Жидкостная система охлаждения двигателя.



Виды жидкостных систем охлаждения

Жидкостная система охлаждения может быть термосифонной и принудительной, открытой и закрытой.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены принудительной системой охлаждения закрытого типа из-за ряда существенных преимуществ.

При термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует по рубашке охлаждения и соединенному с ней радиатору благодаря разнице плотности горячей и холодной жидкости в верхней и нижней части системы (горячая жидкость поднимается, а холодная опускается самотеком, без применения перекачивающих устройств). Такая система проста, но малоэффективна и требует радиатор увеличенной емкости.

Поэтому термосифонная система жидкостного охлаждения распространения на автомобильных двигателях не получила; обычно применяется принудительная система охлаждения, в которой циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается жидкостным насосом.

Открытая система сообщается с окружающей средой (атмосферой) непосредственно, т. е. в такую систему постоянно может поступать воздух, а из системы выпускаться пар.

Закрытая система сообщается с окружающей средой посредством специальных клапанов, размещенных в пробке радиатора или крышке расширительного бачка. Такая система сообщается с атмосферой лишь в случае значительного превышения давления в ней, выпуская пар и горячий воздух через клапана. Это позволяют поднять давление и температуру кипения охлаждающей жидкости, благодаря чему можно уменьшить габаритные размеры радиатора.

Закипевшая охлаждающая жидкость резко снижает эффективность системы охлаждения, так как в этом случае в жидкости образуются пузырьки пара, препятствующие циркуляции жидкости и теплообменным процессам. Поэтому современные автомобильные двигатели оснащаются закрытой системой охлаждения, позволяющей использовать более высокий нагрев жидкости без закипания.

***

Устройство и работа жидкостной системы охлаждения

В классическом исполнении жидкостная система охлаждения двигателя состоит из жидкостного и воздушного трактов.
Жидкостный тракт системы включает в себя (см. рис. 1): рубашку 6 охлаждения, термостат, радиатор 1, жидкостный насос 5, расширительный бачок 4 и трубопроводы.

Воздушный тракт системы состоит из радиатора 1, вентилятора 9 и направляющих элементов тракта (диффузора).

Принцип действия системы охлаждения заключается в следующем: жидкостный насос 5, приводимый от коленчатого вала двигателя, засасывает охлаждающую жидкость из нижней части радиатора и нагнетает ее в рубашку охлаждения 6. Проходя по каналам и полостям рубашки, жидкость забирает избыток теплоты у цилиндров и головки блока цилиндров, охлаждая детали.

Затем охлаждающая жидкость через систему патрубков и термостат поступает в верхний бачок 12 (рис. 1,б) радиатора, откуда по множеству трубок, составляющих сердцевину радиатора, скатывается в нижний бачок, отдавая по пути теплоту и охлаждаясь.

Далее охлаждающая жидкость опять засасывается насосом и циркуляция повторяется.

Описанный путь охлаждающей жидкости называют циркуляцией по большому кругу (рис. 2,б).



На пути охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в верхнем патрубке устанавливается специальный прибор — термостат, представляющий собой температурный клапан, который автоматически, в зависимости от степени нагрева, изменяет направление движения охлаждающей жидкости.

Если жидкость холодная, т. е. еще не прогрелась до рабочей температуры, клапан термостата перекрывает проход жидкости в радиатор и направляет ее сразу в насос, откуда она вновь поступает к рубашке охлаждения двигателя.

Такой путь жидкости, когда она перемещается, минуя радиатор, называется циркуляцией по малому кругу (рис. 2,а).

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев до рабочих температур. Когда двигатель прогревается, термостат обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по большому кругу, через радиатор.

Клапан термостата начинает открываться, пропуская охлаждающую жидкость в радиатор при температуре 70…87 ˚С.

***

Интенсивному охлаждению жидкости в радиаторе способствует поток воздуха, создаваемый вентилятором 9. Скорость потока охлаждающего воздуха зависит от скорости движения автомобиля. Изменить скорость воздушного потока можно с помощью жалюзи 2 (рис. 2,а), установленных перед радиатором.

На современных автомобилях изменение интенсивности обдува радиатора воздухом осуществляется автоматическими устройствами, например, вентиляторами с приводом от управляемого термодатчиком электродвигателя, гидромуфтами различных конструкций и т. п.

Охлаждающая жидкость может подводиться к рубашке охлаждения двигателя через нижний пояс цилиндров, верхний пояс и головку блока цилиндров.
Подвод охлаждающей жидкости через нижний пояс цилиндров характерен для дизелей, которые допускают повышение температуры головки блока цилиндров, способствующее лучшему воспламенению рабочей смеси от сжатия.

В двигателях с принудительным воспламенением, склонных к детонации при наличии в камере сгорания перегретых зон, охлаждающая жидкость подводится через верхние пояса (рис. 1,б) или даже через головку блока цилиндров (рис. 1,в). В последнем случае нагретые участки головки блока цилиндров охлаждаются наиболее интенсивно.

Для подвода охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения иногда применяют водораспределительные трубы 14 (рис. 1,в), имеющие окна против каждого цилиндра. Благодаря этому достигается параллельный подвод охлаждающей жидкости одинаковой температуры ко всем цилиндрам и улучшается равномерность их охлаждения.

Контроль над работой системы охлаждения осуществляется с помощью датчиков и указателя температуры, а также сигнализатора аварийной температуры охлаждающей жидкости.

Датчики устанавливаются в системе охлаждения двигателя, а указатель и сигнализатор – на приборной доске (щитке приборов) в кабине водителя.

Теплота, отводимая жидкостью от деталей двигателя, используется для подогрева впускного трубопровода, улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.

***

Назначение и устройство радиатора



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики




• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Система охлаждения двигателя — устройство, принцип работы, конструкция

Назначение и характеристика

Системой охлаждения называется совокупность устройств, осуществляющих принудительный регулируемый отвод и передачу теплоты от деталей двигателя в окружающую среду.

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального температурного режима, обеспечивающего получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного срока службы двигателя.

При сгорании рабочей смеси температура в цилиндрах двигателя повышается до 2500 °С и в среднем при работе двигателя составляет 800…900°С. Поэтому детали двигателя сильно нагреваются, и если их не охлаждать, то будут снижаться мощность двигателя, его экономичность, увеличиваться изнашивание деталей и может произойти поломка двигателя.

При чрезмерном охлаждении двигатель также теряет мощность, ухудшается его экономичность и возрастает изнашивание.

Для принудительного и регулируемого отвода теплоты в двигателях автомобилей применяют два типа системы охлаждения (рисунок 1). Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя.

Рисунок 1 – Типы систем охлаждения

Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля.

Жидкостная система охлаждения

В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно.

Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15…20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя.

Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 …100 °С на всех режимах работы двигателя.

Это возможно при условии, что с охлаждающей жидкостью уносится в окружающую среду 25…35 % теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. При этом в бензиновых двигателях величина отводимой теплоты больше, чем в дизелях.

На рисунке 2 приведена диаграмма распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателей автомобилей при жидкостной системе охлаждения.

Рисунок 2 – Диаграмма распределения теплоты

Из диаграммы следует, что в механическую работу преобразуется 20…35% теплоты, уносится с отработавшими газами 35…40%, теряется на трение 5 % и уносится с охлаждающей жидкостью 25…35 % теплоты.

По сравнению с воздушной жидкостная система охлаждения более эффективная, менее шумная, обеспечивает меньшую среднюю температуру деталей двигателя, улучшение наполнения цилиндров горючей смесью и более легкий пуск двигателя при низких температурах, а также использование жидкости для подогрева горючей смеси и отопления салона кузова автомобиля. Однако в системе возможно подтекание охлаждающей жидкости и имеется вероятность переохлаждения двигателя в зимнее время.

В двигателях автомобилей жидкостная система охлаждения получила наиболее широкое распространение.

Воздушная система охлаждения

В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Для более интенсивного отвода теплоты от цилиндров и головок цилиндров они выполнены с оребрением. Вентилятор у V-образного двигателя установлен в развале между цилиндрами и приводится клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Двигатель сверху, с передней и задней сторон закрыт кожухами, направляющими потоки воздуха к наиболее нагреваемым частям двигателя. Вентилятор отсасывает воздух из внутреннего пространства, ограниченного развалом цилиндров. Поток воздуха, входящий снаружи в пространство между развалом цилиндров, проходит между ребрами цилиндров и головок и охлаждает их. На режиме максимальной мощности вентилятор потребляет 8 % мощности, развиваемой двигателем.

Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных — обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70… 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов.

Воздушная система охлаждения имеет ограниченное применение в двигателях.

Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Работа системы

Рисунок 3 — Система охлаждения двигателя

1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4 — патрубок; 6 — бачок; 7, 9 — пробки; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16 — ремень; 17- насос; 19 – термостат

При непрогретом двигателе основной клапан термостата 19 (рисунок 3) закрыт, и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость нагнетается насосом 17 в рубашку охлаждения 8 блока и головки цилиндров двигателя. Из головки блока цилиндров через шланг 3 жидкость поступает к дополнительному клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране — в отопитель салона кузова автомобиля.

