Меню Рубрики

Установки для охлаждения и выдач

Система охлаждения ДВС: как устроена и надо ли промывать ее зимой?

Выясняем, какие могут быть характерные неисправности у системы охлаждения двигателя и как их избежать.

Воздушка или водянка

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания предназначена для отвода излишнего тепла от деталей и узлов двигателя. На самом деле эта система вредна для вашего кармана. Приблизительно треть теплоты, полученной от сгорания драгоценного топлива, приходится рассеивать в окружающей среде. Но таково устройство современного ДВС. Идеальным был бы двигатель, который может работать без отвода теплоты в окружающую среду, а всю ее превращать в полезную работу. Но материалы, используемые в современном двигателестроении, таких температур не выдержат. Поэтому по крайней мере две основные, базовые детали двигателя — блок цилиндров и головку блока — приходится дополнительно охлаждать. На заре автомобилестроения появились и долго конкурировали две системы охлаждения: жидкостная и воздушная. Но воздушная система охлаждения постепенно сдавала свои позиции и сейчас применяется, в основном, на очень небольших двигателях мототранспорта и генераторных установках малой мощности. Поэтому рассмотрим подробнее систему жидкостного охлаждения.

Устройство системы охлаждения

Система охлаждения современного автомобильного двигателя включает в себя рубашку охлаждения двигателя, насос охлаждающей жидкости, термостат, соединительные шланги и радиатор с вентилятором. К системе охлаждения подсоединен теплообменник отопителя. У некоторых двигателей охлаждающая жидкость используется еще и для обогрева дроссельного узла. Также у моторов с системой наддува встречается подача охлаждающей жидкости в жидкостно-воздушные интеркулеры или в сам турбокомпрессор для снижения его температуры.

Работает система охлаждения довольно просто. После запуска холодного двигателя охлаждающая жидкость начинает с помощью насоса циркулировать по малому кругу. Она проходит по рубашке охлаждения блока и головки цилиндров двигателя и возвращается в насос через байпасные (обходные) патрубки. Параллельно (на подавляющем большинстве современных автомобилей) жидкость постоянно циркулирует через теплообменник отопителя. Как только температура достигнет заданной величины, обычно около 80–90 ˚С, начинает открываться термостат. Его основной клапан направляет поток в радиатор, где жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Если обдува воздухом недостаточно, то вступает в работу вентилятор системы охлаждения, в большинстве случаев имеющий электропривод. Движение жидкости во всех остальных узлах системы охлаждения продолжается. Зачастую исключением является байпасный канал, но он закрывается не на всех автомобилях.

Схемы систем охлаждения в последние годы стали очень похожи одна на другую. Но осталось два принципиальных различия. Первое — это расположение термостата до и после радиатора (по ходу движения жидкости). Второе различие — это использование циркуляционного расширительного бачка под давлением, либо бачка без давления, являющегося простым резервным объемом.

На примере трех схем систем охлаждения покажем разницу между этими вариантами.

Компоненты

Рубашка головки и блока цилиндров представляют собой каналы, отлитые в алюминиевом или чугунном изделии. Каналы герметичны, а стык блока и головки цилиндров уплотнен прокладкой.

Насос охлаждающей жидкости лопастной, центробежного типа. Приводится во вращение либо ремнем ГРМ, либо ремнем привода вспомогательных агрегатов.

Термостат представляет собой автоматический клапан, срабатывающий при достижении определенной температуры. Он открывается, и часть горячей жидкости сбрасывается в радиатор, где и остывает. В последнее время стали применять электронное управление этим простым устройством. Охлаждающую жидкость начали подогревать специальным ТЭНом для более раннего открытия термостата в случае потребности.

Радиатор представляет собой теплообменник, содержащий два бачка (входной и выходной), соединенных множеством алюминиевых трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость. Для увеличения теплообмена к трубкам присоединены тонкие пластины, во много раз увеличивающие поверхность теплообмена. Для улучшения теплоотвода воздух протягивается через радиатор принудительно с помощью электровентилятора.

