 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( январь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
 | Эту статью, возможно, придется переписать, чтобы она соответствовала стандартам качества Википедии . ( Январь 2020 г. ) |
Промежуточный охладитель представляет собой механическое устройство используется для охлаждения на газ после сжатия. Сжатие газа увеличивает его внутреннюю энергию, что, в свою очередь, повышает его температуру и снижает его плотность. Промежуточный охладитель обычно представляет собой теплообменник, который отводит отработанное тепло в газовом компрессоре . [1] Интеркулеры имеют множество применений, и их можно найти, например, в воздушных компрессорах , кондиционерах , холодильном оборудовании , газовых турбинах и автомобильных двигателях. Они широко известны какОхладитель воздух-воздух или воздух-жидкость для двигателей внутреннего сгорания с принудительной индукцией (с турбонаддувом или наддувом ) , используемый для повышения объемного КПД . Это достигается за счет увеличения плотности всасываемого воздуха за счет охлаждения почти при постоянном давлении .
Автомобильные интеркулеры были впервые представлены в 1977 году на Porsche 911. [ ссылка ]
Интеркулер также используется в аммиачных холодильных установках, где происходит передача тепла от жидкости к воздуху.
Воздушные компрессоры [ править ]
Эта две стадии охлаждения (синяя) уменьшает полезную работу ш у дано воздух: процесс является более низким энергопотреблением и ближе к совершенству изотермического сжатия, но его эффективность преобразования энергии ниже. [2]
Интеркулеры используются для отвода тепла от первой ступени двухступенчатых воздушных компрессоров. Двухступенчатые воздушные компрессоры производятся из-за присущей им эффективности. Охлаждающее действие промежуточного охладителя в основном отвечает за эту более высокую эффективность, приближая ее к эффективности Карно. Удаление теплоты сжатия из разряда первой ступени приводит к уплотнению заряда воздуха. Это, в свою очередь, позволяет второй ступени производить больше работы с фиксированной степенью сжатия. Добавление интеркулера в установку требует дополнительных вложений.
Двигатели внутреннего сгорания [ править ]
Интеркулеры повышают эффективность системы впуска за счет уменьшения тепла воздуха, создаваемого нагнетателем или турбонагнетателем, и способствуя более полному сгоранию. Это удаляет теплоту сжатия (то есть повышение температуры), которая возникает в любом газе, когда его давление повышается (то есть его единица массы на единицу объема - плотность - увеличивается).
Снижение температуры всасываемого воздуха поддерживает использование более плотного всасываемого заряда в двигатель в результате принудительной индукции . Снижение температуры всасываемого наддувочного воздуха также устраняет опасность преждевременной детонации (детонации) топливно-воздушного заряда перед синхронным искровым зажиганием . Это сохраняет преимущества большего расхода топлива / воздуха за цикл двигателя, увеличивая мощность двигателя.
Интеркулеры также исключают необходимость использования расточительного метода понижения температуры всасываемого заряда путем впрыска избыточного топлива в камеры впуска воздуха цилиндров для охлаждения всасываемого воздуха перед его потоком в цилиндры. Эта расточительная практика (до использования промежуточных охладителей) почти исключала повышение эффективности двигателя за счет принудительной индукции, но была вызвана большей необходимостью предотвратить любой ценой повреждение двигателя, которое вызывает детонация двигателя перед детонацией. [3]
Между префиксом в названии устройства происходит от его использования в качестве охладителя в между циклами сжатия. Обычно в автомобилях промежуточный охладитель размещается между турбонагнетателем (или нагнетателем) и двигателем (сжатие поршня вызывает следующий цикл сжатия). Более описательным или информативным термином был бы дополнительный охладитель / охладитель заряда, что устраняет любую двусмысленность в отношении того, что автомобили имеют последовательный двухступенчатый турбонаддув . Авиационные двигатели иногда строятся с охладителями наддувочного воздуха, которые устанавливались между несколькими ступенями принудительной индукции, [ цитата необходима ], таким образом, обозначение интер. В автомобиле, оснащенном двухступенчатым турбонаддувом, можно установить как промежуточный охладитель (между двумя турбокомпрессорами), так и дополнительный охладитель (между турбонаддувом второй ступени и двигателем). JCB Dieselmax скорость записи земли дизель-холдинг автомобиль является примером такой системы. Обычно промежуточный или дополнительный охладитель называется охладителем наддувочного воздуха.