При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор, охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос. Меньшая часть жидкости, как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно, и охлаждающая жидкость циркулирует в этом случае по двум направлениям (кругам циркуляции).

Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, чем обеспечивается автоматическое поддержание оптимального температурного режима двигателя. Расширительный бачок 6, заполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый клапан, установленный в пробке 7 бачка. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, которая имеет пробку 9 с клапанами. Бачок компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, и в системе поддерживается постоянный объем циркулирующей жидкости.

Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения имеются два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое в блоке цилиндров двигателя. Температура жидкости в системе контролируется указателем, датчик которого установлен в головке блока цилиндров двигателя.

Жидкостный насос

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа (рисунок 4).

Рисунок 4 – Жидкостный насос (а) и вентилятор (б) двигателя

1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13,14 — шкивы; 12 — ремень; 15 — вентилятор; 16 — накладка; 17 – болт

Вал 6 насоса установлен в отлитой из алюминиевого сплава крышке 4 в двухрядном неразборном подшипнике 5. Подшипник размещен и зафиксирован в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1, а на другом конце — ступица 7 и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 10 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство 9, состоящее из самоподжимной манжеты и графитокомпозитного кольца, установленное на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала.

Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. С помощью этого ремня также вращается шкив 14 генератора. Нормальную работу насоса и вентилятора обеспечивает правильное натяжение ремня.

Натяжение ремня регулируют путем перемещения генератора в сторону от двигателя (показано на рисунке 4 (а) стрелкой). Насос корпусом 2, отлитым из алюминиевого сплава, крепится к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя.

Жидкостный насос с приводом от зубчатого ремня

Рассмотрим устройство насоса, привод которого осуществляется зубчатым ремнем (рисунок 5).

Рисунок 5 – Жидкостный насос двигателя

1 — шкив; 2 — винт; 3 — подшипник; 4 — вал; 5 — корпус; 6 — уплотнительное устройство; 7 — отверстие; 8 — крыльчатка

Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразборном двухрядном шариковом подшипнике 3. Подшипник стопорится в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим в себя графитокомпозитное кольцо и манжету. На переднем конце вала напрессован зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем конце — крыльчатка 8. В крыльчатке сделаны два сквозных отверстия 7, которые соединяют между собой полости с охлаждающей жидкостью, расположенные по обе стороны крыльчатки. Благодаря этим отверстиям выравнивается давление охлаждающей жидкости на крыльчатку с обеих сторон, что исключает осевые нагрузки на вал насоса при его работе.

Вал насоса приводится во вращение через шкив 1 зубчатым ремнем привода распределительного вала от коленчатого вала. При вращении вала жидкость поступает к центру крыльчатки и под действием центробежной силы направляется в рубашку охлаждения двигателя. Насос крепится корпусом к блоку цилиндров двигателя через уплотнительную прокладку.

Термостат

Термостат способствует ускорению прогрева двигателя и регулирует в определенных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Термостат представляет собой автоматический клапан. В двигателях автомобилей применяют неразборные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Рисунок 6 – Термостат

1, 6, 11 – патрубки; 2, 8 – клапаны; 3, 7 – пружины; 4 – баллон; 5 – диафрагма; 9 – шток; 10 – наполнитель

Термостат (рисунок 6) имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6. Через патрубок 1 термостат соединяется с головкой блока цилиндров двигателя, а через патрубок 11 — с нижним бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения.

Основной клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3.

При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 °С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 °С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

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.

Радиаторы автомобилей

Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Рисунок 7 – Неразборный радиатор (а) и кожух (б) вентилятора двигателя

1 – пробка; 2 – горловина; 3, 4 – бачки; 5 – сердцевина; 6 – патрубок; 7, 8 – клапаны; 9 – кожух; 10 – уплотнитель

Радиатор автомобиля (рисунок 7, а) — неразборный, имеет вертикальное расположение трубок и горизонтальное расположение охлаждающих пластин. Бачки радиатора и трубки латунные, а охлаждающие пластины стальные, луженые. Трубки и пластины образуют сердцевину 5 радиатора. В верхнем бачке 3 радиатора имеется горловина 2, через которую систему охлаждения заполняют жидкостью. Горловина герметично закрывается пробкой 1, имеющей два клапана — впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевшая охлаждающая жидкость через патрубок 6 и соединительный шланг выбрасывается в расширительный бачок. Впускной клапан не имеет пружины и обеспечивает связь внутренней полости системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его пробке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан перепускает жидкость из расширительного бачка при уменьшении ее объема в системе (при охлаждении) и пропускает в расширительный бачок при увеличении объема (при нагревании жидкости).

