Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Насос водяной: основа жидкостной системы охлаждения ДВС

Насос водяной: основа жидкостной системы охлаждения ДВС

Для работы жидкостной системы охлаждения двигателя необходимо обеспечить постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Данная задача решается с помощью водяного насоса или помпы — все об этих агрегатах, их типах, конструкции и работе, а также об их правильном выборе, ремонте и замене читайте в статье.

Что такое водяной насос?

Водяной насос (жидкостный насос, помпа) — компонент системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания; циркуляционный насос, обеспечивающий принудительное обращение охлаждающей жидкости по контурам системы.

Подавляющее большинство современных автомобильных, тракторных и иных двигателей имеет жидкостную систему охлаждения — в такой системе теплоносителем, обеспечивающим отбор тепла от наиболее нагретых деталей силового агрегата, выступает вода или антифризы. Наибольшая эффективность системы достигается при принудительной циркуляции теплоносителя — именно с этой целью используются циркуляционные водяные насосы (помпы). Такой насос устанавливается на двигатель и обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости по всем контурам системы охлаждения.

Водяной насос играет важную роль в работе силового агрегата, выход насоса из строя в считанные минуты приводит к перегреву двигателя и может стать причиной серьезных поломок. Поэтому при неисправностях насос необходимо ремонтировать или менять, а чтобы сделать верный выбор, необходимо разобраться в существующих типах помп, их конструкции и принципе работы.

Типы и конструкция водяных насосов

Все современные автомобильные водяные помпы являются насосами центробежного типа, они нагнетают охлаждающую жидкость в систему с помощью вращающегося многолопастного колеса (крыльчатки). В таком насосе крыльчатка находится в замкнутой полости с двумя патрубками: подводящим над центром крыльчатки и нагнетательным на периферии. Охлаждающая жидкость поступает на среднюю часть крыльчатки и отбрасывается ее лопастями на периферию, приобретает ускорение и через нагнетательный патрубок подается в водяную рубашку двигателя. Так между подводящим и нагнетательным патрубками насоса создается разность давлений, обеспечивающая циркуляцию охлаждающей жидкости по системе.

Обычно насос встраивается в систему охлаждения между выпускным патрубком радиатора и впускным патрубком водяной рубашки двигателя. То есть, через помпу проходит уже охлажденная в радиаторе жидкость, благодаря чему на агрегат снижается тепловая нагрузка и продлевается его ресурс.

Конструкция водяного насоса в общем случае проста. Основу агрегата составляет литой корпус с патрубками (подводящим и нагнетающим), внутри которого на валу расположена крыльчатка. Вал крыльчатки удерживается одним или двумя подшипниками в передней стенке корпуса, вся конструкция уплотняется самоподжимным сальником, препятствующим проникновению охлаждающей жидкости в подшипник и ее утечку из корпуса насоса. Сальник имеет пружину, за счет чего он всегда прижат к корпусу насоса и обеспечивает необходимую степень герметичности. Также внутри может располагаться водоотражатель, препятствующий попаданию воды на подшипники изнутри. Снаружи на валу крыльчатки располагается ступица шкива привода насоса, на который может крепиться и вентилятор. На шкиве или на валу со стороны передней стенки корпуса насоса может располагаться пылеотражатель, препятствующий проникновению пыли в подшипник.

Существующие сегодня помпы отличаются конструкцией крыльчатки и корпуса, способом установки на двигатель, типом привода и наличием/отсутствием привода вентилятора охлаждения радиатора.

В помпах используются крыльчатки двух основных типов:

  • Дисковые — крыльчатка конструктивно выполнена в виде плоского диска, на одной поверхности которого расположены прямые или спиральные лопасти;
  • Кольцевые — крыльчатка выполнена в виде двух дисков, между которыми расположены прямые или спиральные лопасти.

Наиболее широкое применение находят дисковые крыльчатки с лопастями различных типов. Кольцевые крыльчатки применяются реже вследствие более сложной конструкции и высокой массы. Дисковые крыльчатки могут быть литыми и штампованными, кольцевые — литыми и сварными (собранными из отдельных компонентов).

По конструкции корпуса и способу установки на двигатель жидкостные насосы бывают:

  • Интегрированные в блок двигателя;
  • Корпусные (автономные).

Насосы первого типа имеют корпус, открытый со стороны крыльчатки — вторую часть корпуса составляет полость в блоке двигателя. Такой насос монтируется непосредственно на двигатель (через прокладку на специально обработанную привалочную поверхность), он занимает мало места и требует выполнения минимального числа соединений, так как нагнетательный патрубок обычно интегрирован в корпус и блок. Именно насосы, интегрированные в блок двигателя, сегодня получили наибольшее распространение.

Насосы второго типа выполнены в виде автономных агрегатов, которые соединяются с системой охлаждения патрубками. Эти насосы тоже устанавливаются на блок двигателя (на привалочную поверхность или на отдельные кронштейны), однако занимают больше места, чем насосы первого типа. В остальном корпусные и интегрированные насосы не имеют принципиальных отличий.

