Схема охлаждения: Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля: виды, устройство, неисправности

Содержание

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля: виды, устройство, неисправности


Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля (СО) – это конструктивное решение, которое отводит от двигателя транспортного средства излишки тепла и передаёт их в окружающую среду, а также позволяет двигателю оперативно прогреться. Именно возможность быстро прогреться, достигнув оптимального уровня рабочей температуры, и поддержка этой температуры на заданном уровне — одни из важнейших факторов эффективной работы ДВС. 

Назначение системы охлаждения двигателя — предотвращение повреждений деталей двигателя автомобиля в результате его перегрева и износа, охлаждение отработавших газов, масла в системе смазки.

Виды систем охлаждения двигателя (жидкостная и воздушная)

Системы охлаждения  (СO) ДВС транспортных средств бывают разных видов:
  • Воздушными.
  • Жидкостными (функционирующими на воде, антифризах).
  • Гибридными.
Воздушная СО – это конструкция, которая обеспечивает отвод излишек тепла от цилиндров и стенок камер с помощью принудительного потока воздуха.
Принуждение возникает за счет вентиляторов. Они могут быть автономными или объединёнными с маховиком. Воздух может нагнетаться или просасываться. 


 
Наиболее активно воздушные системы охлаждения двигателя устанавливались на авто в шестидесятые годы прошлого века. В том числе, такое решение было популярно у заводов, выпускающих Volkswagen, Citroën, Honda, Porsche. Но со временем у легковых автомобилей двигатели с воздушным охлаждением стало возможно встретить всё реже. Это легко объяснить тем, что большинство легковых авто, появившихся позже, в том числе, современные легковые авто – это, преимущественно, переднеприводные модели с поперечным расположением ДВС. При такой системе трудно организовать эффективную систему воздушного охлаждения.

К тому же, при воздушном охлаждении производители вынуждены существенно увеличивать габариты двигателя, а вместе с ним возрастает и уровень шума.

Но на сельскохозяйственные, коммунальные машины, скутера, мотоблоки такие СО по-прежнему ставят. Правда, даже у тракторов их можно встретить уже очень редко.

Вторая же разновидность СО –  жидкостная система охлаждения двигателя – это система, где есть промежуточный теплоноситель (жидкость – антифриз). Именно антифриз основательно «прорабатывает» толщь стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента у большинства СО такого типа при этом опять-таки играет воздух. Поэтому часто системы называют не просто жидкостными, а комбинированными, гибридными. С точки зрения физики, это действительно верно (и более грамотно), но при этом, так как жидкостные системы в чистом виде (без отводящего агента в виде воздуха) сейчас не используются (первые системы были именно непосредственно жидкостными и работали исключительно на воде), в том, что жидкостными и гибридными МО называют на практике одни и те же решения, ничего зазорного нет. 

И современные автомобилисты, и механики жидкостными СО называют, как правило, именно гибридные решения. Те, где задействован и воздух, и антифриз.


Потоки жидкостной СО

Жидкостные системы охлаждения двигателей могут быть с параллельными, последовательными и смешанными потоками.

Параллельные потоки. Антифриз под давлением поступает в блок цилиндров, проходит через отверстия прокладки головки блока и в головку блока. 

Последовательные потоки. Жидкость поступает к задней части блока цилиндра, а затем перетекает в головку блока цилиндров. Здесь она течет вокруг каждого цилиндра и только потом через перекрестные проходы попадает во коллектор впуска.

Смешанные потоки. У некоторых ДВС потоки теплоносителя объединены. Вентиляционные отверстия берут на себя функцию выпуска пара.

Устройство системы охлаждения двигателя


Сначала затронем конструирование устройства системы охлаждения. При конструировании системы охлаждения производители учитывают целый комплекс факторов: 
  • тепловая мощностью ДВС (быстрота выделения тепла),
  • габаритов радиатора, вентилятора и водяной помпы, 
  • давления в СО,
  • конструктивных особенностей термостата.
Если проектируется жидкостная система, учитывается тип охлаждающей жидкости – антифриза: этиленгликолевый (карбоксилатный, лобридный, комбинированный), пропилен-гликолевый.
 

Если проектируется воздушная СО, обязательно учитывается температура и влажность окружающего ДВС воздуха.

При конструировании воздушных систем специалисты заинтересованы, в первую очередь, обеспечить подачу воздуха к:

  • перемычкам между гнездами клапанов (самым горячим местам головки цилиндров), если речь касается бензиновых ДВС.
  • форсункам, если в фокусе внимания – дизельные двигатели.

Обязательно учитываются параметры оребрения двигателя. Идеальный вариант – брать в расчет показатели аэродинамического сопротивления оребрения двигателя, но на практике чаще берется всё-таки удельная поверхность оребрения. Учитывать показатели аэродинамического сопротивления, когда речь идёт о достаточно простой и недорогой технике достаточно нерационально. И проще пожертвовать именно этим параметром.

Как устроена система охлаждения двигателя автомобиля, работающего на антифризе?


В зависимости от того, какое охлаждение – воздушное или на антифризе, отличается схема системы охлаждения двигателя.

Итак, общее устройство системы охлаждения двигателя автомобиля, работающего  на антифризе состоит из следующих элементов:

1. «Водяная рубашка».  Полости между двойными стенками двигателя, имеющие сообщение друг с другом. Расположены в зонах присутствия избытка тепла. Фактически это всё пространство вокруг цилиндров ДВС, заполненное охлаждающей жидкостью.

 
 
2. Термостат. Специальный клапан между «рубашкой» ДВС и входным патрубком устройства радиатора. Когда клапан открывается, для охлаждающей жидкости возникают все условия, чтобы она беспрепятственно попадала в радиатор. Излишки жидкости возвращаются в водяную рубашку через обводный канал. В зависимости от конструктивных особенностей СО, модели силового агрегата, компоновки ДВС термостат может иметь разную локацию. Чаще всего термостат расположен в зоне выхода антифриза из головки блока цилиндров.
 

 
3. Радиатор. Устройство, предназначенное непосредственно для отдачи (отвода) тепла в атмосферу и охлаждения жидкости внутри каналов.

Представляет собой конструкцию из трубок, спаянных в виде прямоугольника, крепящегося на двух бачках. Изготавливается из металла (меди, алюминия), нескольких металлов (медь + латунь), комбинации металла и пластика. Большинство современных радиаторов – с алюминиевой сердцевиной с бачками из армированного пластика. В этом случае деталь обладает более высокими показателями коррозионной стойкости и теплопроводности. Устройство монтируется в зоне, которая лучше всего обдувается. Идеальный вариант – зона в подкапотном пространстве спереди автомобиля (причем к такому конструкционному решению инженеры нередко прибегают даже, если ДВС имеет заднее расположение). У некоторых автомобилей радиаторы устанавливаются возле боковых стенок авто. Но как правило, в этом случае о обдуве заботится воздухозаборник, а радиаторов – несколько. Такой вариант можно встретить у спорткаров. 

 

Теплоноситель может поступать в радиатор сверху и направляться вниз в основной бочок, а может двигаться от одной стороны устройства к противоположной его стороне (СО с поперечным потоком). На подавляющее большинство современных СО монтируют радиаторы именно с поперечным потоком.

У большинства радиаторов горловина имеет крышку, оснащённую подпружиненным клапаном, предназначенного для герметичного закрытия вентиляционных каналов СО. Это конструктивное решение необходимо для поддержания оптимального рабочего давления. Наиболее распространёнными и внушающими доверие пользователям радиаторами являются устройства торговых марок Behr Hella, DENSO, LUZAR, Stellox, SAT, AVA.

4. Вентилятор – устройство, помогающее усилить поток набегающего воздуха на радиатор. Воздушный поток направлен по направлению к двигателю.  Запускается за счёт муфты (электромагнитной, гидравлической от сигнала датчика при превышении порогового значения температуры охлаждающей жидкости.  На большинстве современных транспортных средств стоят электровентиляторы: один или несколько (один непосредственно для охлаждения, другой – для работы с высокими температурами).  На транспортных средствах с продольным расположением ДВС и задним приводом также можно встретить термостатический вентилятор охлаждения (вентилятор с термостатической пружиной).

Он запускается ремнем от коленчатого вала.
 
    
5. Помпа — центробежный насос. Именно от помпы зависит, будет ли в системе обеспечена бесперебойная циркуляция жидкости (запускаются, чаще всего ремнем – от коленчатого или распределительного вала, шестернями или дополнительной помпой , работающей от электронного блока управления.

6. Расширительный бачок с подпружиненными клапанами. Присутствует у систем с радиатором без заливной горловины.

7.Температурный датчик. Присутствует у авто с электронным блоком управления. Сигналы с датчика поступают непосредственно на ЭБУ, а затем на исполнительные устройства (например, вентилятор).  

Устройство воздушной СО

Если же перед нами устройство воздушной системы охлаждения, где теплоносителем выступает непосредственно поток воздуха, то устройство включает следующие элементы:
  • вентилятор, состоящий из диффузора с неподвижными лопастями (направляют воздух) и ротора. Как правило, запускается при помощи ремня и работает от шкива коленвала охладительные ребра цилиндров и головки (или головок), 
  • съемный кожух, 
  • дефлекторы (монтируются непосредственно над вентканалом) и контрольные приборы.  

Принцип работы системы охлаждения двигателя автомобиля на антифризе

Принцип работы системы зависит от того, что является теплоносителем.

Работа системы охлаждения двигателя на антифризе:

  • Антифриз циркулирует (движется по маршруту) принудительно. 
  • Движение жидкости производится через «рубашку охлаждения» двигателя.
  • Охлаждение ДВС и нагрев охлаждающей жидкости осуществляются синхронно. 
  • Антифриз к водяной рубашке движется от первого цилиндра к последнему или от выпускного коллектора к впускному (в зависимости от потоков)
  • Жидкость циркулирует по малому (до нагрева) или большому кругу (после нагрева).Свой путь антифриз начинает  по большому кругу. Путь к маломому кругу до достижения определённой температуры  жидкости недоступен, это происходит благодаря закрывающемуся клапану. Когда температура, напротив, падает, то клапан  срабатывает снова, и рабочим путем антифриза, как и в начале работы, становится  малый круг.
  • В момент запуска ДВС антифриз  – холодный. При включении системы он нагревается, проходит через радиатор, охлаждается встречным потоком воздуха, в том числе, при необходимости  –  потоком воздуха от вентилятора.
Проходя путь через рубашку охлаждения блока цилиндров и головки цилиндров, жидкость в СО сначала увеличивается, а затем после прохождения радиатора охлаждается до начального уровня. 
  • Чаще всего у ДВС горячая охлаждающая жидкость выходит из корпуса термостата (температурно-регулирующего клапана), протекает через радиатор поток жидкости охлаждается потоком воздуха, 
  • Назад жидкость возвращается через выходной патрубок основного бачка и через шланг идёт к входному патрубку циркуляционного насоса. Он и прогоняет поток жидкости через рубашку охлаждения двигателя. На некоторых двигателях (например, Chrysler и General Motor’s) альтернативой термостату выступает водяной насос. 

Воздушное охлаждение

Схема работы СО следующая:

  • Вентилятор создает поток воздуха
  • Наружная область блоков цилиндров и головки омываются мощным потоком воздуха,
  • Излишки тепла направляются в атмосферу.

Важно! Воздушный поток целенаправленно направляется на наиболее нагреваемые детали – цилиндры и головки. Степень интенсивности охлаждения зависит от того, какие стоят вентиляторы, и как организовано направление потока воздуха. Распределить воздух на все детали ДВС помогают тонкие пластины-дефлекторы.

Степень интенсивности охлаждения, а значит, и результат, напрямую зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

Неисправности в системе охлаждения

Не секрет, что именно на СО приходится около 25 – 30% неисправностей ДВС. И, если регулярно не проводить диагностику, не принимать меры, можно «нарваться» на дорогостоящий ремонт. 

Если же всё делать своевременно, то решением проблемы может стать замена небольшой детали или даже просто регулировка одного из узлов.

Популярные неисправности в системе охлаждения:

  • Проблемы со шлангами. Износ, потеря герметичности, повреждение, расслаивание,  набуханием материала, влекущее за собой изменение диаметра шланга. Если шланг получит повреждение во время работы двигателя, вся охлаждающая жидкость будет утеряна. Для того, чтобы решить проблему со шлангом, чаще всего требуется его замена, но иногда достаточно решить проблему только с хомутовым соединением.
  • Нарушение герметичности радиатора. Чаще всего под воздействием камней, противогололедных реагентов. Практика показала, что чаще радиатор «летит» в системах без кондиционера (если он есть те же на себя часто берет теплообменник).
  • Зависание» термостата. Если «зависание» происходит в закрытом состоянии, ДВС начинает перегреваться, если открытом – будет проблема с нагревом. Иногда для решения проблемы достаточно регулировки, но часто может потребоваться и замена этого устройства.
  • Течь расширительного бачка (нередкое явление для тех схем системы охлаждения двигателя, где бачок работает под давлением).
  • Потеря герметичности пробки радиатора.  При этой неисправности система не сможет обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. В зависимости от ситуации проблема может решаться механическим способом, или требуется замена пробки. К пробке ни в коем случае нельзя относится халатно. Именно от неё зависит, удастся ли удержать нужное давление в СО.
  • Воздушная пробка. Приводит к перегреву двигателя либо нарушению прогрева салона (то есть двигатель может хорошо прогреваться, а тепло в салон перестаёт поступать). Для диагностики проверяют уровень антифриза в расширительном бачке, проводят визуальный осмотр. Для решения проблемы ус старых транспортных средств на радиаторе откручивают  отточенных навыков: нужно снять пластиковую защиту, демонтировать хомут, подать в бачок воздух посредством компрессора, провести проверку на отсутствие пузырьков воздуха, накинуть на штуцер патрубок, монтировать специальную пробку и запускают двигатель, у современных авто в большинстве случае решение проблемы требует затянуть хомут, довести антифриз до оптимального уровня.
  • Обрыв ремня вентилятора. Распространённая поломка у мототехники, коммунальной техники, где стоит воздушная СО. Об этой неисправности у большинства транспортных средств сигнализирует контрольная лампа. Проблема решается путём замены ремня.
  • Загрязнение патрубков, влекущее за собой попадание в СО посторонних примесей и её выход из строя. Проблема решается путём промывки, удаления ржавчины, шлака, накипи, остатков масла, силикатного геля.

Как систематизировать знания и получить практические навыки по теме?

Изучить тему «Системы смазки и охлаждения» подробно поможет лицензионный обучающий продукт «Автомобильные основы» на платформе LCMS ELECTUDE.

Видеообзор этого обучающего продукта для вас доступен прямо сейчас:

Огромное преимущество использование платформы состоит в том, что вы не просто последовательно получаете необходимый набор знаний, а имеете возможность поработать с устройствами на практике, отточить навыки диагностики и ремонта (платформа располагает встроенным тренажёром).

Платформа адаптивна как для проведения занятий в аудитории, так и дистанционного обучения. Очень удобно, что система располагает продуманной системой тестов. Можно не просто изучить материал, а проконтролировать, как он усвоен, какой реальный прогресс при изучении системы охлаждения двигателя.

Устройство автомобиля: система охлаждения

Система охлаждения

Для поддержания оптимальной температуры двигателя необходима система охлаждения.

Средняя температура двигателя 800 — 900оС, при активной работе достигает 2000оС. Но периодически необходимо отводить тепло от двигателя. Если этого не делать, двигатель может перегреться.

Но система охлаждения не только охлаждает двигатель, но и участвует в его подогреве, когда тот холодный.