Интеркулеры могут значительно различаться по размеру, форме и конструкции, в зависимости от производительности и требований к пространству всей системы нагнетателя. Обычные пространственные конструкции - это промежуточные охладители, устанавливаемые спереди ( FMIC ), промежуточные охладители, устанавливаемые сверху ( TMIC ), и промежуточные охладители с гибридным креплением (HMIC). Каждый тип может охлаждаться системой воздух-воздух, системой воздух-жидкость или их комбинацией.
В двигателях с наддувом [ править ]
Турбокомпрессоры и нагнетатели предназначены для нагнетания большей массы воздуха (и, следовательно, большего количества молекул кислорода) во впускной коллектор двигателя и камеру сгорания. Наддувочного является метод , используемый для компенсации нагрева , вызванного наддувом, естественный побочный продукт в полуавтоматическом адиабатического процесса сжатия. Повышенное давление воздуха может привести к чрезмерно горячему всасываемому заряду, что значительно снижает выигрыш в производительности от наддува из-за уменьшения плотности . Повышенная температура всасываемого заряда также может повысить температуру сгорания цилиндра, вызывая детонацию , чрезмерный износ или тепловое повреждение блока цилиндров или поршней.
Прохождение сжатого и нагретого всасываемого заряда через промежуточный охладитель снижает его температуру (из-за отвода тепла) и давление (из-за ограничения потока ребер). Если устройство правильно спроектировано, относительное снижение температуры больше, чем относительная потеря давления, что приводит к чистому увеличению плотности. Это увеличивает производительность системы за счет восстановления некоторых потерь неэффективного процесса сжатия за счет отвода тепла в атмосферу. Дополнительное охлаждение может быть обеспечено путем внешнего распыления мелкодисперсного тумана на поверхность промежуточного охладителя или даже на сам всасываемый воздух , чтобы дополнительно снизить температуру всасываемого заряда за счет испарительного охлаждения .
Интеркулеры, которые обмениваются теплом напрямую с атмосферой, предназначены для установки в помещениях автомобиля с максимальным потоком воздуха. Эти типы в основном устанавливаются в системах с передним креплением (FMIC). Такие автомобили, как Nissan Skyline , Saab , Volvo 200 Series Turbo, Volvo 700 Series (и 900 series) turbo, Dodge SRT-4 , Mazda MX-6 1-го поколения , Mitsubishi Lancer Evolution и Chevrolet Cobalt SS, используют передний интеркулер (ы). ) установлен рядом с передним бампером, на одной линии с радиатором автомобиля.
Многие другие автомобили с турбонаддувом, особенно в тех случаях, когда эстетика автомобиля не должна ухудшаться из-за верхнего крепления, например Toyota Supra (только JZA80), Nissan 300ZX Twin Turbo, Nissan Silvia (S13 / 14 / 14a / 15) , Nissan 180sx , Mitsubishi 3000gt , Saab 900 , Volkswagen , дизели Fiat Turbo, Audi TT и Turbo Mitsubishi Eclipseиспользуйте боковые воздухо-воздушные промежуточные охладители (SMIC), которые устанавливаются в переднем углу бампера или перед одним из колес. Боковые промежуточные охладители, как правило, меньше по размеру, в основном из-за нехватки места, и иногда два промежуточных охладителя используются для повышения производительности более крупного одиночного промежуточного охладителя. В таких автомобилях, как Subaru Impreza WRX , MINI Cooper S , Toyota Celica GT-Four , Nissan Pulsar GTI-R , Acura RDX , Mazdaspeed3 , Mazdaspeed6 и турбодизели PSA Peugeot Citroën , используются воздушно-воздушные промежуточные охладители (TMIC). ) расположен в верхней части двигателя. Воздух направляется через интеркулер с помощью черпака вытяжки.. В автомобилях PSA воздух проходит через решетку над передним бампером, а затем через воздуховоды под капотом. Установленные сверху промежуточные охладители иногда страдают от рассеивания тепла из-за близости к двигателю, нагревая их и снижая их общую эффективность. В некоторых автомобилях, участвующих в чемпионате мира по ралли, используется система реверсивной индукции, при которой воздух направляется через воздуховоды в переднем бампере к горизонтально установленному интеркулеру.