Водяные насосы могут иметь привод двух основных типов:

  • Ремнем/цепью ГРМ;
  • Ремнем привода вспомогательных агрегатов.

В первом случае на насос устанавливается зубчатый шкив (для зубчатого ремня) или звездочка (для цепи), во втором случае используется шкив для обычного клинового или поликлинового ремня. Сегодня используются все типы приводов, однако наибольшее распространение получили насосы с приводом от ремня ГРМ и поликлинового ремня. На ранних двигателях (особенно дизельных) все еще используются клиноременные передачи с одиночными, спаренными, строенными и счетверенными ремнями.

Наконец, шкив привода водяного насоса может использоваться для установки вентилятора охлаждения. Вентилятор может монтироваться на шкив непосредственно (жестко) или через вязкостную муфту, в первом случае вентилятор работает постоянно (так как насос имеет постоянный привод), во втором случае вентилятор включается в работу только в определенном диапазоне температур.

Вопросы выбора, ремонта и замены водяных насосов

Водяной насос имеет ограниченный ресурс, который редко превышает 80-90 тысяч км пробега, поэтому данный агрегат необходимо периодически менять. Для замены необходимо выбирать помпу того же типа и модели, что стояла на двигателе ранее, в противном случае агрегат просто не встанет на свое место или будет работать некорректно. Допускается установка аналогов, однако далеко не для всех автомобилей это возможно.

На многих современных двигателях с приводом насоса ремнем ГРМ замена данного агрегата выполняется одновременно с заменой ремня и его роликов при регламентированном ТО. Это сделано с целью минимизации вмешательства в работу привода газораспределительного механизма — все детали меняются сразу, и система нормально работает весь межсервисный интервал. Для таких двигателей предлагаются полные ремонтные комплекты — ремень ГРМ, его ролики, водяная помпа, уплотнители и крепеж.

При покупке нового водяного насоса необходимо приобретать и прокладку — обычно она идет в комплекте, хотя в ряде случаев уплотнители можно найти отдельно. Для интегрированных в блок насосов необходима одна прокладка, для корпусных насосов может потребоваться несколько прокладок для каждой привалочной поверхности.

В случае, если насос не выработал свой ресурс, но в нем возникли неисправности (утечки, поломка или деформация крыльчатки, износ подшипников и т.д.), допускается выполнение ремонта. Наиболее частая проблема — износ самоподжимного сальника и утечка через него охлаждающей жидкости. Эта неисправность устраняется заменой сальника в сборе, отремонтировать данную деталь, как правило, невозможно. При поломке корпуса или крыльчатки насос проще заменить на новый.

При правильном выборе и замене водяного насоса система охлаждения двигателя будет безотказно работать в любых условиях эксплуатации.

Что такое водяное охлаждение двигателя

Пособие для водителей катеров, яхт, лодок, судов, водного транспорта

31.05.2015 09:50
дата обновления страницы

История изменения сайта

Система охлаждения двигателя катера или лодки

Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо охлаждать его детали, работающие в условиях высокой температуры.

Охлаждение двигателя производится двумя способами: путем обдува воздухом цилиндров (воздушное охлаждение) или путем передачи тепла жидкости, протекающей в зарубашеч-ном пространстве цилиндров (водяное охлаждение).

Воздушное охлаждение в двигателях, установленных на катерах, требует достаточно большого притока воздуха для отбора тепла от стенок цилиндров, что в ряде случаев трудно обеспечить. Лучше всего обеспечивает охлаждение двигателя, установленного на катере, водяное охлаждение. В настоящее время для охлаждения двигателей на катерах применяют две системы водяного охлаждения: открытую и с замкнутой циркуляцией воды. В обеих системах охлаждения циркуляция воды принудительная.

Опыт эксплуатации автомобильных ддигателей, установленных на катерах, показывает, что одной из главных причин плохой их работы (быстрого износа) является неправильный тепловой режим из-за переохлаждения двигателя холодной забортной водой, что наблюдается при открытой системе охлаждения, при которой трудно регулировать температуру воды в рубашке двигателя. Работа двигателя с переохлажденными цилиндрами вызывает конденсацию тяжелых фракций топлива на стенках цилиндров, что приводит к смыванию смазки и оголению стенок цилиндров, разжижению смазки, износу цилиндров, подшипников и шеек коленчатого вала. Кроме того, забортная вода, содержащая ил, песок, растворенную известь и различные другие соли, попадая в систему охлаждения, приводит к увеличенному образованию накипи и загрязнению зарубашечного пространства блока двигателей, ухудшая отдачу тепла от стенок цилиндров. При охлаждении двигателя морской соленой водой на стенках зарубашечного пространства происходит сильное отложение солей, особенно если температура охлаждающей воды будет выше 60° С.

Читать еще:  Электросхема ваз 2115 запуск двигателя

Все вышеуказанные причины привели к тому, что у конвертированных двигателей система водяного охлаждения принята с замкнутой циркуляцией пресной воды, охлаждающей двигатель, и использованием забортной воды для охлаждения циркуляционной.

Рис. 96. Схема охлаждения конвертированного двигателя М51Г-1: 1-водозаборник забортной воды; 2-фильтр забортной воды; 3-водяной насос забортной воды; центробежный насос воды внутренней циркуляции; 5- водо-водяной и водо-масляный теплообменники; 6-расширительный бачок радиатора; 7-термостат; 8- водорас-пределяющап труба; 9-труба, отводящая забортную воду для охлаждения масла редуктора; 10-труба, отводящая забортную воду в выхлопную трубу; 11-выхлопной коллектор; 12-холодильник реверс-редуктора; 13- выхлопная труба; 14-обратная труба

На рис. 96 показана схема системы охлаждения конвертированного двигателя М51Г-1, которая может работать одинаково хорошо как при плавании в море, так и в реках с пресной водой, потому что все детали системы охлаждения, соприкасающиеся с забортной водой, выполнены из меди или бронзы.

В системе охлаждения имеются две цепи циркуляции воды- внутренняя и забортная. Внутренняя цепь циркуляции воды следующая: из центробежного насоса 4 вода попадает в водораспределяющую трубу 8 блока цилиндров, затем в за-рубашечное пространство, далее через термостат 7 в расширительный бачок 6, водо-водяной и водо-масляный теплообменники 5 с секциями (Л, Б, В), выхлопной коллектор 11 и далее по трубе 14 обратно в центробежный насос 4. Теплообменник установлен на специальном кронштейне выше головки блока, так, что вода из блока цилиндров через термостат 7, установленный в патрубке, попадает в верхнюю часть расширительного бачка 6. Включение в цепь циркулирующей воды термостата позволяет очень точно выдерживать тепловой режим при работе двигателя, что очень важно.

Цепь циркуляции забортной воды следующая: через водо-заборник 1 и фильтр забортной воды 2 вода поступает к насосу, далее в теплообменники 5 в секцию В, из нее в секцию Б, а затем в секцию А (секция В охлаждает масло, секции А и Б охлаждают воду внутренней циркуляции). Из водяного теплообменника поток воды раздваивается. Часть воды по трубе 9 идет в холодильник реверс-редуктора 12, охлаждает там масло, а затем по выхлопной трубе вытекает за борт. Другая часть воды по трубе 10 отводится в выхлопную трубу 13 для охлаждения и выводится также за борт. Выпуск забортной воды через в.ыхлопную трубу уменьшает шум выхлопа, но снижает мощность двигателя примерно на 2-3%, за счет затрат на проталкивание воды через выхлопную трубу, и ухудшает очистку цилиндров из-за противодавления.

Водо-водяной теплообменник (см. рис. 92) состоит из расширительного бачка 18 и теплообменника 1, имеющего три секции: секции охлаждения масла 2 (В) и секций 9 и 10 (А и Б) для охлаждения воды внутренней циркуляции. Забортная вода входит в топлообменник через отверстие 15, проходит первую секцию 2 (В), охлаждая масло, далее переходит в секцию 10 (Б) и 9 (А), охлаждая воду внутренней циркуляции. Выходит забортная вода из теплообменника через отверстие 7.

Вода внутренней циркуляции входит в расширительный бачок через отверстие входа циркуляционной воды, из расширительного бачка через отверстие 19 попадает в секцию 10 (Б), где протекает между трубок, далее через отверстие в секцию 9 (Л) и, охлажденная, вытекает через отверстие 11. Доливка воды производится через пробку 6. Наливать воду необходимо ниже уровня горловины бака на 5-6 см.

Через каждые 150 час. работы двигателя надо разобрать теплообменник и промыть его. Разборку можно производить не снимая теплообменник с двигателя. Для этого надо: отсоединить все трубопроводы, связывающие теплообменник с двигателем, снять верхнюю — 5 — и нижнюю — 14 — крышки и вынуть секции из корпуса вверх. Промывку водяных секций теплообменника производят теплой чистой водой. Секцию охлаждения масла промывают керосином, затем продувают сжатым воздухом и просушивают. При прочистке трубок необходимо соблюдать осторожность, так как они имеют очень тонкие стенки.

