Термосифонная система — охлаждение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Термосифонная система — охлаждение
Cтраница 1
Термосифонная система охлаждения всегда замкнутая и является простейшей из всех замкнутых систем, однако вследствие малой интенсивности циркуляции воды она практически перестала применяться. [2]
В термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует за счет разцицы в плотности; холодной и горячей жидкости. Термосифонная система охлаждения проста, но малоэффективна вследствие медленной циркуляции жидкости. Она применяется для охлаждения преимущественно пусковых двигателей. [3]
В термосифонной системе охлаждения ( рис. 88, а) происходит естественная циркуляция воды за счет изменения ее удельного веса при изменении температуры. С повышением температуры воды в рубашках 8 и 9 ее удельный вес уменьшается и она начинает подниматься по патрубку 7 и поступать в верхний бак 4 радиатора. Проходя через трубки сердцевины радиатора 1, вода в результате интенсивного теплообмена с воздушным потоком охлаждается, ее удельный вес увеличивается, и она опускается в нижний бак 12 радиатора, а оттуда по патрубку 11 снова попадает в рубашку блока, вытесняя из него нагретую воду. [4]
В термосифонной системе охлаждения ( рис. 6.1, а) циркуляция воды происходит ввиду разной плотности холодной и горячей воды. Вода по патрубку 3 поступает в радиатор. В трубках радиатора, между которыми вентилятор 2 просасывает воздух, вода охлаждается и по трубе 5 снова поступает в рубашку. [5]
Водяная система охлаждения в зависимости от способа циркуляции охлаждающей воды различается: а) с термосифонной системой охлаждения и б) с насосной системой охлаждения. При т е р м о с и-ф о н н о и системе охлаждения циркуляция воды происходит по принципу циркуляции жидкостей в двух сообщающихся сосудах, заполненных до общего уровня жидкостями различной плотности. Термосифонная система не требует никаких механизмов кроме радиаторного вентилятора. В отом заключается ее достоинство. Недостатком термосифонной системы является необходимость в широких проходных сечениях, в большой емкости системы, а следовательно большом весе и габаритах. Это объясняется ничтожным напором и, как следствием последнего, малой скоростью циркуляции. Насосная система охлаждения представляет собой ту же термосифонную систему, в сеть к-рой дополнительно включен насос, обычно центробежного типа. В этом случае циркуляции воды помимо термосифона происходит гл. Термосифонная система изредка встречается лишь у тракторных двигателей, для которых важна простота, а вес и габарит системы не имеют особого значения. У автомобильных двигателей встречается в настоящее время лишь насосная система охлаждения. Для хорошей и экономичной работы двигателя при различной его нагрузке необходима соответствующая интенсивность охлаждения. Последняя при указанных выше системах будет зависеть от окружающей темп-ры и оборотов двигателя. Для того чтобы обеспечить необходимую интенсивность охлаждения двигателя независимо от окружающей темп-ры и оборотов двигателя, в систему насосного охлаждения включаются термостаты. Термостат в зависимости от нагрева давлением заключенных в нем паров эфира расширяется и, соответственно действуя на клапан, регулирует проходное сечение для воды. При увеличении темп-ры воды соответственно увеличивается и циркуляция воды. Помимо регулировки циркуляции воды термостаты иногда ставят на жалюзи перед радиатором, чем регулируют количество проходящего через радиатор воздуха. [7]
В термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует за счет разцицы в плотности; холодной и горячей жидкости. Термосифонная система охлаждения проста, но малоэффективна вследствие медленной циркуляции жидкости. Она применяется для охлаждения преимущественно пусковых двигателей. [8]
При термосифонном охлаждении объем водяной рубашки должен быть большим, чем при принудительном охлаждении. Термосифонные системы охлаждения в настоящее время почти не применяются, так как стоимость изготовления радиатора увеличенных размеров превышает стоимость водяного насоса. Кроме того, принудительные системы обеспечивают более надежное охлаждение. [9]
Перед проведением испытаний установку переоборудуют. Теплоизолируют воздухопровод от колонки со льдом до карбюратора, снимают подогреватели воздуха и топливо-воздушной смеси, заменяют замкнутую термосифонную систему охлаждения двигателя на прямоточную из системы водоснабжения. [10]
Циркуляционные системы охлаждения применяют практически на всех двигателях. В них постоянное количество охлаждающей жидкости циркулирует в замкнутой системе. На рисунке 2.76 изображены принципиальные схемы жидкостного охлаждения с термосифонным и принудительным способами циркуляции жидкости. В
Страницы: 1
Системы жидкостного охлаждения: термосифонная система охлаждения
В зависимости от способа циркуляции жидкости системы охлаждения подразделяют на термосифонные, с принудительной циркуляцией жидкости и смешанные (комбинированные).