В большинстве автомобилей установлена жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком (рисунок 7.1). Рис. 7.1. Схема системы охлаждения двигателя а) малый круг циркуляции б) большой круг циркуляции 1 — радиатор; 2 — патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 — расширительный бачок; 4 — термостат; 5 — водяной насос; 6 — рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 — рубашка охлаждения головки блока; 8 — радиатор отопителя с электровентилятором; 9 — кран радиатора отопителя; 10 — пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 — пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 — вентилятор

    Элементами системы охлаждения являются:
  • рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,
  • центробежного насоса,
  • термостата,
  • радиатора с расширительным бачком,
  • вентилятора,
  • соединительных патрубков и шлангов.

Под руководством термостата выполняют свои функции 2 круга циркуляции (рисунок 7.1). Малый круг выполняет функцию подогрева двигателя. После нагревания жидкость начинает циркулировать по большому кругу и охлаждается в радиаторе. Нормальная температура охлаждающей жидкости равна 80-90оС.

Рубашка охлаждения двигателя – это каналы в блоке и головке блока цилиндров. По этим каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Насос центробежного типа способствует перемещению жидкости по рубашке и по всей системе двигателя. заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе.

Термостат является механизмов, поддерживающим оптимальный тепловой режим двигателя. Когда запускается холодный двигатель, термостат закрыт и жидкость перемещается по малому кругу. Когда температура жидкости превышает 80-85оС, то термостат открывается, жидкость начинает циркулировать по большому кругу, попадая в радиатор и охлаждаясь.

Радиатор представляет собой множество трубок, образующих большую поверхность охлаждения. Здесь и охлаждается жидкость.

Расширительный бачок. С его помощью происходит компенсация объема жидкости, когда она нагревается и охлаждается. Вентилятор увеличивает поток воздуха в радиатор, при помощи которого и охла

ждается жидкость.

Патрубки и шланги являются соединительным механизмом рубашки охлаждения с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.

Основные неисправности системы охлаждения.

Течь охлаждающей жидкости. Причина: повреждения радиатора, шлангов, уплотнительных прокладок и сальников. Способы устранения: подтянуть хомуты крепления шлангов и трубок, поврежденные детали заменить на новые.

Перегрев двигателя. Причина: недостаточный уровень охлаждающей жидкости, слабое натяжения ремня вентилятора, засорение трубок радиатора, неисправность термостата. Способы устранения: восстановить уровень жидкости в системе охлаждения, отрегулировать натяжение ремня вентилятора, промыть радиатор, заменить термостат.

Система охлаждения двигателя — устройство, принцип работы, конструкция

Назначение и характеристика

Системой охлаждения называется совокупность устройств, осуществляющих принудительный регулируемый отвод и передачу теплоты от деталей двигателя в окружающую среду.

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального температурного режима, обеспечивающего получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного срока службы двигателя.

При сгорании рабочей смеси температура в цилиндрах двигателя повышается до 2500 °С и в среднем при работе двигателя составляет 800…900°С. Поэтому детали двигателя сильно нагреваются, и если их не охлаждать, то будут снижаться мощность двигателя, его экономичность, увеличиваться изнашивание деталей и может произойти поломка двигателя.

При чрезмерном охлаждении двигатель также теряет мощность, ухудшается его экономичность и возрастает изнашивание.

Для принудительного и регулируемого отвода теплоты в двигателях автомобилей применяют два типа системы охлаждения (рисунок 1). Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя.

Рисунок 1 – Типы систем охлаждения

Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля.

Жидкостная система охлаждения

В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно.

Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15…20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя.

Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 …100 °С на всех режимах работы двигателя.

Это возможно при условии, что с охлаждающей жидкостью уносится в окружающую среду 25…35 % теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. При этом в бензиновых двигателях величина отводимой теплоты больше, чем в дизелях.

На рисунке 2 приведена диаграмма распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателей автомобилей при жидкостной системе охлаждения.

Рисунок 2 – Диаграмма распределения теплоты

Из диаграммы следует, что в механическую работу преобразуется 20…35% теплоты, уносится с отработавшими газами 35…40%, теряется на трение 5 % и уносится с охлаждающей жидкостью 25. ..35 % теплоты.

По сравнению с воздушной жидкостная система охлаждения более эффективная, менее шумная, обеспечивает меньшую среднюю температуру деталей двигателя, улучшение наполнения цилиндров горючей смесью и более легкий пуск двигателя при низких температурах, а также использование жидкости для подогрева горючей смеси и отопления салона кузова автомобиля. Однако в системе возможно подтекание охлаждающей жидкости и имеется вероятность переохлаждения двигателя в зимнее время.

В двигателях автомобилей жидкостная система охлаждения получила наиболее широкое распространение.

Воздушная система охлаждения

В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Для более интенсивного отвода теплоты от цилиндров и головок цилиндров они выполнены с оребрением. Вентилятор у V-образного двигателя установлен в развале между цилиндрами и приводится клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Двигатель сверху, с передней и задней сторон закрыт кожухами, направляющими потоки воздуха к наиболее нагреваемым частям двигателя. Вентилятор отсасывает воздух из внутреннего пространства, ограниченного развалом цилиндров. Поток воздуха, входящий снаружи в пространство между развалом цилиндров, проходит между ребрами цилиндров и головок и охлаждает их. На режиме максимальной мощности вентилятор потребляет 8 % мощности, развиваемой двигателем.

Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных — обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70. .. 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов.

Воздушная система охлаждения имеет ограниченное применение в двигателях.

Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Работа системы

Рисунок 3 — Система охлаждения двигателя

1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4 — патрубок; 6 — бачок; 7, 9 — пробки; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16 — ремень; 17- насос; 19 – термостат

При непрогретом двигателе основной клапан термостата 19 (рисунок 3) закрыт, и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость нагнетается насосом 17 в рубашку охлаждения 8 блока и головки цилиндров двигателя. Из головки блока цилиндров через шланг 3 жидкость поступает к дополнительному клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране — в отопитель салона кузова автомобиля.

При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор, охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос. Меньшая часть жидкости, как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно, и охлаждающая жидкость циркулирует в этом случае по двум направлениям (кругам циркуляции).

Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, чем обеспечивается автоматическое поддержание оптимального температурного режима двигателя. Расширительный бачок 6, заполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый клапан, установленный в пробке 7 бачка. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, которая имеет пробку 9 с клапанами. Бачок компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, и в системе поддерживается постоянный объем циркулирующей жидкости.

Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения имеются два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое в блоке цилиндров двигателя. Температура жидкости в системе контролируется указателем, датчик которого установлен в головке блока цилиндров двигателя.

Жидкостный насос

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа (рисунок 4).

Рисунок 4 – Жидкостный насос (а) и вентилятор (б) двигателя

1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13,14 — шкивы; 12 — ремень; 15 — вентилятор; 16 — накладка; 17 – болт

Вал 6 насоса установлен в отлитой из алюминиевого сплава крышке 4 в двухрядном неразборном подшипнике 5. Подшипник размещен и зафиксирован в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1, а на другом конце — ступица 7 и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 10 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство 9, состоящее из самоподжимной манжеты и графитокомпозитного кольца, установленное на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала.

Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. С помощью этого ремня также вращается шкив 14 генератора. Нормальную работу насоса и вентилятора обеспечивает правильное натяжение ремня.

Натяжение ремня регулируют путем перемещения генератора в сторону от двигателя (показано на рисунке 4 (а) стрелкой). Насос корпусом 2, отлитым из алюминиевого сплава, крепится к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя.

Жидкостный насос с приводом от зубчатого ремня

Рассмотрим устройство насоса, привод которого осуществляется зубчатым ремнем (рисунок 5).

Рисунок 5 – Жидкостный насос двигателя

1 — шкив; 2 — винт; 3 — подшипник; 4 — вал; 5 — корпус; 6 — уплотнительное устройство; 7 — отверстие; 8 — крыльчатка

Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразборном двухрядном шариковом подшипнике 3. Подшипник стопорится в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим в себя графитокомпозитное кольцо и манжету. На переднем конце вала напрессован зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем конце — крыльчатка 8. В крыльчатке сделаны два сквозных отверстия 7, которые соединяют между собой полости с охлаждающей жидкостью, расположенные по обе стороны крыльчатки. Благодаря этим отверстиям выравнивается давление охлаждающей жидкости на крыльчатку с обеих сторон, что исключает осевые нагрузки на вал насоса при его работе.

Вал насоса приводится во вращение через шкив 1 зубчатым ремнем привода распределительного вала от коленчатого вала. При вращении вала жидкость поступает к центру крыльчатки и под действием центробежной силы направляется в рубашку охлаждения двигателя. Насос крепится корпусом к блоку цилиндров двигателя через уплотнительную прокладку.

Термостат

Термостат способствует ускорению прогрева двигателя и регулирует в определенных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Термостат представляет собой автоматический клапан. В двигателях автомобилей применяют неразборные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Рисунок 6 – Термостат

1, 6, 11 – патрубки; 2, 8 – клапаны; 3, 7 – пружины; 4 – баллон; 5 – диафрагма; 9 – шток; 10 – наполнитель

Термостат (рисунок 6) имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6. Через патрубок 1 термостат соединяется с головкой блока цилиндров двигателя, а через патрубок 11 — с нижним бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения.

Основной клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3.

При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 °С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 °С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери.

На автомобилях применяют полупрозрачные пластмассовые бачки с заливной горловиной, закрываемой пластмассовой пробкой. Через горловину система заполняется охлаждающей жидкостью, а через клапаны, размещенные в пробке, осуществляется связь внутренней полости бачка и системы охлаждения с атмосферой. В пробке расширительных бачков часто имеется один резиновый клапан, срабатывающий при давлении, близком к атмосферному. При сливе охлаждающей жидкости из системы пробку снимают с расширительного бачка. Расширительный бачок размещается в подкапотном пространстве отделения двигателя, где крепится к кузову автомобиля.

Радиаторы автомобилей

Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Рисунок 7 – Неразборный радиатор (а) и кожух (б) вентилятора двигателя

1 – пробка; 2 – горловина; 3, 4 – бачки; 5 – сердцевина; 6 – патрубок; 7, 8 – клапаны; 9 – кожух; 10 – уплотнитель

Радиатор автомобиля (рисунок 7, а) — неразборный, имеет вертикальное расположение трубок и горизонтальное расположение охлаждающих пластин. Бачки радиатора и трубки латунные, а охлаждающие пластины стальные, луженые. Трубки и пластины образуют сердцевину 5 радиатора. В верхнем бачке 3 радиатора имеется горловина 2, через которую систему охлаждения заполняют жидкостью. Горловина герметично закрывается пробкой 1, имеющей два клапана — впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевшая охлаждающая жидкость через патрубок 6 и соединительный шланг выбрасывается в расширительный бачок. Впускной клапан не имеет пружины и обеспечивает связь внутренней полости системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его пробке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан перепускает жидкость из расширительного бачка при уменьшении ее объема в системе (при охлаждении) и пропускает в расширительный бачок при увеличении объема (при нагревании жидкости).

Радиатор установлен нижним бачком 4 на кронштейны кузова на двух резиновых опорах, а вверху закреплен двумя болтами через стальные распорки и резиновые втулки. Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух 9 вентилятора (рисунок 7, б), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнители 10, которые уменьшают проход воздуха к вентилятору помимо радиатора и предохраняют от поломок кожух и радиатор при колебаниях двигателя на резиновых опорах крепления. Радиатор не имеет жалюзи и утепляется в случае необходимости специальным съемным чехлом-утеплителем.

Разборный радиатор

Радиатор автомобиля, приведенный на рисунке 8, — разборный, с горизонтальным расположением трубок и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен двухходовым — охлаждающая жидкость входит в него и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой.

Рисунок 8 – Разборный радиатор (а) и электровентилятор (б) двигателя.

1, 8 — бачки; 2 — сердцевина; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 – пробка

Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок 1 имеет сливную пробку 10, в нем установлен датчик 3 включения вентилятора. К бачкам через резиновые уплотнительные прокладки 4 крепится сердцевина 2 радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок и алюминиевых пластин с насечками. В части трубок вставлены пластмассовые турбулизаторы в виде штопоров. Двойной ход жидкости через радиатор, насечки на охлаждающих пластинах и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что повышает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе.

Алюминиевая сердцевина и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора — сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают радиатор нечувствительным к вибрациям.

Вентилятор

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы.

Вентилятор 15 двигателя (см. рисунок 4, б) — шестилопастный. Лопасти его имеют скругленные концы и расположены под утлом к плоскости вращения вентилятора. Вентилятор крепится накладкой 16 и болтами 17 к ступице и приводится во вращение от шкива коленчатого вала.

На некоторых двигателях (см. рисунок 8, б) применяется электровентилятор. Он состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Другие статьи по системам двигателя

Система охлаждения двигателя / Руководство по эксплуатации двигателей КамАЗ экологических классов Евро-2 и Евро-3. Двигатели КамАЗ 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360, 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240 / Техсправочник / Кама-Автодеталь

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ предназначена для обеспечения оптимального теплового режима работы двигателя. Система охлаждения двигателя жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. К основным агрегатам и узлам системы охлаждения относятся: радиатор, вентилятор с вязкостной или электромагнитной муфтой привода или без нее, кожух вентилятора, расширительный бачок, корпус водяных каналов, водяной насос, термостаты, каналы и соединительные трубопроводы для прохода охлаждающей жидкости.

Тепловой режим двигателя регулируется автоматически:

— двумя термостатами, которые управляют направлением потока охлаждающей жидкости в зависимости от ее температуры на выходе из двигателя, которая должна находиться в пределах 75…95 °С;

— вязкостной муфтой привода вентилятора в зависимости от температуры воздуха перед вентилятором или электромагнитной муфтой привода вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя.

Схема системы охлаждения с соосным коленчатому валу вентилятором и с вязкостной муфтой привода вентилятора приведена на рисунке 26. Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается водяным насосом 8. Охлаждающая жидкость из насоса 8 нагнетается в полость охлаждения левого ряда цилиндров через канал 9 и через канал 14 — через водомасляный теплообменник в полость охлаждения правого ряда цилиндров. Омывая наружные поверхности гильз цилиндров, охлаждающая жидкость через отверстия в верхних привалочных плоскостях блока цилиндров поступает в полости охлаждения головок цилиндров. Из головок цилиндров нагретая жидкость по каналам 4, 5 и 6 поступает в водяную коробку корпуса водяных каналов 16, из которой, в зависимости от температуры, направляется в радиатор или на вход насоса. Часть жидкости отводится по каналу 14 в масляный теплообменник 15, где происходит передача тепла от масла в охлаждающую жидкость. Из теплообменника охлаждающая жидкость направляется в водяную рубашку блока цилиндров в зоне расположения четвертого цилиндра.

По требованию потребителей вентилятор может располагаться выше оси коленчатого вала (для капотных машин) или устанавливаться отдельно от двигателя (автобусные комплектации двигателей). Расширительный бачок при этом может устанавливаться не на двигателе, а силами разработчика изделия в другом месте. Принцип работы системы при этом аналогичен описанной.

Рисунок 26 — Схема системы охлаждения:

1- расширительный бачок; 2- пароотводящая трубка; 3- трубка отвода воздуха из компрессора; 4- канал выхода жидкости из правого ряда цилиндров; 5- соединительный канал; 6- канал выхода жидкости из левого ряда цилиндров; 7- входная полость водяного насоса; 8- водяной насос; 9- канал входа жидкости в левый ряд блока; 10- канал подвода жидкости в насос из радиатора; 11- выходная полость насоса; 12- соединительный канал; 13-перепускной канал из водяной коробки на вход насоса; 14- канал отвода жидкости в теплообменник масляный; 15- теплообменник масляный; 16- водяная коробка; 17- трубка подвода жидкости в компрессор; 18- перепускная труба.

КОРПУС ВОДЯНЫХ КАНАЛОВ (рисунок 26) отлит из чугуна и закреплен болтами на переднем торце блока цилиндров.