Рис. 97. Центробежный насос внутренней циркуляции в замкнутой системе охлаждения двигателя: 1-корпус насоса; 2- тавотница; 3-шкив привода насоса; обойма роликовых подшипников; 5-вал насоса; 6-ступица вала; 7-шариковые подшипники; 8-отражательная шайба; 9-прижимная пружина сальника; 10-крыльчатка насоса

Водяной насос внутренней циркуляции (рис. 97) служит для создания принудительной циркуляции воды во внутренней цепи. Для этой цели используются насосы центробежного типа, применяемые на автомобильных двигателях. Устройство насоса следующее: в чугунном корпусе 1, на двух шариковых подшипниках 7, имеющих общую обойму 4, установлен вал 5, на задний конец которого напрессована четырехлопастная крыльчатка 10. Для устранения утечки воды из насоса в ступице крыльчатки имеется сальник, прижимаемый к корпусу насоса пружиной 9. На концах обоймы 4 находятся фетровые сальники, устраняющие вытекание смазки из шариковых подшипников. Чтобы в подшипники не попадала вода, около заднего подшипника установлена отражательная шайба 8. На переднем конце вала надета ступица 6, на которой крепится шкив 3 привода насоса. Для смазки подшипников 7 имеется тавотница 2. Насос расположен в передней части двигателя. Вода равномерно распределяется по всей охлаждаемой рубашке блока цилиндров и в первую очередь направляется на сильно греющиеся части. В блок (рис. 96) вставлена водораспределяющая труба 8, имеющая 6 прорезей, проходящих по всему блоку около клапанных гнезд. Поступающая из насоса вода проходит трубу и направляется через отверстия, в первую очередь на охлаждение гнезд выхлопных клапанов, которые подвергаются наибольшему нагреву. Затем вода охлаждает стенки цилиндров, потом переходит в головку блока, где охлаждает стенки камеры сгорания. При расположении водяного насоса сбоку блока двигателей такие водораспределяющие трубы не ставятся.

Забортная вода подается в теплообменник дополнительно установленным коловратно-эксцентриковым насосом с резиновым ползуном (рис. 98), приводимым в движение от шкива коленчатого вала клиновидным резиновым ремнем. Число оборотов насоса в 1,5 раза меньше числа оборотов коленчатого вала. Подача воды в систему охлаждения составляет 90- 100 л в минуту. Применявшиеся ранее шестеренчатые насосы при работе на забортной воде, имеющей в себе примеси песка, быстро изнашивались и теряли способность подсоса. Кроме того, вода смывала с шестерен смазку, что еще более ускоряло их износ. Все это привело к тому, что шестеренчатые насосы стали заменять на коловратно-эксцентриковые помпы с резиновым ползуном.

Рис. 98. Водяной насос забортной воды: а. 1-корпус насоса; 2-эксцентриковый вал; 3-резиновый ползун; б: схема работы насоса: i-входное отверстие; 2-выходное отверстие

Устройство насоса следующее: в корпусе 1 на подшипниках вращается эксцентриковый вал 2, на этот вал надет резиновый ползун 3. Чтобы ползун не проворачивался вокруг своей оси, он имеет выступ, который входит в углубление корпуса. При вращении эксцентрика ползун начинает двигаться по камере насоса, создавая разрежение у приемного отверстия, благодаря чему вода поступает в камеру насоса. При дальнейшем движении эксцентрика вода выталкивается через выходное отверстие в систему охлаждения. Такой насос обладает следующими преимуществами: 1) износоустойчивостью; 2) работает бесшумно; 3) хорошо подсасывает воду; 4) резиновый ползун не требует смазки.

Средства для чистки катеров

Двигатель скутера. Воздушное или жидкостное охлаждение

Будучи двигателем внутреннего сгорания, двигатель скутера при своей работе выделяет большое количество тепла. По этому, двигатель скутера не может эффективно работать без хорошего охлаждения. Недостаточное охлаждение двигателя неизбежно приведет к перегреву всей цилиндропоршневой группы а, следовательно к, деформации и повышенному износу всех деталей под воздействием высоких температур. По этому, крайне важно, чтобы двигатель скутера работал в правильном температурном режиме.

В данное время на скутера устанавливают двигатели либо с воздушным, либо с жидкостным (водяным) охлаждением. Обе системы обладают рядом преимуществ и недостатков. Ниже описаны основные из них, что поможет вам сделать правильный выбор при покупке скутера.

Двигатель скутера с воздушным охлаждением.

Главным преимуществом, которым обладает двигатель скутера с воздушным охлаждением это простота конструкции и простота в обслуживании. В былые времена на скутера устанавливали исключительно двигатели с воздушным охлаждением. Для того чтобы отвести тепло, на цилиндре и головке цилиндра таких скутеров установлены специальные ребра охлаждения. Ключевым фактором здесь является так называемая площадь «оребрения», чем она больше, тем, следовательно, выше степень охлаждения двигателя. При движении цилиндр обдувается воздушным потоком, который создается либо специальной крыльчаткой, что стоит на коленчатом валу скутера, либо естественным встречным потоком, если на двигатель скутера не установлен защитный кожух ( мопедный вариант).