Радиатор отопителя выполняет функцию нагревания воздуха, поступающего в салон автомобиля. Краны отопителя сейчас не устанавливают, а потому радиатор этот нагрет всегда, когда прогрет двигатель, и только воздушные заслонки не дают летом поступать горячему воздуху в салон автомобиля.

Расширительный бачок это хранилище резерва жидкости. Но в зависимости от типа системы охлаждения (см. выше) он может быть циркуляционным или тупиковым. Соответственно, находиться под давлением или без него.

Пробка, обеспечивающая герметичность системы, может быть установлена либо прямо на радиаторе, либо на расширительном бачке. Вне зависимости от места установки пробка обеспечивает повышенное давление в системе охлаждения. Такое давление (достигающее 1,1–1,3 бара) повышает температуру кипения жидкости, улучшает теплопередачу, предотвращает кавитацию насоса.

И главный компонент системы — это сама рабочая жидкость. Идеальной с точки зрения теплотехники была бы вода, но она вызывает коррозию и замерзает зимой. Поэтому применяют антифризы с низкой температурой замерзания (-40°C или — 65°C) и присадками, снижающими коррозию, пенообразование и т.д.

Читайте также:  Установка датчика subaru sg5

Неисправности системы охлаждения

Все, что может потечь, рано или поздно потечет. Это не только одна из интерпретаций закона Мерфи, но и четкое описание главной неисправности системы охлаждения. Система, включающая в себя порой более 10 резиновых шлангов, постепенно старея, начинает терять герметичность. Текут сами шланги, пропуская жидкость через нитяное армирование, текут хомутовые соединения. Со временем под воздействием противогололедных реагентов и летящих с дороги камней теряет герметичность радиатор. Особенно он страдает на автомобилях без кондиционера, где его не прикрывает теплообменник этой системы. Также радиатор принимает на себя все «удары судьбы» даже при небольших авариях. Течь теплообменника отопителя, хотя он и стоит в более «защищенном» от внешнего воздействия месте, также встречается нередко. Тот же антифриз, просочившийся сквозь сальниковое уплотнение насоса, выводит из строя подшипник, и — «Здравствуй, замена помпы». И хорошо, если вовремя уследите за признаками выхода из строя насоса, а то его поломка приведет или к обрыву ремня ГРМ и аварии двигателя, или к невозможности двигаться дальше на автомобилях, где установлен цепной привод газораспределительного механизма.

Термостат, этот маленький точный приборчик, тоже может начать хандрить. Его клапан может зависнуть или в закрытом, или в открытом состоянии. В первом случае неминуем перегрев двигателя даже в холодную погоду, а во втором двигатель не будет прогреваться до рабочей температуры. Повышенные износ мотора и расход топлива, негреющая печка — вот что гарантирует нам постоянно открытый термостат. Еще остается расширительный бачок. Течь его встречается только в схеме системы охлаждения, где он находится под рабочим давлением.

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Интересный тест на знание причин перегрева можно пройти здесь

Замена жидкости и промывка

Если не пришлось заменять какой-либо узел в системе охлаждения раньше, то инструкции рекомендуют менять антифриз не реже чем в 5–10 лет. Если вам не приходилось доливать в систему воду из канистры, а еще хуже — из придорожной канавы, то при замене жидкости систему можно не промывать.

А вот если автомобиль многое повидал на своем веку, то при замене жидкости полезно произвести промывку системы охлаждения. Разомкнув в нескольких местах систему можно струей воды из шланга тщательно ее прополоскать. Либо просто слить старую жидкость и залить чистую, кипяченую воду. Запустить двигатель и прогреть до рабочей температуры. Выждав, пока система остынет, чтобы не обжечься, слить воду. Затем продуть воздухом систему и залить свежий антифриз.

Промывку системы охлаждения обычно затевают в двух случаях: когда перегревается двигатель (проявляется это прежде всего в летний период) и когда перестает греть печка зимой. В первом случае причина кроется в заросших грязью снаружи и засоренных изнутри трубках радиатора. Во втором — проблема в том, что забились отложениями трубки радиатора отопителя. Поэтому при плановой смене жидкости и при замене компонентов системы охлаждения не упускайте возможности хорошенько промыть все узлы.