Радиатор установлен нижним бачком 4 на кронштейны кузова на двух резиновых опорах, а вверху закреплен двумя болтами через стальные распорки и резиновые втулки. Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух 9 вентилятора (рисунок 7, б), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнители 10, которые уменьшают проход воздуха к вентилятору помимо радиатора и предохраняют от поломок кожух и радиатор при колебаниях двигателя на резиновых опорах крепления. Радиатор не имеет жалюзи и утепляется в случае необходимости специальным съемным чехлом-утеплителем.

Разборный радиатор

Радиатор автомобиля, приведенный на рисунке 8, — разборный, с горизонтальным расположением трубок и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен двухходовым — охлаждающая жидкость входит в него и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой.

Рисунок 8 – Разборный радиатор (а) и электровентилятор (б) двигателя.

1, 8 — бачки; 2 — сердцевина; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 – пробка

Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок 1 имеет сливную пробку 10, в нем установлен датчик 3 включения вентилятора. К бачкам через резиновые уплотнительные прокладки 4 крепится сердцевина 2 радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок и алюминиевых пластин с насечками. В части трубок вставлены пластмассовые турбулизаторы в виде штопоров. Двойной ход жидкости через радиатор, насечки на охлаждающих пластинах и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что повышает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе.

Алюминиевая сердцевина и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора — сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают радиатор нечувствительным к вибрациям.

Вентилятор

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы.

Вентилятор 15 двигателя (см. рисунок 4, б) — шестилопастный. Лопасти его имеют скругленные концы и расположены под утлом к плоскости вращения вентилятора. Вентилятор крепится накладкой 16 и болтами 17 к ступице и приводится во вращение от шкива коленчатого вала.

На некоторых двигателях (см. рисунок 8, б) применяется электровентилятор. Он состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Другие статьи по системам двигателя

• Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
• Газораспределительный механизм (ГРМ)
• Неисправности и техническое обслуживание КШМ и ГРМ
• Гидравлический толкатель клапана
• Система смазки двигателя
• Вентиляция картера двигателя
• Техническое обслуживание системы охлаждения
• Стартер — назначение, устройство, работа
• Электронное управление двигателем
• Датчики контроля параметров работы двигателя

Каковы критические аспекты конструкции кожуха и змеевика при нагреве и охлаждении сосудов?

Следующие идеи являются частью периодической серии, автором которой является Грег Макмиллан, отраслевой консультант, автор многочисленных книг по управлению технологическими процессами и старший научный сотрудник Monsanto на пенсии.

Примечание редактора : это первая часть серии блогов, состоящей из четырех частей, посвященной интеллектуальной автоматизации нагрева и охлаждения резервуаров. Нажмите на эти ссылки, чтобы прочитать часть 2, часть 3 или часть 4

Система нагрева и охлаждения имеет решающее значение для судов, поскольку температура играет огромную роль в определении качества продукции. Предел того, что можно сделать для увеличения производительности, зависит от возможностей системы нагрева и охлаждения. Система также может быть источником разрывов и нелинейностей. Большинство проблем с регулированием температуры, помимо настройки, можно отнести к недостаткам в конструкции змеевика сосуда, рубашки или теплообменника, а также в конструкции технологического процесса, трубопроводов и системы управления. В этом посте я оцениваю критические аспекты конструкции куртки и катушки.

Нагрев необходим для эндотермических реакций (реакций, потребляющих энергию), для выпаривания испаряемых жидкостей или для доведения сосуда до рабочей температуры. Охлаждение необходимо для экзотермических реакций (реакций, в результате которых выделяется тепло), конденсации конденсируемых паров и для доведения сосуда до рабочей температуры. Часто требуется как нагрев, так и охлаждение. Раздельное регулирование используется для переключения между нагревом и охлаждением. При управлении с раздельным диапазоном для экзотермического реактора с клапаном охлаждения при отказе, когда выходной сигнал контроллера температуры увеличивается от 0% до точки разделения диапазона, клапан охлаждения переходит из полностью открытого в полностью закрытое. Когда выходной сигнал регулятора температуры увеличивается от точки разделения диапазона до 100 %, клапан нагрева переходит из закрытого положения в полностью открытое. Точка разделения диапазона традиционно устанавливается на 50 %, но было бы лучше установить ее так, чтобы изменение температуры при изменении расхода было примерно одинаковым для каждого клапана (например, коэффициенты усиления процесса без обратной связи одинаковы для каждого клапана).

Охлаждение и нагрев могут быть применены непосредственно к сосуду с помощью поверхностей теплообмена снаружи сосуда (например, рубашки) или внутри сосуда (например, змеевики) или косвенно через рециркуляционный поток процесса. Теплообменники используются в некоторых системах контроля температуры рубашки и во всех системах контроля температуры рециркуляции технологического процесса (обсуждается в частях 3 и 4 этой серии блогов).