Кроме простоты конструкции, двигатель скутера с воздушным охлаждением также зачастую обладает лучшими разгонными и скоростными характеристиками, чем двигатель скутера с водяным охлаждением и аналогичным объемом, так ему не надо приводить в работу помпу( насос), которая прокачивает жидкость. Также скутера с воздушным охлаждением, как правило, легче и дешевле своих «водяных» аналогов. Кроме того, отсутствует необходимость менять охлаждающую жидкость, беспокоиться о герметичности патрубков и т.д.

Читать еще:  Бмв е46 двигатель м43 троит

К сожалению, двигатель скутера с воздушным охлаждением не лишен недостатков. Поскольку степень охлаждения цилиндропоршневой группы напрямую зависит от скорости передвижения скутера, то при спокойной и размеренной езде двигатель в любом случае начнет перегреваться, особенно это заметно в летнее время года. Так температура двигателя может легко перейти отметку в 200 градусов Цельсия. При таких высоких температурах эффективность смазки значительно падает. Кроме того, двигатель скутера, с воздушным охлаждениям, подвержен более резким перепадам температур. Естественно, что все это крайне негативным образом сказывается на износостойкости всех деталей цилиндропоршневой группы. По этому, двигатель скутера с воздушным охлаждением живет заметно меньше по сравнению со своими «жидкостными» коллегами. Также двигатель скутера с воздушным охлаждением обладает большим расходом масла. Так что, деньги, сэкономленные на антифризе для охлаждающей жидкости, легко могут уйти на покупку нового масла. Кроме того, скутера с воздушным охлаждением более шумные и от двигателя часто «прет» жаром. Скутера с воздушным охлаждением тяжелее отюнинговать. Например, при расточке, цилиндру нужно более сильное охлаждение, а увеличить площадь охлаждающих ребер нельзя.

Двигатель скутера с жидкостным охлаждением

В отличии от «воздушки», двигатель скутера с жидкостным охлаждением отводит тепло не за счет «оребрения», а за с помощью специальных каналов внутри цилиндра. В каналах циркулирует охлаждающая жидкость ( смесь воды и антифриза). Во время езды, жидкость в цилиндре нагревается, ее плотность уменьшается, и она поднимается вверх в радиатор. Там охлаждающая жидкость остывает, ее плотность увеличивается, и она вновь опускается в цилиндр, затем процесс повторяется. Часто, для того чтобы увеличить эффективность охлаждения, на скутера устанавливают специальную помпу, которая прокачивает охлаждающую жидкость. Помпа приводиться в работу либо непосредственно самими двигателем, либо аккумуляторной батареей.

Вся система полностью герметична, что повышает точку кипения жидкости а, следовательно, и ее теплоемкость. Также радиатор, обычно, комплектуется специальным клапаном для сброса избыточного давления, если такое создается. Часто, также, система жидкокостного охлаждения оснащается термостатом, который может включать и отключать радиатор в зависимости от температуры. Следовательно, в холодную погоду, охлаждающая жидкость будет циркулировать только внутри двигателя, облегчая старт. Затем при нагреве термостат пустит жидкость в радиатор, и система начнет функционировать в нормальном режиме.

Главным плюсом мотора с жидкостным охлаждением является то, что он значительно меньше греться по сравнению с «воздушным» вариантом. Двигатель скутера с водяным охлаждением редко нагревается выше ста градусов Цельсия. При такой температуре с металлом ничего произойти не может, а масло эффективно выполняет свою роль. Также температурный режим у «водянки» значительно стабильней и, следовательно, детали гораздо меньше изнашиваются. Как уже говорилось выше, моторы с жидкостным охлаждением живут значительно дольше своих «воздушных» аналогов. Двигатель скутера с водяным охлаждением гораздо лучше подходит для езды по городу, так как он не перегревается во время долгих стояний на светофорах и в пробках. Кроме того, водянка меньше шумит и лучше подается тюнингу.

Но всем этим преимуществам есть своя цена. Жидкостное охлаждение это гораздо более сложная система, чем воздушное. Из-за всей этой системой нужно внимательно следить. Так необходимо проверять герметичность патрубков, состояние помпы, качество и наличие охлаждающей жидкости. Кроме того, двигатель скутера с жидкостным охлаждением более тяжелый и дорогой.

Что же выбрать?

Подводя итоги, скажу, что скутер с водяным охлаждением больше подойдет «осознанным» скутеристам, которые любят свой скутер и готовы внимательно следить за состоянием всей охлаждающей системы, регулярно менять жидкость и при этом не лить туда что попало. Если же вы не хотите особо заморачиваться с обслуживанием скутера и нуждаетесь в простой рабочей лошадке, которая отслужит свое и отправиться на запчасти, то смело берите скутер с воздушным охлаждением двигателя.

Водяное охлаждение — Water cooling

Водяное охлаждение — это метод отвода тепла от компонентов и промышленного оборудования. Испарительное охлаждение с использованием воды часто более эффективно, чем охлаждение на воздухе . Вода недорогая и нетоксичная; однако он может содержать примеси и вызывать коррозию.

Водяное охлаждение обычно используется для охлаждения автомобильных двигателей внутреннего сгорания и электростанций . Охладители воды, использующие конвективную теплопередачу , используются внутри высокопроизводительных персональных компьютеров для снижения температуры процессоров .

Другие применения включают охлаждение смазочного масла в насосах ; для охлаждения в теплообменниках ; для охлаждения зданий в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и в чиллерах .

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Механизм
    • 1.1 Преимущества
    • 1.2 Недостатки
  • 2 паровые электростанции
    • 2.1 Градирни
  • 3 Двигатели внутреннего сгорания
    • 3.1 Открытый метод
    • 3.2 Повышение давления
    • 3.3 Антифриз
    • 3.4 Другие добавки
  • 4 Силовая электроника и преобразователи
    • 4.1 Техническое обслуживание жидкостного охлаждения
  • 5 Использование компьютера
  • 6 Корабли и лодки
  • 7 Другие приложения
  • 8 См. Также
  • 9 ссылки
  • 10 Библиография
  • 11 Внешние ссылки

Механизм

Преимущества

Вода недорогая, нетоксичная и доступна на большей части земной поверхности. Жидкостное охлаждение обеспечивает более высокую теплопроводность, чем воздушное охлаждение. Вода имеет необычно высокую удельную теплоемкость среди обычных жидкостей при комнатной температуре и атмосферном давлении, что позволяет эффективно переносить тепло на расстояние с низкими скоростями массопереноса. Охлаждающая вода может быть рециркулирована через систему рециркуляции или использоваться в однопроходной прямоточной системе охлаждения (OTC). Высокая энтальпия испарения воды позволяет использовать эффективное испарительное охлаждение для отвода отработанного тепла в градирнях или прудах-охладителях . Рециркуляционные системы могут быть открытыми, если они основаны на испарительном охлаждении, или закрытыми, если отвод тепла осуществляется в теплообменниках с незначительными потерями на испарение. Теплообменник или конденсатор могут отделять бесконтактную охлаждающую воду от охлаждаемой жидкости , или контактная охлаждающая вода может напрямую попадать на такие предметы, как пильные полотна, где разность фаз позволяет легко разделить. Нормы охраны окружающей среды подчеркивают снижение концентрации отходов в бесконтактной охлаждающей воде.

Недостатки

Вода ускоряет коррозию металлических деталей и является благоприятной средой для биологического роста. Растворенные минералы в природных источниках воды концентрируются за счет испарения, оставляя отложения, называемые отложениями. Охлаждающая вода часто требует добавления химикатов для минимизации коррозии и изоляции отложений накипи и биообрастания.

Вода содержит разное количество примесей от контакта с атмосферой, почвой и емкостями. Промышленные металлы имеют тенденцию превращаться в руды в результате электрохимических реакций коррозии. Вода может ускорить коррозию охлаждаемого оборудования как электрический проводник и растворитель для ионов металлов и кислорода. Реакции коррозии протекают быстрее при повышении температуры. Консервация оборудования в присутствии горячей воды была улучшена за счет добавления ингибиторов коррозии, включая цинк , хроматы и фосфаты . Первые два вызывают опасения по поводу токсичности; и последнее было связано с эвтрофикацией . Остаточные концентрации биоцидов и ингибиторов коррозии представляют потенциальную опасность для безрецептурного отпуска и продувки из открытых систем рециркуляции охлаждающей воды. За исключением машин с коротким расчетным сроком службы, закрытые системы рециркуляции требуют периодической обработки или замены охлаждающей воды, что вызывает аналогичную озабоченность по поводу окончательной утилизации охлаждающей воды, содержащей химические вещества, используемой с учетом требований экологической безопасности закрытой системы.

Биообрастание происходит потому, что вода является благоприятной средой для многих форм жизни. Характеристики потока рециркуляционных систем охлаждающей воды способствуют заселению сидячими организмами с целью использования циркулирующего источника пищи, кислорода и питательных веществ. Температура может стать достаточно высокой, чтобы поддерживать теплолюбивое население. Биообрастание поверхностей теплообмена может снизить скорость теплопередачи системы охлаждения; биообрастание градирен может изменить распределение потока, чтобы снизить скорость испарительного охлаждения. Биообрастание может также создавать разную концентрацию кислорода, увеличивая скорость коррозии. Безрецептурные и открытые рециркуляционные системы наиболее подвержены биообрастанию. Биообрастание может подавляться временными изменениями среды обитания. Температурные перепады могут препятствовать созданию термофильных популяций в периодически эксплуатируемых учреждениях; а преднамеренные краткосрочные скачки температуры могут периодически убивать менее устойчивые группы населения. Биоциды обычно использовались для борьбы с биообрастанием там, где требуется устойчивая работа предприятия.