Расскажите, с какими неисправностями системы охлаждения сталкивались вы. И желаю вам жаркого отопителя зимой и хорошего охлаждения летом.

источник

Погружная система охлаждения сервера или фермы на базе Novec как альтернатива воздушному охлаждению

Мы продолжаем рассказывать о наших продуктах и в прошлой статье Сухая вода Novec 1230 для защиты серверных и не только было много вопросов об инновациях в сфере охлаждения серверных, поэтому решили выделить ответы на многие вопросы в отдельный пост! К тому же, совсем недавно наше решение использовалось на крупнейшей крипто-ферме в Гонконге!


Узнаете формулы с доски?

В статье обсуждаются возможности и преимущества пассивной двухфазной погружной системы охлаждения серверов на основе фторкетонов. В статье вас ждут интриги и расследования, разбор технологии и эксперименты!

Воздушная система охлаждения

Вначале обсудим ограничения традиционной воздушной системы охлаждения. Причинами малой эффективности традиционной системы воздушного охлаждения являются: действие второго закона термодинамики (необратимость тепловых процессов) вследствие множества процессов теплопереноса, перемешивание потоков холодного и нагретого воздуха, высокие показатели мощности, потребляемой охлаждающим оборудованием – чиллерами, кондиционерами и т.д., а также использование воздуха в качестве теплопередающего звена. При внедрении данных технологий в настоящий момент учитывают, что их эффективность снижена по одной или нескольким вышеназванным причинам.

Читайте также:  Установка двух видеокарт разных производителей

Охлаждаемые водой задние двери, канальная система воздушного охлаждения, стойки с принудительной циркуляцией ограничивают смешение воздушных потоков. Эти и некоторые другие технологии позволяют эксплуатировать систему без чиллера, переключаясь на использование экономайзера, когда позволяет погода.
Системы с постоянно работающим экономайзером проще в своем устройстве и могут достигнуть показателя эффективности использования энергии 10 Вт/cм2*К при тепловом потоке 30 Вт/cм2.
Если внедрить операцию по нанесению покрытия уже на этапе производства процессора, то пропадет необходимость во вторичном термоинтерфейсе, обычно используемом в многих схемах жидкостного охлаждения.


Модель погружной 2-х фазной системы охлаждения 3М.

Следующим моментом, который стоит рассмотреть, будет оценка того, какую максимальную выделяемую мощность может охладить данная система. В одном из исследований авторы предполагают, что требуется 100 см3 рабочей жидкости, чтобы охладить 1кВт-й модуль при условии, что известна и учтена его конфигурация, то есть плотность расположения компонентов.

Провели эксперименты

Для эксперимента собрали модельную печатную плату с 20-ю тепловыделяющими керамическими элементами размерами 19*19 мм и мощностью 200 Вт каждый. При этом, с одной стороны к ним на эпоксидный клей крепится медный радиатор размером 30*30*3 мм, с нанесенным с противоположной стороны тем самым покрытием, увеличивающим теплопередачу при кипении. Термопары в рабочей жидкости и в каждом из элементов позволяют подсчитать индивидуальное тепловое сопротивление и убедиться, что элементы не переходят в режим пленочного кипения. Далее эту модельную печатную плату погружают в узкую вертикальную емкость той же формы с зазорами 4 и 7 мм между кипящей поверхностью и стенкой.


Кипение Novec на криптоферме.

В ходе эксперимента было показано, что данная конфигурация способна отводить 4 кВт тепла (200 Вт с каждого элемента) через 4 мм зазор при атмосферном давлении, если в качестве рабочей жидкости залит гидрофторэфир – С3F7OCH3. При этом 4 кВт эквивалентно тепловому потоку в 11,7 Вт/cм2 против потока в 1,7 Вт/cм2, наблюдаемом в суперкомпьютере Cray X1E при охлаждении распылением!
Результаты эксперимента позволяют предположить, что значение в 1 кВт отводимой теплоты на 100 см3 рабочей жидкости определенно достижимы. Также значительно снижается количество используемых материалов и различного рода выбросы.