Использование системы рециркуляции для змеевиков и кожухов может устранить увеличение времени простоя, усиление процесса, задержку теплопередачи и засорение при низких нагрузках нагрева и охлаждения, что приводит к колебаниям и потенциально небезопасной работе. Использование точных дроссельных клапанов и внешней обратной связи сброса может устранить многие из колебаний, обычно преобладающих в точке разделения диапазона. См. книгу 9 ISA Грега Макмиллана.0003 Advances in Reactor Measurement and Control для подробного ознакомления с практическими возможностями разработки стратегий управления для достижения качества продукта и максимизации выхода и производительности различных типов ферментеров, биореакторов и химических реакторов.

Змеевики обеспечивают более быстрый и агрессивный нагрев и охлаждение. Куртки обеспечивают более равномерное распределение тепла. Тем не менее, рубашки имеют более низкую скорость полезного действия на поверхности теплопередачи, что может увеличить скорость загрязнения и требует хорошего перемешивания, чтобы обеспечить равномерное воздействие рубашки на все жидкое содержимое. Змеевики обеспечивают отличную передачу тепла жидкостям внутри, но, как правило, не в выпуклом дне. При низком уровне жидкости технологическая жидкость может не контактировать со змеевиками. Для сильно экзотермических реакторов идеального вытеснения, таких как газовые реакторы, змеевики обеспечивают более эффективное охлаждение за счет прямого технологического контакта в активной зоне и высоких скоростей жидкости внутри и снаружи змеевиков.

Информация: Змеевики обеспечивают более быстрое и агрессивное охлаждение и не требуют хорошо перемешанной технологической жидкости, но не обеспечивают хорошей теплопередачи при низких уровнях жидкости.

Многие аспекты контроля температуры для змеевиков и кожухов одинаковы. Например, и змеевик, и система кожуха выигрывают от поддержания постоянного расхода через змеевик и кожух за счет использования рециркуляционного насоса и трубопровода для возврата коммунального потока от выхода обратно к входу змеевика или рубашки, а также от устранения разделения диапазона. разрывы в конструкции регулирующего клапана и системы управления.

Insight: Теплообменники и кожухи выигрывают от рециркуляции рабочего потока и улучшенного управления разделением диапазонов.

Постоянный поток в рубашке, обеспечиваемый рециркуляцией и дросселированием подпиточного потока, предпочтительнее дросселирования общего потока в рубашку. Усиление процесса и мертвое время для регулятора температуры рубашки обратно пропорциональны расходу. При низком расходе через кожух сочетание высокого коэффициента усиления процесса и большого мертвого времени процесса может вызвать устойчивые колебания. Кроме того, при низком расходе в рубашке коэффициент теплопередачи значительно снижается, а скорость засорения значительно увеличивается, что снижает способность системы контроля температуры сосуда выполнять свою работу. Загрязнение может создать большую вторичную постоянную времени, которая может быть особенно вредной для почти интегрированной и истинной интегрированной характеристики температуры сосуда. Для неуправляемых реакторов вторичная постоянная времени может вызвать опасную небезопасную работу из-за сужения окна допустимых коэффициентов усиления регулятора температуры реактора.

Insight: Дросселирование подпиточного потока вспомогательного оборудования вместо потока через рубашку или змеевик помогает поддерживать постоянную динамику рубашки или змеевика и уменьшает загрязнение поверхностей теплообмена со стороны полезного оборудования.

Механическая конструкция должна предотвращать образование смешанных фаз в рубашке или змеевике (например, пузырьки пара в хладагенте и капли хладагента в паре) после перехода между охлаждением и нагревом. Регулирующие клапаны должны быть точными (например, с минимальным люфтом и прерывистым скольжением) и иметь правильный размер, чтобы предотвратить предельные циклы и резкие изменения, когда один клапан закрывается, а другой открывается. Клапаны, предназначенные для плотной отсечки, имеют чрезмерное посадочное и уплотняющее трение вблизи закрытого положения. Запорные клапаны не являются дроссельными клапанами и наоборот. Чтобы предотвратить утечку коммунального потока, последовательно с дроссельным клапаном следует добавить запорный клапан, который будет открываться и закрываться по принципу «включено-выключено», когда дроссельный клапан открывается или закрывается.

Insight: Механическая конструкция и конструкция регулирующего клапана должны предотвращать образование смешанных фаз и резкие изменения теплоносителя, температуры или расхода при переходе между нагревом и охлаждением.