Термосифонная система охлаждения (см. рис. 1, а) состоит из рубашки охлаждения 1, радиатора 4 и вентилятора 5, приводимого от шкива 2. Циркуляция в этой системе осуществляется за счет разницы удельного веса холодной и горячей жидкости. Во время работы двигателя жидкость в полости рубашки охлаждения 1 цилиндров нагревается и поднимается в верхнюю ее зону и рубашку 7 головки, откуда через широкий патрубок 6 поступает в верхнюю часть радиатора 4. В радиаторе жидкость отдает тепло воздуху, просасываемому вентилятором 5, плотность ее повышается, вследствие чего она опускается в нижнюю часть радиатора и по патрубку 3 за счет естественной конвенции опять поступает в рубашку охлаждения двигателя. Следовательно, для осуществления интен¬сивной циркуляции жидкости в таких системах нужен значительный перепад температур у жидкости, поступающей в радиатор и выходящей из него.
Рис. 1 – Схема жидкостных систем охлаждения:
а) термосифонная система; б) с принудительной циркуляцией жидкости; в) смешанная, или комбинированная система
Термосифонное охлаждение, как показала практика, обеспечивает удовлетворительный теплоотвод от двигателя только при сравнительно большой емкости системы и перепаде температур, достигающем 30°С. Преимуществом термосифонного охлаждения является простота системы. Тем не менее из-за ее громоздкости и других недостатков в современных автомобильных двигателях она не применяется.
Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.
Newer news items:
Older news items:
3.5. Система охлаждения
Во время сгорания топлива в камере сгорания температура газов достигает 780…880 °С. Часть теплоты газов передается цилиндром головке цилиндров, поршням и другим деталям, которые вследствие этого сильно нагреваются. Такие детали необходимо охлаждать, в противном случае нарушается нормальная работа двигателя из-за ухудшения смазочных свойств масла, преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюраторных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.
Однако охлаждение не должно быть чрезмерным, поскольку теряется полезная теплота и топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, в результате чего мощность двигателя снижается. Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают его, что ухудшает смазывание трущихся деталей двигателя.
Для обеспечения требуемого температурного режима двигатель оборудован рядом устройств, механизмов и приборов, объединяемых в систему охлаждения.
В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостный и воздушный. В первом случае теплота от нагретых деталей отводится охлаждающей жидкостью, а от нее передается воздуху, во втором — непосредственно воздухом.
В качестве охлаждающей жидкости используют воду или жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы). Вода должна быть чистой, с небольшим содержанием солей кальция и магния (мягкой). Воду средней жесткости и жесткую без предварительного умягчения применять нельзя, так как во время работы двигателя соли осаждаются на стенках деталей, омываемых водой, образуя накипь, которая снижает теплопроводность и ухудшает циркуляцию воды. Это приводит к перегреву двигателя, снижению его мощности, интенсивному изнашиванию деталей.
Для умягчения воды ее можно кипятить в течение 30…40 мин с последующим отстаиванием и фильтрацией через матерчатый фильтр. Широко распространены химические способы умягчения воды тринатрийфосфатом, известью, кальцинированной содой.
Антифризы — это жидкости на основе этиленгликоля следующих марок: 40 и 65, ТОСОЛ-А40М и ТОСОЛ-А65М «Арктика». Антифриз 40 и ТОСОЛ-А40М можно применять при температуре воздуха, достигающей —40 °С, а антифриз 65 и ТОСОЛ-А65М «Арктика» — до температуры —65 °С.
Жидкостная система охлаждения в зависимости от способа циркуляции жидкости бывает термосифонная и принудительная.
При термосифонной системе охлаждения циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей нагретой и холодной жидкости. При нагревании плотность жидкости в рубашках 8, 9 (рис. 3.9, а) головки цилиндров и блок-картера уменьшается и жидкость по патрубку поднимается в верхний бак радиатора. В сердцевине радиатора она проходит по многочисленным вертикальным трубкам с дополнительными латунными пластинками и охлаждается. При этом плотность ее повышается. По патрубку 10 она поступает в рубашку 9 блок-картера, вытесняя жидкость меньшей плотности. Для улучшения охлаждения жидкости сзади радиатора установлен вентилятор. Преимущество термосифонной системы охлаждения — простота устройства, недостаток — сравнительно медленная циркуляция, что приводит к усиленному испарению жидкости из системы, а следовательно, к необходимости частой проверки уровня жидкости и пополнения ею системы. Поэтому термосифонной системой охлаждения оборудованы пусковые двигатели П-10УД, П-350, П-23У, работающие кратковременно.