В корпусе водяных каналов отлиты входная 7 и выходная 11 полости водяного насоса, соединительные каналы 5 и 12, каналы 9 и 14, подводящие охлаждающую жидкость в блок цилиндров и водомасляный теплообменник, каналы 4 и 6, отводящие охлаждающую жидкость из головок цилиндров, перепускной канал 13, канал 14 отвода охлаждающей жидкости в масляный теплообменник, полости водяной коробки 16 для установки термостатов, канал 10 подвода охлаждающей жидкости в водяной насос из радиатора.

НАСОС ВОДЯНОЙ (рисунок 27) центробежного типа, установлен на корпусе водяных каналов. В корпус 1 запрессован радиальный двухрядный шарико-роликовый подшипник 6 с валиком. С обеих сторон торцы подшипника защищены резиновыми уплотнениями.

Смазка в подшипник заложена предприятием-изготовителем. Пополнение смазки в эксплуатации не требуется. Упорное кольцо 3 препятствует перемещению наружной обоймы подшипника в осевом направлении. На концы валика подшипника напрессованы крыльчатка 4 и шкив 5. Сальник 2 запрессован в корпус насоса.

В корпусе насоса между подшипником и сальником выполнено два отверстия: нижнее и верхнее. Верхнее отверстие 7 служит для вентиляции полости между подшипником и сальником, а нижнее 8 — для контроля исправности торцового уплотнения.

Подтекание жидкости из нижнего отверстия свидетельствует о неисправности уплотнения. В эксплуатации оба отверстия должны быть чистыми, так как их закупорка приведет к выходу из строя подшипника.

Рисунок 27 — Насос водяной:

1 — корпус; 2 — сальник; 3 — кольцо упорное; 4 — крыльчатка; 5 — шкив; 6 — подшипник радиальный шарико-роликовый с валиком, 7, 8 — отверстия.

Рисунок 28 — Сальник водяного насоса:

1 — обойма; 2 — пружина; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — корпус; 6 — крыльчатка.

САЛЬНИК ВОДЯНОГО НАСОСА (рисунок 28) состоит из стальной обоймы 1 и корпуса 4, в которые вставлены кольцо скольжения 3 и уплотнительное кольцо 4. Внутри мембраны размещена пружина 2. Пружина поджимает кольцо скольжения 3. Сальник водяного насоса по конструкции неразборный.

Двигатели могут комплектоваться вязкостной или электромагнитной муфтой привода вентилятора.

МУФТА ВЯЗКОСТНАЯ ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА И КОЛЬЦЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР приведены на рисунке 29.

Кольцевой вентилятор 1, изготовлен из стеклонаполненного полиамида, ступица 4 вентилятора — металлическая.

Для привода вентилятора применяется автоматически включаемая муфта 2 вязкостного типа, которая крепится к ступице вентилятора 4.

Принцип работы муфты основан на вязкостном трении жидкости в небольших зазорах между ведомой и ведущей частями муфты. В качестве рабочей жидкости используется силиконовая жидкость с высокой вязкостью.

Муфта неразборная и не требует технического обслуживания в эксплуатации.

Включение муфты происходит при повышении температуры воздуха на выходе из радиатора до 61.. .67 °С. Управляет работой муфты термобиметаллическая спираль 3.

МУФТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА (рисунок 30) состоит из неподвижной электромагнитной катушки 10, закрепленной тремя болтами 11 на передней крышке блока цилиндров 13, шкива 9 коленчатого вала, соединенного с валом отбора мощности 12 шестью болтами 4 через прокладку 5. На выступающей оси шкива 9 в подшипнике 2 свободно вращается ступица 3 с вентилятором 8. Между ступицей 3 и шкивом 9 установлен фрикционный диск 7, который крепится к ступице 3 болтами 6 через три пружинные пластины 15. Между торцами шкива 9 и фрикционного диска 7 тремя подпружиненными регулировочными болтами 1 устанавливается воздушный зазор 0,5…0,7 мм.

В потоке охлаждающей жидкости на входе в двигатель установлен термобиметаллический датчик 14 включения вентилятора.

Шкив 9 вращается постоянно с частотой вращения коленчатого вала. При повышении температуры охлаждающей жидкости до 90 °С происходит замыкание контактов термобиметаллического датчика 14, подается напряжение на электромагнитную катушку 10 и под действием электромагнитных сил фрикционный диск 7 прижимается к шкиву 9, в результате чего, за счет сил трения происходит передача крутящего момента от шкива 9 к ступице 3 вентилятора.

Рисунок 29 — Кольцевой вентилятор с вязкостной муфтой привода:

1 — кольцевой вентилятор; 2 — вязкостная муфта; 3 — термобиметаллическая спираль; 4 — ступица вентилятора.

При понижении температуры охлаждающей жидкости до 84 °С происходит размыкание контактов термобиметаллического датчика 14, электромагнитная катушка 10 отключается от источника питания и фрикционный диск 7 под действием упругих сил пружинных пластин 15 возвращается в исходное положение, восстанавливая воздушный зазор между фрикционным диском 7 и шкивом 9.

В случае отказа в работе датчика 14 электромагнитная муфта может быть включена в постоянный режим работы клавишей на панели приборов изделия, а в случае неисправности электромагнитной катушки 10 фрикционный диск 7 может быть соединен со шкивом 9 механически — тремя болтами М8, для чего нужно совместить три выреза А, расположенные на наружном диаметре фрикционного диска 7, с резьбовыми отверстиями Б в шкиве 9 и ввернуть болты с пружинными и плоскими шайбами.

При преодолении глубокого брода вентилятор может быть отключен клавишей на панели приборов.

Работа вентилятора с постоянно включенной или соединенной болтами электромагнитной муфтой не должна быть длительной, так как это приведет к повышению расхода топлива и переохлаждению двигателя в зимнее время, поэтому при первой же возможности нужно заменить неисправные детали.

Рисунок 30 — Электромагнитная муфта вентилятора:

1- болт регулировочный; 2- подшипник; 3- ступица вентилятора; 4- болт крепления шкива; 5- прокладка; 6 — болт крепления фрикционного диска; 7 — диск фрикционный; 8 — вентилятор; 9 — шкив привода генератора и водяного насоса; 10 — катушка электромагнитная; 11 — болт крепления электромагнитной катушки; 12 — вал отбора мощности; 13 — крышка передняя блока цилиндров; 14 — датчик включения вентилятора; 15-пластина пружинная; А — вырез в фрикционном диске; Б — резьбовое отверстие шкива.

РАДИАТОР (автомобилей КАМАЗ) медно-латунный, паяный твердым припоем, для повышения теплоотдачи охлаждающие ленты выполнены с жалюзийными просечками, крепится боковыми кронштейнами через резиновые подушки к лонжеронам рамы, а верхней тягой к соединительному патрубку.

ТЕРМОСТАТЫ (рисунок 31) позволяют ускорить прогрев холодного двигателя и поддерживать температуру охлаждающей жидкости не ниже 75 °С путем изменения ее расхода через радиатор. В водяной коробке 5 корпуса водяных каналов установлено параллельно два термостата с температурой начала открытия (80±2) °С.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 80 °С, основной клапан 12 прижимается к седлу корпуса 14 пружиной 11 и перекрывает проход охлаждающей жидкости в радиатор. Перепускной клапан 6 открыт и соединяет водяную коробку корпуса водяных каналов по перепускному каналу 4 с входом водяного насоса.

При температуре охлаждающей жидкости выше 80 °С, наполнитель 9, находящийся в баллоне 10, начинает плавиться, увеличиваясь в объеме. Наполнитель состоит из смеси 60 % церезина (нефтяного воска) и 40 % алюминиевой пудры. Давление от расширяющегося наполнителя через резиновую вставку 8 передается на поршень 13, который, выдавливаясь наружу, перемещает баллон 10 с основным клапаном 12, сжимая пружину 11. Между корпусом 14 и клапаном 12 открывается кольцевой проход для охлаждающей жидкости в радиатор. При температуре охлаждающей жидкости 93 °С происходит полное открытие термостата, клапан поднимается на высоту не менее 8,5 мм.

Одновременно с открытием основного клапана вместе с баллоном перемещается перепускной клапан 6, который перекрывает отверстие в водяной коробке корпуса водяных каналов, соединяющее ее с входом водяного насоса.

При понижении температуры охлаждающей жидкости до 80 °С и ниже, под действием пружин 7 и 11 происходит возврат клапанов 12 и 6 в исходное положение.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости, на водяной коробке корпуса водяных каналов установлено два датчика температуры 1 и 2. Датчик 1 выдает показания текущего значения температуры охлаждающей жидкости на щиток приборов, датчик 2 служит сигнализатором перегрева охлаждающей жидкости. При повышении температуры до 98… 104 °С на щитке приборов загорается контрольная лампа аварийного перегрева охлаждающей жидкости.

Рисунок 31 — Термостаты:

1 — датчик указателя температуры; 2- датчик сигнализатора аварийного перегрева; 3 — канал выхода жидкости из двигателя; 4 — канал перепуска жидкости на вход насоса; 5 — корпус водяных каналов; 6 — перепускной клапан; 7 — пружина перепускного клапана; 8 — резиновая вставка; 9 — наполнитель; 10 — баллон; 11 — пружина основного клапана; 12 — основной клапан; 13 — поршень; 14 — корпус; 15 — патрубок водяной коробки; 16 — прокладка.

РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАЧОК 1 (рисунок 26) устанавливается на двигателях автомобилей КАМАЗ с правой стороны по ходу автомобиля. Расширительный бачок соединен перепускной трубой 18 с входной полостью водяного насоса 7, пароотводящей трубкой 2 с верхним бачком радиатора и с трубкой отвода жидкости из компрессора 3.

Расширительный бачок служит для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости при ее расширении от нагрева, а также позволяет контролировать степень заполнения системы охлаждения и способствует удалению из нее воздуха и пара. Расширительный бачок изготовлен из полупрозрачного сополимера пропилена. На горловину бачка навинчивается пробка расширительного бачка (рисунок 32) с клапанами впускным 6 (воздушным) и выпускным (паровым). Выпускной и впускной клапаны объединены в блок клапанов 8. Блок клапанов неразборный. Выпускной клапан, нагруженный пружиной 3, поддерживает в системе охлаждения избыточное давление 65 кПа (0,65 кгс/см ), впускной клапан 6, нагруженный более слабой пружиной 5, препятствует падению давления ниже атмосферного при остывании двигателя.

Рисунок 32 — Пробка расширительного бачка:

1 — корпус пробки; 2 — тарелка пружины выпускного клапана; 3 — пружина выпускного клапана; 4 — седло выпускного клапана; 5 — пружина клапана впускного; 6 — клапан впускной в сборе; 7 — прокладка выпускного клапана; 8 — блок клапанов.

Впускной клапан открывается и сообщает систему охлаждения с окружающей средой при разряжении в системе охлаждения 1… 13 кПа (0,01…0,13 кгс/см2).

Заправка двигателя охлаждающей жидкостью производится через заливную горловину расширительного бачка. Перед заполнением системы охлаждения надо предварительно открыть кран системы отопления.

Для слива охлаждающей жидкости следует открыть сливные краны теплообменника и насосного агрегата предпускового подогревателя, отвернуть пробки на нижнем бачке радиатора и расширительного бачка.

ВНИМАНИЕ!

Не допускается открывать пробку расширительного бачка на горячем двигателе — это приведет к выбросу горячей охлаждающей жидкости и пара из горловины расширительного бачка.

Эксплуатация двигателя без пробки расширительного бачка не допускается.

ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Регулировка натяжения ремня привода водяного насоса и генератора 2 (рисунок 33) привода генератора, водяного насоса для двигателей с расположением вентилятора соосно с коленчатым валом выполняется следующим образом:

— ослабить болты и гайки крепления генератора;

— вращением болта натяжного 6 обеспечить необходимое натяжение ремня;

— затянуть болты и гайки крепления генератора.

Рисунок 33 — Схема проверки натяжения ремня привода генератора и водяного насоса:

1 — шкив водяного насоса; 2 — ремень поликлиновой; 3 — шкив коленчатого вала; 4 — ролик направляющий; 5, 10-болты; 6 — болт натяжной; 7, 9 —гайки; 8 — шкив генератора

После регулировки проверить натяжение ремня:

— правильно натянутый ремень 2 при нажатии на середину наибольшей ветви усилием F = (44,1 ±5) Н ((4,5±0,5) кгс) должен иметь прогиб — 6… 10 мм.

Проверка уровня охлаждающей жидкости в системе производится на холодном двигателе. Уровень должен находиться между отметками “MIN” и “МАХ” на боковой поверхности расширительного бачка.

В ходе эксплуатации необходимо следить за плотностью охлаждающей жидкости, которая при ее температуре 20 °С должна быть:

— ОЖ-40 «Лена» — (1,075… 1,085) г/см3;

— «Тосол-А40М» — (1,078. ..1,085) г/см3;

— ОЖ-65 «Лена» и «Тосол-А65М» — (1,085.. .1,100) г/см3.

Воздушный зазор между фрикционным диском и шкивом электромагнитной муфты привода вентилятора проверять и регулировать на неработающем двигателе тремя регулировочными болтами 1 (рисунок 30). Зазор по окружности фрикционного диска должен быть равномерным и составлять 0,6±0,1 мм.

Как работает система охлаждения двигателя внутреннего сгорания?

Сгорание воздушно-капельной смеси бензина или солярки в цилиндрах сопровождается выделением огромного количества тепловой энергии. Но ДВС или дизель могут функционировать только в рабочих пределах температуры. Следовательно, без охлаждения узлов и механизмов движка никак не обойтись.

Как работает охлаждение двигателя

В автомобилях нашли применение несколько разновидностей охлаждения, а именно — системы:

  • закрытого типа — в них используется жидкость;
  • открытого типа — в них охлаждение движка производится воздухом;
  • комбинированные.

В современных авто используется чаще всего жидкостная система. Она обеспечивает самую высокую эффективность и достаточно комфортный уровень шума. В дизелях и бензиновых движках конструкции не имеет существенных различий. Поэтому разберем, как работает система охлаждения на самом обычном ДВС. В состав системы входит:

  • жидкость, которая циркулирует по двум контурам — малый (рубашка ДВС) и большой. Малый задействуется при рабочей температуре тосола или антифриза. Как только температура повышается, немедленно срабатывает клапан, и поток жидкости перенаправляется по большому контуру в радиатор;
  • радиатор, в котором тосол охлаждается воздухом. Трубчатая структура радиатора способствует увеличению теплоотдачи;
  • термостат на магистрали между радиатором и двигателем – устройство, которое подает сигнал на клапан. В нем есть всего три режима – закрытый и открытый частично или полностью.
  • датчик температуры генерирует сигналы на блок управления.
  • вентилятор находится перед радиатором и сигнал на его запуск проступает при чрезмерном нагреве жидкости. Его лопасти ускоряют поток воздуха, в результате чего происходит быстрое понижение температуры. Если же в жару долго стоять в пробке, то вентилятор будет работать непрерывно, что, впрочем, иногда все равно не спасает двигатель от перегрева.
  • расширительный бачок для заливки тосола или антифриза, но главная его функция — компенсация изменения уровня тосола или антифриза в системе охлаждения двигателя;
  • помпа, она же – центробежный насос. Она приводится в движение от вращения вала ГРМ через ременной или шестеренчатый привод. Помпа начинает работать немедленно после пуска двигателя и обеспечивает циркуляцию жидкости.

Для надежной работы охладительной системы необходимо постоянно следить за уровнем жидкости в расширительном бачке и при необходимости доливать или полностью заменять ее.

Все для ремонта и обслуживания авто ищите в интернет-магазине автозапчастей Фортуна!

Система охлаждения ВАЗ 2107: устройство и схема


Движение – это жизнь, но движение – это тепло. Попробуйте потереть ладошки друг об друга, и убедитесь в этом сами. Тепло – это финал превращений всех энергий, друг в друга. В теле человека происходят взаимные превращения белков, жиров, углеводов, которые  в результате  распадаются путём многостадийного ферментативного окисления с выделением тепла. В сердце автомобильного двигателя происходят также химические превращения топлива в выхлопные газы и воду, с выделением большого количества энергии, которая преобразуется в механическую, а часть рассеивается в виде тепла. Более того, это тепло нужно целенаправленно собирать и  отводить, сколько бы его не образовалось.  Именно для этого служит система охлаждения у автомобиля  ВАЗ 2107.