Все схемы управления могут выиграть от использования внешней обратной связи сброса (предел динамического сброса) в ПИД-контроллерах резервуара и кожуха или катушки. Внешняя обратная связь сброса может предотвратить попытку ПИД-регулятора температуры первичного резервуара изменить заданное значение ПИД-регулятора вторичной температуры быстрее, чем может отреагировать температура рубашки или змеевика. Внешняя обратная связь сброса с быстрым считыванием положения вспомогательного клапана может помочь предотвратить предельные циклы из-за люфта клапана, которые особенно проблематичны вблизи точки разделения диапазона. Время сброса может быть адаптировано для уменьшения перерегулирования за счет обеспечения более разумного времени выхода клапанов за предельные значения выходного сигнала для больших изменений уставки в пакетном режиме, а также при переходах и запусках непрерывного режима.

Для сильно экзотермических реакторов внешняя обратная связь сброса дает возможность снизить вероятность разгона путем добавления ограничений заданного значения направленной скорости, чтобы обеспечить более быструю реакцию на потребность в охлаждении. Ограничения скорости уставки на блоке аналогового вывода для клапанов или на ПИД-регуляторе для вторичного контура потока обеспечивают подавление направленного движения, чтобы помочь уменьшить ненужные пересечения точки разделения диапазона. Ограничение скорости уставки медленнее в направлении движения к точке разделения диапазона. Внешняя обратная связь сброса фактической реакции клапана или вторичного потока используется для предотвращения попыток изменения выходного сигнала ПИД-регулятора температуры рубашки или змеевика быстрее, чем это позволяют установленные пределы скорости.

Insight: Внешняя обратная связь сброса и подавление направленного движения могут помочь устранить большинство источников колебаний от клапанов с раздельным диапазоном.

Примите участие в механическом проектировании змеевика и кожуха, чтобы предотвратить потенциально серьезные проблемы при низких нагрузках на отопление и охлаждение. Удостоверьтесь, что вспомогательные клапаны имеют минимальный люфт и заедание, особенно вблизи закрытого положения, которое является точкой разделения диапазона. Используйте внешний сброс, используя быстрое считывание фактического положения клапана и подавление направленного движения, чтобы предотвратить колебания.

Об авторе
Грегори К. Макмиллан, CAP, старший научный сотрудник на пенсии из Solutia/Monsanto, где он работал в области инженерных технологий по улучшению управления технологическими процессами. Грег также был аффилированным профессором Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Грег является членом ISA и получил экологическую награду ISA Kermit Fischer за регулирование pH в 1991 году, награду журнала Control «Инженер года для обрабатывающей промышленности» в 1994 году, был введен в Control журнала Process Automation Hall of Fame в 2001 году, был отмечен журналом InTech в 2003 году как один из самых влиятельных новаторов в области автоматизации, а в 2010 году получил награду ISA Life Achievement Award. Грег является автором многочисленных книг по процессам. контроль, включая Достижения в области измерения и управления реакторами и Основы современных измерений и конечных элементов в перерабатывающей промышленности . Грег ведет ежемесячную колонку Control Talk в течение 9 лет.0003 Журнал Control с 2002 года. В настоящее время Грег работает консультантом по моделированию и управлению в отделе технологий моделирования процессов компании Emerson Automation Solutions, специализируясь на использовании виртуального предприятия для изучения новых возможностей. Он тратит большую часть своего времени на написание, обучение и руководство Программой наставников ISA, которую он основал в 2011 году. Система охлаждения для судового дизельного двигателя

Охлаждение двигателей достигается за счет циркуляции охлаждающей жидкости вокруг
внутренние проходы в двигателе. При этом охлаждающая жидкость нагревается.
и, в свою очередь, охлаждается охладителем с циркуляцией морской воды. Без адекватного
охлаждение некоторых частей двигателя, подвергающихся воздействию очень высоких
температура, в результате сжигания топлива, скоро выйдет из строя.

выровнять=»влево»>

• Дом
• Дизельные двигатели
• Морской котел
• Кондиционер
• Сжатый воздух
• Батареи
• Охлаждение
• Судовые насосы

• Система подачи

• Инсинератор
• Хладагенты
• Коробки передач
• Губернаторы
• Охладители
• Пропеллеры
• Рулевой механизм
• Электростанции
• Турбинный редуктор
• Турбокомпрессоры
• Паровые турбины
• Теплообменники