В принудительную систему охлаждения по сравнению с термосифонной дополнительно входят насос, паровоздушный клапан, вмонтированный в радиатор, термостат, дистанционный термометр, водораспределительный канал и отводная трубка.
№ /7
Рис. 3.9. Схемы водяных систем охлаждения:
а— термосифонная; б—принудительная; 1 — сердцевина радиатора; 2—вентилятор; 3 — шторка; 4— верхний бак радиатора; 5— крышка заливной горловины; 6— пароотводная трубка; 7—верхний патрубок; 8— рубашка головки цилиндра; 9— рубашка блок-картера; 10— нижний патрубок: 11— нижний бак радиатора; 12— пробка сливного отверстия; 13— паровоздушный клапан; 14— термостат; 15 — термометр; 16— водораспределительный канал; 17— центробежный насос; 18— водоотводная трубка
Во время работы основного двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом 77 (рис. 3.9, б). Жидкость, имеющая температуру выше 70 °С, поступает к термостату, размеры которого под действием температуры изменяются, и открывается проход жидкости из полости рубашки блока и головки в верхний бак радиатора. Опускаясь по трубкам сердцевины радиатора в нижний бак, нагретая жидкость отдает теплоту потоку воздуха, создаваемому вентилятором. Охлажденная жидкость из нижнего бака радиатора забирается насосом и подается вновь через распределительный канал в рубашку блоков цилиндров. Если температура охлаждающей жидкости ниже 70 «С, то термостат 14 автоматически направляет поток не к радиатору, а непосредственно к насосу 17 по малому кругу.
Систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, постоянно сообщающуюся с окружающей средой через пароотводную трубку 6, называют открытой. Если же система отделена от окружающей среды специальным паровоздушным клапаном 13, расположенным обычно в крышке радиатора, то ее считают закрытой. В закрытой системе охлаждения испарение жидкости меньше, поэтому ее применяют в большинстве двигателей.
В системе воздушного охлаждения поток воздуха от мощной вентиляторной установки (рис. 3.10) направляется к охлаждаемым деталям, которые имеют снаружи ребра — пластинки, увеличивающие поверхность теплоотдачи. Чтобы воздух равномерно охлаждал нагретые детали, вокруг цилиндров и их головок устанавливают щитки (дефлекторы) и кожух.
Воздушная система охлаждения проста по устройству. Масса и габаритные размеры двигателя с воздушным охлаждением меньше, чем с водяным. Однако двигатель с воздушным охлаждением работает с повышенным шумом и потерями мощности (до 8 %) на привод вентилятора.
Рис. 3.10. Схема воздушной системы охлаждения:
а —схема действия; б— цилиндр; У — сигнальная лампа; 2 — дефлектор; 3 — цилиндр; 4 —вентилятор; 5—кожух
Термосифонное охлаждение — Энциклопедия по машиностроению XXL
Тепло от лопатки при термосифонном охлаждении может отводиться как изображено рис. 48, б и б, т. е. обдувом [c.41]Конструктивная схема лопаток с термосифонным охлаждением представлена на рис. 49. Радиатор служит продолжением елочного хвостовика. [c.41]
Термосифонное охлаждение позволяет работать с весьма высокими температурами (1500° С и выше) однако при этом возникают ряд технологических трудностей и затруднения с отводом большого количества тепла от радиаторов. [c.42]
При водяном охлаждении тепло от стенок цилиндров отводится непосредственно в воду, которая передает полученное тепло воздуху. Для осуществления такой передачи тепла вода в двигателе должна циркулировать в замкнутой системе. В зависимости от способа, которым достигается циркуляция, водяное охлаждение подразделяется на термосифонное и насосное (принудительное). При термосифонном охлаждении циркуляция воды происходит под [c.324]
Приближенно толщина водяной рубашки бд р = (0,10 ч- 20) О она обычно остается постоянной по длине цилиндра, но возрастает с увеличением его диаметра и напряженности работы двигателя. В связи со сложностью изготовления тонких стержней водяную рубашку выполняют обычно толщиной не менее 6—8 мм. Для лучшего охлаждения наиболее нагретых деталей во многих автомобильных карбюраторных двигателях водяная помпа подает воду сначала в расположенную внутри блока (рис. 21) или головки цилиндра стальную водораспределительную трубу 5 (в тракторных дизелях в водораспределительный канал). Через отверстия в этой трубе вода в первую очередь поступает к выпускным патрубкам и верхней части цилиндров. В некоторых современных американских автомобильных двигателях вода подается помпой лишь в головку блока, в которой она и циркулирует, в блоке же имеет место термосифонное охлаждение. Заслуживает большого внимания применение принудительного раздельного охлаждения для цилиндров и их головки. [c.79]
| Фиг. 256. Схема термосифонного охлаждения. |  |
Недостатки термосифонного охлаждения, указанные выше, весьма принципиальны и важны, в то же время достоинства его не имеют большой ценности. [c.232]