Если вспомнить, что КПД бензинового двигателя составляет в идеале 25%, а по городским пробкам – около 7%, то это значит, что из 40 литров полностью заправленного бака ВАЗ 2107 в условиях города вы на движение автомобиля потратили всего три литра! Сколько? Повторяем, три литра, мы не ошиблись. Куда девались остальные тридцать семь? Правильно, они сгорели бесполезным огнём, загрязняя воздух и изнашивая автомобиль. Карбюратор и инжектор улучшают КПД, но ненамного. Отведением этого тепла и занимается система охлаждения автомашины ВАЗ 2107.

Схема системы охлаждения двигателя следующая:

Устройство главных частей системы: (на рисунке двигатель ВАЗ 2106, на котором установлен карбюратор).

  • Собственно рубашка системы охлаждения двигателя (7), ходы и отверстия в блоке цилиндров, с её выпускным патрубком (4).
  • Насос системы охлаждения, или помпа (16), при работе которой возникает циркуляция охлаждающей жидкости (тосола, антифриза). Его устройство – на манер крыльчатки. Он находится в едином соединении с генератором, единым ремнём (15).
  • Термостат (18) разделяющий малый (при холодном двигателе) и большой (при горячем) круги циркуляции жидкости. Устройство термостата несложно, его задача открывать или закрывать клапан перепуска жидкости.
  • Шланги системы охлаждения (отводящие охлаждённую жидкость от радиатора и подводящую горячую жидкость в радиатор, шланги термостата, шланги к помпе и др.).
  • Радиатор – основной теплообменник, несущий охлаждающую функцию. Устройство радиатора может быть различным, сейчас используется алюминиевый, но медный радиатор гораздо эффективнее, но менее стоек.
  • Вентилятор радиатора, в обиходе – «карлсон» (11) , включающийся при необходимости при повышении температуры двигателя.
  • Расширительный бачок, доступный для визуального контроля качества жидкости и её долива. От расширительного бачка к горловине радиатора идёт прочный шланг. Некоторые считают, что это шланг системы охлаждения, но это неправильно. Его функция – просто держать радиатор заполненным.

Полная схема системы охлаждения включает в себя дополнительные детали, такие как сливные пробки, датчик включения вентилятора, предохранитель вентилятора и другие. Напомним, что на ВАЗ 2107 устройство электрической цепи таково, что предохранитель вентилятора и звукового сигнала один общий, на 10 А. Это значит, что если вы будете чересчур сигналить при работающем вентиляторе (а это легко можно заметить по лёгкому шуму и увеличению расхода заряда), то рискуете остаться с перегретым двигателем.

Полный объём системы охлаждения на ВАЗ 2107 составляет 9,85 л. Неопытным водителям иногда кажется невозможным залить более 3-5 л, этому мешают воздушные пробки, которые нужно удалять. Объём пробок может составлять половину объёма всей системы! Емкость рассчитана на целиком заполненную рубашку, шланги, радиатор, и расширительный бачок.

В системе охлаждения температура замерзания антифриза должна быть не выше -40градусов по Цельсию.

Часто спрашивают: инжектор и карбюратор – есть ли разница в системе охлаждения? Да, есть, но незначительная.

Верхний рисунок – карбюратор, нижний – двигатель, на котором установлен инжектор. Разница в установке датчика системы управления температуры охлаждающей жидкости (5) если установлен инжектор, а также наличием узла подогрева корпуса дроссельной заслонки (4), на рисунке справа (инжектор). Двигатель, на котором установлен карбюратор, имеет более простую систему охлаждения.

Промывка системы охлаждения рекомендуется специальными жидкостями, но можно их подготовить самому на примере смеси для двигателя ЯМЗ 236 (двигатель ЯМЗ 236 дизельный, устанавливается на отечественные грузовые автомобили КАМАЗ, Урал).

В её состав входит соляная техническая кислота 30%, ингибитор ПБ-5, уротропин технический, пеногаситель, вода. Так как двигатель ЯМЗ 236 является дизельным, хорошо работающим на низких оборотах, то указанные компоненты хорошо промывают систему.

Упрощённая промывка системы охлаждения включает чистую воду, с добавлением ортофосфорной кислоты, которая хорошо убирает накипь как в ЯМЗ 236, так и в двигателях «классики».

На «Жигулях» можно купить 10 литров «Кока-Колы» и очистить систему охлаждения, до полного прогрева двигателя, главное —  выпустить газ из напитка. Так как объём системы охлаждения ЯМЗ-236 значительно больше, то «Кока-колы» уйдёт тоже много

Охлаждение АКПП | Система охлаждения коробки автомат

Автоматические коробки используют принцип гидравлики и работают со специальными гидравлическими смазывающими жидкостями. Подвижные детали и многочисленные шестерёнки внутри коробки передач находится в постоянном движении, что неизменно приводит к росту температуры.

 

Принцип работы

Без качественного охлаждения и смазки эксплуатация автоматических коробок передач невозможна. Современные автомобили подразумевают использование двигателя и трансмиссии в максимально жёстком режиме. Именно поэтому в них используются эффективные системы охлаждения, которые позволяют одновременно смазывать и охлаждать подвижные элементы коробки передач. В качестве рабочей жидкости в автоматических коробках передач используется специальная гидравлическая среда, получившая название ATF. Так как сама коробка передач представляет собой сложный элемент, требования к рабочей жидкости возрастают в сравнении с обычными гидравлическими и механическими агрегатами. Для смазки и охлаждения используется жидкость АТФ. Качественная трансмиссионная жидкость должна не только быстро выходить на рабочую температуру, но и не терять своих свойств при экстремально высоких температурах. Именно поэтому обычные моторные масла для смазки и охлаждения двигателя использовать запрещается.

 

Из чего состоит система охлаждения коробки автомат

Принудительная система охлаждения акпп состоит из специального насоса, который создает давление в системе и перекачивает  трансмиссионную гидравлическую жидкость от подвижных частей коробки в  специальный маслоприемник. Располагается такой маслоприемник в поддоне автоматической коробки передач или же в радиаторе автомобиля, что позволяет эффективно охлаждать рабочую жидкость. За очистку трансмиссионной охлаждающей жидкости отвечает фильтр, состоящий из мелкоячеистой металлической сетки или синтетического материала. В процесс эксплуатации охлаждающая жидкость теряет свои свойства, что и вынуждает проводить её замену каждые 50-60 тысяч километров пробега. Также рекомендуется проводить замену фильтрующих элементов трансмиссионной жидкости каждые 25.000 километров.

 

 

Теплообменник

Конструкция теплообменника  для трансмиссионной жидкости может различаться в зависимости от конкретной модели автоматической коробки передач. В большинстве моделей теплообменник автоматической коробки передач располагается в корпусе радиатора двигателя. Подобная конструкция системы охлаждения коробки передач позволяет существенно упростить и повысить эффективность охлаждения трансмиссии. Отдельные модели используют увеличенные теплообменники, которые необходимы для обслуживания автоматических коробок передач с увеличенным количеством шестерёнок. Такие коробки передач предназначается в большей степени для мощных дизельных автомобилей, имеющих увеличенный крутящий момент.

Теплообменник АКПП

 

Автовладелец должен пристально следить за техническим состоянием системы охлаждения коробки передач. Загрязненный теплообменник может привести к существенному ухудшению эффективности охлаждения рабочей жидкости, а наличие загрязнений внутри корпуса теплообменника приведёт к падению давления внутри системы охлаждения. Именно поэтому рекомендуется не только производить регулярную замену смазывающей гидравлической жидкости в коробке передач, но и выполнять механическую очистку радиатора с теплообменником системы охлаждения. Последняя достаточно часто забивается грязью и пухом. Как результат эффективность охлаждения существенно уменьшается.

 

Проверка патрубков системы охлаждения

Не лишним будет при проведении сервисных работ проверить состояние патрубков системы охлаждения коробки передач. В процессе эксплуатации автомобиля такие патрубки могут терять свою эластичность и покрываться слоем отложений. Рекомендуется заменять патрубки системы охлаждения автоматических трансмиссий спустя 100 – 150 тысяч километров пробега. Тем самым вы сможете защитить себя от подтёков охлаждающей трансмиссионной жидкости, которые могут возникать при нарушении герметичности магистрали системы охлаждения.

 

Засорение теплообменника

При засорении теплообменника могут появляться остальные проблемы с работой гидротрансформатора. Появляется это в проблемах с переключением передач. Отмечается частичная  или же полная блокировка работы гидротрансформатора. В данном случае автомобиль при смене режимов работы коробки передач управляющая автоматика будет глушить двигатель. В процессе эксплуатации автоматической коробки передач в охлаждающей жидкости скапливаются продукты износа, что в свою очередь может привести к заклиниванию клапана магистрали охлаждения. В данном случае риск выхода из строя автоматической коробки передач по причине перегрева возрастает. Именно поэтому необходимо следить за состоянием клапана и качеством охлаждающей жидкости.

 

Как чистить теплообменник?

Очистка теплообменника и замена охлаждающей жидкости не представляет какой-либо сложности. При должном опыте работы и при наличии специального оборудования вы с лёгкостью сможете провести очистку теплообменника самостоятельно. Вам необходимо отключить магистраль от системы охлаждения автоматической коробки передач. Трубка охлаждения акпп может быть отключена только на неработающей машине. К патрубкам радиатора подключаются шланги от аппаратуры очистки. Через теплообменник специальным аппаратом под высоким давлением пропускается активная жидкость, которая позволяет вымывать из теплообменника продукты износа, шлаковые отложения, сгустки старого масла. После этого вам необходимо отключить аппарат очистки и подключить к патрубкам теплообменника воздушный компрессор. Под высоким давлением теплообменник просушивается, после чего его можно подключать к системе охлаждения автоматической коробки передач.

 

 

Замена трансмиссионной жидкости

Не забывайте также о необходимости смены охлаждающей трансмиссионной жидкости в коробке передач. Выполнить эту процедуру не составит какого-либо труда. Вам необходимо загнать машину на яму или эстакаду, после чего дождаться охлаждения масла в коробке. В большинстве случаев  данная  работа выполняется на утро после эксплуатации авто. Открутите специальный болт, распложенный в поддоне картера коробки передач. Дождитесь полного стекания трансмиссионной жидкости. Также вам необходимо отсоединить патрубки, идущие в радиатор охлаждения акпп. Сливаем всю жидкость с патрубков и теплообменника. После этого закручиваем  сливное отверстие, добавляем масло в коробку до максимального уровня, после чего заводим автомобиль. Необходимо дать машине поработать несколько минут, после чего дождаться охлаждения трансмиссионной жидкости и долить её до необходимого уровня. Данная работа может быть проведена как самостоятельно, так и силами специалистов из ремонтных мастерских. Подробнее читайте в статье «Как заменить масло в АКПП самостоятельно».

 

Замена масла в автоматической коробке передач

 

Эффективность охлаждения коробки передач во многом зависит от качества используемых трансмиссионных жидкостей. Именно поэтому не следует экономить на качестве материала и использовать не оригинальные рабочие жидкости. Каждый производитель автомобиля в сервисной документации рекомендуете или иные трансмиссионные жидкости. Лишь использование качественных технических жидкостей позволит вам обеспечить беспроблемность использования вашего автомобиля.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.ТЕГИ}} {{$элемент}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.ЯЗЫК}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Охлаждение двигателя — конструкция и принцип действия

Температура, создаваемая горящим топливом (до 2000 °C), вредна для работы двигателя.Поэтому двигатель охлаждается до рабочей температуры. Первым видом охлаждения водой было термосифонное охлаждение.

 

Нагретая, более легкая вода поднимается по коллектору в верхнюю часть радиатора и охлаждается потоком воздуха. Затем он опускается и возвращается в двигатель. Вода циркулирует при работающем двигателе. Охлаждение поддерживалось вентилятором, но регулирование было невозможно. Позже водяной насос ускорил циркуляцию воды.

 

Слабые стороны:

  • Длительное время прогрева
  • Низкая температура двигателя в холодное время года

 

При дальнейшем развитии двигателей использовались регуляторы охлаждающей воды (т.е. термостат). Циркуляция воды через радиатор регулируется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. В 1922 году он описывается так: «Назначение этих устройств — быстрый прогрев двигателя и предотвращение остывания двигателя.» 

 

Речь идет об управляемой термостатом системе охлаждения со следующими функциями:

  • Короткое время прогрева
  • Поддержание постоянной рабочей температуры

Термостат стал решающим усовершенствованием системы охлаждения двигателя и обеспечил циркуляцию охлаждающей жидкости с коротким замыканием. Пока требуемая рабочая температура двигателя не достигается, вода не проходит через радиатор, а обходит его и попадает в двигатель.Термостат открывает соединение с радиатором только после достижения желаемой рабочей температуры. Эта система управления и по сей день остается основой всех систем. Рабочая температура двигателя важна не только для производительности и расхода топлива, но и для низкого уровня выбросов загрязняющих веществ.

 

Для охлаждения двигателя используется тот факт, что вода под давлением не закипает при температуре 100 °C, а только при температуре от 115 °C до 130 °C. Контур охлаждения находится под давлением от 1.0 бар и 1,5 бар. Это представляет собой закрытую систему охлаждения. В системе есть расширительный бачок, который заполнен примерно наполовину. Охлаждающей средой является не просто вода, а смесь воды и присадки к охлаждающей жидкости. Теперь мы имеем дело с охлаждающей жидкостью, обеспечивающей защиту от замерзания, имеющей повышенную температуру кипения и защищающей детали двигателя и систему охлаждения от коррозии.

Замкнутые системы охлаждения | Градирни Delta, Inc.

Delta: передовой технологический поставщик градирен в Америке

Экономия времени и затрат

Системы водяного охлаждения с замкнутым контуром Delta

предназначены для обеспечения работы вашей системы, когда она вам больше всего нужна.Каждая башня включает в себя бесшовную внешнюю оболочку. Мы формируем весь корпус градирни как единое целое, чтобы не было стыков или швов, требующих обслуживания или протечек. Прочный корпус изготовлен из инженерного пластика (HDPE) и полностью устойчив к коррозии. Эта инновационная функция со временем сводит к минимуму ваши затраты на техническое обслуживание. Это также позволяет нашим градирням справляться с самыми сложными задачами по охлаждению воды в любом климате, предлагая лучшую в отрасли 20-летнюю гарантию.

В типичных оцинкованных системах возникает коррозия.Они уязвимы к другим отказам из-за колебаний pH, соли, химикатов и других атмосферных условий.

По сравнению с замкнутой системой из нержавеющей стали, замкнутые системы градирен Delta значительно дешевле. Даже когда конкуренты используют соединенные панели из нержавеющей стали на корпусе, змеевик внутри башни выполнен из оцинкованной стали, которая со временем подвергается коррозии внутри и снаружи. Стоимость замены оцинкованной системы может быть даже больше, чем стоимость оригинальной градирни с замкнутым контуром.
Избавьте себя от стресса и беспокойства, выберите градирни Delta!

Особенности Delta Systems

Уникальная конструкция наших систем обеспечивает эффективность и более низкие затраты на покупку и эксплуатацию по сравнению с оцинкованными системами. Выбрав систему охлаждения Delta, вы будете чувствовать себя уверенно и избежите простоев.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для визуализации вставьте сюда сравнительную таблицу: система теплообменника градирни и градирня замкнутого цикла, которая находится в PDF-файле внизу этой страницы.

Системы

Delta используют меньше HP. В соответствии со стандартом ASHRAE 90.1 типичные градирни с отводом тепла потребляют в два с половиной раза больше мощности. Для систем Delta требуется 17,5 л.с., а для версии из оцинкованной стали — 42 л.с.