Поскольку системы FMIC требуют открытой конструкции бампера для оптимальной производительности, вся система уязвима для мусора. Некоторые инженеры выбирают другие места крепления из-за этой проблемы надежности. FMIC могут быть расположены перед или за радиатором, в зависимости от потребностей двигателя в отводе тепла.
Интеркулеры не только позволяют большему количеству воздуха поступать в двигатель, но и играют ключевую роль в регулировании внутренней температуры в двигателе с турбонаддувом. При оснащении турбонаддувом (как и любой другой формой наддува) удельная мощность двигателяувеличивается, что приводит к повышению температуры сгорания и выхлопных газов. Выхлопные газы, проходящие через турбинную часть турбокомпрессора, обычно имеют температуру около 450 ° C (840 ° F), но могут достигать 1000 ° C (1830 ° F) в экстремальных условиях. Это тепло проходит через турбонагнетатель и способствует нагреву воздуха, сжимаемого в компрессорной секции турбонагнетателя. Если оставить его неохлажденным, этот горячий воздух попадает в двигатель, что еще больше увеличивает внутреннюю температуру. Это приводит к накоплению тепла, которое в конечном итоге стабилизируется, но это может происходить при температурах, превышающих проектные пределы двигателя - «горячие точки» на поршне.заводная головка или выпускной клапан могут вызвать коробление или растрескивание этих компонентов. Высокая температура наддувочного воздуха также увеличивает вероятность преждевременного воспламенения или детонации. Детонация вызывает резкие скачки давления в цилиндрах двигателя, которые могут быстро вывести двигатель из строя. Эти эффекты особенно заметны в модифицированных или настроенных двигателях, работающих с очень высокой удельной выходной мощностью. Эффективный промежуточный охладитель удаляет тепло из воздуха в системе впуска, предотвращая циклическое накопление тепла через турбонагнетатель, что позволяет достичь более высокой выходной мощности без повреждений.
Сжатие турбонагнетателем вызывает нагрев всасываемого воздуха и добавление тепла из-за неэффективности компрессора (адиабатический КПД). На самом деле это основная причина повышения температуры воздуха в воздушном заряде. Дополнительная мощность, полученная от принудительной индукции, связана с дополнительным воздухом, доступным для сжигания большего количества топлива в каждом цилиндре. Иногда это требует использования более низкой степени сжатия , чтобы обеспечить более широкое отображение опережения момента зажигания до того, как произойдет детонация (для данного октанового числа топлива). С другой стороны, более низкая степень сжатия обычно снижает эффективность сгорания и снижает затраты на электроэнергию.
Некоторые высокопроизводительные тюнинговые компании измеряют температуру до и после промежуточного охладителя, чтобы гарантировать, что выходная температура максимально приближена к температуре окружающей среды (без дополнительного охлаждения; комплекты для распыления воды / сжиженного газа).
Воздухо-жидкостные интеркулеры [ править ]
Промежуточные охладители воздух -жидкость, также известные как охладители наддувочного воздуха , представляют собой теплообменники , передающие тепло всасываемого заряда промежуточной жидкости, обычно воде, которая в конечном итоге отводит тепло воздуху. В этих системах радиаторы используются в других местах, обычно из-за нехватки места, чтобы отводить нежелательное тепло, подобно автомобильной системе охлаждения радиатора. Интеркулеры типа воздух-жидкость обычно тяжелее своих аналогов воздух-воздух из-за дополнительных компонентов, составляющих систему (насос циркуляции воды, радиатор, жидкость и водопровод). Toyota Celica GT-Four была эта система с 1988 по 1989 год, 1994 по 1999 год, а также в Карлос Сайнс чемпионата по ралли версии с 1990 по 1993 год 1989-1993 Subaru Legacy с 2,0-литровым двигателем DOHC flat-4 также использовался установленный сверху промежуточный охладитель воздух-вода на моделях GT и RS, продаваемых в Японии, Европе и Австралии.