Хлор может быть добавлен в форме гипохлорита для уменьшения биообрастания в системах охлаждающей воды, но позже он восстанавливается до хлорида, чтобы минимизировать токсичность продувочной воды или воды без рецепта, возвращаемой в естественную водную среду. Гипохлорит становится все более разрушительным для деревянных градирен по мере увеличения pH. Хлорированные фенолы использовались в качестве биоцидов или выщелачивались из консервированной древесины в градирнях. И гипохлорит, и пентахлорфенол обладают сниженной эффективностью при значениях pH выше 8. Неокисляющие биоциды может быть труднее детоксикации перед выпуском продувочной или безрецептурной воды в естественную водную среду.

Читать еще:  S6d двигатель чем хорош

Концентрации полифосфатов или фосфонатов с цинком и хроматами или аналогичными соединениями поддерживаются в системах охлаждения для поддержания чистоты теплообменных поверхностей, поэтому пленка гамма-оксида железа и фосфата цинка может ингибировать коррозию путем пассивирования точек анодной и катодной реакции. Они увеличивают соленость и общее количество растворенных твердых веществ, а соединения фосфора могут обеспечивать ограничивающие важные питательные вещества для роста водорослей, способствуя биообрастанию системы охлаждения или эвтрофикации естественной водной среды, получающей продувочную или безрецептурную воду. Хроматы уменьшают биообрастание в дополнение к эффективному ингибированию коррозии в системе охлаждающей воды, но остаточная токсичность продувочной или безрецептурной воды способствует снижению концентраций хроматов и использованию менее гибких ингибиторов коррозии. Продувка может также содержать хром, выщелоченный из градирен, построенных из древесины, консервированной хромированным арсенатом меди .

Общее количество растворенных твердых веществ или TDS (иногда называемое фильтруемым остатком) измеряется как масса остатка, остающегося после испарения измеренного объема отфильтрованной воды . Соленость измеряет изменения плотности или проводимости воды, вызванные растворенными веществами. Вероятность образования накипи увеличивается с увеличением общего количества растворенных твердых веществ. Твердые вещества, обычно связанные с образованием накипи, представляют собой карбонат и сульфат кальция и магния . Скорость коррозии первоначально увеличивается с увеличением солености в ответ на увеличение электропроводности, но затем уменьшается после достижения пика, поскольку более высокие уровни солености снижают уровни растворенного кислорода.

Некоторые грунтовые воды содержат очень мало кислорода при перекачивании из колодцев, но большинство природных источников воды содержат растворенный кислород. Коррозия увеличивается с увеличением концентрации кислорода. Растворенный кислород приближается к уровню насыщения в градирнях. Растворенный кислород желателен при продувке или возвращении безрецептурной воды в естественную водную среду.

Вода ионизируется на катионы гидроксония (H 3 O + ) и анионы гидроксида (OH — ) . Концентрация ионизированного водорода (в виде протонированной воды) в системе охлаждающей воды выражается как pH . Низкие значения pH увеличивают скорость коррозии, а высокие значения pH способствуют образованию накипи. Амфотеризм необычен среди металлов, используемых в системах водяного охлаждения, но скорость коррозии алюминия увеличивается при значениях pH выше 9. Гальваническая коррозия может быть серьезной в водных системах с медными и алюминиевыми компонентами. Кислота может быть добавлена ​​в системы охлаждающей воды для предотвращения образования накипи, если снижение pH компенсирует повышенную соленость и растворенные твердые частицы.

Воздух нам не нужен: почему воздушное охлаждение проиграло «водянкам»

Для человека, эксплуатирующего автомобиль изо дня в день, мотор-«воздушник» – дополнительный шаг к независимости от технических вопросов. В особенности это касается владельцев не новых, а подержанных автомобилей, силовой агрегат которых уже слегка изношен и имеет признаки старения от времени.

Вот только несколько положительных особенностей мотора, не имеющего «водяной рубашки»:

  • машину с «воздушником» не нужно прогревать перед поездкой;
  • не нужно следить за уровнем антифриза;
  • не нужно регулярно тратить деньги на ремонт системы охлаждения и уход за ней;
  • нет угрозы потери антифриза и остановки в пути, а то и поломки двигателя.

Однако у каждого своя правда: этот список существенных для потребителя достоинств в глазах автопроизводителей оказался перевешен другим перечнем – перечнем трудностей, которые конструкторы и технологи должны преодолеть на пути к успешному двигателю. Трудности в самом деле есть, но нам кажется, что команде толковых инженеров и ученых преодолеть их проще, чем, скажем, рядовому водителю (или даже автомеханику!) решить проблему попадания антифриза в маслопровод или, к примеру, разобраться с лопнувшим шлангом или треснувшим расширительным бачком. Впрочем, предоставим право судить вам. Итак, приводим наш рейтинг причин, по которым автопроизводители перестали использовать двигатели воздушного охлаждения.

