сильные стороны чиллера заключаются в том, что он может создавать температуру хладагента намного ниже расчетной температуры по влажному или сухому термометру. Температура охлаждающей жидкости на выходе не так зависит от температуры окружающей среды.

Недостатком чиллера является то, что это довольно сложный механизм. Чиллеры стоят дороже, чем все другие виды охлаждающего оборудования. Они требуют специализированного периодического обслуживания и обученных сертифицированных специалистов по ремонту для правильной эксплуатации. Сами чиллеры создают дополнительную тепловую нагрузку от компрессоров, которая также должна отводиться в конденсаторе. Мощность, необходимая для работы чиллера, намного выше, чем у других типов систем охлаждения, рассмотренных выше. Работа чиллеров в холодную погоду требует специальных дополнительных компонентов на чиллере. Изменения нагрузки могут потребовать специальных средств управления и/или нескольких контуров чиллера для эффективной работы, что увеличивает общую стоимость оборудования.

Заключение

Как видите, существует множество типов систем охлаждения, способных удовлетворить ваши требования. Лучше всего привлечь специалиста по системе охлаждения на раннем этапе планирования, чтобы помочь вам выбрать лучшую систему, соответствующую вашим потребностям.

Для получения дополнительной информации Свяжитесь с Bruce Williams, Hydrothrift Corporation, тел.: 330-264-7982

для более Система охлаждения . .

Типы систем охлаждения в двигателях В двигателе

В этой статье мы обсуждаем типы систем охлаждения В двигателе . В настоящее время для охлаждения двигателей внутреннего сгорания используются следующие две системы :

Необходимость системы охлаждения в двигателе

Для всех двигателей внутреннего сгорания требуется система охлаждения, поскольку сгорание топлива происходит внутри самого двигателя. Все тепло, выделяемое при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не преобразуется в полезную мощность на коленчатом валу. Только около 30% тепла преобразуется в механическую работу. Около 40% уходит через выхлоп. Остальные 30% бесполезно тратить тепло.

Видно, что количество тепла, отдаваемого стенкам цилиндра, является значительным, и если это тепло не отводить от цилиндров, это может привести к заклиниванию поршня, большому расходу топлива, преждевременному зажиганию и выгоранию смазки. и т. д.

Принимая во внимание вышеуказанные факты, следует отметить, что должны быть предусмотрены соответствующие средства для отвода этого избыточного тепла от стенок цилиндра, чтобы поддерживать температуру ниже определенных пределов. Поэтому способ отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя называется системой охлаждения.

Типы системы охлаждения двигателя

Ниже приведены два типа систем охлаждения двигателей:

1. Система воздушного охлаждения
2. Система водяного охлаждения

Система воздушного охлаждения

Система воздушного охлаждения обычно используется в небольших двигателях мощностью до 15-20 кВт. Пневматическая система используется в двигателях мотоциклов, мотороллеров, самолетов и др. стационарных установок. В странах с холодным климатом эта система используется и в автомобильных двигателях.

Тепло отводится непосредственно в атмосферный воздух за счет теплопроводности через стенки цилиндра. Для увеличения скорости охлаждения площадь наружной поверхности цилиндра и головки цилиндра увеличена за счет использования излучающих патрубков и фланцев. В больших единицах, 9Вентиляторы 0152 обеспечивают циркуляцию воздуха вокруг стенок цилиндров и головки цилиндров.

Преимущества системы с воздушным охлаждением

Ниже перечислены преимущества системы с воздушным охлаждением:

• Система с воздушным охлаждением не имеет радиатора или насоса, поэтому система легкая.
• В системе водяного охлаждения есть протечки, а в данном случае протечек нет.
• Растворы охлаждающей жидкости и антифриза не требуются.
• Эту систему можно использовать в холодном климате, где вода может замерзнуть.

Недостатки системы с воздушным охлаждением

• Сравнительно менее эффективна.
• Используется в двигателях самолетов и мотоциклов, где двигатели непосредственно контактируют с воздухом.

Система водяного охлаждения

Система водяного охлаждения используется в двигателях автомобилей , автобусов, грузовиков и т. д. В этой системе вода циркулирует через водяные рубашки вокруг каждой из камер сгорания, цилиндра, седла клапанов и стержни клапанов.

Изображение взято с сайта https://vehiclemaintenanceandrepairs.com

Вода постоянно приводится в движение центробежным водяным насосом, который приводится в движение клиновым ремнем от шкива на коленчатом валу двигателя . После прохождения рубашки двигателя в блок и головки блока цилиндров.