Большим преимуществом системы воздух-жидкость является меньшая общая длина трубы и промежуточного охладителя, что обеспечивает более быструю реакцию (снижает турбо-задержку) [ необходима цитата ] , обеспечивая пиковый наддув быстрее, чем большинство установок с передним промежуточным охладителем. В некоторых установках есть резервуары, которые могут удерживать лед, обеспечивая при этом температуру на входе ниже, чем окружающий воздух, что дает большое преимущество (но, конечно, лед требует постоянной замены).
Компания Ford приняла эту технологию, когда решила использовать принудительную индукцию (через нагнетатель) на своих платформах грузовиков Mustang Cobra и Ford Lightning . В нем используется промежуточный охладитель водно-гликолевой смеси внутри впускного коллектора, прямо под нагнетателем, и установлен длинный передний теплообменник, который приводится в действие насосом Bosch, изготовленным для Ford. Ford до сих пор использует эту технологию в своем Shelby GT500 . В Chevrolet Cobalt SS Supercharged 2005-2007 годов также используется аналогичная установка.
Промежуточные охладители воздух-жидкость на сегодняшний день являются наиболее распространенной формой промежуточных охладителей, используемых в судовых двигателях, с учетом того, что имеется неограниченный запас охлаждающей воды, и большинство двигателей расположены в закрытых отсеках, где обеспечивается хороший поток охлаждающего воздуха для воздушного охлаждения. к воздушному блоку было бы сложно. Морские промежуточные охладители имеют форму трубчатого теплообменника, в котором воздух проходит по ряду труб внутри корпуса охладителя, а охлаждающая вода циркулирует внутри труб. Источник воды для промежуточного охладителя зависит от конкретной системы охлаждения, установленной на двигателе. В большинстве судовых двигателей циркулирует пресная вода, которая проходит через теплообменник, охлаждаемый морской водой.. В такой системе промежуточный охладитель будет присоединен к контуру забортной воды и размещен перед собственным теплообменником двигателя, чтобы обеспечить подачу холодной воды. Основные материалы, используемые для этого вида применения, предназначены для защиты от коррозии в морской воде: медно-никелевый сплав для труб и бронза для крышек из морской воды. [4]
Охладитель наддувочного воздуха [ править ]
Этот раздел, возможно, придется переписать, чтобы он соответствовал стандартам качества Википедии . ( Декабрь 2016 г. ) |
Охладитель нагнетаемого воздуха используется для охлаждения двигателя воздуха после того, как он прошел через турбонагнетатель , но прежде , чем она поступает в двигатель. Идея состоит в том, чтобы вернуть воздух к более низкой температуре, чтобы обеспечить оптимальную мощность для процесса сгорания в двигателе.
Размеры охладителей наддувочного воздуха различаются в зависимости от двигателя. Самые маленькие из них чаще всего называются промежуточными охладителями и устанавливаются на двигатели автомобилей или грузовиков. Самые большие из них предназначены для использования на огромных судовых дизельных двигателях и могут весить более 2 тонн (см. Рисунок).
Охладители наддувочного воздуха для судовых дизельных двигателей по-прежнему в основном производятся в Европе, несмотря на то, что самые крупные двигатели в основном производятся на Дальнем Востоке. Vestas aircoil A / S и GEA - старейшие производители, которые продолжают свою деятельность. Подавляющее большинство производителей судовых двигателей используют базовые двигатели легковых и грузовых автомобилей и маринуют их. Одна из основных задач, которую необходимо решить, - это создание полной системы охлаждения, использующей преимущества морской воды, и MOTA является лидером на этом рынке. [5]
Первый охладитель наддувочного воздуха для судовых дизельных двигателей был построен Vestas aircoil A / S в 1956 году.
Существует некоторая путаница в терминологии между промежуточным охладителем , промежуточным охладителем и охладителем наддувочного воздуха . Раньше в авиационных двигателях турбокомпрессоры запускались поэтапно, при этом компрессор первой ступени питал вход компрессора второй ступени, который дополнительно сжимал воздух перед его поступлением в двигатель. Из-за чрезвычайно высокого давления, которое могло возникнуть, воздухоохладитель был расположен между компрессорами первой и второй ступеней. Этим кулером был «интеркулер».
