Класифікація та практика застосування технології охолодження двигуна

1, Основний принцип: логіка теплопередачі для охолодження двигуна

Суть охолодження двигуна полягає в передачі тепла, що виділяється всередині двигуна, зовнішньому середовищу за допомогою замкнутого-процесу «генерації тепла, теплопередачі, розсіювання тепла», підтримуючи роботу різних компонентів двигуна в допустимому діапазоні температур. Основний шлях теплопередачі відповідає другому закону термодинаміки і в основному досягається трьома шляхами:

(1) Теплопровідність

Тепло передається безпосередньо через тверді середовища, такі як обмотки двигуна, залізні сердечники та корпуси. Наприклад, тепло, що виділяється мідними дротами в обмотках, спочатку передається до шару ізоляції, а потім передається корпусу через залізний сердечник, що є основним шляхом для дифузії тепла всередині двигуна. Ефективність провідності залежить від теплопровідності матеріалу, наприклад міді (теплопровідність 401 Вт/(м · К)), алюмінію (237 Вт/(м · К)) та інших металевих матеріалів, які мають набагато кращу теплопровідність, ніж ізоляційні матеріали (зазвичай менше 0,5 Вт/(м · К)).

(2) Теплова конвекція

Теплота передається через потік рідин (газів або рідин) і поділяється на природну конвекцію та вимушену конвекцію. Природна конвекція базується на змінах густини, спричинених різницею температур самої рідини, щоб утворити потік, який підходить для невеликих-потужних двигунів; Примусова конвекція змушує рідину прискорювати потік через такі пристрої, як вентилятори та насоси, значно покращуючи ефективність теплопередачі, і є основним методом охолодження для двигунів середньої та великої -потужності.

(3) Теплове випромінювання

Тепло випромінюється від поверхні двигуна до навколишнього середовища у вигляді електромагнітних хвиль. Ефективність радіаційної теплопередачі пропорційна четвертому ступені температури поверхні двигуна і на неї впливає коефіцієнт випромінювання поверхні. При охолодженні двигуна радіаційний теплообмін зазвичай використовується як допоміжний метод, який працює в поєднанні з теплопровідністю та конвекцією.

Синергічний ефект трьох методів теплообміну становить основну логіку системи охолодження двигуна, а відмінності в різних технологіях охолодження по суті полягають в оптимізованому поєднанні шляхів теплообміну та методів рідинного приводу.

4, Практика застосування в галузі та тенденції розвитку

(1) Типові сценарії застосування

У промисловості великі асинхронні двигуни та синхронні двигуни часто використовують технологію водяного охолодження або змішаного охолодження, наприклад, двигуни прокатних станів на металургійних заводах і двигуни вентиляторів із примусовою тягою на електростанціях, щоб забезпечити безперервну роботу завдяки ефективному охолодженню;

Транспорт. Привідні двигуни нових транспортних засобів мають переважно масляне охолодження, а деякі високоякісні-моделі використовують гібридне рішення «масляне охолодження+водяне охолодження», щоб відповідати вимогам високої потужності та компактного простору;

Побутова техніка та малі пристрої: двигун компресора та двигун водяного насоса побутових кондиціонерів часто використовують технологію охолодження холодним повітрям із вентилятором, яка має просту структуру та контрольовану вартість;

Спеціальне середовище: двигуни, які працюють у середовищах із високою температурою, високою вологістю або корозійним середовищем, як-от шахти та морські платформи, вимагають герметичного водяного охолодження або анти{0}}корозійного повітряного охолодження, щоб уникнути витоку середовища та корозії компонентів.

(2) Тенденції розвитку

1. Ефективність: оптимізуйте конструкцію каналів за допомогою чисельного моделювання (наприклад, CFD обчислювальної динаміки рідини) для підвищення ефективності теплопередачі та зменшення енергоспоживання системи охолодження;

2. Мініатюризація: розробка рішень для охолодження з високою-енергетичною щільністю, як-от технологія мікроканального водяного охолодження та технологія охолодження впорскування палива під високим{2}}тиском, щоб задовольнити потреби розвитку мініатюризації двигуна;

3. Інтелект: інтеграція датчиків температури та клапанів регулювання потоку для динамічного регулювання швидкості потоку охолоджувального середовища та оптимізації ефекту охолодження в режимі реального часу відповідно до змін у навантаженні двигуна;

4. Захист навколишнього середовища: сприяйте використанню екологічно чистих охолоджуючих масел із низькою в’язкістю та високою стабільністю, зменшуйте використання охолоджувальної води та мінімізуйте вплив на навколишнє середовище.