Вода проходит через радиатор . В радиаторе вода охлаждается воздухом, продуваемым через радиатор вентилятором. Обычно вентилятор и водяной насос монтируются и приводятся в действие на общем валу. Пройдя через радиатор, вода сливается и подается к водяному насосу через входной канал цилиндра. Вода снова циркулировала по рубашкам двигателя.

Детали системы водяного охлаждения

1. Радиатор.
2. Клапан термостата.
3. Водяной насос
4. Вентилятор.
5. Водяные рубашки.
6. Смеси антифризов.

Типы систем водяного охлаждения

Система водяного охлаждения бывает следующих типов:

1. Термосифонная система охлаждения.
2. Система циркуляции рабочего колеса.
3. Насос системы циркуляции.
4. Герметичная система охлаждения.

1. Термосифонная система охлаждения

В этой системе используется естественная конвекция воды . т.е. горячая вода имеет меньшую плотность и поднимается вверх. Таким образом, горячая вода в водяной рубашке поднимается вверх и направляется в верхнюю часть радиатора, откуда проходит вниз и охлаждается и собирается в нижнем баке.

Из нижнего бачка снова идет на водяную рубашку блока цилиндров. Эта система естественной циркуляции используется в автомобилях очень старых моделей.

2. Система крыльчатки

Это усовершенствование по сравнению с термосифонной системы охлаждения . И он похож во всех отношениях, за исключением того, что у него есть небольшая крыльчатка, приводимая в движение самим двигателем, для увеличения скорости циркуляции воды.

3. Циркуляционный насос

Это современная схема водяного охлаждения, при которой вода эффективно циркулирует от блока цилиндров к радиатору и обратно с помощью центробежного насоса, приводимого в движение клиновым ремнем двигателя.

4. Напорная система

Это усовершенствование по сравнению с насосной циркуляционной системой охлаждения. В этой системе есть специальная крышка радиатора с подпружиненным нагнетательным клапаном и вакуумным клапаном.

Крышка газонепроницаемая, при прогреве двигателя образуется водяной пар и этому не дают выйти наружу. Поэтому температура кипения воды в системе повышается, так что рабочая температура двигателя также повышается. Более высокая температура дает лучший тепловой КПД.

Клапан давления открывается, когда давление в системе превышает определенный заранее заданный клапан, скажем, 0,5 кг см². и позволяют пару выходить, тем самым избегая образования избыточного давления. Когда двигатель охлаждается, вакуумный клапан открывается и компенсирует потерю воды или воздуха.

Преимущества системы водяного охлаждения

• Равномерное охлаждение цилиндра, головки цилиндра и клапанов.
• Удельный расход топлива двигателя улучшается за счет использования системы водяного охлаждения.
• Если мы используем систему водяного охлаждения, двигатель не нужно размещать в передней части движущегося транспортного средства.
• Двигатель менее шумный по сравнению с двигателями с воздушным охлаждением, так как имеет воду для гашения шума.

Недостатки системы водяного охлаждения

• Зависит от подачи воды.
• Водяной насос, обеспечивающий циркуляцию воды, потребляет значительную мощность.
• Если система водяного охлаждения выйдет из строя, это приведет к серьезному повреждению двигателя.
• Система водяного охлаждения дороже, так как состоит из нескольких частей. Кроме того, он требует большего ухода за его частями.

См. также: Основные компоненты двигателя (названия и изображения деталей двигателя)

Разница между системой воздушного и водяного охлаждения

В [Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания] Следующий момент важен для сравнения воздушного система охлаждения и водяного охлаждения.

Система воздушного охлаждения

1. Конструкция этой системы проста и менее затратна.
2. Вес системы охлаждения (на л.с. двигателя) очень мал.
3. Расход топлива (на л.с. двигателя) больше.
4. Его установка и обслуживание очень просты и менее затратны.
5. Нет опасности утечки или замерзания охлаждающей жидкости.
6. Работает бесперебойно и непрерывно. При этом он не зависит ни от какого теплоносителя.

Система водяного охлаждения

1. Конструкция этой системы сложнее и дороже.
2. Масса системы охлаждения (на л.с. двигателя) в разы больше.
3. Уменьшен расход топлива (на л.с. двигателя).
4. Его установка и обслуживание сложнее и дороже.
5. Существует опасность утечки или замерзания охлаждающей жидкости.
6. Если система выйдет из строя, это может привести к серьезному повреждению двигателя в течение короткого времени.

Заключение

Вот и все, спасибо за прочтение. Теперь я надеюсь, что вы узнали о « Типы системы охлаждения двигателя ». Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения по поводу этой статьи, вы можете задать их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, то, пожалуйста, поделитесь ею с друзьями.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о новых публикациях.