Благодаря тому что насос создает необходимый напор, охлаждающая жидкость движется по всей системе с достаточной скоростью, гораздо большей, чем при термосифонном охлаждении. Вследствие этого уменьшается возможность замораживания радиатора и его склонность к засорению. [c.232]
Таким образом, к недостаткам термосифонного охлаждения относятся [c.320]
К преимуществам термосифонного охлаждения необходимо отнести простоту устройства из-за отсутствия насоса. Однако недостатки термосифонного охлаждения не позволяют применять его для двигателей боевых и транспортных машин. [c.320]
При термосифонном охлаждении циркуляция воды возникает вследствие уменьшения удельного веса воды при ее нагревании в рубашке блока цилиндров. Термосифонное охлаждение, несмотря на простоту устройства, не имеет широкого распространения ввиду недостаточной интенсивности циркуляции, требующей больших емкостей и поверхностей охлаждения радиатора. [c.35]
Принципиально замкнутая система водяного охлаждения состоит из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, из которых один является источником тепла (рубашка цилиндра), а другой — холодильником. В зависимости от способа, которым достигается циркуляция воды, охлаждение подразделяется на термосифонное и насосное (принудительное). При термосифонном охлаждении циркуляция воды получается вследствие различной плотности горячей и холодной воды. Однако эта система, при всей своей простоте, требует значительного количества циркулирующей воды и больших габаритов. Наиболее распространена система охлаждения, при которой циркуляция воды осуществляется принудительно, за счет работы водяного насоса. Основными элементами системы охлаждения с принудительной циркуляцией воды являются радиатор-холодильник, вентилятор и водяной насос. [c.177]
Для уменьшения отвода теплоты в охлаждающую воду в последние годы более широко стало применяться высокотемпературное охлаждение, при котором температура воды в системе поддерживается выше температуры ее кипения при параметрах окружающей среды. По этой же причине получает применение термосифонное охлаждение цилиндров. В этом случае только головки (крышки) цилиндров, а иногда и верхняя наиболее горячая часть втулок цилиндров охлаждаются принудительно, охлаждение же всей втулки или только ее нижней части происходит в результате естественной циркуляции воды при нагреве. [c.258]
Водяной бак 4 обеспечивает заполнение во всех случаях системы водой, что достигается установкой бака 4 выше дизеля. Из бака по трубе пополняются утечки воды из системы, а водяной насос всегда заполнен водой, вследствие чего не происходит срыва в его работе, при остановке дизеля продолжается постепенное термосифонное охлаждение нагретых деталей. Водяной бак вертикальной перегородкой разделен на две части — одна из которых (объемом 230 л) включена в систему охлаждения дизеля, другая (объемом 106 л) — в систему охлаждения наддувочного воздуха. Обе части бака и меют отверстия для пропуска паровоздушной смеси. Вестовая труба и выполняет две функции отводит паровоздушную смесь из бака и через нее сливается излишек воды из бака. Бак 4 соединен подпиточной трубой 5 со всасывающей трубой в системы охлаждения дизеля. Труба л с головкой 24 служит для заправки бака 4 водой. Водяные системы можно заполнить через горловину 7 или через трубы с головками 24 и 25, к которым присоединяют шланг. Перед набором воды необходимо открыть вентиль 65. Системы можно заправлять водой й через горловину водяного бака 4, открыв перед этим вентили, как указано на схеме. Слив воды из системы производится через соединительные головки 24 и 25, как указано на схеме. Для окончательного слива 0ды необходимо вывернуть пробки на корпусе водяных насосов и всю систему продуть воздухом. Сливать воду рекомендуется при температуре ее не выше 40—45° С, а зимой — в закрытом теплом помещении. [c.295]
| Рис. 3.21. Схема водяного термосифонного охлаждения двигателя |  |
При термосифонном охлаждении объем водяной рубашки должен быть большим, чем при принудительном охлаждении. Термосифонные системы охлаждения в настоящее время почти не применяются, так как стоимость изготовления радиатора увеличенных размеров превышает стоимость водяного насоса. Кроме того, принудительные системы обеспечивают более надежное охлаждение. [c.40]
Пример 1. Автомобиль с двигателем, имеющим термосифонное охлаждение. [c.157]
При принудительном циркуляционном охлаждении радиатор может иметь меньшие размеры, чем при термосифонном охлаждении. Это уменьшение пропорционально отношению создаваемых в этих системах средних температурных перепадов, т. е. составляет 26%. [c.158]
Всеобщее распространение получили водяные насосы большой производительности, в результате чего большинство радиаторов работают в условиях насыщения (это не относится к термосифонному охлаждению). [c.162]