Химия рабочих жидкостей

В таблице ниже представлены свойства одного гидрофторэфира и двух фторкетонов. Они обладают необходимыми теплофизическими характеристиками, являются безопасными и совместимыми с различными материалами и были протестированы в открытой погружной системе охлаждения.
Заметьте, диэлектрические характеристики фторкетонов схожи с аналогичными свойствами перфторуглерода С6F14, который часто использовался в погружных системах охлаждения. В тоже время, гидрофторэфир имеет более высокую диэлектрическую постоянную и более низкое сопротивление, что может ограничить его использование в некоторых случаях. Первый из представленных фторкетонов со значением потенциала глобального потепления всего лишь в 1, на сегодняшний день широко используется в мире как пожаротушаший агент.

Свойство Рабочая жидкость
Молекулярная формула С6F14 C6F9OH5 C6F12O C7F14O
Тип ПФУ (перфторуглерод) ГФЭ (гидрофторэфир) ФК (фторкетон) ФК (фторкетон)
Ткипения, °С 56 76 49 74
Тзамерзания, °С Правовая информация

UPD: Спасибо за указание на биткоин-ферму WarP.

источник

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Опросный лист

Долговечность индукционного оборудования напрямую зависит от эффективности охлаждения и качества охлаждающей жидкости.

Содержащиеся в воде соли, и, как следствие накипь, электропроводность воды, приводящая к разрушению элементов установок, механические примеси — все это приводит к сокращению срока службы оборудования

Правильный выбор системы охлаждения позволит:

существенно продлить срок службы оборудования

увеличить гарантийный срок до 18 месяцев при использовании наших систем охлаждения

снизить вероятность поломки оборудования

минимизировать затраты на коммунальные услуги

При выборе системы охлаждения необходимо учитывать:

— мощность теплоотведения возникающая в следствии тепловых потерь оборудования,

— требования к качеству воды отдельных узлов оборудования.

Применяемые нами системы охлаждения можно разделить на четыре типа

Замкнутая система охлаждения «Чиллер»

Большинство промышленных чиллеров работают по следующему принципу: компрессор всасывает из испарителя пары хладагента и сжимает их. Сжатые пары поступают в конденсатор чиллера, где охлаждаются и конденсируются. Из конденсатора хладагент в жидком состоянии попадает в ресивер, а из него по жидкостной магистрали к терморегулирующему вентилю (ТРВ). Проходя через ТРВ, жидкий хладагент дросселируется, превращаясь в парожидкостную смесь с низкой температурой, и попадает в испаритель, где происходит его кипение за счет подвода к нему теплоты от охлаждаемой жидкости. Регулирование подачи хладагента в испаритель осуществляется с помощью ТРВ. Пары хладагента, образующиеся в процессе кипения в испарителе, поступают обратно в компрессор.

Чиллер, как правило, комплектуется теплоизолированным баком\емкостью и насосом для перекачивания охлажденной воды (на рисунке бак и насос не показаны).

Чиллеры с воздушным охлаждением универсальны, им не требуется техническая вода, они экономичнее и находятся в постоянной готовности к работе. Однако они нагревают воздух в помещении и по этой причине их располагают на некотором удалении от оборудования.

Мощные чиллеры с воздушным охлаждением обычно имеют выносные уличные конденсаторы.

Узнать подробности

Теплообменная станция

Станция теплообменная серии СТ двухконтурного типа системы «вода-вода» » предназначена для охлаждения промышленного оборудования и призвана решить проблемы, связанные с низким качеством технической воды.

Внутренний замкнутый контур станции (образованный индукционным оборудованием, насосом и теплообменным аппаратом) заполняется дистиллированной водой, циркуляция которой осуществляется насосом, установленным в контуре.

Во внешнем контуре циркулирует техническая вода. Требования к качеству воды внешнего контура весьма низкие, что позволяет использовать воду из заводской системы оборотного водоснабжения или водопроводной сети.

Таким образом, контур охлаждения оборудования изолирован от влияния вредных факторов технической воды.