• Противопожарная защита

align=»left»>

• Измерение расхода

• Четырехтактные двигатели
• Двухтактные двигатели
• Система впрыска топлива
• Топливная система
• Смазочные масляные фильтры
• Двигатель MAN B&W
• Дизельный двигатель Sulzer
• Морские конденсаторы
• Сепаратор маслянистой воды
• Защита от превышения скорости
• Поршень и поршневые кольца
• Прогиб коленчатого вала
• Станция очистки сточных вод
• Система пускового воздуха
• Аварийный источник питания
• UMS Операции
• Сухой док и ремонт
• Критическое оборудование
• Палубные механизмы
• Контрольно-измерительные приборы
• Безопасность машинного отделения

• Главная

выровнять=»влево»>

Охлаждение
позволяет металлу двигателя сохранять свои механические свойства.
обычно используемым хладагентом является пресная вода: морская вода не используется непосредственно в качестве охлаждающей жидкости.
охлаждающей жидкости из-за ее коррозионного действия. Иногда используется смазочное масло.
для охлаждения поршня, так как утечки в картер не вызовут
проблемы. Однако из-за его более низкой удельной теплоемкости примерно в два раза
потребуется количество масла по сравнению с водой.

Вода, подаваемая по трубам, используется для охлаждения машин. Главный двигатель
охлаждается двумя отдельными, но связанными системами: открытая система
(море-море), в котором вода берется и возвращается в
море (охлаждение морской водой) и закрытая система, где пресная вода
циркулирует вокруг картера двигателя (охлаждение пресной водой).

Пресная вода используется для непосредственного охлаждения оборудования, тогда как морская вода
используется для охлаждения пресной воды, проходящей через теплообменник.
Особенностью системы охлаждения двигателя является непрерывная
поток жидкости. Движущаяся жидкость вызывает абразивную коррозию и эрозию.
Для уменьшения воздействия турбулентных течений системы морской воды
включают в себя трубы большого диаметра из мягкой стали, концы которых
открываются в море через кингстонные ящики, в которых установлены задвижки.

В случае разрыва трубы охлаждения забортной водой, как всасывающей, так и нагнетательной
клапаны должны быть закрыты, чтобы предотвратить затопление машинного отделения.
Чтобы убедиться, что клапаны работают правильно, когда вам нужно
открывать и закрывать их с регулярными интервалами, скажем, ежемесячно.
Трубы для морской воды обычно изготавливаются из мягкой стали, но из оцинкованной стали,
также используются медь или медный сплав. Трубы охлаждения пресной водой
обычно изготавливаются из мягкой стали.

Система охлаждения пресной водой

Система водяного охлаждения тихоходного дизеля показана на рис.
. Он разделен на две отдельные системы: одна для охлаждения цилиндра
кожухи, головки цилиндров и турбонагнетатели; другой для охлаждения поршня.

Вода охлаждения рубашки цилиндра после выхода из двигателя переходит в
охладитель с циркуляцией морской воды, а затем в рубашку с циркуляцией воды
насосы. Затем он прокачивается вокруг рубашек цилиндров, головок цилиндров.
и турбовоздуходувки. Напорный бак позволяет для расширения и воды
макияж в системе. Вентиляционные отверстия ведут от двигателя к расширительному бачку.
для выпуска воздуха из охлаждающей воды. Нагреватель в цепи
облегчает прогрев двигателя перед пуском за счет циркуляции горячего
вода.

В системе охлаждения поршня используются аналогичные компоненты, за исключением того, что
сливной бак используется вместо напорного бака, а вентиляционные отверстия затем ведут к
высокие точки в машинном отделении. Отдельная система охлаждения поршней.
используется для ограничения любого загрязнения от сальников охлаждения поршня до поршня
только система охлаждения.

Система охлаждения забортной водой

Различные охлаждающие жидкости, которые циркулируют в двигателе, сами по себе являются
охлаждается морской водой. Обычное расположение использует индивидуальные охладители для
смазочное масло, вода в рубашке и система охлаждения поршня, каждый охладитель
циркулирует с морской водой. Некоторые современные корабли используют то, что известно как
«центральная система охлаждения» только с одним большим охладителем с циркуляцией морской воды.
Это охлаждает запас пресной воды, которая затем циркулирует в
др. Индивидуальные охладители. С меньшим количеством оборудования, контактирующего с морской водой
в этой системе проблемы с коррозией значительно снижены.

Система охлаждения забортной водой показана на рисунке.

выравнивание = по центру>

Из моря
всасывание один из пары циркуляционных насосов морской воды подает морскую воду
который обеспечивает циркуляцию охладителя смазочного масла, водяного охладителя рубашки и
поршневой водоохладитель перед сбросом за борт. Еще одна ветвь
Магистраль морской воды подает морскую воду для непосредственного охлаждения нагнетаемого воздуха (для
двухтактный дизель с прямым приводом).