В пусковом двигателе нет изолированной системы охлаждения. Его включают в систему охлаждения дизеля. При работе пускового двигателя осуществляется его термосифонное охлаждение и одновременный прогрев пускаемого дизеля. Во время работы основного двигателя продолжается циркуляция воды и через рубашку пускового, что предохраняет ее от замораживания при пониженных температурах. При спуске воды из системы охлаждения дизеля ее сливают и из водяной рубашки цилиндра пускового двигателя. [c.135]
В термосифонной системе охлаждения циркуляция жидкости осуществляется за счет разности плотностей горячей жидкости, находящейся в рубашке цилиндров, и холодной, находящейся в холодильнике (радиатор или теплообменник). Вследствие малой скорости и возможности парообразования в полостях охлаждения термосифонные системы применяются только для ненапряженных в тепловом отношении двигателей малой мощности. [c.188]
Жидкостное (водяное) охлаждение выполняется двух систем термосифонное и принудительное. [c.165]
Под действием центробежных сил процессы тепло- и массообмена в ЦТТ протекают значительно интенсивнее, чем в обычных ТТ. Поле центробежных сил усиливает естественную конвекцию, что приводит к увеличению коэффициентов теплоотдачи от стенки испарителя к рабочей жидкости возрастает значение критической плотности теплового потока при кипении, значительно увеличивается тепловой поток, передаваемый ЦТТ, по сравнению с капиллярными ТТ и термосифонами. В зоне охлаждения центробежные силы эффективно удаляют пленку жидкости с поверхности конденсации, в результате достигаются высокие значения коэффициента теплоотдачи. Интенсифицируется также теплообмен ЦТТ с окружающей средой. Вышеперечисленные факторы делают возможным создание на базе центробежных тепловых труб компактных высокоэффективных теплопередающих устройств, а также различного рода теплообменников. [c.81]
| Рис. 48. Схемы жидкостного охлаждения рабочих лопаток а — циркуляционная (внутри лопаток — жидкость, на выходе — пар) б — термосифонная с индивидуальным радиатором (охладитель в жидкой фазе) в — термосифонная с индивидуальным радиатором (/ — жидкость, 2 — пар, 3 — конденсат 4 — радиатор) |  |
Топливо, отработавшее (облученное) в реакторах на быстрых нейтронах, охлаждаемых натрием, предполагается перевозить после малой (до 6—12 мес) выдержки с применением принудительного охлаждения (воздухом или гелием), а в качестве-теплоносителей, передающих теплоту от ТВС к охлаждаемым стенкам контейнера, использовать жидкий натрий, свинец, дифенил, расплавы солей (с термосифонной осевой циркуляцией). Облученные ТВС перед их загрузкой в транспортный контейнер предполагается очищать от натрия с помощью влажных газов при температуре 150—200 °С с последующей водной промывкой. [c.349]
Циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения может осуществляться по принципу термосифона, т. е. под влиянием напора, возникающего вследствие разности плотностей нагретой и охлажденной жидкостей (термосифонная система охлаждения), или принудительно под действием специального насоса. [c.359]
При заполнении системы охлаждения антифризом заливной шланг 9 подогревателя присоединяют к патрубку системы охлаждения. В этом случае нагретая в рубашке подогревателя жидкость путем термосифонной циркуляции нагревает весь объем жидкости, находящейся в системе охлаждения двигателя. [c.45]
При жидкостном охлаждении различают охлаждение принудительное, термосифонное и смешанное. При первом типе циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения обеспечивается работой циркуляционного насоса (фиг. 255). [c.230]
При смешанном охлаждении циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается отчасти разностью весов горячей и холодной жидкости, т. е. по типу термосифона, а отчасти циркуляционным насосом. Последний в этом [c.231]
Что касается смешанного охлаждения, то оно, недостаточно устраняя недостатки термосифонного, не имеет никаких преимуществ по сравнению с принудительным. [c.232]
Керосин следует применять только при принудительной системе охлаждения и ни в коем случае не при термосифонной. [c.240]
Более целесообразно применение термосифонного охлаждения (рис. 48, бив). Жидкость внутри лопатки в этом случае циркулирует за счет действия центробежных сил жидкости и разности температур по поперечному сечению канала. При подогреве стенкой лопатки плотность жидкости уменьшается это вызывает подъемную силу, приложенную к частице жидкости, величина которой (силы) в поле центробежного ускорения возрастает во много раз по сравнению с величиной подъемной силы в поле земного тяготения. Например, при угловой скорости (о=1000 рад1сек и окружной скорости 250 м1сек центробежное ускорение [c.40]
На основании изложенного можно притти к заключению, что термосифонное охлаждение является неустойчивым и способным легко при известных условиях отказать в работе. Для улучшения циркуляции необходима большая разность температур входящей и выходящей воды. [c.232]
При термосифонном охлаждении жидкость циркулирует (фиг. 270) под влиянием разности давлений столбов воды, находящихся как бы в двух сообщающихся сосудах в зарубашечном пространстве цилиндров двигателя и радиаторе. Жидкость, нагревшаяся от стенок цилиндров, по верхнему трубопроводу направляется в радиатор, а охлажденная движется от радиатора по нижнему трубопроводу к цилиндрам. Так как разность плотностей нагретой и охлажденной жидкости мала и высота столбов жидкости ограничена из-за малой габаритной высоты моторного отделения, то получается небольшой напор жидкости, вследствие чего и скорость ее циркуляции при термосифонном охлаждении получается также незначительной. [c.320]
Вследствие сравнительно малого напора требуется увеличение емкости системы и проходных сечений. Кроме того, для нормальной работы термосифонного охлаждения необходимо, чтобы уровень охлаждающей жидкости в радиаторе всегда был выше отверстия верхнего трубопровода, подводящего жидкость из зарубашечного пространства цилиндров, иначе жидкостной контур прервется, нормальная циркуляция жидкости прекратится, и двигатель перегреется. [c.320]
В настоящее время выпускаются различные водяные отопители, но в боль-щинстве случаев радиатор, вентилятор и электродвигатель помещаются в небольшом общем корпусе. Преимуществом подобных отопителей является легкость регулировки и низкая температура поверхности нагрева. В автомобилях малой вместимости с термосифонным охлаждением требуемая циркуляция в системе отопления может быть легко достигнута с помощью установки небольшого водяного насоса. [c.682]
Охлаждение двигателя термосифонное, усиленное центробежным насосом (нагнетающая трёхлопастная крыльчатка расположена в верхней части головки блока, укреплена на оси, составляющей одно целое с осью вентилятора). Характеристика двигателя ГАЗ-АА дана на фиг. 8, а. [c.95]
Как уже указывалось, поверхностная часть теплоутилиза-тора ТКП-10 решена на основе термосифонных труб, сгруппированных и установленных в тепловых модулях. Водяная камера модул я имеет съемную крышку, а модуль может извлекаться из агрегата. Таким образом, обеспечен доступ для осмотра и чистки с обеих сторон теплообменной поверхности. Термосифонные трубы 0 57X2,5 мм заполняются на 7з часть объема водой, затем вакуумируются и герметично завариваются. Поверхностная часть тепл оутилизатора является первой ступенью охлаждения дымовых газов печей, в которой температура их снижается примерно до 200 °С. Дальнейшее охлаждение дымовых газов до 40 С, т. е. ниже точки росы, которая для уходящих газов печей обычно не превышает 40—45 °С, происходит в контактной камере. С учетом загрязненности воды, контактирующей с газами в подобном теплоутилизаторе, предусмотрена установка промежуточного водо-водяного теплообменника, в котором циркулирующая вода охлаждается до 20—25 °С и снова поступает в водораспределители контактной камеры, а нагретая в теплообменнике вода (при использовании ТКП-10 для горячего водоснабжения) поступает в водяные камеры модулей термосифонных труб, где она нагревается до необходимой температуры за счет теплоты, воспринятой термосифонами от дымовых газов. [c.203]
В этих случаях для концентрации шлама, образующегося в большом количестве, применяются специальные устройства, из которых производится непрерывная продувка с тем, чтобы содержание шлама в воде, циркулирующей в поверхностях нагрева, не превышало 3 000 мг/л (по нормам Госгортехнадзора). Наиболее желательно выделить в самом котле отсек с повышенной Онцентрацией шлама и из него и производить продувку. Если это невозможно, то применяется показанный на фиг. 10-82 контур термосифонно Го шламоуда-ленИ Я. В этом устройстве часть котловой воды поступает в линию 8, заключенную в паровую рубашку II, и частично превращается в пар вследствие снижения давления при подъеме воды. На опускных неизолированных участках б и 2 происходят конденсация пара и охлаждение воды. За счет разности удельных весов воды в линиях 6 и 2, шламоотделите-ле / и пароводяной смеси в линии 8 создается движущий напор, обеспечивающий циркуляцию воды в контуре. [c.498]
5. Система охлаждения
Во время сгорания топлива в камере сгорания температура газов достигает 780…880 °С. Часть теплоты газов передается цилиндром головке цилиндров, поршням и другим деталям, которые вследствие этого сильно нагреваются. Такие детали необходимо охлаждать, в противном случае нарушается нормальная работа двигателя из-за ухудшения смазочных свойств масла, преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюраторных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.
Однако охлаждение не должно быть чрезмерным, поскольку теряется полезная теплота и топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, в результате чего мощность двигателя снижается. Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают его, что ухудшает смазывание трущихся деталей двигателя.
Для обеспечения требуемого температурного режима двигатель оборудован рядом устройств, механизмов и приборов, объединяемых в систему охлаждения. В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостный и воздушный. В первом случае теплота от нагретых деталей отводится охлаждающей жидкостью, а от нее передается воздуху, во втором — непосредственно воздухом.
В качестве охлаждающей жидкости используют воду или жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы). Вода должна быть чистой, с небольшим содержанием солей кальция и магния (мягкой). Воду средней жесткости и жесткую без предварительного умягчения применять нельзя, так как во время работы двигателя соли осаждаются на стенках деталей, омываемых водой, образуя накипь, которая снижает теплопроводность и ухудшает циркуляцию воды. Это приводит к перегреву двигателя, снижению его мощности, интенсивному изнашиванию деталей.
Для умягчения воды ее можно кипятить в течение 30…40 мин с последующим отстаиванием и фильтрацией через матерчатый фильтр. Широко распространены химические способы умягчения воды тринатрийфосфатом, известью, кальцинированной содой.
Антифризы — это жидкости на основе этиленгликоля следующих марок: 40 и 65, ТОСОЛ-А40М и ТОСОЛ-А65М «Арктика». Антифриз 40 и ТОСОЛ-А40М можно применять при температуре воздуха, достигающей —40 °С, а антифриз 65 и ТОСОЛ-А65М «Арктика» — до температуры —65 °С.
Жидкостная система охлаждения в зависимости от способа циркуляции жидкости бывает термосифонная и принудительная.
При термосифонной системе охлаждения циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей нагретой и холодной жидкости. При нагревании плотность жидкости в рубашках 8, 9 (рис. 3.9, а) головки цилиндров и блок-картера уменьшается и жидкость по патрубку поднимается в верхний бак радиатора. В сердцевине радиатора она проходит по многочисленным вертикальным трубкам с дополнительными латунными пластинками и охлаждается. При этом плотность ее повышается. По патрубку 10 она поступает в рубашку 9 блок-картера, вытесняя жидкость меньшей плотности. Для улучшения охлаждения жидкости сзади радиатора установлен вентилятор. Преимущество термосифонной системы охлаждения — простота устройства, недостаток — сравнительно медленная циркуляция, что приводит к усиленному испарению жидкости из системы, а следовательно, к необходимости частой проверки уровня жидкости и пополнения ею системы. Поэтому термосифонной системой охлаждения оборудованы пусковые двигатели П-10УД, П-350, П-23У, работающие кратковременно.
В принудительную систему охлаждения по сравнению с термосифонной дополнительно входят насос, паровоздушный клапан, вмонтированный в радиатор, термостат, дистанционный термометр, водораспределительный канал и отводная трубка.
Рис. 3.9. Схемы водяных систем охлаждения:
а — термосифонная; б—принудительная; / — сердцевина радиатора; 2 — вентилятор; 3 — шторка; 4— верхний бак радиатора; 5 — крышка заливной горловины; 6— пароотводная трубка; 7— верхний патрубок; 8— рубашка головки цилиндра; 9—рубашка блок-картера; 10— нижний патрубок: 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного отверстия; 13 — паровоздушный клапан; 14— термостат; 75 —термометр; 16—водораспределительный канал; 17— центробежный насос; 18— водоотводная трубка
Во время работы основного двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом 17 (рис. 3.9, б). Жидкость, имеющая температуру выше 70 °С, поступает к термостату, размеры которого под действием температуры изменяются, и открывается проход жидкости из полости рубашки блока и головки в верхний бак радиатора. Опускаясь по трубкам сердцевины радиатора в нижний бак, нагретая жидкость отдает теплоту потоку воздуха, создаваемому вентилятором. Охлажденная жидкость из нижнего бака радиатора забирается насосом и подается вновь через распределительный канал в рубашку блоков цилиндров. Если температура охлаждающей жидкости ниже 70 °С, то термостат 14 автоматически направляет поток не к радиатору, а непосредственно к насосу 17 по малому кругу.
Систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, постоянно сообщающуюся с окружающей средой через пароотводную трубку 6, называют открытой. Если же система отделена от окружающей среды специальным паровоздушным клапаном 13, расположенным обычно в крышке радиатора, то ее считают закрытой. В закрытой системе охлаждения испарение жидкости меньше, поэтому ее применяют в большинстве двигателей.
В системе воздушного охлаждения поток воздуха от мощной вентиляторной установки (рис. 3.10) направляется к охлаждаемым деталям, которые имеют снаружи ребра — пластинки, увеличивающие поверхность теплоотдачи. Чтобы воздух равномерно охлаждал нагретые детали, вокруг цилиндров и их головок устанавливают щитки (дефлекторы) и кожух.
Воздушная система охлаждения проста по устройству. Масса и габаритные размеры двигателя с воздушным охлаждением меньше, чем с водяным. Однако двигатель с воздушным охлаждением работает с повышенным шумом и потерями мощности (до 8 %) на привод вентилятора.
Рис. 3.10. Схема воздушной системы охлаждения:
а —схема действия; б— цилиндр; / —сигнальная лампа; 2 — дефлектор; 3 — цилиндр; 4 —вентилятор; 5 —кожух
Жидкостная система охлаждения двигателя.
Жидкостная система охлаждения
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
Система охлаждения двигателя автомобиля
Во время сгорания топлива в камере сгорания температура газов достигает 780…880 градусов. Часть теплоты газов передается цилиндром головке цилиндров, поршням и другим деталям, которые вследствие этого сильно нагреваются. Такие детали необходимо охлаждать, в противном случае нарушается нормальная работа двигателя из-за ухудшения смазочных свойств масла, преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюраторных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.
Однако охлаждение не должно быть чрезмерным, поскольку теряется полезная теплота и топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, в результате чего мощность двигателя снижается. Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают его, что ухудшает смазывание трущихся деталей двигателя.
Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель оборудован рядом устройств, механизмов и приборов, объединяемых в систему охлаждения.
В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостное и воздушное. В первом случае теплота от стенок цилиндров передается жидкости, которая сообщает ее воздуху, а во втором — непосредственно в окружающую среду (воздух).
В системе жидкостного охлаждения происходят следующие процессы. Вода, заполняющая водяные рубашки 9 в блок-картере (рисунок а) и 8 в головке цилиндров, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и, нагреваясь, охлаждает детали работающего двигателя. Нагретая вода направляется в специальный охладитель 1 (радиатор), где отдает теплоту в окружающую среду. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает в водяную рубашку двигателя. Таким образом, в системе охлаждения происходит непрерывная циркуляция воды. В термосифонной системе охлаждения (рисунок 4.6, а) циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей горячей и охлажденной жидкости. Такую систему применяют сейчас только в пусковых двигателях.
Температура охлаждающей воды работающего двигателя должна находиться в пределах 80…95 градусов.
В системе охлаждения принудительного типа (рисунок б) центробежный насос 17 нагнетает воду в рубашку блок-картера и головку цилиндров двигателя, из которой нагретая вода вытесняется в радиатор 7, охлаждается и по патрубку возвращается к насосу.
Подобная схема характерна для систем охлаждения большинства двигателей.
Интенсивность циркуляции воды в системе охлаждения и потока воздуха, создаваемого вентилятором, зависит главным образом от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаждался, используют различные устройства, регулирующие тепловой режим двигателя: термостат 14, шторки 3 или жалюзи радиатора.
Рисунок. Схемы жидкостной системы охлаждения: а — термосифонная; б — принудительная; 1 — сердцевина радиатора; 2 — вентилятор; 3 — шторка; 4 — верхний блок радиатора; 5 — крышка заливной горловины; 6 — пароотводная трубка; 7 — верхний патрубок; 8 — рубашка головки цилиндров; 9 — рубашка блок-картера; 10 — нижний патрубок; 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного отверстия; 13 — паровоздушный клапан; 14 — термостат; 15 — термометр; 16 — водораспределительный канал; 17 — центробежный насос; 18 — водоотводная трубка
Принудительная система охлаждения, постоянно сообщающаяся с атмосферой, называется открытой, а система, отделенная от атмосферы специальным паровоздушным клапаном 13, — закрытой. В закрытой системе охлаждения испарение воды меньше, поэтому ее применяют во всех автотракторных двигателях.
В системе воздушного охлаждения теплота от деталей двигателя отводится в результате обдува оребренных цилиндров и головок воздухом. У двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Двигатели тракторов и автомобилей с воздушным охлаждением оборудованы вентиляторами для принудительного обдува деталей.