Обычно во внешнем и внутреннем контурах производится контроль температуры и давления воды с выводом аварийного сигнала в случае превышения температуры выше допустимой или понижения давления ниже заданного. В обоих контурах предусмотрены фильтры грубой и тонкой очистки.

Узнать подробности

Автономная система охлаждения АСО

Данный тип системы охлаждения применяется в случае отсутствия у заказчика оборотной системы охлаждения. Наиболее оптимальной и сравнительно недорогой в этом случае является система охлаждения, использующая модульный агрегат воздушного охлаждения (драйкулер).

Система охлаждения данного типа состоит из следующих частей:

1. бак с теплоносителем — дистиллированная вода, что позволяет существенно уменьшить электроэрозию элементов электрической схемы установки или какая-либо незамерзающая жидкость (водный раствор этиленгликоля, пропиленгликоля и др.) Бак выполняется из антикоррозионного материала (нержавеющая сталь или пластический материал);

3. теплообменник — модульный агрегат воздушного охлаждения (драйкулер);

5. дополнительное оборудование: датчики (датчик уровня, термостат), приборы (манометр), трубопроводы, фитинги, вентили, клапан обратный, фильтр.

В системах охлаждения большой мощности драйкулер является источником тепла, вызывающим нагрев окружающей среды, поэтому целесообразно размещение его на улице. Охладители небольших мощностей могут быть установлены в помещении, являясь одновременно отопителями помещений в холодное время года.

Узнать подробности

Вентиляторные градирни

Узнать подробности

Вентиляторная градирня – это устройство, предназначенное для дисперсии в атмосферном воздухе потока тепла, полученного охлаждающей водой в охладительных устройствах. В градирне происходит непосредственный контакт охлаждаемой воды с атмосферным воздухом.

Теплая вода попадает в главный коллектор водораспределителя. Далее происходит транспорт через систему труб к форсункам. Форсунки распыляют струи воды на ороситель, создавая экран воды с большой поверхностью контакта. Вода, отрывающаяся от нижних краев элементов стока оросителя, опадает в форме дождя в поддон, находящийся под градирней, откуда нагнетается обратно в охлаждающее устройство.

Процесс охлаждения воды проходит, в главной мере, за счет испарения протекающей струей воздуха небольшой части струи охлаждаемой воды (транспорт массы), с использованием тепла фазового перехода (теплоты испарения), получаемой от водной струи, а также — в меньшей мере – за счет конвективного теплообмена между водой и воздухом (транспорт тепла).

Противоточное течение воздуха в градирни, вызвано вытяжным воздействием осевого вентилятора, производительность которого подобрана к требуемым параметрам охлаждения. Вентилятор установлен внутри корпуса, на перекрытии отсека градирни. Воздух втягивается внутрь отсека через входные окна, оснащенные жалюзи, которые предохраняют от попадания твердых тел из окружающей среды, например листьев, а также от разбрызгивания охлаждаемой воды вне градирни. Далее втянутый воздух проходит через зону дождя под оросители, через оросительное заполнение, в зону разбрызгивания воды над оросителем, а далее происходит захват капель водоуловителем, который сводит к минимуму потерю воды из-за угона капель. Подогретый и увлажненный воздух протекает через вентилятор, после чего через верхний разрез корпуса вентилятора выдувается наружу, в окружающую среду.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ — ЧИЛЛЕРЫ СЕРИИ ХМ

Основные области применения серии ХМ

охлаждение воды в контуре оборотного водоснабжения. Вода с заданной температурой подается для охлаждения технологического оборудования.

охлаждение водного раствора гликолей, используемого затем для охлаждения.

Отличительные особенности холодильных установок ХМ

наличие гидроблока, встроенного в установку. В стандартном исполнении применена однонасосная схема с байпасным клапаном; двухнасосная схема является опцией, что необходимо указать при заказе. Однонасосную схему рекомендуется применять для установок холодопроизводительностью менее 100 кВт; двухнасосная схема предпочтительна для систем с очень большим колебанием тепловой нагрузки, а также для всех систем холодопроизводительностью более 100 кВт.

использование мощного конденсатора, рассчитанного на работу в режиме с температурой выхода воды до +20°С.

источник