Верхний морской всасывающий клапан используется в порту для предотвращения
попадание грязи или песка в систему охлаждения. Он также используется во время
плавание по мелководью.

Нижний морской всасывающий клапан используется при плавании на большой глубине.
во избежание попадания воздуха в систему охлаждения при качке корабля
или качки.

Центральная система охлаждения

В центральной системе охлаждения контур забортной воды состоит из высокого и низкого всасывания, обычно на
по обе стороны от машинного отделения, всасывающих фильтров и нескольких забортных
водяные насосы. Морская вода циркулирует через центральные охладители и
затем выброшен за борт.

А низкотемпературные и высокотемпературные
контур существует в системе пресной воды. Пресная вода в г.
высокотемпературный контур циркулирует в главном двигателе и может, если
необходимо использовать в качестве теплоносителя для испарителя.
в низкотемпературном контуре циркулируют воздухоохладители главного двигателя,
маслоохладители и все остальные теплообменники. Регулирующий клапан
контролирует смешивание воды между высокотемпературной и
низкотемпературные цепи. Датчик температуры выдает сигнал

Преимущества центральной системы охлаждения:

1. Меньше обслуживания, так как система пресной воды имеет
   очищенная очищенная вода

2. меньшее количество насосов для морской воды с сопутствующей коррозией и
   проблемы с охотой

3. упрощенная и легкая очистка охладителей
   более высокие скорости воды возможны с системой пресной воды,

4. , что позволяет уменьшить размеры труб и монтаж
   расходы
5. количество клапанов из дорогого материала значительно
   уменьшено, также можно использовать более дешевые материалы во всем
   система
6. поддерживается постоянный уровень температуры, независимо от
   температура забортной воды, также нет холодных пусков, пониженная
   износ гильзы цилиндра и т. д.

Связанная информация:

Система охлаждения работающего оборудования на борту

Меры противодействия пожарам в космосе

Руководство по эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей

Руководство по эксплуатации двухтактных дизельных двигателей

Руководство по эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей

Топливная система дизельного двигателя

Функция топливной форсунки дизельного двигателя

Масляная система для судового дизельного двигателя — принцип работы

Руководство по эксплуатации двухтактных дизельных двигателей

Методы продувки — продувка с поперечным потоком, продувка в контуре и прямоточная продувка

Средства противодействия космическим пожарам

Различное Теплообменник для работающих механизмов на борту грузовых судов

Система пускового воздуха для дизельного двигателя — принцип работы

Измерение мощности судового дизельного двигателя — индикатор двигателя

Циркуляция забортной водой охладителей смазочного масла, охлаждение поршня, водяная рубашка, наддувочный воздух, турбонагнетатель

Механизм редуктора для уменьшения привода двигателя до подходящих оборотов гребного винта

Устройства управления и безопасности для судового дизельного двигателя — функция регуляторов

Дизельный двигатель MAN B&W — Основные принципы и руководство по эксплуатации

Как работает двигатель Sulzer? Дизельный двигатель Sulzer RTA72U — Руководство по эксплуатации

Муфты, сцепления и редукторы судового дизеля

Разница между двухтактными и четырехтактными дизельными двигателями

Взрывозащитный клапан судового дизельного двигателя

Предохранительный клапан цилиндра судового дизеля —

руководство по эксплуатации

руководство по эксплуатации поворотного устройства

детектор масляного тумана картера судового дизеля

Судовая техника — Полезные теги

Судовые дизельные двигатели || Парогенератор || Система кондиционирования воздуха || Сжатый воздух || Судовые батареи || Грузовой холодильник || Центробежный насос || Различные охладители || Аварийный источник питания || Теплообменники отработавших газов || Система подачи || Насос для отбора корма ||
Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Топливная форсунка || Топливная система || Обработка мазута || Редукторы || Губернатор ||
Морской мусоросжигатель ||
Масляные фильтры ||
Двигатель MAN B&W ||
Судовые конденсаторы ||
Сепаратор масляной воды ||
Устройства защиты от превышения скорости ||

Поршень и поршневые кольца ||
Прогиб коленчатого вала ||
Морские насосы ||

Различные хладагенты ||
Станция очистки сточных вод ||
Пропеллеры ||
Электростанции
||
Система пускового воздуха ||
Паровые турбины ||
Рулевой механизм ||
Двигатель Sulzer ||
Турбинный редуктор ||
Турбокомпрессоры ||
Двухтактные двигатели ||
Операции UMS ||

Сухой док и капитальный ремонт ||
Критическое оборудование ||
Палубные механизмы и грузовые механизмы
|| Контрольно-измерительные приборы

|| Противопожарная защита
|| Безопасность машинного отделения ||

Machinery Spaces.