Tööstuse uudised

Radiaatori jahutussüsteem

2023-12-14

Kuna sisepõlemismootorite soojuslik kasutegur suureneb koos sisetemperatuuriga, hoitakse jahutusvedelikku keemistemperatuuri tõstmiseks atmosfäärist kõrgemal rõhul. Kalibreeritud rõhualandusventiil on tavaliselt radiaatori täitekorgis. See rõhk varieerub mudeliti, kuid jääb tavaliselt vahemikku 4–30 psi (30–200 kPa).[4]

Kui jahutusvedeliku süsteemi rõhk tõuseb koos temperatuuri tõusuga, jõuab see punktini, kus rõhualandusklapp laseb ülerõhul väljuda. See peatub, kui süsteemi temperatuur peatub. Ületäidetud radiaatori (või jaotuspaagi) korral vabastatakse rõhk, lastes väikesel vedelikul välja pääseda. See võib lihtsalt voolata maapinnale või koguda õhutatavasse anumasse, mis jääb atmosfäärirõhule. Kui mootor on välja lülitatud, jahutussüsteem jahtub ja vedeliku tase langeb. Mõnel juhul, kui üleliigne vedelik on pudelisse kogutud, võidakse see "imeda" tagasi põhijahutusvedeliku ringlusse. Muudel juhtudel ei ole.


Enne II maailmasõda oli mootori jahutusvedelik tavaliselt tavaline vesi. Antifriisi kasutati ainult külmumise kontrollimiseks ja seda tehti sageli ainult külma ilmaga. Kui tavaline vesi jäetakse mootoriplokis külmuma, võib vesi külmumisel paisuda. See mõju võib põhjustada tõsiseid sisemisi mootorikahjustusi jää paisumise tõttu.

Kõrge jõudlusega lennukimootorite väljatöötamine nõudis kõrgema keemistemperatuuriga paremaid jahutusvedelikke, mille tulemusel võeti kasutusele glükooli või vee-glükooli segud. Need viisid glükoolide kasutuselevõtuni nende külmumisvastaste omaduste tõttu.

Alates alumiiniumist või segametallist mootorite väljatöötamisest on korrosioonitõrje muutunud veelgi olulisemaks kui antifriis ning seda kõikides piirkondades ja aastaaegadel.


Kuiv ülevoolupaak võib põhjustada jahutusvedeliku aurustumist, mis võib põhjustada mootori lokaalset või üldist ülekuumenemist. Kui sõidukil lastakse üle temperatuuri tõusta, võib see põhjustada tõsiseid kahjustusi. Tagajärjeks võivad olla tõrked, nagu läbipõlenud peatihendid ja kõverdunud või mõranenud silindripead või silindriplokid. Mõnikord ei anta hoiatust, kuna temperatuuriandur, mis annab andmeid temperatuurinäidiku jaoks (kas mehaaniline või elektriline), puutub kokku veeauruga, mitte vedela jahutusvedelikuga, mis annab kahjuliku vale näidu.

Kuuma radiaatori avamine langetab süsteemi rõhku, mis võib põhjustada selle keema ja ohtlikult kuuma vedeliku ja auru väljapaiskumise. Seetõttu sisaldavad radiaatorikorgid sageli mehhanismi, mis püüab siserõhku leevendada enne, kui kork saab täielikult avada.


Auto veeradiaatori leiutamine omistatakse Karl Benzile. Wilhelm Maybach konstrueeris esimese kärgstruktuuriga radiaatori Mercedesele 35 hj


Mõnikord on jahutusvõimsuse suurendamiseks vaja autot varustada teise ehk abiradiaatoriga, kui algse radiaatori suurust pole võimalik suurendada. Teine radiaator on ühendatud ahela põhiradiaatoriga järjestikku. See juhtus siis, kui Audi 100 esimest korda turboülelaaduriga 200 luues. Neid ei tohi segi ajada vahejahutitega.

