Строительные машины и оборудование, справочник






Охладители воздуха


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Охладители воздуха

Поскольку температура воздуха при его сжатии в компрессорах повышается, массовое наполнение двигателя снижается и теплонапряженность его деталей возрастает, что ограничивает форсирование двигателя путем повышения давления воздуха или горючей смеси на входе в цилиндр. Поэтому в комбинированных двигателях широко используют охлаждение воздуха после компрессора перед его поступлением в цилиндр, что позволяет не только уменьшить теплонапряженность деталей двигателя, но и увеличить массовое наполнение цилиндра.

В двигателях внутреннего сгорания наиболее часто применяют рекуперативные (поверхностные) охладители, в которых передача теплоты от воздуха в охлаждающую среду происходит через разделяющую их поверхность. Теплопередающая поверхность образована из трубок или пластин различной конфигурации. Охлаждающей средой могут быть вода, воздух, фреон и т. п.



Рис. 1. Типы трубок охладителей воздуха: а — овального сечения; б — овального сечения с плоскими ребрами; в — круглого сечения; г — круглого сечения со спиральной лентой

Поверхностные охладители воздуха классифицируют по типу охлаждающей среды — водовоздушные, воздухо-воздушные, фреоно-воздушные; по конструкции теплопередающей поверхности — трубчатые и пластинчатые; по направлению потоков рабочих сред — прямоточные, смешанного и перекрестного типа.

Трубки охладителя воздуха изготовляют круглого или овального сечения в основном из меди, латуни, коррозионно-стойкой стали, мельхиора. Для интенсификации теплообмена на наружную поверхность трубок припаивают (приваривают) или накатывают ребра различной конфигурации. Наиболее распространенные типы трубок охладителей воздуха показаны на рис. 1. В условиях сильных вибраций более надежными являются трубки с накатанными ребрами, но тепло-передающая способность таких трубок меньше, чем трубок с припаянными (приваренными) ребрами.

Основной элемент пластинчатых охладителей воздуха — пакет гофрированных пластин, образующих теплопередающую поверхность. Пластины в местах соприкосновения соединяют контактной сваркой. Материалом пластин может быть практически любой металл. Пластинчатые охладители воздуха более компактны, чем трубчатые, вследствие большей теплопередающей поверхности при том же объеме.

Трубчатые и пластинчатые охладители могут быть как водовоздушные, так и воз-духо-воздушные. Водовоздушные пластинчатые охладители менее надежны, так как ввиду трудности контроля сварки они в эксплуатации могут подтекать. Поэтому водовоздушные охладители, как правило, делают трубчатыми. На рис. 4 показана типичная конструкция такого охладителя, основными элементами которого являются трубные доски и трубки. Трубные доски закрыты крышками.

При выборе типа охладителя руководствуются в основном необходимой глубиной охлаждения наддувочного воздуха и типом двигателя (автотракторный, тепловозный, судовой). В автотракторных двигателях используют как водовоздушные, так и воздухо-воздушные охладители. На рис. 84 показаны возможные схемы охлаждения воздуха с использованием охладителей обоих типов.

Воздухо-воздушный охладитель не усложняет конструкцию силовой установки (отсутствуют дополнительный водяной насос и его привод), позволяет осуществить более глубокое охлаждение (благодаря большему температурному напору в охладителе), более надежен, чем водовоздушный. В то же время вследствие меньшей теплоемкости воздуха габаритные размеры такого охладителя больше, чем водовоздушного; кроме того, усложняется конструкция воздушных трубопроводов.

Схема с водовоздушным охладителем менее надежна, чем схема с воздухо-воздушным охладителем, поскольку возможно повреждение охладителя при замерзании воды и попадании ее в двигатель в случае появления течи. Однако конструкция трубопроводов при этой схеме охлаждения значительно проще, а установка в целом более компактна. Водовоздушные охладители, в которых используется вода из системы охлаждения двигателя, экономичны лишь при большом давлении наддува, так как температура воздуха после компрессора значительно превышает температуру охлаждающей воды. Вследствие этого в автотракторных двигателях, отличающихся невысоким уровнем форсирования по давлению наддува, чаще применяют воздухо-воздушные охладители.

Для уменьшения длины трубопроводов и снижения потерь при движении воздуха такие охладители часто размещают во впускных трубопроводах или в развале цилиндров V-образного двигателя. Необходимая скорость течения охлаждающего воздуха обеспечивается вентилятором или эжектирующим действием выпускных газов.

На тепловозных двигателях чаще применяют водовоздушные трубчатые охладители с накатанными ребрами, а не пластинчатые. Это связано с тем, что вибрация двигательной установки, вызываемая специфическими условиями эксплуатации, приводит к нарушению герметичности водяных полостей.

Рис. 2. Трубка с накатанными ребрами охладителя двигателя 16ЧН 26/26 (5Д49)

Рис. 3. Пакет гофрированных пластин охладителя воздуха 1 — воздухоподводящий патрубок; 2 и 8 — крышки; 3 и 5 — трубки; 4 и 6 — трубные доски; 7 — корпус

При двухступенчатой системе наддува охладители обычно устанавливают между компрессорами первой и второй ступеней сжатия и после компрессора второй ступени. При таком расположении охладителей уменьшаются работа сжатия воздуха в компрессоре второй ступени и его габаритные размеры и, кроме того, получается более глубокое охлаждение воздуха.

В охладителях судовых двигателей охлаждающей средой является забортная вода. Поэтому они обычно состоят из трубок круглого сечения, а необходимая степень охлаждения воздуха достигается путем увеличения теплопередающей поверхности. К судовых охладителям предъявляют менее жесткие требования по компактности, чем к охладителям других транспортных средств.

Рис. 4. Водовоздушный охладитель наддувочного воздуха тепловозного комбинированного двигателя 16ЧН 26/26 (5Д49):

Более глубокое охлаждение наддувочного воздуха достигается при применении в качестве охлаждающей среды фреона. Конструкция охладителя в этом случае значительно усложняется ввиду необходимости введения специальной парокомпрес-сорной установки. При такой системе охлаждения охладитель воздуха является парогенератором (испарителем) фреона. В настоящее время этот метод охлаждения наддувочного воздуха практически не используется.

При дальнейшем увеличении давления наддува необходимы высокоэффективные охладители воздуха. Известны двигатели с охлаждением воздуха при помощи турбодетандера, т. е. турбины, в которой температура воздуха понижается при его расширении в каналах соплового аппарата и рабочего колеса. Широкого распространения эта схема охлаждения не получила вследствие сложности конструкции и повышенной степени сжатия воздуха в компрессоре.

Рис. 5. Системы промежуточного охлаждения

Воздух можно также охлаждать, испаряя в нем воду, распыляемую перед компрессором или после него. Поскольку в этом случае необходимо иметь запас мягкой и чистой воды, кроме того, снижается надежность работы двигателя, такое испарительное охлаждение в настоящее время не применяется.

Читать далее:

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины