Класификация и практика на приложение на технологията за охлаждане на двигателя

1, Основен принцип: Логика за пренос на топлина за охлаждане на двигателя

Същността на охлаждането на двигателя е да прехвърли топлината, генерирана вътре в двигателя, към външната среда чрез затворен-процес на „генериране на топлина, пренос на топлина, разсейване на топлината“, поддържайки работата на различни компоненти на двигателя в рамките на допустимия температурен диапазон. Основният път на топлопредаване следва втория закон на термодинамиката и се постига главно по три начина:

(1) Топлинна проводимост

Топлината се пренася директно през твърди среди като намотки на двигатели, железни сърцевини и корпуси. Например топлината, генерирана от медни проводници в намотките, първо се отвежда към изолационния слой и след това се прехвърля към корпуса през желязното ядро, което е основният начин за дифузия на топлина вътре в двигателя. Ефективността на проводимостта зависи от топлопроводимостта на материала, като мед (топлопроводимост 401 W/(m · K)), алуминий (237 W/(m · K)) и други метални материали, които имат много по-добра топлопроводимост от изолационните материали (обикновено по-малко от 0,5 W/(m · K)).

(2) Топлинна конвекция

Топлината се пренася чрез потока от течности (газове или течности) и се разделя на естествена конвекция и принудителна конвекция. Естествената конвекция разчита на промените в плътността, генерирани от температурната разлика на самия флуид, за да образува поток, който е подходящ за малки-моторни двигатели; Принудителната конвекция задвижва течността, за да ускори потока през устройства като вентилатори и помпи, като значително подобрява ефективността на топлопреноса и е основният метод за охлаждане за двигатели със средна и висока -мощност.

(3) Топлинно излъчване

Топлината се излъчва от повърхността на двигателя към околната среда под формата на електромагнитни вълни. Ефективността на радиационния топлопренос е пропорционална на четвъртата степен на повърхностната температура на двигателя и се влияе от повърхностната излъчвателна способност. При охлаждането на двигателя радиационният топлопренос обикновено се използва като спомагателен метод, работещ заедно с проводимостта и конвекцията.

Синергичният ефект на три метода на топлообмен съставлява основната логика на системата за охлаждане на двигателя, а разликите в различните технологии за охлаждане са по същество оптимизираната комбинация от пътища за топлообмен и методи за задвижване на течности.

4, Практика на индустриалното приложение и тенденции в развитието

(1) Типични сценарии за приложение

В промишленото поле големите асинхронни двигатели и синхронните двигатели често използват водно охлаждане или технология за смесено охлаждане, като двигатели на валцовани мелници в стоманодобивни заводи и индуцирани вентилаторни двигатели в електроцентрали, за да осигурят непрекъсната работа чрез ефективно охлаждане;

Транспорт: Задвижващите двигатели на новите енергийни превозни средства са предимно с маслено охлаждане, а някои-модели от висок клас приемат хибридно решение на „маслено охлаждане+водно охлаждане“, за да отговорят на изискванията за висока плътност на мощността и компактно пространство;

Домакински уреди и малки устройства: Моторът на компресора и моторът на водната помпа на битовите климатици често използват технология за охлаждане със студен въздух със самостоятелен вентилатор, която има проста структура и контролирана цена;

Специална среда: Двигателите при висока температура, висока влажност или корозивни среди като мини и офшорни платформи изискват запечатано водно охлаждане или анти{0}}въздушно охлаждане, за да се избегне изтичане на среда и корозия на компоненти.

(2) Тенденции на развитие

1. Ефективност: Оптимизирайте дизайна на канала чрез числени симулации (като CFD изчислителна динамика на флуидите), за да подобрите ефективността на преноса на топлина и да намалите консумацията на енергия в охладителната система;

2. Миниатюризация: Разработване на решения за охлаждане с висока-плътност на мощността, като технология за микроканално водно охлаждане и технология за охлаждане на впръскване на гориво под високо-налягане, за да отговори на нуждите за развитие на миниатюризацията на двигателя;

3. Интелигентност: Интегриране на температурни сензори и клапани за контрол на потока за динамично регулиране на скоростта на потока на охлаждащата среда и оптимизиране на охлаждащия ефект в реално време според промените в натоварването на двигателя;

4. Защита на околната среда: Популяризирайте екологично чисти охлаждащи масла с нисък вискозитет и висока стабилност, намалете използването на охлаждаща вода и минимизирайте въздействието върху околната среда.