Кроме того, система весит в 3-7 раз меньше, чем оцинкованная система, а это означает, что монтажники экономят на стоимости конструкции.

Блок теплообменника можно установить даже внутри. В отличие от наружных змеевиковых систем, не требует дополнительного обслуживания.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Контроль контура охлаждения сварочных зажимов

Датчики расхода

FS+ контролируют расход охлаждающей жидкости и предупреждают о критических изменениях температуры

При точечной сварке деталей кузова автомобиля иногда возникают высокие температуры, от которых необходимо защитить сварочные зажимы посредством надлежащего охлаждения. Для обеспечения точной и качественной сварки датчики расхода FS+ выполняют два контроля: они контролируют подачу и возврат охлаждающей среды и обнаруживают неизбежный перегрев зажимов в контуре на ранней стадии.

Ваши льготы

  • Сокращение времени простоя благодаря надежному контролю расхода и температуры
  • Используйте преимущества IO-Link: гибкая интеграция устройств и бесперебойная связь на уровне датчиков
  • Интуитивно понятное управление с помощью сенсорных панелей, напоминающих смартфоны
  • Избегайте простоев: сварочные роботы часто работают в кратчайшие сроки

  • Датчики расхода FS+ контролируют контур охлаждения зажимов роботов

  • Отмеченная наградами конструкция с высокими классами защиты: IP6K6K, IP6K7, IP6K9K

Принцип действия заменяет дополнительный датчик температуры

Поскольку прочный датчик работает по калориметрическому принципу, он контролирует не только расход, но и температуру среды.Таким образом, пользователи знают, есть ли вероятность перегрева всей системы и не попал ли уже недостаточно охлажденный теплоноситель в контур. 11-сегментная светодиодная полоса отображает значение процесса либо расхода, либо температуры; соответствующая точка переключения отображается другим цветом на пользовательском интерфейсе.

Устранение источников ошибок: автоматическое обнаружение (PNP/NPN) и мониторинг дельта-потока

FS+ обеспечивает быстрый ввод в эксплуатацию всего приложения за счет двух ключевых упрощений: Датчик автоматически определяет, требуется ли контроллеру или удаленному вводу-выводу сигнал PNP или NPN.Кроме того, дельта-мониторинг значительно помогает пользователю точно указать скорость потока, которую необходимо контролировать.

Передача данных с помощью IO-Link 1.1

В качестве датчика с поддержкой IO-Link также возможно дистанционное обучение, управление или считывание показаний FS+, т.е. из диспетчерской. Кроме того, сотрудники имеют доступ к макс./мин. память для профилактического обслуживания. Он имеет функцию цифрового индикатора сопротивления.

Холодильные электростанции | Использование воды электростанции для охлаждения

(обновлено в сентябре 2020 г.)

  • Объем охлаждения, требуемый любой паросиловой электростанцией (данного размера), определяется ее тепловым КПД.По сути, это не имеет никакого отношения к тому, работает ли он на угле, газе или уране.
  • Однако действующие в настоящее время атомные электростанции часто имеют несколько более низкий тепловой КПД, чем угольные аналоги того же возраста, и угольные электростанции отводят часть отработанного тепла с дымовыми газами, в то время как атомные электростанции используют воду.
  • Атомные электростанции имеют большую гибкость в размещении, чем электростанции, работающие на угле, из-за логистики топлива, что дает им больше возможностей для их размещения, определяемого соображениями охлаждения.

Наиболее распространенные типы атомных электростанций используют воду для охлаждения двумя способами:

  • Для передачи тепла от активной зоны реактора к паровым турбинам.
  • Для удаления и сброса избыточного тепла из этого парового контура. (На любой паровой установке с циклом Ренкина, такой как современные угольные и атомные электростанции, происходит потеря около двух третей энергии из-за внутренних ограничений преобразования тепла в механическую энергию.)

Чем больше разница температур между внутренним источником тепла и внешней средой, в которую сбрасывается избыточное тепло, тем эффективнее процесс получения механической работы – в данном случае при вращении генератора a .Отсюда желательность наличия высокой температуры внутри и низкой температуры внешней среды. Это соображение приводит к желательному размещению электростанций рядом с очень холодной водой.*

* Многие электростанции, ископаемые и атомные, имеют более высокую чистую мощность зимой, чем летом, из-за различий в температуре охлаждающей воды.

1. Теплопередача парового цикла

В целях отвода тепла от активной зоны вода постоянно циркулирует в замкнутом паровом цикле, при этом потери практически отсутствуют b .Первичный источник тепла превращает его в пар, чтобы заставить турбину выполнять работу по выработке электроэнергии, затем он конденсируется и под давлением возвращается к источнику тепла в закрытой системе c . В любой такой системе требуется очень небольшое количество подпиточной воды. Вода должна быть чистой и достаточно очищенной. д

Эта функция во многом одинакова, независимо от того, является ли электростанция атомной, угольной или традиционной газовой. Так работает любая электростанция парового цикла.Таким образом производится не менее 90% негидроэлектроэнергии в каждой стране.

На атомной станции есть дополнительное требование. Когда завод, работающий на ископаемом топливе, останавливается, источник тепла удаляется. Когда атомная станция останавливается, некоторое количество тепла продолжает выделяться в результате радиоактивного распада, хотя деление прекратилось. Это должно быть надежно устранено, и станция спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать и обеспечивать это, как с обычным охлаждением, так и с системами аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), предусмотренными в случае серьезной проблемы с первичным охлаждением.Обычное охлаждение первоначально осуществляется с помощью основного контура подачи пара в обход турбины и отвода тепла в конденсатор. После падения давления задействуется система отвода остаточного тепла с собственным теплообменником. Интенсивность этого остаточного тепла уменьшается со временем, сначала быстро, а через день или два перестает быть проблемой, если поддерживается циркуляция.*

* Когда ядерный реактор Kashiwazaki-Kariwa 7 был автоматически остановлен из-за сильного землетрясения в 2007 году, потребовалось 16 часов, чтобы температура теплоносителя снизилась с 287 до 100ºC и перестала кипеть.«Холодный останов» — это когда первый контур находится при атмосферном давлении и не кипит.

Остаточная теплота топлива на реакторах Фукусима-дайити

2. Охлаждение для конденсации пара и отвода избыточного тепла

Второй функцией воды на такой электростанции является охлаждение системы с целью конденсации пара низкого давления и его рециркуляции. Поскольку пар во внутреннем контуре конденсируется обратно в воду, избыточное (отходящее) тепло, которое удаляется от него, необходимо отводить путем передачи в воздух или в водоем.Это важное соображение при размещении электростанций, и в британском исследовании размещения атомных станций в 2009 г. все рекомендации касались площадок в пределах 2 км от обильных вод – моря или устья.

Эта функция охлаждения для конденсации пара может быть реализована одним из трех способов:

  • Прямое или сквозное охлаждение . Если электростанция находится рядом с морем, большой рекой или большим внутренним водоемом, это можно сделать, просто пропустив большое количество воды через конденсаторы за один проход и сбросив ее обратно в море, озеро или реку. на несколько градусов теплее и без особых потерь от выводимого количества. e Это самый простой способ. Вода может быть соленой или пресной. Некоторое небольшое количество испарения будет происходить за пределами участка из-за того, что вода на несколько градусов теплее.
  • Рециркуляционное или непрямое охлаждение. Если электростанция не имеет доступа к большому количеству воды, охлаждение может осуществляться путем пропускания пара через конденсатор, а затем с использованием градирни, где восходящий поток воздуха через капли воды охлаждает воду. Иногда для охлаждения воды может быть достаточно пруда или канала на территории.Обычно охлаждение происходит главным образом за счет испарения, при этом простая передача тепла воздуху имеет меньшее значение. Градирня испаряет до 5% потока, а затем охлажденная вода возвращается в конденсатор электростанции. От 3 до 5% или около того эффективно потребляются и должны постоянно восполняться. Это основной тип рециркуляционного или непрямого охлаждения.
  • Сухое охлаждение. Несколько силовых установок охлаждаются просто воздухом, не полагаясь на физику испарения.Это могут быть градирни с замкнутым контуром или поток воздуха с высокой принудительной тягой через ребристый узел, такой как автомобильный радиатор.

На электростанциях, работающих на ископаемом топливе, часть выделяемого тепла содержится в дымовых газах. На крупной угольной электростанции около 15% отработанного тепла проходит через дымовую трубу, тогда как на атомной электростанции практически все отработанное тепло приходится сбрасывать в охлаждающую воду конденсатора. Это приводит к некоторой разнице в потреблении или использовании воды между атомной и угольной электростанцией.(Газотурбинная установка будет отводить большую часть отработанного тепла с выхлопными газами.)

Помимо этого и помимо размера, любые различия между установками обусловлены тепловым КПД , т. е. количеством тепла, которое должно быть отведено в окружающую среду, что, в свою очередь, в значительной степени зависит от рабочей температуры в парогенераторах. На угольной или традиционной газовой электростанции внутренние котлы можно эксплуатировать при более высоких температурах, чем в котлах с точно спроектированными ядерными тепловыделяющими сборками, которые должны избегать повреждений.Это означает, что эффективность современных угольных электростанций, как правило, выше, чем у атомных электростанций, хотя это неотъемлемое преимущество может быть компенсировано за счет контроля выбросов, таких как обессеривание дымовых газов (ДДГ), а в будущем — улавливание и хранение углерода (УХУ). .

Атомная или угольная электростанция, работающая с тепловым КПД 33%, должна будет сбрасывать примерно на 14% больше тепла, чем электростанция с КПД 36%. f Атомные станции, строящиеся в настоящее время, имеют тепловую эффективность около 34-36%, в зависимости от места (особенно температуры воды).Старые часто эффективны только на 32-33%. Относительно новая угольная электростанция Stanwell в Квинсленде работает на 36%, но некоторые новые угольные электростанции приближаются к 40%, а один из новых ядерных реакторов претендует на 39%.

Некоторые тепловые КПД различных технологий сжигания угля

Страна Технология Термическая эффективность Прогнозируемая эффективность с CCS
Австралия Черный ультрасверхкритический WC 43% 33%
  Черный сверхкритический AC 39%  
  собственный ультрасверхкритический WC 35% 27%
  Коричневый сверхкритический WC 33%  
  Викторианский коричневый 2009 WC 25.6%  
Бельгия Черный сверхкритический 45%  
Китай Черный сверхкритический 46%  
Чехия Коричневый PCC 43% 38%
  Коричневый IGCG 45% 43%
Германия Черный PCC 46% 38%
  Коричневый PCC 45% 37%
Россия Черный ультрасверхкритический PCC 47% 37%
США Черный PCC и IGCC 39% 39%

ОЭСР Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии 2010 , Таблицы 3.3; Бурый уголь Виктории из отчета ESAA за 2010 г.

PCC= пылеугольное сжигание, AC= воздушное охлаждение, WC= водяное охлаждение

(В этом отчете нет данных о ядерной эффективности, но сопоставимая эффективность поколения III часто указывается как около 36%, и см. Таблицу ниже)

Отдельные примеры действующих ядерных энергетических реакторов

  Реактор Мощность (МВт нетто) Тип/метод охлаждения запуск тепловой КПД
Канада Дарлингтон 1 881 PHWR/озеро, прямоточный 1977 31.2%
Франция Chooz B1 1455 PWR/башня, естественная тяга 1983 29,5%
США Персиковый низ 2 1055 BWR/река, один раз через
(башня, принудительная тяга в режиме ожидания)
1973 32,3%
Япония Охи 4 1127 PWR/ морской, прямоточный 1992 34.3%
Южная Корея Ханбит/ Юнгван 6 996 PWR/ морской, прямоточный 2002 37,4%
Россия Белоярск 3 560 FBR/озеро, прямоточный 1980 41,5%

Справочник по атомной энергетике Данные за 2010 год.Чистая мощность (МВт) представляет собой за вычетом потерь от фактического энергопотребления станции. BWR = реактор с кипящей водой, PWR = реактор с водой под давлением, PHWR = реактор с тяжелой водой под давлением (CANDU). FBR = реактор на быстрых нейтронах (при более высокой температуре).

В Европе (особенно в Скандинавии) низкая температура воды является важным критерием для размещения электростанции. Для планируемой турецкой атомной электростанции прирост производительности составит один процент, если какая-либо конкретная станция будет расположена на побережье Черного моря с более прохладной водой (в среднем на 5°C ниже), чем на средиземноморском побережье.Для новых атомных электростанций в ОАЭ, поскольку температура морской воды Персидского залива в Браке составляет около 35°C, а не около 27°C, как в эталонных блоках Shin Kori 3 и 4, потребуются более крупные теплообменники и конденсаторы.

Согласно отчету Министерства энергетики (DOE) за 2006 г., обсуждаемому в Приложении, в США 43 % тепловых электростанций используют прямоточное охлаждение, 42 % мокрое рециркуляционное охлаждение, 14 % бассейны-охладители и 1 % сухое охлаждение (это только газовый комбинированный цикл). Спреды для угля и атомной энергии аналогичны.Для 104 атомных станций США: 60 используют прямоточное охлаждение, 35 используют мокрые градирни и 9 используют двойные системы, переключающиеся в зависимости от условий окружающей среды. Это распределение, вероятно, аналогично для континентальной Европы и России, хотя на атомных электростанциях Великобритании используется только прямоточное охлаждение морской водой, как и на всех шведских, финских, канадских (вода Великих озер), южноафриканских, японских, корейских и китайских электростанциях. Данные МАГАТЭ показывают, что 45 % атомных электростанций используют море для прямоточного охлаждения, 15 % используют озера, 14 % реки и 26 % используют градирни.

Газовые установки с комбинированным циклом (газотурбинная установка с комбинированным циклом – ПГУ) нуждаются только примерно в одной трети от объема инженерного охлаждения по сравнению с обычными тепловыми установками (большое количество тепла выделяется в выхлопных газах турбины), и они часто используют сухое охлаждение для второй ступени.*

* ПГУ имеют газовую или газовую турбину (реактивный двигатель), соединенную с генератором. Выхлоп проходит через парогенератор, а пар используется для привода другой турбины. Это приводит к общему тепловому КПД более 50%.Пар во второй фазе должен конденсироваться либо с помощью конденсатора с воздушным охлаждением, либо с помощью какого-либо мокрого охлаждения.

Комбинированные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), очевидно, нуждаются в меньшем количестве технических средств охлаждения, чем другие, поскольку тепло побочного продукта фактически используется для чего-то, а не рассеивается бесполезно.

Из-за потерь тепла через дымовые газы в дымовой трубе угольные электростанции простого цикла имеют меньшую нагрузку по отводу тепла через конденсатор и систему охлаждения, чем атомные электростанции простого цикла.Однако они также нуждаются в воде для очистки и обработки угольной золы, что уменьшает разницу между потребностями в воде для атомных и угольных электростанций. Базовая разница, по оценкам Исследовательского института электроэнергетики США (EPRI), обычно составляет 15-25%, недостаточно значительна, чтобы быть фактором при выборе между ядерной и угольной энергетикой. EPRI считает, что в целом доступная экономия воды за счет таких подходов, как воздушное охлаждение, нетрадиционные источники воды, потоки сточных вод заводов по переработке и повышение эффективности преобразования тепловой энергии, намного перевешивает любые различия между потребностями в воде ядерных и угольных электростанций.

Диаграмма в World Energy Outlook 2016 показывает, что для прямоточного охлаждения атомные и обычные угольные электростанции очень похожи как по потреблению, так и по расходу литров на МВтч, но газовые ПГУ и сверхкритические угольные значительно меньше. Для мокрого охлаждения градирни атомная энергия имеет больший объем отбора, но меньшее потребление, чем традиционный уголь.

EPRI 2010 (около 15% отработанного тепла угольных электростанций отводится через дымовую трубу, а не охлаждающую воду).NB Галлон США = 3,79 литра

Прямое или однократное влажное охлаждение

Если угольная или атомная электростанция находится рядом с большим объемом воды (крупной рекой, озером или морем), охлаждение можно обеспечить, просто пропуская воду через электростанцию ​​и выпуская ее при несколько более высокой температуре. Тогда вряд ли будет какая-либо польза в смысле потребления или истощения на месте, хотя некоторое испарение будет происходить по мере охлаждения ниже по течению. Требуемое количество воды будет больше, чем при рециркуляционной установке, но вода забирается и возвращается, а не расходуется на испарение.В Великобритании потребность в водозаборе для атомной установки мощностью 1600 МВт составляет около 90 кубических метров в секунду (7,8 галлонов в сутки).

Многие АЭС имеют прямоточное охлаждение (ОПО), так как их расположение вовсе не определяется источником топлива, а зависит, во-первых, от того, где нужна мощность, во-вторых, от наличия воды для охлаждения. Использование морской воды означает, что для предотвращения коррозии должны использоваться материалы более высокого качества, но охлаждение часто более эффективно. Согласно исследованию правительства Франции, проведенному в 2008 году, размещение ЭПР на реке, а не на побережье снизит его производительность на 0.9% и увеличить стоимость кВтч на 3%.

Любая атомная или угольная электростанция, которая обычно охлаждается за счет забора воды из реки или озера, будет иметь ограничения на температуру возвращаемой воды (обычно 30°C) и/или на разницу температур между входом и выходом. В условиях жаркого лета даже вода на входе из реки может приблизиться к лимиту, установленному для сброса, и это будет означать, что станция не сможет работать на полную мощность. В середине 2010 года TVA пришлось снизить мощность трех своих паровозов Browns Ferry в Алабаме на 50%, чтобы поддерживать температуру воды в реке ниже 32°C, что обошлось клиентам примерно в 50 миллионов долларов.Это была та самая неделя, когда температура рек Рейн и Неккар в Баден-Вюртемберге приблизилась к критическим 28°C, а атомные и угольные электростанции оказались под угрозой закрытия. В августе 2012 года один блок электростанции Миллстоун в Коннектикуте был закрыт из-за того, что температура морской воды в проливе Лонг-Айленд превысила 24°C, но в 2014 году NRC одобрил использование морской воды до 26,7°C. Атомная электростанция «Турки-Пойнт» во Флориде использует 270 км открытых каналов для охлаждения воды конденсатора, а в 2014 году NRC одобрила повышение предела температуры на входе до 40°C с 37°C.8°С.

Иногда для помощи используется дополнительная градирня, дающая двойную систему, как, например, на заводах TVA Browns Ferry и Sequoyah в США, на многих внутренних заводах во Франции и Германии и на заводе Huntly в Новой Зеландии, но это означает, что некоторое количество воды затем теряется при испарении. В середине 2010 г. на заводе Brown’s Ferry, упомянутом выше, шесть «сезонных» градирен с принудительной тягой высотой 18–24 м работали на полную мощность и работали большую часть лета. TVA потратила 160 миллионов долларов на добавление одной более крупной (около 50 м) градирни с механической тягой, введенной в эксплуатацию в 2012 году, и постепенно заменяет четыре существующие градирни улучшенной конструкции.

Рециркуляционное или непрямое влажное охлаждение

Если электростанция не имеет достаточного количества воды, она может отводить избыточное тепло в воздух, используя системы рециркуляции воды, которые в основном используют физику испарения.

Градирни с рециркуляцией воды являются обычной визуальной особенностью электростанций, часто видимой со шлейфами конденсированного водяного пара. Иногда в прохладном климате можно использовать просто пруд, из которого испаряется горячая вода.

Большинство атомных электростанций (и других тепловых) с рециркуляционным охлаждением охлаждаются водой в контуре конденсатора, а затем горячая вода направляется в градирню.При этом может использоваться либо естественная тяга (эффект дымохода), либо механическая тяга с использованием больших вентиляторов (обеспечивающих гораздо более низкий профиль, но использующих мощность*). Охлаждение в градирне осуществляется за счет передачи тепла воды воздуху как напрямую, так и за счет испарения части воды. В Великобритании потребность в воде для атомного блока мощностью 1600 МВт составляет около 2 кубических метров в секунду (173 мл / сут), из которых половина приходится на испарение, а половина на продувку (см. Ниже).

* Chinon B во Франции (4×905 МВтэ) и предлагаемая электростанция Calvert Cliffs в США (1650 МВтэ) используют низкопрофильные градирни с принудительной тягой.В Chinon B одна градирня на единицу имеет высоту 30 м (вместо 155 м, необходимых для типа с естественной тягой), диаметр 155 м и потребляет 8 МВт на 18 вентиляторов (0,9% мощности). В Calvert Cliffs вентиляторы градирни будут потреблять около 20 МВт (1,2%) мощности.

Chinon B, Франция, с низкопрофильными градирнями с принудительной тягой

Кредит: EDF/Марк Мурсо

Наиболее распространенная конфигурация градирен с естественной тягой называется противоточной.Эти градирни имеют большую бетонную оболочку с теплообменной «засыпкой» в слое над входом холодного воздуха в основании оболочки. Воздух, нагретый горячей водой, поднимается вверх через кожух за счет конвекции (эффект дымохода), создавая естественную тягу, чтобы обеспечить поток воздуха для охлаждения горячей воды, распыляемой сверху. Другие конфигурации включают перекрестный поток, когда воздух движется в поперечном направлении через воду, и прямоточный, когда воздух движется в том же направлении, что и капли воды. Эти башни не требуют вентиляторов и имеют низкие эксплуатационные расходы, но значительные затраты на техническое обслуживание.Для крупного завода может потребоваться высота более 200 метров. Они используются на крупных атомных и угольных электростанциях в Европе, восточной части США, Австралии и Южной Африке

Градирни с механической тягой имеют большие осевые вентиляторы в конструкции из дерева и пластика. Вентиляторы обеспечивают поток воздуха и могут обеспечивать более низкую температуру воды, чем градирни с естественной тягой, особенно в жаркие сухие дни. Однако у них есть недостаток, заключающийся в том, что они требуют вспомогательной энергии, обычно около 1% от мощности установки и до 1.2% от него. Градирни с механической тягой используются исключительно в центральной и западной части США, поскольку они могут обеспечить более контролируемую работу в широком диапазоне условий, от мороза до жары и сухости. Кроме того, они менее бросаются в глаза, имея высоту менее 50 м.

Такие градирни приводят к расходу воды, при этом на каждый киловатт-час испаряется до 3,0 литров г , в зависимости от условий ч . Эта потеря воды при испарении из-за фазового перехода нескольких процентов от жидкости к пару отвечает за отвод большей части тепла от охлаждающей воды за счет лишь небольшой доли объема циркулирующей жидкости (хотя довольно большая доля воды, фактически забранной из озера или ручья).Считается, что расход воды на испарение обычно примерно вдвое больше, чем при прямом охлаждении.

Градирни с оборотной водой снижают общий КПД электростанции на 2-5% по сравнению с однократным использованием воды из моря, озера или крупного ручья, в зависимости от местных условий. Исследование Министерства энергетики США, проведенное в 2009 году, показало, что они примерно на 40% дороже, чем прямоточная прямоточная система охлаждения.

Испарение воды из градирни приводит к увеличению концентрации примесей в оставшемся теплоносителе.Некоторый сброс – известный как «продувка» – необходим для поддержания качества воды, особенно если вода для начала представляет собой переработанные муниципальные сточные воды – как в Пало-Верде, Аризона*, и предлагается для завода Majdal в Иордании. Таким образом, требуемая замещающая вода примерно на 50% больше, чем фактическая замена при испарении, поэтому система такого типа потребляет (путем испарения) до 70% забираемой воды.

* Около 220 мл/день очищенных сточных вод перекачивается в 70 км от Финикса, штат Аризона, на трехблочную электростанцию ​​мощностью 3875 МВт.Испарение составляет 76 мл/день на единицу, а продувка 4,7 мл/день при солености, близкой к морской воде, сбрасываемой в испарительные пруды, следовательно, используется около 2,6 л/кВтч. На каждый агрегат приходится по три тягодутьевые градирни.

Даже при относительно низкой чистой потребности в воде для рециркуляционного охлаждения крупные электростанции могут превысить то, что легко доступно из реки летом. Атомная электростанция Сиво мощностью 3000 МВт во Франции имеет 20 галлонов воды, хранящихся в плотинах выше по течению, чтобы обеспечить достаточное водоснабжение в условиях засухи.

На нескольких атомных электростанциях используются пруды-охладители, которые представляют собой еще один тип охлаждения замкнутого цикла, снижающий потери на испарение, связанные с градирнями. Охлаждающие пруды требуют значительного количества земли и могут быть нецелесообразны по другим причинам. Преимущество пруда-охладителя заключается в передаче большего процента отработанного тепла в атмосферу посредством конвекции или более медленного испарения из-за более низких перепадов температур, что снижает скорость испарения и, следовательно, скорость безвозвратных потерь воды по сравнению с градирнями.Кроме того, их воздействие на окружающую среду обычно меньше, чем при прямом охлаждении.

Несмотря на то, что многие угольные и атомные электростанции используют мокрые градирни, по данным Геологической службы США, на производство электроэнергии в США приходится лишь около 3% всего потребления пресной воды — около 15,2 гигалитров в день (5550 галлонов в год). Это было бы просто для внутренних угольных и атомных электростанций без доступа к большому количеству воды для прямоточного охлаждения. Австралийские угольные электростанции потребляют около 290 галлонов воды в год i  – что эквивалентно двум третям водоснабжения Мельбурна.

Сухое охлаждение

В тех случаях, когда доступ к воде еще более ограничен или приоритет отдается экологическим и эстетическим соображениям, для обычных реакторов могут быть выбраны методы сухого охлаждения. Как следует из названия, это зависит от воздуха в качестве среды теплопередачи, а не от испарения из контура конденсатора. Сухое охлаждение означает минимальные потери воды. Существует два основных типа методов сухого охлаждения.

Одна конструкция работает как автомобильный радиатор и использует принудительную тягу с высоким расходом через систему оребренных труб в конденсаторе, через которую проходит пар, просто передавая свое тепло непосредственно окружающему воздуху.Тогда вся электростанция использует менее 10% воды, необходимой для установки с влажным охлаждением j , но некоторая мощность (около 1-1,5% от мощности электростанции) потребляется большими вентиляторами. k  Это прямое сухое охлаждение с использованием конденсатора с воздушным охлаждением (ACC), и единственная атомная электростанция, где оно используется в обычном режиме, — это очень маленькие реакторы в Билибине в арктической вечной мерзлоте Сибири, хотя THTR-300 экспериментальный реактор в Германии в 1980-х годах также имел воздушное охлаждение.

В качестве альтернативы все еще может быть контур охлаждения конденсатора, как и при мокром рециркуляционном охлаждении, но вода в нем замкнута и охлаждается потоком воздуха, проходящим через ребристые трубы в градирне.* Тепло передается воздуху, но неэффективно. Эта технология не предпочтительна, если возможно влажное охлаждение в зависимости от испарения, но потребление энергии составляет всего 0,5% от мощности.

Резервная система отвода остаточного тепловыделения, вводимая в эксплуатацию на АЭС «Ловииса» в Финляндии в 2015 году, имеет две градирни, одну для резервной системы отвода остаточного тепла, связанную с парогенераторами, и одну большую для других нужд, включая топливо бассейны.Они могут привести установку сначала к горячему останову, а затем к холодному останову.

* Некоторые градирни с механической тягой представляют собой гибридную конструкцию, включающую сухую секцию над мокрой секцией. Используемый режим охлаждения зависит от сезона, при этом сухое охлаждение предпочтительнее в холодные месяцы.

В обоих случаях нет зависимости от испарения и, следовательно, потерь охлаждающей воды от испарения. Использование вентиляторов также позволяет лучше контролировать охлаждение, чем просто естественная тяга.Однако теплопередача гораздо менее эффективна и, следовательно, требует более крупной охлаждающей установки, которая является более сложной с механической точки зрения. Компания Eskom в Южной Африке указывает, что для установок с сухим охлаждением общее потребление воды на станции составляет менее 0,8 л/кВтч, что относится к потерям в паровом цикле (для сравнения, около 2,5 л/кВтч для установок с мокрым охлаждением). Eskom строит две крупнейшие в мире угольные электростанции – 6 x 800 МВт каждая – и одна из них будет крупнейшей в мире электростанцией с сухим охлаждением.

Вряд ли какая-либо генерирующая мощность в США использует сухое охлаждение, а в Великобритании оно было исключено как непрактичное и ненадежное (в жаркую погоду) для новых атомных электростанций.Исследование Министерства энергетики США, проведенное в 2009 году, показало, что они в три-четыре раза дороже, чем система водяного охлаждения с рециркуляцией. Во всех заявках на получение лицензии на новые электростанции в США сухое охлаждение было отклонено как неприемлемое для данной площадки или неприемлемое из-за снижения эффективности выработки электроэнергии и значительно более высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Для крупных блоков также существуют вопросы безопасности, связанные с отводом остаточного тепла после аварийного останова с потерей мощности. В Иране четыре немецких реактора мощностью 1300 МВт, запланированные в 1970-х годах в Исфахане и Савехе, должны были использовать сухое охлаждение с двумя градирнями высотой 260 м и диаметром 170 м каждая.Маловероятно, что в обозримом будущем крупные атомные электростанции перейдут на сухое охлаждение.

Однако два малых модульных реактора (ММР) в США — Holtec SMR-160 и B&W mPower — используют сухое охлаждение или могут его использовать, что обеспечивает гораздо большую гибкость при размещении. B&W заявляет о тепловом КПД 31% при использовании конденсатора с воздушным охлаждением и в других местах о снижении мощности со 180 МВт при охлаждении с водяным конденсатом до 155 МВт при охлаждении с воздушным конденсатором в результате снижения термодинамического КПД.Реакторный модуль NuScale мощностью 60 МВт, который планируется построить в Национальной лаборатории Айдахо, будет использовать сухое охлаждение, что сократит потребление воды примерно на 90% и уменьшит выходную мощность на 5-7%.

Оба типа сухого охлаждения связаны с более высокими затратами на установку охлаждения и гораздо менее эффективны, чем мокрые градирни, использующие физику испарения l , поскольку единственным охлаждением является относительно неэффективная передача тепла от пара или воды к воздуху через металл. плавники, а не путем испарения. В жарком климате температура окружающего воздуха может достигать 40°C, что сильно ограничивает охлаждающий потенциал по сравнению с температурой влажного термометра около 20°C, что определяет потенциал для влажной системы.Однако, если сухие системы модернизируются, влажная система по-прежнему доступна для жаркой погоды.

Австралийские прогнозы по углю* показывают снижение теплового КПД воздушного охлаждения на 32% по сравнению с водяным, т.е. с 33% до 31%.

* В OECD Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии 2010 г., Таблицы 3.3.

Вода является препятствием для производства электроэнергии на угле во внутреннем Китае, большая часть которого находится в регионах с дефицитом воды. Модернизация воздушного охлаждения снижает эффективность на 3-10% и, как сообщается, стоит около 200 миллионов долларов США на 1000 МВт мощности * – около 2.5 центов/кВтч. World Energy Outlook 2015 сообщает, что более 100 ГВт угольных электростанций на севере Китая (12% всего угольного флота) используют сухое охлаждение, и ожидается, что потребность в нем будет расти. В частности, около 175 ГВт установленной мощности, работающей на угле, нуждаются в дооснащении сухим охлаждением. Из-за высокой стоимости транспортировки угля, которая более чем в три раза превышает стоимость добычи из Синьцзяна на восточное побережье, вблизи шахт на севере строится много новых мощностей, а электроэнергия передается на юг по линиям постоянного тока высокого напряжения.Прирост стоимости сухого охлаждения составляет около 0,7 долл. США/МВтч, что соответствует стоимости HVDC.

* Отчет Bloomberg New Energy Finance от 25 марта 2013 г.

Китай планирует использовать небольшие модульные реакторы на расплаве соли в качестве энергетического решения на северо-западе страны, где мало воды и низкая плотность населения. Применение безводного охлаждения в засушливых регионах с использованием реакторов ТМСР-СФ предусматривается в конце 2020-х годов. Помимо твердотопливных проектов, планируется построить МСР на жидком топливе мощностью 168 МВт.Отвод остаточного тепла пассивный, за счет охлаждения полости.

Экологические и социальные аспекты охлаждения

Каждый из различных методов охлаждения влечет за собой собственный набор местных экологических и социальных последствий и подлежит регулированию.

В случае прямого охлаждения воздействие включает количество забираемой воды и воздействие на организмы в водной среде, особенно на рыбу и ракообразных. Последнее включает в себя как гибель из-за столкновения (отлов более крупной рыбы на сетках), так и уноса (втягивание более мелкой рыбы, икры и личинок через системы охлаждения), а также изменение условий экосистемы, вызванное повышением температуры сбрасываемой воды.

В случае с мокрыми градирнями воздействие включает потребление воды (в отличие от простого водозабора) и эффект видимого парового шлейфа, выходящего из градирни. Многие люди считают такие шлейфы помехой, в то время как в холодных условиях некоторые конструкции башен позволяют образовываться льду, который может покрывать землю или близлежащие поверхности. Другой возможной проблемой является унос, когда в каплях воды могут присутствовать соли и другие загрязняющие вещества.

Со временем знания об этих эффектах увеличились, последствия были определены количественно, и были разработаны решения.Технические решения (такие как экраны для рыбы и уловители дыма) могут эффективно смягчить многие из этих воздействий, но за соответствующие затраты, которые масштабируются по мере сложности.

На атомной станции, за исключением незначительного хлорирования, охлаждающая вода не загрязняется при использовании – она никогда не контактирует с ядерной частью станции, а только охлаждает конденсатор в машзале.

В региональном и глобальном масштабе менее эффективные средства охлаждения, особенно сухое охлаждение, приведут к увеличению сопутствующих выбросов на единицу отпущенной электроэнергии.Это больше касается заводов, работающих на ископаемом топливе, но, возможно, имеет последствия и для атомной энергетики с точки зрения образующихся отходов.

Что касается политики, то в одном отчете Министерства энергетики США отмечается, что основным результатом Закона США о чистой воде является регулирование влияния использования охлаждающей воды на водную жизнь, и это уже приводит к выбору систем с рециркуляцией вместо прямоточных для пресноводный. Это приведет к увеличению потребления воды, если не будут использоваться более дорогие и менее эффективные системы сухого охлаждения.Это поставит атомную энергетику в невыгодное положение по сравнению с углем в сверхкритическом состоянии, хотя потребность в обессеривании дымовых газов (ДДГ) для угля выровняет водный баланс, по крайней мере, в некоторой степени, а любое улавливание и хранение углерода в будущем (CCS) еще больше ухудшит положение угля.

В отчете Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США (NETL) за август 2010 г. проанализированы последствия новых экологических норм для угольных электростанций в США. Ожидалось, что в феврале 2011 года Агентство по охране окружающей среды примет решение об обязательном использовании градирен в качестве «наилучшей доступной технологии» для сведения к минимуму воздействия на окружающую среду водозаборов, а не позволит провести оценку конкретных объектов и анализ затрат и выгод для определения наилучшего варианта из ряд проверенных технологий для защиты водных видов.Это может означать, что на всех новых заводах — и, возможно, на многих существующих установках — необходимо установить градирни вместо прямого прямого охлаждения, которое требует большого количества воды, но около 96% ее возвращается, немного теплее. Градирни, будучи более дорогими, работают за счет испарения большого количества воды, создавая нагрузку на запасы пресной воды — согласно отчету, они используют 1,8 л/кВтч по сравнению с менее чем 0,4 л/кВтч для прямоточного охлаждения. . В отчете NETL отмечается, что прогнозируемое увеличение потребления воды на угольных электростанциях в течение следующих двух десятилетий, если прямое охлаждение больше не будет разрешено на новых электростанциях, не влияет на вероятность того, что многие угольные электростанции добавят технологию улавливания и хранения углерода (CCS). ограничить выбросы углерода в США, тем самым увеличив потребление воды еще на 30-40%.

Исследование, проведенное в 2010 году Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), показало, что общая стоимость модернизации электростанций США с помощью градирен превысит 95 миллиардов долларов. Только стоимость 39 атомных электростанций (63 реактора) составит почти 32 миллиарда долларов. Исследование EPRI охватило 428 электростанций США с прямоточными системами охлаждения, которые потенциально подпадали под пересмотренные правила Агентства по охране окружающей среды США, якобы для защиты водных организмов от попадания в водозаборные сооружения для охлаждающей воды.Как отмечалось выше, в соответствии с предлагаемыми поправками к Закону о чистой воде Агентство по охране окружающей среды могло бы объявить замкнутый цикл охлаждения «наилучшей доступной технологией» для сведения к минимуму неблагоприятного воздействия на водную флору и фауну. В исследовании EPRI учитывались капитальные затраты, потери доходов от длительных простоев, необходимых для замены систем, и затраты, связанные с потерями эффективности предприятия, включая увеличение энергопотребления для вентиляторов и насосов в системах охлаждения с замкнутым циклом. Такое изменение обойдется 311 миллионам граждан США в 305 долларов на душу населения для модернизации всех электростанций с прямоточной системой охлаждения, «чтобы устранить практически несуществующее воздействие на окружающую среду, согласно научным исследованиям популяций водных организмов на этих заводах». Институт ядерной энергии, отраслевая ассоциация США.

В мае 2014 года Агентство по охране окружающей среды издало окончательные правила для водозаборов, охватывающие 1065 заводов и фабрик, которые позволяют существующим предприятиям использовать ряд вариантов для защиты водных организмов, хотя для новых потребуются системы замкнутого цикла.*

* Комментарий NEI: «Градирни потребляют в два раза больше воды из водной среды обитания, которую мы хотим защитить, по сравнению с прямоточными системами охлаждения. Этот факт очень важен, учитывая прогнозы, что большая часть нашей страны столкнется с нехваткой воды в будущем.Технологические решения в водозаборной системе охлаждающей воды электростанции могут быть очень эффективными для защиты рыбы и могут учитывать экологическое разнообразие различных участков. Как ранее указывало Агентство по охране окружающей среды, такие решения, как передвижные экраны с системой сбора и возврата, сравнимы с градирнями в защите водных организмов в водоемах, используемых для охлаждающих электростанций».

Во Франции все, кроме четырех, атомные электростанции EdF (14 реакторов) находятся внутри страны и требуют пресной воды для охлаждения.Одиннадцать из 15 внутренних электростанций (32 реактора) имеют градирни, использующие испарительное охлаждение, остальные четыре (12 реакторов) напрямую используют речную или озерную воду. При нормативных ограничениях на повышение температуры принимающих вод это означает, что в очень жаркое лето выработка электроэнергии может быть ограничена.*

* Например, в Бугее максимальное повышение температуры воды летом составляет обычно 7,5ºC, а летом 5,5ºC, при максимальной температуре воды на выходе 30ºC (летом 34ºC) и максимальной температуре вниз по течению 24ºC (допустимо 26ºC до 35 лет). дней).Для установок, использующих прямое охлаждение из моря, допустимое повышение температуры на море составляет 15ºC.

В США электростанции, использующие прямое охлаждение из рек, должны снижать мощность в жаркую погоду. Три переправы Browns Ferry компании TVA работают на 50%, а температура воды в реке превышает 32°C.

За одним исключением, все атомные электростанции в Великобритании расположены на побережье и используют прямое охлаждение. В проведенном в Великобритании в 2009 году исследовании размещения новых атомных станций все рекомендации касались площадок в пределах 2 км от обильных вод – моря или устья.

Австралийское исследование, предлагающее возобновляемые источники энергии (ветровые и солнечные) для объекта в Южной Австралии, предполагает использование воды 0,74 галлона в год для очистки зеркал (гелиостатов) на заводе CSP общей мощностью 540 МВт, 2810 ГВтч / год, следовательно, 0,26 л. /кВтч.

При сравнении водопотребления ядерных и угольных электростанций необходимо учитывать использование воды помимо охлаждения. Часто при очистке и транспортировке угля, а также при удалении золы используется много воды. Это может вызвать загрязнение, как и стоки с угольных складов.

Будущие последствия требований к охлаждению для ядерной энергетики

Пресная вода является ценным ресурсом в большинстве частей мира. Там, где его вообще мало, общественное мнение поддерживает политику правительства, основанную на здравом смысле, чтобы свести к минимуму его растрату.

Помимо близости к основным центрам нагрузки, нет смысла размещать АЭС вдали от побережья, где они могут использовать прямоточное охлаждение забортной водой. При размещении угольных электростанций необходимо учитывать логистику поставок топлива (и связанную с этим эстетику), поскольку для каждой электростанции мощностью 1000 МВт требуется более трех миллионов тонн угля в год.

«Потребление воды атомными станциями является значительным, но лишь немного выше, чем потребление воды угольными станциями. Атомные станции работают при относительно более низких температуре и давлении пара и, следовательно, более низкой эффективности цикла, что, в свою очередь, требует более высоких расходов охлаждающей воды. Угольные электростанции с более высокой эффективностью можно охлаждать с помощью чуть меньшего количества воды на единицу продукции, но разница невелика.*

* Проблемы и возможности охлаждающей воды на атомных электростанциях США, октябрь 2010 г., INL/EXT-10-2028.

Если какую-либо тепловую электростанцию ​​— угольную или атомную — необходимо разместить на суше, наличие охлаждающей воды является ключевым фактором при выборе местоположения. Там, где охлаждающая вода ограничена, важность высокой тепловой эффективности велика, хотя любое преимущество, скажем, сверхкритического угля по сравнению с ядерным, вероятно, будет значительно уменьшено из-за потребности в воде для ДДГ.

Даже если количество воды настолько ограничено, что ее нельзя использовать для охлаждения, то завод можно разместить вдали от нагрузки и там, где имеется достаточно воды для эффективного охлаждения (с учетом некоторых потерь и дополнительных затрат на передачу) м .

Атомные электростанции поколения III+ имеют более высокий тепловой КПД по сравнению с более старыми и не должны уступать угольным по соображениям водопотребления.

Соображения по ограничению выбросов парниковых газов, конечно, будут накладываться на вышеизложенное. Данные Министерства энергетики США показывают, что улавливание CO2 добавит 50-90% к потреблению воды на угольных и газовых электростанциях, что сделает первые более водоемкими, чем ядерные.*

* «Потребности в воде для существующих и новых технологий теплоэлектростанций» DOE/NETL-402/080108, август 2008 г.

Еще одно значение относится к когенерации с использованием отработанного тепла атомной электростанции на побережье для опреснения MSF. Многие предприятия опреснения на Ближнем Востоке и в Северной Африке уже используют отработанное тепло электростанций, работающих на нефти и газе, и в будущем ряд стран рассчитывают использовать ядерную энергию для когенерации. См. также информационный документ о ядерном опреснении.


ПРИЛОЖЕНИЕ: Комментарий к отчетам США

Очевидно, что помимо тепла, отводимого с дымовыми газами от угольной электростанции, и любой разницы в тепловом КПД, влияющей на количество тепла, отводимого в систему охлаждения, нет реальной разницы в количестве воды, используемой для охлаждающих атомных электростанций по сравнению с угольными электростанциями того же размера.Однако некоторые исследования в США указывают на значительную разницу между угольными и атомными электростанциями, что, очевидно, связано с (неуказанным) тепловым КПД некоторых примеров. В исследования не включены атомные электростанции на побережье, которые используют соленую воду для охлаждения.

Технический отчет EPRI за март 2002 г.: Вода и устойчивое развитие (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии – следующие полвека направлен на оценку будущего потребления воды, связанного с производством электроэнергии в США, примерно до 2020 года.В нем используются некоторые «типичные» цифры забора и потребления воды, которые показывают заметные различия между углем и ядерной энергией, без указания их источника или объяснения их величины. Он фокусируется только на пресной воде и игнорирует растения с охлаждением морской водой. Его выводы представлены на региональной основе с учетом прогнозируемого увеличения выработки и возможных изменений в технологии выработки, например, с перехода с угля на газ с комбинированным циклом.

EPRI отмечает, что этот отчет 2002 г. заменен отчетом 2008 г. «Использование воды в производстве электроэнергии», но он недоступен.Отчеты за 2002 и 2008 годы основаны на примерах из общедоступных данных и баз данных EPRI, которые предоставляют информацию об использовании охлаждающей воды и отводе тепла для нескольких объектов. Цифры, представленные в этих отчетах и ​​на гистограмме выше, в целом отражают требования к водопользованию. Цифры, полученные с помощью EPRI, постоянно были примерно на 10% ниже, чем аналогичные цифры, предоставленные Министерством энергетики, поскольку Министерство энергетики использует теоретические расчеты для получения своих показателей водопользования, а не усредняет фактические данные по станциям, как в подходе EPRI.

Другие отчеты по оценке потребностей в пресной воде получены из Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США в 2006 г. с обновлением 2008 г. и более общим отчетом в 2009 г. Первые два относятся к 2030 г. и используют пять сценариев охлаждения, применяемых к региональные прогнозы прибавлений и отставок. Здесь допущения для будущих угольных электростанций составляют 70% сверхкритических и и 30% подкритических, причем первые имеют очень высокий тепловой КПД, превосходящий любой атомной электростанцией поколения III.Однако предполагается, что угольные электростанции нуждаются в десульфурации дымовых газов (ДДГ), что обычно увеличивает потребление воды.

Потребность в охлаждающей воде для каждого типа установок была рассчитана на основе данных NETL и сведена в следующую таблицу для потребления пресной воды «модельными» установками:

Уголь прямоточный, докритический, мокрый ДДГ 0,52 л/кВтч
Уголь прямоточный, сверхкритический, мокрый ДДГ 0.47 литров/кВтч
Ядерный, прямоточный, подкритический 0,52 л/кВтч
Уголь оборотный, докритический, мокрый ДДГ 1,75 л/кВтч
Уголь оборотный, сверхкритический, мокрый ДДГ 1,96 л/кВтч
Атомная, рециркуляционная, подкритическая 2,36 л/кВтч

Цифры озадачивают тем, что сверхкритический уголь должен потреблять значительно меньше, чем менее эффективные субкритические угольные электростанции, а для рециркуляционного использования градирен большая разница между субкритическим углем и атомной энергетикой необъяснима.Очевидно, что есть важные переменные, которые не учитываются, хотя они, безусловно, должны иметь отношение к прогнозам NETL.

В отчете DOE/NETL за 2009 г. показана диаграмма (рис. 3-6) со ссылкой на отчет EPRI за 2002 г., в котором указано чистое потребление с использованием градирен от 2,27 до 3,8 л/кВтч для АЭС*. Это намного больше, чем цифры на схеме докритического сжигания угля с ДДГ (рис. 3-2) — 1,9-2,5 л/кВтч (0,505-0,665 гал/кВтч) с аналогичной продувкой.

* Подпитка охлаждающей воды 3 шт.От 0 до 4,1 л/кВтч (0,8–1,1 галлона/кВтч), без продувки 0,06–0,20 галлона/кВтч.

Другая диаграмма (рис. 3-1) со ссылкой на EPRI 2002 дает нетто 2,7 л/кВтч (0,72 галлона/кВтч) для атомного угля и 2,0 л/кВтч (0,52 галлона) для субкритического угля. В пояснении в тексте говорится: «Атомные электростанции имеют более высокую нагрузку на градирни по сравнению с полезной выработкой электроэнергии. Это связано с тем, что условия пара ограничены эффектами хрупкости металла в ядерном реакторе, что снижает эффективность». Однако ни в нем, ни в отчете EPRI не подтверждается большая разница, которая должна быть напрямую связана с потерями тепла дымовой трубы на угольных электростанциях и с тепловым КПД.


Примечания и ссылки

Примечания

а. При теоретической полной эффективности и учете только паровой фазы это известно как цикл Карно. Эффективность Карно системы относится к разнице между уровнями входного и выходного тепла и в более общем смысле называется тепловой эффективностью. [Назад]

б. Этот термодинамический процесс превращения тепла в работу также известен как цикл Ренкина или, в просторечии, как паровой цикл, который можно считать практическим циклом Карно, но с использованием насоса для возврата жидкости в виде жидкости к источнику тепла.[Назад]

в. Функция конденсатора состоит в том, чтобы конденсировать выхлопной пар из паровой турбины, отдавая скрытую теплоту парообразования охлаждающей воде (или, возможно, воздуху), проходящей через конденсатор. Температура конденсата определяет давление на той стороне конденсатора. Это давление называется противодавлением турбины и обычно представляет собой частичный вакуум. Снижение температуры конденсата приведет к снижению противодавления турбины, что повысит тепловой КПД турбины.Типичный конденсатор состоит из труб внутри кожуха или кожуха.

Могут быть первичные и вторичные контуры, как в водо-водяных реакторах (PWR), а также два или три других типа. В этом случае первый контур просто переносит тепло от активной зоны к парогенераторам, а вода в нем остается жидкой под высоким давлением. В реакторах с кипящей водой и еще в одном реакторе вода кипит в активной зоне или рядом с ней. То, что сказано в тексте статьи, относится к последней ситуации или к вторичному контуру, где их два.[Назад]

д. Внутри ядерного реактора вода или тяжелая вода должны поддерживаться под очень высоким давлением (1000-2200 фунтов на квадратный дюйм, 7-15 МПа), чтобы она могла оставаться жидкой при температуре выше 100ºC, как в современных реакторах. Это оказывает большое влияние на реакторостроение.

Более подробное описание различных теплоносителей первого контура содержится в документе Nuclear Power Reactors . [Назад]

эл. В отчете Геологической службы США за 1995 г. говорится, что 98% изъятого обычно возвращается к источнику.[Назад]

ф. Для данной электрической мощности, потому что установка должна быть больше (для данной мощности @36% необходимо сбрасывать в 1,78 раза больше тепла, при 33% необходимо сбрасывать в 2,03 раза больше тепла — разница 14%). Если просто посмотреть на долю тепла, теряемого на конкретной установке при двух коэффициентах полезного действия, разница составит 5%, а электроэнергии будет произведено на 8% меньше. [Назад]

г. На каждый киловатт-час электроэнергии при тепловом КПД 33% необходимо сбрасывать 7,3 МДж тепла.При тепловом КПД 36% сбрасывается 6,4 МДж. При скрытой теплоте испарения 2,26 МДж / л это дает 3,2 литра или 2,8 литра на кВтч, соответственно, испаряемых, если весь охлаждающий эффект заключается просто в испарении. Это составило бы 77 или 67 мегалитров в день соответственно для электростанции мощностью 1000 МВт, если бы все охлаждение было только испарительным. На практике около 60-75% приходится на испарение, в зависимости от атмосферных факторов. Другие расчетные цифры для более высокой эффективности: для ультрасверхкритического парового цикла (USC) с использованием градирен потребуется около 1.произведено 5-1,7 л/кВтч; современная парогазовая установка составляет около 0,9-1,1 л/кВтч. [Назад]

ч. В отчете Министерства энергетики США за 2006 год, критикуемом ниже, указано, что 2,9 л/кВтч является типичным. Другие источники в США указывают 1,5 л/кВтч для прямоточного охлаждения и 2,7 или 3,0 л/кВтч для испарительных градирен (, например, NEI 2009, примечание 11; NEI 2012). [Назад]

я. Исходя из 50% от общего объема производства 261 ТВтч при стоимости воды 2,25 л/кВтч (60% электроэнергии производится из угля, в основном с использованием испарительного охлаждения).Согласно более авторитетной, но более ранней оценке, общие потери от испарения составляют 225 галлонов в год для внутренних электростанций (Hunwick 2008). Мельбурн использует около 440 GL/год. [Назад]

Дж. Примерно от 0,18 до 0,25 л/кВтч на заводе в Коган-Крик в Квинсленде, включая небольшое дополнительное влажное охлаждение, и 0,15 л/кВтч в Милмерране. [Назад]

тыс. 48 вентиляторов диаметром 9 метров на ручье Коган. [Назад]

л. В Австралии на угольных электростанциях Kogan Creek (750 МВт, сверхкритическая) и Milmerran (840 МВт, сверхкритическая) используется сухое охлаждение с АСС, как и на станциях Матимба и Маджуба в Южной Африке.Новая электростанция Medupi будет использовать его и станет крупнейшей электростанцией с сухим охлаждением в мире (4800 МВт). Kendal в Южной Африке использует непрямую систему сухого охлаждения. Сухое охлаждение, по-видимому, также используется в Иране и Европе. Опыт Южной Африки показывает, что стоимость ACC примерно на 50% выше, чем при рециркуляционном влажном охлаждении и непрямом сухом охлаждении на 70–150% больше. [Назад]

м. В них используется сверхкритическая вода с давлением около 25 МПа, которая имеет температуру «пара» от 500 до 600ºC и может обеспечить 45% термический КПД. По всему миру работает более 400 таких заводов.Одно из направлений разработки ядерных реакторов поколения IV включает сверхкритические конструкции с водяным охлаждением. При ультрасверхкритическом уровне (30+ МПа) может быть достигнут тепловой КПД 50%.

Сверхкритические флюиды — это флюиды выше термодинамической критической точки, определяемой как самая высокая температура и давление, при которых газовая и жидкая фазы могут сосуществовать в равновесии в виде гомогенной жидкости. Они имеют свойства между свойствами газа и жидкости. Для воды критическая точка находится при температуре 374 ° C и 22 МПа, что дает ей плотность «пара», составляющую одну треть плотности жидкости, так что она может приводить в действие турбину так же, как обычный пар.[Назад]

н. В Великобритании все атомные электростанции расположены на побережье, а общие потери при передаче в системе составляют 1,5%. [Назад]

Источники

Агентство по охране окружающей среды Великобритании, 2010 г., Варианты охлаждающей воды для нового поколения атомных электростанций в Великобритании.
EPRI 2002, Вода и устойчивое развитие (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии — следующие полвека, Технический отчет EPRI
DOE/NETL 2006: Оценка потребности в пресной воде для удовлетворения будущих потребностей в производстве термоэлектрической энергии, DOE/NETL-2006/1235
DOE/NETL 2008: Оценка потребности в пресной воде для удовлетворения будущих потребностей в производстве термоэлектрической энергии, обновление, DOE/NETL-400/2008/1339
DOE/NETL 2009: Требования к воде для существующих и новых технологий термоэлектрических установок, DOE/NETL-402/080108
Использование воды в производстве электроэнергии, Отчет Научно-исследовательского института электроэнергетики 1014026 (февраль 2008 г.)
EPRI 2011, Национальная смета расходов на модернизацию U.S. Электростанции с замкнутым циклом охлаждения, Техническое описание EPRI 1022212; и Исследование модернизации с замкнутым циклом: оценка капитальных затрат и эксплуатационных расходов, Технический отчет EPRI 1022491.
DOE/NETL, август 2010 г., Водонепроницаемость существующих угольных электростанций, отчет 1429. DOE/INL 2010 г., Проблемы и возможности охлаждающей воды на атомных электростанциях США, октябрь 2010 г., INL/EXT-10-2028.
Ханвик, Ричард, 2008 г., Внутренние электростанции Австралии: утоление жажды
Международное энергетическое агентство и Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии, издание 2010 г.,
. Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2015
Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2016 — глава 9 о воде
Справочник по атомной энергетике 2010
ESAA, Электричество Газ Австралия 2010
МАГАТЭ, 2012 г., Эффективное управление водными ресурсами в водоохлаждаемых реакторах, Серия МАГАТЭ по ядерной энергии №.НП-Т-2.6.
Уильям Скафф, Институт ядерной энергии, Водопользование, электроэнергетика и ядерная энергия: целостный подход к охране окружающей среды, представленный на Ежегодном форуме Совета по охране подземных вод (GWPC) 2009 г., 14-16 сентября 2009 г.
Институт ядерной энергии, Информационный бюллетень по водопользованию и атомным электростанциям (ноябрь 2013 г.)
ThinkClimate & Brown&Pang, Zero Carbon Options (для электростанции в Порт-Огасте), 2012 г.

Системы охлаждения генераторов | Информация о генераторе

Конфигурации системы охлаждения
Каждый производитель генераторных установок предлагает различные варианты конструкции системы охлаждения.Двумя наиболее распространенными типами систем охлаждения являются системы с замкнутым и разомкнутым контуром. Системы с замкнутым контуром включают охлаждающий насос (насосы), охлаждающий вентилятор и радиатор (ы), расположенные на салазках как единое целое. Кроме того, предлагаются контейнерные и прицепные варианты.

Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулирует по компонентам системы охлаждения. Три распространенные конфигурации системы охлаждения:

Одиночный насос Одноконтурный (SPSL) – Системы SPSL широко используются в генераторах малых и средних размеров.Порядок действий для этой системы:

•  Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, а муфта вентилятора вращается.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, открывается термостат охлаждающей жидкости и включается муфта вентилятора.
• Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля подается к блоку цилиндров и внутренним компонентам головки блока цилиндров, таким как масляный радиатор и промежуточный охладитель.
•  Воздух проходит через радиатор.
•  Возвратный поток охлаждающей жидкости направляется к радиатору.


Рис. 1. Конфигурация системы охлаждения SPSL

Двойной насос с двойным контуром (DPLP) — Конфигурации системы охлаждения DPLP являются общими для больших генераторов и когда генератор расположен в атмосфере с высокой температурой окружающей среды.Операции для этой системы следующие:

• Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, а муфта вентилятора вращается.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, открывается термостат охлаждающей жидкости и включается муфта вентилятора.
•  Один насос подает охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля к блоку цилиндров и головке цилиндров.
•  Остальной насос направляет охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля к внутренним компонентам, таким как маслоохладитель и промежуточный охладитель.
•  Воздух проходит через радиатор.
•  Возвратный поток охлаждающей жидкости направляется к отдельным радиаторам.

 


Рис. 2. Конфигурация системы охлаждения DPDL

Разомкнутый контур (SPSL) — Системы разомкнутого контура обычно используются в морских приложениях, хотя их можно использовать там, где доступен любой приемлемый водоем. Операция для этой системы следующая:

•  Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, подавая забортную воду на термостат.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, термостат забортной воды открывается и пропускает забортную воду через блок цилиндров, головку блока цилиндров и такие компоненты, как масляный радиатор и промежуточный охладитель.
•  Возвратная морская вода направляется обратно к источнику.

Рис. 3. Конфигурация системы охлаждения с открытым контуром (SPSL)

Обслуживание системы охлаждения
Для обеспечения производительности генератора требуется базовое понимание компонентов системы охлаждения.Отдельные производители генераторов публикуют процедуры проверки и технического обслуживания систем охлаждения. Ниже приведены общие отраслевые стандарты (всегда обращайтесь к спецификациям производителя):

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Во избежание травм или смерти всегда маркируйте и блокируйте все источники питания двигателя/генератора перед обслуживанием системы охлаждения.

Не снимайте герметичную крышку с горячего двигателя. Подождите, пока остынет и температура не упадет ниже 120°F (50°C), прежде чем снимать герметизирующую крышку.Брызги или пар нагретой охлаждающей жидкости могут привести к травмам.

Охлаждающая жидкость токсична. Беречь от детей и домашних животных. Если они не используются повторно, утилизируйте их в соответствии с местными экологическими нормами.

Не выпрямляйте погнутые лопасти вентилятора и не продолжайте использовать поврежденный вентилятор. Изогнутая или поврежденная лопасть вентилятора может выйти из строя во время работы и стать причиной травм или повреждения имущества.

Осторожно
Система охлаждения должна быть заполнена должным образом, чтобы предотвратить воздушные пробки.Если в системе охлаждения присутствует воздух, в насосе возникнет кавитация, что приведет к преждевременному износу насоса и повреждению двигателя. Всегда обращайтесь к руководствам производителя при обслуживании систем охлаждения.

Охлаждающая жидкость – Охлаждающая жидкость двигателя представляет собой смесь чистой воды хорошего качества и смеси антифриза на основе этиленгликоля. Никогда не используйте воду только в качестве охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость смазывает подшипники насоса охлаждающей жидкости и способствует защите от образования ржавчины в каналах охлаждающей жидкости двигателя. Всегда обращайтесь к рекомендациям производителя по правильной смеси охлаждающей жидкости.Ниже приведена таблица, которая поможет подобрать охлаждающую жидкость в соответствии со спецификациями производителя.

Система охлаждения — Каждое применение генератора может иметь различную конфигурацию системы охлаждения. Ниже приведен общий список компонентов:

•  Насос охлаждающей жидкости — в зависимости от объема двигателя, с ременным или зубчатым приводом. Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по всей системе охлаждения.

•  Радиатор — может быть с одним или двумя радиаторами. Использование двух радиаторов для двухконтурной системы позволяет повысить эффективность охлаждения.

•  Вентилятор – может быть с ременным или прямым приводом. В приложениях с ременным приводом может использоваться муфта вентилятора, позволяющая включать вентилятор по мере необходимости.

• Масляный радиатор двигателя — охлаждающая жидкость подается на судно. Сосуд имеет пучок труб, погруженный в теплоноситель. Масло протекает через трубный пучок и охлаждается окружающей охлаждающей жидкостью.

•  Промежуточный охладитель — охлаждающая жидкость подается в пучок труб и ребер. Пучок трубок и ребер расположен в сосуде. Воздух проходит через сосуд и охлаждается пучком труб и ребер.

•  Жалюзи – используются в навесных и мобильных устройствах для обеспечения поступления воздуха к радиатору из атмосферы. Системы управления могут обеспечивать полное открытие или полное закрытие. Усовершенствованные системы управления позволяют открывать жалюзи настолько, насколько это необходимо для работы премиум-класса.

Осмотр системы охлаждения – Общие осмотры системы охлаждения следует проводить во время простоя генератора и во время его работы. Всегда следует соблюдать рекомендации производителя.Ниже приведены некоторые минимальные проверки, которые можно использовать, когда рекомендации недоступны.

Во время выключения:
•  Утечка в сливном отверстии водяного насоса(ов).
•  Повреждения, утечки и мусор в ребрах радиатора(ов).
•  Уровень охлаждающей жидкости и загрязнение масла. Наличие масла в охлаждающей жидкости может указывать на негерметичность узла масляного радиатора.
• Удельный вес охлаждающей жидкости.
•  Повреждение вентилятора, кожуха вентилятора или ремней.
•  Утечки охлаждающей жидкости в местах соединения шлангов.
•  Масло на наличие признаков загрязнения охлаждающей жидкости. Молочный цвет может свидетельствовать о негерметичности прокладки головки блока цилиндров.
• Жалюзи должны быть закрыты в периоды, когда генератор не работает.
•  Автоматический переключатель в правильном положении.

Во время работы:
•  Температура охлаждающей жидкости двигателя.
•  Прежде чем охлаждающая жидкость достигнет рабочей температуры, убедитесь, что вентилятор не вращается в муфтах вентилятора.
•  Когда охлаждающая жидкость достигает рабочей температуры, убедитесь, что вентилятор вращается в муфтах вентилятора.
• Утечка охлаждающей жидкости в радиаторе.
•  Утечки охлаждающей жидкости в местах соединения шлангов.
• Пары охлаждающей жидкости в выхлопе двигателя. Указывает на утечку охлаждающей жидкости в камеру сгорания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.