Другой охладитель будет расположен после второй ступени, которая была последней ступенью компрессора, и это был «дополнительный охладитель». Дополнительный охладитель был охладителем, выход которого питал двигатель.
Охладитель наддувочного воздуха - это просто всеобъемлющий термин, относящийся к системе, которая охлаждает сжатый наддувочный воздух перед его направлением в двигатель. Обычно охладитель наддувочного воздуха означает охладитель воздух-воздух, в котором тепло отводится с помощью окружающего воздуха, проходящего через теплообменник, подобно радиатору охлаждающей жидкости двигателя. Хотя многоступенчатые системы турбонаддува все еще используются в некоторых тяговых классах тракторов, избранных высокопроизводительных дизелях, а также используются на более новых поздних моделях коммерческих дизелей, термины промежуточный охладитель и промежуточный охладитель сегодня используются как синонимы. Термин «интеркулер» широко используется для обозначения промежуточного звена между турбонагнетателем и двигателем. Оба термина, промежуточный охладитель или дополнительный охладитель, являются правильными, но они являются источником двух терминов, которые взаимозаменяемо используются экспертами всех уровней.
Промежуточный охладитель, или «охладитель наддувочного воздуха», представляет собой теплообменное устройство воздух-воздух или воздух-жидкость, используемое в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом и наддувом (принудительная индукция) для повышения их объемного КПД за счет увеличения количества всасываемого воздуха. плотность за счет изохорного охлаждения. Снижение температуры всасываемого воздуха обеспечивает более плотный всасываемый заряд в двигатель и позволяет сжигать больше воздуха и топлива за цикл двигателя, увеличивая выходную мощность двигателя.
Интер- Приставка в названии устройства происходит от исторических конструкций компрессора. Раньше авиадвигатели строились с охладителями наддувочного воздуха, которые устанавливались между несколькими ступенями наддува, отсюда и обозначение интер. Современные автомобильные конструкции технически называются промежуточными охладителями из-за их размещения в конце цепи наддува. Этот термин сейчас считается архаичным в современной автомобильной терминологии, поскольку большинство автомобилей с принудительной индукцией имеют одноступенчатые нагнетатели или турбокомпрессоры. В автомобиле, оснащенном двухступенчатым турбонаддувом, возможно наличие как промежуточного охладителя (между двумя турбокомпрессорами), так и промежуточного охладителя (между турбонаддувом второй ступени и двигателем). Обычно промежуточный или дополнительный охладитель называется охладителем наддувочного воздуха.Текст взят с веб-сайта Av-Tekk Charge-Air Coolers
Заметки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме интеркулеров . |
- ^ Словарные определения:
- интеркулер, н. Оксфордский словарь английского языка . Издание второе, 1989 г .; онлайн-версия, декабрь 2011 г. По состоянию на 31 декабря 2011 г. Впервые опубликовано в Дополнении к OED II, 1976 г.
- Intercooler Заархивировано 11 декабря 2011 года на Wayback Machine . Reference.com
- Архивировано 8 апреля 2010 г., Intercooler - на Wayback Machine . Мерриам-Вебстер
- ^ Янг, Стивен М. (2017-03-01). Моделирование поглощения воздуха в гидравлическом воздушном компрессоре (pdf) (Диссертация). Лаврентьевский университет . п. 8-10. Архивировано 14 декабря 2020 года . Проверено 12 октября 2020 .
- ^ «Турбокомпрессоры Garrett - Рабочие части и аксессуары - Производительность D&W» . Dwperformance.com. Архивировано из оригинала на 2010-10-26 . Проверено 4 июля 2010 .
- ^ «Охладители MOTA: специалист по охлаждению судовых двигателей» . www.motaindustrialcooling.com . Архивировано 29 сентября 2020 года . Проверено 1 сентября 2020 .
- ^ "MOTA: лидер систем охлаждения OEM" . www.motacoolingsystem.com . Архивировано 23 сентября 2020 года . Проверено 1 сентября 2020 .
