Klasyfikacja i praktyka stosowania technologii chłodzenia silników

1, Zasada podstawowa: logika wymiany ciepła do chłodzenia silnika

Istotą chłodzenia silnika jest przekazywanie ciepła wytworzonego wewnątrz silnika do środowiska zewnętrznego w-zamkniętej pętli procesu „wytwarzania ciepła, przenoszenia ciepła i rozpraszania ciepła”, utrzymując pracę różnych elementów silnika w dopuszczalnym zakresie temperatur. Ścieżka wymiany ciepła w rdzeniu jest zgodna z drugą zasadą termodynamiki i osiągana jest głównie na trzy sposoby:

(1) Przewodnictwo cieplne

Ciepło jest przenoszone bezpośrednio przez media stałe, takie jak uzwojenia silnika, rdzenie żelazne i obudowy. Przykładowo ciepło wytwarzane przez druty miedziane w uzwojeniach jest najpierw odprowadzane do warstwy izolacyjnej, a następnie przekazywane do obudowy poprzez żelazny rdzeń, co jest podstawową drogą dyfuzji ciepła wewnątrz silnika. Sprawność przewodności zależy od przewodności cieplnej materiału, takiego jak miedź (przewodność cieplna 401 W/(m · K)), aluminium (237 W/(m · K)) i innych materiałów metalowych, które mają znacznie lepszą przewodność cieplną niż materiały izolacyjne (zwykle poniżej 0,5 W/(m · K)).

(2) Konwekcja cieplna

Ciepło przekazywane jest poprzez przepływ płynów (gazów lub cieczy) i dzieli się na konwekcję naturalną i konwekcję wymuszoną. Konwekcja naturalna opiera się na zmianach gęstości generowanych przez różnicę temperatur samego płynu, tworząc przepływ, który jest odpowiedni dla małych-silników małej mocy; Wymuszona konwekcja napędza płyn, przyspieszając przepływ przez urządzenia takie jak wentylatory i pompy, znacznie poprawiając efektywność wymiany ciepła i jest podstawową metodą chłodzenia silników-o średniej i dużej mocy.

(3) Promieniowanie cieplne

Ciepło jest emitowane z powierzchni silnika do otoczenia w postaci fal elektromagnetycznych. Sprawność wymiany ciepła przez promieniowanie jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury powierzchni silnika i zależy od emisyjności powierzchni. W chłodzeniu silników jako metodę pomocniczą stosuje się zwykle radiacyjne przenoszenie ciepła, współpracujące z przewodzeniem i konwekcją.

Synergiczny efekt trzech metod wymiany ciepła stanowi podstawową logikę układu chłodzenia silnika, a różnice w różnych technologiach chłodzenia polegają zasadniczo na zoptymalizowanej kombinacji ścieżek wymiany ciepła i metod napędzania płynu.

4, Praktyka stosowania w branży i trendy rozwojowe

(1) Typowe scenariusze zastosowań

W przemyśle duże silniki asynchroniczne i silniki synchroniczne często wykorzystują technologię chłodzenia wodą lub chłodzenia mieszanego, taką jak silniki walcowni w hutach stali i silniki wentylatorów z ciągiem indukcyjnym w elektrowniach, aby zapewnić ciągłą pracę poprzez wydajne chłodzenie;

Transport: silniki napędowe pojazdów nowej generacji są głównie chłodzone olejem, a w niektórych-modelach z wyższej półki zastosowano hybrydowe rozwiązanie „chłodzenie oleju + chłodzenie wodą”, aby spełnić wymagania dotyczące dużej gęstości mocy i kompaktowej przestrzeni;

Sprzęt gospodarstwa domowego i małe urządzenia: Silnik sprężarki i silnik pompy wodnej w klimatyzatorach domowych często wykorzystują technologię chłodzenia zimnym powietrzem z własnym wentylatorem, która ma prostą konstrukcję i możliwe do kontrolowania koszty;

Środowisko szczególne: silniki pracujące w wysokiej temperaturze, wysokiej wilgotności lub w środowiskach korozyjnych, takich jak kopalnie i platformy wiertnicze, wymagają uszczelnionego chłodzenia wodą lub antykorozyjnego chłodzenia powietrzem-, aby uniknąć wycieków medium i korozji podzespołów.

(2) Trendy rozwojowe

1. Wydajność: Optymalizacja projektu kanału poprzez symulacje numeryczne (takie jak obliczeniowa dynamika płynów CFD) w celu poprawy wydajności wymiany ciepła i zmniejszenia zużycia energii przez układ chłodzenia;

2. Miniaturyzacja: Opracuj rozwiązania chłodzące o wysokiej-gęstości mocy, takie jak technologia mikrokanałowego chłodzenia wodą i technologia chłodzenia-wysokociśnieniowym wtryskiem paliwa, aby sprostać potrzebom rozwojowym w zakresie miniaturyzacji silników;

3. Inteligencja: integracja czujników temperatury i zaworów kontroli przepływu w celu dynamicznej regulacji natężenia przepływu czynnika chłodzącego i optymalizacji efektu chłodzenia w czasie rzeczywistym w zależności od zmian obciążenia silnika;

4. Ochrona środowiska: Promuj przyjazne dla środowiska oleje chłodzące o niskiej lepkości i wysokiej stabilności, zmniejszaj zużycie wody chłodzącej i minimalizuj wpływ na środowisko.