Mõnel mootoril on õlijahuti, eraldi väike radiaator mootoriõli jahutamiseks. Automaatkäigukastiga autodel on sageli radiaatoriga lisaühendused, mis võimaldavad käigukastivedelikul oma soojuse üle kanda radiaatoris olevale jahutusvedelikule. Need võivad olla kas õli-õhkradiaatorid, nagu ka põhiradiaatori väiksema versiooni puhul. Lihtsamalt öeldes võivad need olla õli-vesi jahutid, kus õlitoru sisestatakse veeradiaatorisse. Kuigi vesi on kuumem kui välisõhk, pakub selle kõrgem soojusjuhtivus võrreldavat jahutust (piiratud piires) vähem keerukast ja seega odavamast ja töökindlamast (vajalik tsitaat) õlijahutist. Harvemini võib roolivõimendi vedelikku, pidurivedelikku ja muid hüdraulikavedelikke jahutada sõiduki lisaradiaatoriga.

Turbo- või ülelaadimisega mootoritel võib olla vahejahuti, mis on õhk-õhk- või õhk-vesi-radiaator, mida kasutatakse sissetuleva õhulaengu jahutamiseks, mitte mootori jahutamiseks.


Vedelikjahutusega kolbmootoriga (tavaliselt pigem reamootoriga kui radiaalmootoriga) lennukid vajavad samuti radiaatoreid. Kuna õhukiirus on suurem kui autodel, jahutatakse neid lennu ajal tõhusalt ja seetõttu pole vaja suuri alasid ega jahutusventilaatoreid. Paljud suure jõudlusega lennukid kannatavad aga maapinnal tühikäigul äärmuslike ülekuumenemisprobleemide all – Spitfire’i puhul kulub selleks vaid seitse minutit.[6] See sarnaneb praeguste vormel 1 autodega, mille mootoritega vooluvõrku seisma jäädes on vaja ülekuumenemise vältimiseks radiaatoritesse surutud õhku.


Õhutakistuste vähendamine on õhusõidukite, sealhulgas jahutussüsteemide projekteerimise peamine eesmärk. Varajane tehnika oli kasutada ära lennuki rikkalikku õhuvoolu, et asendada kärgstruktuuri südamik (palju pindu, suure pinna ja mahu suhtega) pinnale paigaldatud radiaatoriga. See kasutab ühte pinda, mis on segatud kere või tiiva nahaga, kusjuures jahutusvedelik voolab selle pinna tagaosas olevate torude kaudu. Selliseid kujundusi nähti peamiselt I maailmasõja lennukitel.

Kuna need on õhukiirusest nii sõltuvad, on pinnaradiaatorid maapinnal töötades veelgi altid ülekuumenemisele. Võidusõidulennukeid, nagu Supermarine S.6B, võidusõidu vesilennuk, mille ujukite ülemistesse pindadesse on sisse ehitatud radiaatorid, on kirjeldatud kui "temperatuurimõõturil lendamist" kui nende jõudluse peamist piiri.[7]

Pinnaradiaatoreid on kasutanud ka mõned kiired võidusõiduautod, näiteks Malcolm Campbelli 1928. aasta Blue Bird.


Enamiku jahutussüsteemide piirang on üldiselt see, et jahutusvedelikul ei tohi keema minna, kuna vajadus gaasi käidelda voolus muudab projekteerimise oluliselt keerulisemaks. Vesijahutusega süsteemi puhul tähendab see, et maksimaalne soojusülekande hulk on piiratud vee erisoojusmahuga ning ümbritseva keskkonna ja 100 °C temperatuuride vahega. See tagab tõhusama jahutuse talvel või kõrgematel kõrgustel, kus temperatuur on madal.

Veel üks mõju, mis lennuki jahutamisel on eriti oluline, on see, et erisoojusmaht muutub ja keemispunkt langeb rõhuga ning see rõhk muutub kõrgusega kiiremini kui temperatuuri langus. Seega üldiselt kaotavad vedelikjahutussüsteemid õhusõiduki tõustes oma võimsust. See oli jõudluse peamiseks piiranguks 1930. aastatel, kui turboülelaadurite kasutuselevõtt võimaldas esmakordselt mugavat reisimist üle 15 000 jala kõrgusel ja jahutuse disainist sai peamine uurimisvaldkond.

Selle probleemi kõige ilmsem ja levinum lahendus oli kogu jahutussüsteemi rõhu all töötamine. See säilitas erisoojusvõimsuse konstantsel väärtusel, samal ajal kui välisõhu temperatuur langes jätkuvalt. Sellised süsteemid parandasid seega jahutusvõimet ronides. Enamiku kasutuste puhul lahendas see suure jõudlusega kolbmootorite jahutamise probleemi ja peaaegu kõik Teise maailmasõja perioodi vedelikjahutusega lennukimootorid kasutasid seda lahendust.

Surve all olevad süsteemid olid aga ka keerukamad ja palju vastuvõtlikumad kahjustustele – kuna jahutusvedelik oli rõhu all, põhjustasid isegi väikesed kahjustused jahutussüsteemis, näiteks ühe vintpüssi kaliibriga kuuliava, vedeliku kiire pritsimise. auk. Jahutussüsteemide rikked olid ülekaalukalt mootoririkkete peamine põhjus.


Kuigi auruga toimetulevat lennukiradiaatorit on keerulisem ehitada, pole see sugugi võimatu. Põhinõue on luua süsteem, mis kondenseerib auru tagasi vedelikuks enne selle pumpadesse suunamist ja jahutusringi lõpetamist. Selline süsteem võib ära kasutada aurustumiserisoojust, mis vee puhul on viis korda suurem kui vedelal kujul erisoojusmaht. Täiendavat kasu võib saada, kui lasete aurul ülekuumeneda. Sellised aurustusjahutitena tuntud süsteemid olid 1930. aastatel märkimisväärse uurimistöö teemaks.

Mõelge kahele muul viisil sarnasele jahutussüsteemile, mis töötavad ümbritseva õhu temperatuuril 20 °C. Täisvedeliku konstruktsioon võib töötada vahemikus 30 °C kuni 90 °C, pakkudes soojuse eemaldamiseks 60 °C temperatuuride erinevust. Aurustuv jahutussüsteem võib töötada vahemikus 80 °C kuni 110 °C. Esmapilgul näib see olevat palju väiksem temperatuurierinevus, kuid see analüüs jätab tähelepanuta auru tootmisel neelatud tohutu soojusenergia koguse, mis vastab 500 °C-le. Tegelikult töötab aurustuv versioon vahemikus 80 °C kuni 560 °C, efektiivne temperatuuride erinevus 480 °C. Selline süsteem võib olla efektiivne ka palju väiksemate veekoguste korral.

Aurustusjahutussüsteemi negatiivne külg on kondensaatorite pindala, mis on vajalik auru jahutamiseks alla keemistemperatuuri. Kuna aur on palju vähem tihe kui vesi, on vaja vastavalt suuremat pinda, et tagada piisav õhuvool auru tagasi jahutamiseks. 1933. aasta Rolls-Royce Goshawki disainis kasutati tavapäraseid radiaatorilaadseid kondensaatoreid ja see disain osutus tõsiseks takistuseks. Saksamaal töötasid vennad Günterid välja alternatiivse konstruktsiooni, mis ühendas aurustusjahutuse ja kogu lennuki tiibadele, kerele ja isegi roolile jaotatud pinnaradiaatorid. Mitmed lennukid ehitati nende disaini järgi ja püstitasid arvukalt jõudlusrekordeid, eelkõige Heinkel He 119 ja Heinkel He 100. Nende süsteemide jaoks oli aga vaja arvukalt pumpasid, et vedelik laialivalguvatest radiaatoritest tagasi juhtida, ja osutus äärmiselt keeruliseks, et neid on korralikult töös hoida. ja olid palju vastuvõtlikumad lahingukahjustustele. Püüdlused selle süsteemi väljatöötamiseks olid üldiselt loobutud 1940. aastaks. Vajaduse aurustusjahutuse järele kaotas peagi etüleenglükoolil põhinevate jahutusvedelike laialdane kättesaadavus, millel oli madalam erisoojus, kuid palju kõrgem keemistemperatuur kui vees.


Kanalis asuv lennukiradiaator soojendab läbivat õhku, põhjustades õhu paisumist ja kiiruse suurenemist. Seda nimetatakse Meredithi efektiks ja suure jõudlusega kolblennukid, millel on hästi disainitud madala tõmbejõuga radiaatorid (eriti P-51 Mustang), saavad sellest tõukejõu. Tõukejõud oli piisavalt märkimisväärne, et kompenseerida radiaatori suletud kanali takistust ja võimaldas lennukil saavutada nulli jahutustakistus. Ühel hetkel oli isegi plaanis varustada Supermarine Spitfire järelpõletiga, süstides kütust radiaatori järel olevasse väljalasketorusse ja süüdates selle [vaja tsitaat]. Järelpõlemine saavutatakse täiendava kütuse sissepritsega mootorisse pärast põhipõlemistsüklit.

We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept