Chłodzenie pośrednie

Są znane następujące sposoby pośredniego układu chłodzenia:

• przepływowe,

• przez odparowanie,

• obiegowe samoczynne,

• obiegowe wymuszone.

Chłodzenie przepływowe jest stosowane w silnikach łodzi i stacjonarnych silnikach przemysłowych. Układ chłodzenia silnika jest podłączony do zewnętrz­nego źródła wody, a doprowadzana woda - po przepłynięciu przez silnik - wy­pływa na zewnątrz. Sposób ten wymaga stałego źródła wody i nie zapewnia odpowiedniego rozkładu ciepła w silniku, gdyż części silnika znajdujące się bliżej wlotu wody są intensywniej chłodzone niż części przy wylocie.

Chłodzenie przez odparowanie polega na wykorzystaniu dużego ciepła parowania wody. W tym przypadku woda otaczająca cylindry i głowicę, pozo­stając w bezruchu, stale wrze i odparowuje. Ubytek wody musi być okresowo uzupełniany.

W układzie obiegowym samoczynnym, tj. układzie termosyfonowym (rys. 6.124), przepływ wody chłodzącej jest powodowany różnicą gęstości wody zimnej w chłodnicy i nagrzanej w płaszczu wodnym silnika. Układ ten odznacza się prostą budową i samoczynną regulacją, lecz wymiana ciepła staje się niewystar­czająca przy dużych obciążeniach silnika.

Powyższe sposoby chłodzenia nie spełniają wymagań współczesnych silników trakcyjnych, dlatego nie są w nich stosowane. Jedynym układem, który zapewnia właściwy rozkład temperatur w silniku w zmiennych warunkach pracy oraz umożliwia regulację chłodzenia, jest chłodzenie obiegowe wymuszone. Budowę takiego układu chłodzenia przedstawia rys. 6.125. Układ składa się z płaszcza wodnego silnika, w którym ciecz przejmuje ciepło od silnika i chłodnicy, w której ciecz przekazuje ciepło do atmosfery.

Ruch cieczy chłodzącej wymusza pompa napędzana od silnika. Układ chłodze­nia - dzięki działaniu termostatu - może pracować w tzw. dużym lub małym obiegu. W przypadku gdy ciecz chłodząca ma niską temperaturę (poniżej 80÷85°C) termostat zamyka odpływ cieczy z silnika do chłodnicy (rys. 6.126a). Ciecz po przepłynięciu przez silnik jest kierowana bezpośrednio do pompy i wraca

do płaszcza wodnego silnika. Jest to tzw. m a ł y obieg chłodzenia, który umoż­liwia szybkie nagrzanie się silnika do temperatury pracy 80÷85°C. Przy tej temperaturze otwiera się termostat. Do temperatury 90÷95°C występuje stan przejściowy pracy układu chłodzenia, w którym ciecz chłodząca jest kierowana zarówno do chłodnicy, jak i do pompy. Po osiągnięciu przez silnik temperatury 90+95°C termostat całkowicie otwiera kanał odpływu cieczy z silnika do chłod­nicy, a zamyka kanał prowadzący bezpośrednio do pompy (rys. 6.l26b). Jest to tzw. d u ż y obieg chłodzenia, w którym ciecz chłodząca jest kierowana przez pompę do silnika, po wcześniejszym ochłodzeniu w chłodnicy. Wymuszony układ chłodzenia buduje się zwykle jako zamknięty - oddzielony od atmosfery. W cza­sie nagrzewania cieczy w układzie wzrasta ciśnienie, dzięki czemu temperatura wrzenia cieczy chłodzącej podwyższa się. Powstaje większa różnica temperatur cieczy przepływającej przez chłodnicę i powietrza przenikającego przez jej rdzeń, co zwiększa intensywność odprowadzania ciepła. Umożliwia to zmniejszenie powierzchni czynnej chłodnicy, a tym samym zmniejszenie jej wymiarów i masy. W układzie zamkniętym przy wzroście ciśnienia o 20÷60 kPa, temperatura wrzenia wody wzrasta do 104+ ll2°e. Układ chłodzenia ma zbiorniczek wyrów­nawczy, do którego w czasie pracy silnika odpływa nadmiar cieczy chłodzącej rozszerzającej się pod wpływem wysokiej temperatury. Przepływ cieczy do zbiorniczka wyrównawczego oraz przepływ powrotny do chłodnicy jest regulowa­ny zaworem ciśnieniowym wbudowanym w korek chłodnicy. Rozwiązanie to zapobiega parowaniu cieczy, co jest szczególnie ważne ze względu na uniknięcie konieczności uzupełniania ubytków cieczy w układzie. W układzie chłodzenia, oprócz naturalnego przepływu powietrza przez chłodnicę, występuje przepływ wymuszony działaniem wentylatora. Jest to konieczne, ponieważ przy małych prędkościach jazdy - w szczególności w czasie postoju pojazdu - przepływ naturalny jest niewystarczający. Wentylator zaczyna pracować, gdy temperatura cieczy chłodzącej w silniku przekroczy założoną wartość i konieczny jest wymu­szony przepływ powietrza przez chłodnicę. Układ chłodzenia jest połączony z układem ogrzewania wnętrza pojazdu oraz z chłodnicą oleju i turbosprężarką, jeżeli są stosowane.

Chłodzenie obiegowe wymuszone w porównaniu z innymi układami chłodze­nia pośredniego ma następujące zalety:

• objętość układu chłodzenia może być stosunkowo mała, dzięki intensywnemu

krążeniu cieczy,

• układ zapewnia stabilność cieplną silnika, dzięki małej różnicy temperatury

cieczy na wlocie i wylocie z silnika,

• utrzymywanie stosunkowo stałej temperatury silnika przy różnych prędkościach

obrotowych dzięki temu, że intensywność krążenia cieczy zależy od pracy

pompy napędzanej od wału silnika.

---