Причина №1

«Воздушники» трудно проектировать

Работая над созданием мотора с воздушным охлаждением, конструктор должен решать ряд специфических проблем. Так, все цилиндры подобного агрегата расположены отдельно, поэтому нужно учесть неизбежные при сборке деформации их стенок – иначе не избежать неравномерного износа деталей.

Но самая сложная часть цилиндра и головки – их оребренная часть. Ребра должны с одной стороны иметь максимальную теплоотдачу – то есть быть очень массивными и толстыми, а с другой стороны – обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением, то есть быть как можно более тонкими. Путем точных расчетов и экспериментов нужно найти баланс между количеством ребер, поверхностью их теплоотдачи и скоростью воздушного потока. Разница температур между отдельными точками цилиндра должна быть минимальной, при этом стенки цилиндра нужно сделать на 15-20 °C горячее, чем головку.

Кроме того, размеры и форму ребер нужно увязать с соседним цилиндром, расположением клапанов, свечного отверстия, колодцев крепежных шпилек, впускных и выпускных патрубков – и все это на фоне соображений аэродинамики. Ведь привод вентилятора отбирает часть полезной мощности двигателя, и за счет правильной организации потока охлаждающего воздуха под направляющим кожухом эти потери можно снизить.

Комплекса подобных трудностей можно избежать, если… обратиться к жидкостному охлаждению. Вода, как теплоноситель с высокой теплопроводностью и хорошей теплоемкостью, легко сглаживает температурные неравномерности блока цилиндров и их общей головки – поэтому нет потребности в столь сложных конструкторских изысканиях, расчетах и испытаниях.

Причина №2

Сложнее создавать модификации и проводить апгрейд

В отличие от 1950-60-х годов, времен расцвета «воздушников», нынешние конструкторы (а точнее – маркетологи) любят создавать несколько версий одного двигателя – с разным рабочим объемом и степенью форсировки. В случае с воздушным охлаждением это означает не только перерасчет параметров системы обдува, но и каждый раз полную переделку самих цилиндров и головок, которым при изменении объема и степени форсировки требуется новое оребрение – соответственно, с полным циклом новых расчетов и испытаний.

Между тем при изменении мощности мотора с жидкостным охлаждением бывает достаточно вдобавок к расточному блоку просто доработать систему питания, помпу и радиатор.

Причина №3

Сложнее решать вопрос отопления

Излишков тепла, которые можно направить на отопление салона, у моторов с воздушным охлаждением в принципе достаточно. Но рационально использовать их оказалось сложнее, чем в случае с «тосольным» радиатором. Приходилось делать оребренными выхлопные патрубки, «обнимать» их кожухами-рубашками для теплообмена с потоком воздуха, направляемым в салон – да еще принимать меры, чтобы в этот воздух не попали выхлопные газы. Но для серьезных зим подобный вариант был недостаточно эффективен. Поэтому, чтобы наладить в машине с мотором-«воздушником» действительно комфортный микроклимат, в иных случаях оказалось проще использовать автономный бензиновый отопитель – как у наших «Запорожцев». Такая печка получалась сложной и трудно контролируемой. Сегодня, в эпоху компьютеризированного климат-контроля, этот нюанс «воздушников» оказался весьма весомым аргументом «против».

Причина №4

Сложнее решить вопрос шумоизоляции

По своей сути двигатель с оребренными цилиндрами и большим вентилятором более шумный, чем тот, который закрыт «экраном» водяной рубашки системы охлаждения. В особенности – в диапазоне высоких частот, которые наиболее заметны для уха человека. Но еще в прошлом веке инженеры нашли несколько путей решения: малошумные центробежные вентиляторы, слой виброгасящего материала на направляющем кожухе, уменьшенные (за счет тщательно подобранных материалов) зазоры в клапанном механизме и паре поршень-цилиндр. А если совсем по-честному, то при теперешних материалах автохимии и технологиях электронного шумоподавления «заглушить» любой двигатель не было бы проблемой. Но зачем городить огород, если можно просто занести излишнюю шумность «воздушника» в его пассив и засчитать еще одно очко в пользу «водянок»?

Причина №5

Трудоемкость сборки двигателя

Один из самых существенных факторов, повлиявших на отставку моторов с воздушным охлаждением – их низкая технологичность, то есть неважная по сравнению с «водянками» приспособленность к массовому конвейерному производству. Причина в том, что каждый цилиндр охлаждаемого воздухом мотора обычно выполнен отдельно, а не в привычном нам едином блоке. (Исключения конечно были – например, четырехцилиндровые моторы Honda 1300.) Во-первых, очень непросто поштучно отливать цилиндры и головки с их длинными тонкими ребрами, у каждого из которых – строго определенное сечение и зачастую замысловатая форма. В некоторых случаях цилиндры делали из двух металлов – чугунная гильза и алюминиевая ребристая рубашка, заливаемая на чугун после соответствующей подготовки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector