Сравнение воздушного и жидкостного охлаждения в сборках ПК

Search Kingston.com

Чтобы начать, нажмите принять ниже, чтобы открыть панель управления файлами cookie. Затем нажмите кнопку Персонализация, чтобы включить функцию чата, а затем Сохранить.

Версия вашего веб-браузера устарела. Обновите браузер для повышения удобства работы с этим веб-сайтом. https://browser-update.org/update-browser.html

июл 2022

• Игры

• Для разработчиков систем

• ПК собственной сборки

Блог Главная

В системе ПК есть два основных варианта для безопасного отвода тепла от процессора: воздушное и жидкостное охлаждение. Оба варианта имеют свои преимущества, но выбор способа охлаждения зависит от потребностей вашего ПК. В этой статье мы объясним, как работают оба способа охлаждения, и поможем вам рассмотреть преимущества и недостатки каждого из них.

Что такое воздушное охлаждение и как оно работает?

Воздушное охлаждение – это очень простой способ отвода тепла, но он может быть чрезвычайно эффективным и простым в установке! Воздушный охладитель состоит из двух частей: радиатора и вентилятора. Вентилятор находится либо сверху, либо сбоку от радиатора и отводит воздух от вашего процессора, чтобы охладить компоненты.

Преимущества и недостатки воздушного охлаждения

1. Стоимость: благодаря простоте работы воздушное охлаждение намного доступнее по цене, чем жидкостное. Если ваш бюджет ограничен, возможно, стоит выбрать воздушное охлаждение и вложить дополнительные средства в покупку накопителя большей емкости или более быстродействующей памяти DRAM.
2. Установка: воздушные системы охлаждения проще в установке, чем жидкостные, поэтому лучше подходят для начинающих сборщиков ПК. Вам также не нужно беспокоиться о возможной утечке воды в вашу систему!
3. Обслуживание: воздушное охлаждение требуется значительно меньше обслуживания. После настройки системы вам всего лишь потребуется очищать ваш ПК от пыли раз в несколько месяцев.

Несмотря на невысокую цену и простоту, эксплуатации у воздушного охлаждения есть и недостатки:

1. Шум: вентиляторы в системе с воздушным охлаждением, как правило, более шумные, чем в системе с жидкостным охлаждением. Это может сильно отвлекать во время игры.
2. Производительность: воздушное охлаждение не так эффективно, как жидкостное, но все же является хорошим вариантом для охлаждения ПК.
3. Внешний вид: радиатор воздушной системы охлаждения довольно громоздкий, что может испортить эстетику ПК. И нет возможности изменить внешний вид воздушной системы охлаждения.

Что такое жидкостное охлаждение и как оно работает?

Жидкостное, или водяное, охлаждение – один из лучших способов охлаждения ПК благодаря высокой теплопроводности воды.

Система жидкостного охлаждения состоит из водяных блоков, насоса, радиатора, патрубков и (в качестве опции) бачка. Насос прокачивает жидкий хладагент к радиатору и обратно через водяной блок, прикрепленный к процессору. Затем тепло передается от компонента к холодной жидкости, которая затем непрерывно перекачивается по всей системе.

Есть два основных варианта водяного охлаждения: универсальная система жидкостного охлаждения (все в одном) и пользовательский контур. Универсальные системы охлаждения поставляются как единый блок, и вам не нужно собирать детали самостоятельно. В пользовательском контурном охлаждении вы можете выбрать каждый аспект системы, чтобы обеспечить наилучшую производительность и внешний вид. Универсальная и пользовательская системы контурного охлаждения имеют свои преимущества и недостатки, поэтому важно их различать.

^*

Преимущества:

1. Шум: жидкостное охлаждение работает тише, вентиляторы в системе с жидкостным охлаждением, как правило, вращаются медленнее и тише, чем в системе с воздушным охлаждением.
2. Производительность: пользователям ПК, которые планируют играть на максимальных настройках, стоит задуматься о водяном охлаждении. Чтобы использовать все возможности вашего ПК, потребуется больше мощности и, следовательно, потенциально система может нагреваться до опасного уровня. Водяное охлаждение позволяет снизить температуру быстрее и эффективнее, чем воздушное.
3. Внешний вид: системы жидкостного охлаждения могут быть очень впечатляющими визуально, так как в них можно включить элементы RGB-подсветки, чтобы улучшить внешний вид вашего компьютера. Пользовательское контурное охлаждение может выглядеть очень впечатляюще, поскольку вы можете использовать различные детали и собрать совершенно уникальную систему.

Хотя жидкостное охлаждение может быть в 2–10 раз эффективнее воздушного, все же и у него есть недостатки:

1. Стоимость: изготовленная на заказ система жидкостного охлаждения обойдется вам намного дороже, чем стандартная система воздушного охлаждения. Вы платите за более сложную эксплуатацию и более высокую производительность. Однако универсальная система по цене может быть ближе к воздушному охлаждению.
2. Установка: пользовательская система жидкостного охлаждения может быть трудоемкой в установке, особенно для начинающих сборщиков ПК. Универсальную систему жидкостного охлаждения установить проще. Это должно занять у вас около 30 минут. Тем не менее, в любом случае, вода, протекающая через вашу систему, может весьма щекотать нервы.
3. Обслуживание: пользовательские системы жидкостного охлаждения требуют большего обслуживания, чем воздушное охлаждение, поскольку вам необходимо поддерживать надлежащий уровень жидкости и следить за тем, чтобы компоненты были чистыми и работоспособными. Кроме того, если какая-либо часть пользовательской системы охлаждения выйдет из строя, последствия для вашего компьютера могут быть катастрофическими. Универсальная система требует меньше обслуживания, а поскольку она поставляется в собранном виде, снижается и риск утечки.

Несомненно, решение за вами! Выбор воздушного или жидкостного охлаждения на самом деле зависит от ваших личных предпочтений, бюджета и потребностей системы. Оба варианта являются отличными решениями; они просто предназначены для разных системных требований. Но какой бы способ охлаждения вы ни выбрали, самое главное, чтобы ваш компьютер оставался как можно более холодным, мог поддерживать максимальную производительность и избегать проблем с пропуском тактов.

#KingstonIsWithYou #KingstonFURY

4:06

Советы по системам жидкостного охлаждения для ПК – «DIY in 5», выпуск 84

Посмотрите обзор различных типов жидкостного охлаждения.

5:06

Как выбрать источник питания и систему охлаждения – «DIY in 5», Сборка ПК, часть 4

Четвертая часть серии видеороликов о сборке ПК, в которой обсуждаются варианты охлаждения ПК.

5:34

Установка процессора, ОЗУ и системы охлаждения – «DIY in 5», Сборка ПК, часть 5

Пятая часть серии видеороликов о сборке ПК, в которой обсуждается установка процессора и вентилятора процессора.

Как очистить ПК от пыли и освободить место на диске – «DIY in 5», выпуск 122

Как физически очистить компьютер от пыли и удалить с накопителей старые файлы, которые вам больше не нужны.

Сортировать по
По умолчанию

Загрузить еще

No products were found matching your selection

Системы охлаждения генераторов





Во время работы синхронного генератора его обмотки и активная сталь нагреваются.

Допустимые температуры нагрева обмоток статора и ротора зависят в первую очередь от применяемых изоляционных материалов и температуры охлаждающей среды. По ГОСТ 533-76 для изоляции класса В (на асфальтобитумных лаках) допустимая температура нагрева обмотки статора должна находиться в пределах 105°С, а ротора 130°С. При более теплостойкой изоляции обмоток статора и ротора, например, классов F и Н, пределы допустимой температуры нагрева увеличиваются.

В процессе эксплуатации генераторов изоляция обмоток постепенно стареет. Причиной этого являются загрязнение, увлажнение, окисление кислородом воздуха, воздействие электрического поля и электрических нагрузок и т.д. Однако главной причиной старения изоляции является ее нагрев. Чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она изнашивается, тем меньше срок ее службы. Срок службы изоляции класса В при температуре нагрева ее до 120°С составляет около 15 лет, а при нагреве до 140°С — сокращается почти до 2 лет. Та же изоляция при температуре нагрева 105°С (т. е. в пределах ГОСТ) стареет значительно медленнее и срок службы ее увеличивается до 30 лет. Поэтому во время эксплуатации при любых режимах работы генератора нельзя допускать нагрева его обмоток свыше допустимых температур.

Для того чтобы температура нагрева не превышала допустимых значений, все генераторы выполняют с искусственным охлаждением.

По способу отвода тепла от нагретых обмоток статора и ротора различают косвенное и непосредственное охлаждение.

При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, встроенных в торцы ротора, подается внутрь генератора и прогоняется через немагнитный зазор и вентиляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается с проводниками обмоток статора и ротора и тепло, выделяемое ими, передается газу через значительный тепловой барьер — изоляцию обмоток.

При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов, т. е. непосредственно.

Отечественные заводы изготовляют турбогенераторы с воздушным, водородным и жидкостным охлаждением, а также гидрогенераторы с воздушным и жидкостным охлаждением.

Воздушное охлаждение генератора

Существуют две системы воздушного охлаждения — проточная и замкнутая.

Проточную систему охлаждения применяют редко и лишь в турбогенераторах мощностью до 2 MBА, а также в гидрогенераторах до 4 MBА. При этом через генератор прогоняется воздух из машинного зала, который быстро загрязняет изоляцию обмоток статора и ротора, что в конечном счете сокращает срок службы генератора.

При замкнутой системе охлаждения один и тот же объем воздуха циркулирует по замкнутому контуру. Схематично циркуляция воздуха при таком охлаждении для турбогенератора представлена на рис.1. Для охлаждения воздуха служит воздухоохладитель 1, по трубкам которого непрерывно циркулирует вода. Нагретый в машине воздух выходит через патрубок 2 в камеру горячего воздуха 3, проходит через воздухоохладитель и через камеру холодного воздуха 4 снова возвращается в машину. Холодный воздух нагнетается в машину встроенными вентиляторами 5. В генераторах с большой длиной активной части холодный воздух подается с обоих торцов машины, как это показано на рис.1.

Рис.1. Замкнутая система воздушного охлаждения турбогенератора

В целях повышения эффективности охлаждения турбогенераторов, длина активной части которых особенно велика, а воздушный зазор мал, используют многоструйную радиальную систему вентиляции. Для этого вертикальными плоскостями 6 делят систему охлаждения турбогенераторов на ряд секций. В каждую секцию воздух поступает из воздушного зазора (I и III секции) или из специального осевого канала 7 (II секция).

Для увеличения поверхности соприкосновения нагретых частей с охлаждающим воздухом в активной стали машины выполняют систему вентиляционных каналов. Пройдя через радиальные вентиляционные каналы в стали, нагретый воздух уходит в отводящие камеры 8. Многоструйная вентиляция обеспечивает равномерное охлаждение турбогенератора по всей длине. Для восполнения потерь в результате утечек предусмотрен дополнительный забор воздуха через двойные масляные фильтры 9, установленные в камере холодного воздуха.

Отечественные заводы изготовляют турбогенераторы с замкнутой системой воздушного охлаждения мощностью до 12 МВт включительно.

Замкнутая система косвенного охлаждения воздухом у гидрогенераторов применяется значительно шире. Наиболее крупный генератор с косвенным воздушным охлаждением серии СВ мощностью 264,7 MBА выпущен ПО «Электросила» для Братской ГЭС. Схема вентиляции гидрогенератора показана на рис.2.

Рис.2. Замкнутая система вентиляции гидрогенератора

1 — ротор; 2 — статор;
3 — воздухоохладитель;
4 — лопатки вентилятора

В гидрогенераторах охлаждение явнополюсных роторов облегчается благодаря наличию межполюсных промежутков и большей поверхности охлаждения ротора.

Охлаждение гладкого ротора турбогенератора менее эффективно, так как в рассматриваемом случае он охлаждается только со стороны воздушного зазора. Последнее обстоятельство в значительной мере определяет ограниченные возможности воздушного охлаждения для турбогенераторов. У генераторов с воздушным охлаждением предусматривается устройство для тушения пожаров водой.

Косвенное водородное охлаждение турбогенераторов

Турбогенераторы с косвенным водородным охлаждением имеют в принципе такую же схему вентиляции, как и при воздушном охлаждении. Отличие состоит в том, что объем охлаждающего водорода ограничивается корпусом генератора, в связи с чем охладители встраиваются непосредственно в корпус. Размещение газоохладителей и газосхема циркуляции водорода внутри генератора представлены на рис.3.

Рис.3. Схема многоструйной радиальной вентиляции в турбогенераторах

1 — камеры холодного газа;
2 — камеры горячего газа;
3 — газоохладители

Водородное охлаждение эффективнее воздушного, так как водород как охлаждающий газ по сравнению с воздухом имеет ряд существенных преимуществ. Он имеет в 1,51 раза больший коэффициент теплопередачи, в 7 раз более высокую теплопроводность. Последнее обстоятельство предопределяет малое тепловое сопротивление прослоек водорода в изоляции и зазорах пазов.

Значительно меньшая плотность водорода по сравнению с воздухом позволяет уменьшить вентиляционные потери в 8-10 раз, в результате чего КПД генератора увеличивается на 0,8-1%.

Отсутствие окисления изоляции в среде водорода по сравнению с воздушной средой повышает надежность работы генератора и увеличивает срок службы изоляции обмоток. К достоинствам водорода относится и то, что он не поддерживает горения, поэтому в генераторах с водородным охлаждением можно отказаться от устройства пожаротушения.

Водород, заполняющий генератор в смеси с воздухом (от 4,1 до 74%, а в присутствии паров масла — от 3,3 до 81,5%), образует взрывоопасную смесь, поэтому у машин с водородным охлаждением должна быть обеспечена высокая газоплотность корпуса статора масляными уплотнениями вала, уплотнением токопроводов к обмоткам статора и ротора, уплотнением крышек газоохладителей, лючков и съемных торцевых щитов. Наиболее сложно выполнить надежные масляные уплотнения вала генератора, препятствующие утечке газа.

Чем выше избыточное давление водорода, тем эффективнее охлаждение генератора, следовательно, при одних и тех же размерах генератора можно увеличить его номинальную мощность. Однако при избыточном давлении более 0,4-0,6 МПа прирост мощности генератора не оправдывает затрат на преодоление возникающих при этом технических трудностей (усложнение работы уплотнений и изоляции обмоток). Поэтому давление водорода в современных генераторах более 0,6 МПа не применяется.

Генераторы с косвенным водородным охлаждением могут при необходимости работать и с воздушным охлаждением, но при этом их мощность соответственно уменьшается.

Источником водорода на современных ТЭС являются электролизные установки, в которых водород получают путем электролиза воды. В отдельных случаях водород доставляется в баллонах с электролизерных заводов.

Рис.4. Принципиальная схема газового хозяйства водородного охлаждения

1 — манометр, 2 — электроконтактный манометр; 3 — газоанализатор;

4 — блок регулирования и фильтрации; 5 — вентиль;

6 — углекислотный баллон; 7 — осушитель водорода;

8 — указатель жидкости; 9 — клапан давления водорода;

10 — водородный баллон; 11 — предохранительный клапан

На рис.4 показана принципиальная схема газового хозяйства системы водородного охлаждения.

При заполнении корпуса генератора водородом воздух сначала вытесняется инертным газом (обычно углекислотой) во избежание образования гремучей смеси. Углекислота под давлением из баллона 6 подается в нижний коллектор, при этом более легкий воздух вытесняется через верхний коллектор и открываемый на это время вентиль «Выпуск газа». В результате смешивания газов при вытеснении расход углекислоты на данную операцию составляет два-три объема корпуса генератора. После того как весь объем будет заполнен углекислотой при концентрации около 90%, в верхний коллектор подают под давлением водород, который вытесняет углекислоту через нижний коллектор и открываемый вентиль «Выпуск углекислоты». Как только чистота водорода в корпусе достигнет заданного уровня, вентиль «Выпуск углекислоты» закрывают и доводят давление водорода в корпусе до нормального. Вытеснение водорода производят углекислотой, которая затем вытесняется сжатым воздухом.

Автоматическое поддержание давления водорода в корпусе генератора осуществляется клапаном давления 9. Контроль максимального и минимального давления водорода производится взрывобезопасным электроконтактным манометром 2, установленным на панели газового управления. Автоматический контроль чистоты водорода осуществляется газоанализатором 3, и, кроме того, через определенные промежутки времени водород берут на химический анализ в лабораторию.

При снижении процентного содержания водорода ниже допустимого восстановление чистоты его осуществляется путем выпуска из генератора загрязненного водорода и добавления чистого водорода. Эта операция называется продувкой.

В целях осушки водорода, находящегося в генераторе, предусмотрен осушитель 7, заполняемый хлористым кальцием или силикагелем.

Для современных турбогенераторов с целью осаждения влаги из охлаждающего газа применяют специальные фреоновые холодильные машины. Указатель наличия жидкости 8 служит для подачи сигнала о появлении воды или масла в корпусе генератора.

Электромашиностроительные заводы в СССР выпускали серию генераторов ТВ (ТВ2) мощностью до 150 МВт включительно с использованием косвенного водородного охлаждения, которые эксплуатируются на многих ТЭС.

Непосредственное водородное охлаждение турбогенераторов

Еще больший эффект по сравнению с косвенным водородным охлаждением дает непосредственное (внутреннее) охлаждение, когда водород подается внутрь полых проводников обмотки.

В генераторах серии ТВФ применяется косвенное охлаждение обмоток статора водородом и непосредственное (форсированное) охлаждение обмотки ротора. Система вентиляции роторов генераторов серии ТВФ представлена на рис.5.

Рис.5. Конструкция вентиляционного канала в обмотке

ротора с непосредственным охлаждением

а — продольный разрез;

б и в — поперечные косые разрезы по пазу ротора

Охлаждающий газ забирается из зазора с последующим выбросом нагретого газа обратно в зазор. При этом проводники 1 обмотки ротора выполняются сплошными прямоугольного сечения, а на боковых поверхностях их фрезеруются косые вентиляционные каналы 2. При работе генератора (вращении ротора) водород поступает в заборное отверстие 3 и, проходя по косому вентиляционному каналу до дна паза 4, выходит уже с другой стороны паза (катушки) в другой канал и через выпускное отверстие 5 попадает снова в зазор.

Генераторы серии ТГВ мощностью 200 и 300 МВт имеют несколько иную систему охлаждения ротора. Водород циркулирует в аксиальных прямоугольных каналах, которые образуются корытообразными проводниками обмотки возбуждения.

В генераторах этого типа выполнено также непосредственное охлаждение обмоток статора. Водород подается в тонкостенные трубки из немагнитной стали, заложенные внутри стержней обмотки (рис.6) и открытые в лобовых частях.

Рис.6. Разрез паза статора (а) и ротора (б) генератора типа ТГВ

1 — пазовый клин, 2 — корпусная изоляция;

3 — массивный элементарный проводник;

4 — газовые трубки; 5 — бочка ротора;

6 — дюралюминиевый клин; 7 — подклиновая изоляция;

8 — полувитки обмотки; 9 — горизонтальный вентиляционный канал

В обоих типах генераторов (ТГВ и ТВФ) давление водорода в корпусе поддерживается 0,2-0,4 МПа.

Генераторы с непосредственным водородным охлаждением на воздушном охлаждении работать не могут, так как обмотка, рассчитанная на форсированное охлаждение водородом, при работе на воздушном охлаждении перегреется и выйдет из строя. Поэтому при появлении больших утечек водорода из генератора, сопровождающихся глубоким и быстрым снижением давления водорода, генератор с непосредственным охлаждением должен быть аварийно разгружен и отключен от сети. Включение в сеть отключенного генератора может быть произведено лишь после устранения утечек и перевода его на водород, если для отыскания утечек он был переведен на воздух.

Непосредственное жидкостное охлаждение генераторов

При выполнении непосредственного жидкостного охлаждения генераторов в качестве охлаждающей жидкости применяют дистиллированную воду или масло, которые обладают более высокой теплоотводящей способностью по сравнению с водородом и, следовательно, позволяют еще больше увеличить единичные мощности генераторов при сохранении их размеров.

Дистиллированная вода как охлаждающее вещество по сравнению с маслом имеет значительно больше достоинств: более высокие теплоотводящие свойства, пожаробезопасность. Поэтому в большинстве случаев мощные генераторы, которые выпускались в СССР, выполнялись с водяным охлаждением.

Рис.7. Устройство ввода и вывода воды для охлаждения обмотки статора

На рис.7 показана конструкция гидравлических соединений обмотки статора с водяным охлаждением и дан разрез обмотки по одной параллельной ветви. Как видно из разреза, обмотка статора выполнена из сплошных и полых медных элементарных проводников прямоугольного сечения, по которым циркулирует вода.

Питание обмотки водой осуществляется путем подвода ее к каждой параллельной ветви с помощью шлангов из пластмассы, обладающей высокой электрической прочностью и необходимой эластичностью (например, фторопласт-4).

Охлаждение обмотки статора водой в сочетании с непосредственным охлаждением обмотки ротора и активной стали водородом применяется в турбогенераторах типа ТВВ мощностью 160-800 МВт.

Опыт эксплуатации турбогенераторов серии ТВВ показал, что они имеют значительные резервы в системе охлаждения. В результате была предложена новая единая серия генераторов ТВВ и одновременно ТВФ, которые также используют систему форсированного охлаждения ротора. Новые машины за счет использования более высоких электромагнитных нагрузок (в основном линейной токовой нагрузки и плотностей тока), улучшения конструкции системы охлаждения получились легче и надежнее своих предшественников. Расход материалов на изготовление новой серии генераторов ТВВ-160-2ЕУЗ на 20% меньше, чем ранее выпускавшихся генераторов ТВВ-165-2УЗ. Новые генераторы имеют также лучшие температурные характеристики по сравнению с ранее выпускавшимся генератором ТВВ-165-2УЗ.

Водяное охлаждение статорной обмотки по аналогичной схеме применяется также в мощных вертикальных гидрогенераторах типа СВФ. Обмотка ротора и активная сталь таких генераторов имеют непосредственное воздушное охлаждение.

Выполнение непосредственного охлаждения ротора генератора связано с большими трудностями, особенно в отношении подвода воды к вращающемуся ротору.

Рис.8. Турбогенератор ТГВ-500 мощностью 500 МВт

а — общий вид турбогенератора;
б — принципиальная схема охлаждения обмоток статора и ротора и стали статора

На рис.8 изображен турбогенератор ТГВ-500 мощностью 500 МВт, в котором обмотки статора и ротора охлаждаются водой, а сталь магнитопровода — водородом.

Холодная дистиллированная вода поступает по патрубку А в напорный кольцевой коллектор 1 и из него с помощью изолирующих шлангов 2 подводится к головкам 3 и стержням 4 обмотки статора генератора. Стержень обмотки сплетен из групп транспонированных проводников, причем каждая группа состоит из одного полого и трех сплошных проводников. По трубчатым проводникам циркулирует дистиллированная вода, которая, нагреваясь, поступает в сливной кольцевой коллектор 5, откуда по патрубку Б выходит во внешнюю систему.

Для охлаждения обмотки ротора холодная вода по патрубку В подводится через скользящее уплотняющее соединение в торце вала ротора 6 и через центральное отверстие поступает внутрь ротора 7. Затем через отверстие 8 вода поступает в каналы 9 проводников обмотки, уложенных в пазы ротора, и, нагреваясь, поступает в сливные каналы 10 и 11, откуда через радиальные отверстия вала ротора 12 выводится во внешнюю систему через патрубок Г.

Во внешней системе нагретая дистиллированная вода проходит через трубки теплообменника и охлажденная при помощи насосов вновь подается к обмоткам статора и ротора (со стороны возбудителя).

Внутри генератора циркуляцию водорода обеспечивают осевые вентиляторы 13, установленные по концам вала ротора. Холодный водород при этом прогоняется вентиляторами в зазор 14 и оттуда поступает в систему радиальных каналов 16 сердечника статора 15. Нагревшись, водород поступает в газовые охладители 17 и из них вновь к вентиляторам 13.

В результате высокоэффективной системы охлаждения турбогенератор ТГВ-500 имеет размеры и массу даже несколько меньшие, чем ТГВ-300. Водяное охлаждение обмоток ротора и статора находит применение в капсульных гидрогенераторах типа СГКВ.

В СССР выпускалась серия турбогенераторов ТВМ, которые имели комбинированную систему охлаждения; ротор охлаждается водой, а статор (обмотка, активная сталь и конструктивные элементы) — кабельным маслом. В турбогенераторе ТВМ применена для изоляции обмоток статора сравнительно дешевая и надежная бумажно-масляная изоляция кабельного типа. Это позволило сократить расходы на изоляцию обмоток генератора, например, ТВМ-300 в 4 раза по сравнению с расходами на изоляцию обмоток генераторов ТВВ и ТГВ такой же мощности.

Бумажно-масляная изоляция позволяет применять более высокие номинальные напряжения для генераторов без значительного увеличения затрат. Так, например, генератор ТВМ-500 спроектирован на напряжение 36, 75 кВ, в то время как обычно для генераторов такой мощности применяется напряжение 20 кВ. Увеличение номинального напряжения позволило уменьшить ток статора почти в 2 раза и облегчить токоведущие части.

Применение масляного охлаждения статоров гидрогенераторов дало возможность увеличить напряжение обмотки до 110 кВ (генератор 15 MBА Сходненской ГЭС), что позволяет включать генератор в сеть без промежуточной трансформации.

Рис.9. Принципиальная схема циркуляции масла в турбогенераторе типа ТВМ

1 — корпус генератора, 2 — сердечник статора,

3 — нажимные плиты сердечника, 4 — обмотка статора,

5 — изоляционный цилиндр, 6 — ротор,

7 — масляный насос, 8 — маслоохладитель;

9 — магистрали охлаждающей воды

Рис.10. Разрез паза генератора типа ТВМ

1 — клин обмотки статора;

2 — изоляционная теплостойкая бумага;

3 — элементарные проводники обмотки статора;

4 — канал охлаждающего масла

Принципиальная схема циркуляции охлаждающего масла для генератора типа ТВМ представлена на рис.9, а на рис.10 показан разрез по пазу статора такого генератора.

Принудительная циркуляция масла внутри аксиальных каналов в обмотке и стали статора обеспечивает достаточно интенсивный отвод тепла.

Пространство, в котором вращается ротор генератора, отделяется от статора, заполненного маслом, изоляционным цилиндром.

Сравнительная эффективность различных способов охлаждения генераторов может быть показана путем сопоставления мощностей при одних и тех же габаритах генератора (табл.1).

Таблица 1

Эффективность различных систем охлаждения

В табл.1 показана эффективность использования воды для охлаждения активных элементов генератора. В полной мере эти преимущества реализованы в генераторах ТЗВ-800-2. В них водой охлаждаются не только обмотки, но и сталь статора и его конструкционные элементы. Здесь исчезает необходимость использования охлаждающего газа — водорода. Во избежание образования химически активного озона корпус генератора должен быть заполнен нейтральным азотом. Однако эксплуатация головных генераторов на воздухе показала достаточную надежность работы и в этом случае.

Дальнейшим шагом в направлении развития систем охлаждения является разработка криогенных генераторов с охлаждением жидким гелием. Естественно, что в первую очередь речь идет об охлаждении обмотки возбуждения (обмотки ротора), которая имеет наибольшие электромагнитные нагрузки. В настоящее время разрабатывается рабочий проект криогенератора мощностью 300 МВт. Характерно, что общая его масса не превышает 150 т, а серийного ТВВ-320-2 — 305 т.

В процессе эксплуатации ведется непрерывный контроль за нагревом активных частей генераторов. Температура обмотки и стали статора контролируется с помощью температурных датчиков, в качестве которых используются термосопротивления. Они закладываются заводом-изготовителем на дно паза (для измерения температуры стали) и между стержнями (для измерения температуры меди) в местах предполагаемого наибольшего нагрева машины. Температура измеряется с помощью указывающих и регистрирующих приборов.

Температуру обмотки ротора измеряют косвенно — по изменению омического сопротивления обмотки при нагреве (с помощью амперметра в цепи возбуждения и вольтметра, подключаемого непосредственно к кольцам ротора).



Охлаждение двигателя | Система воздушного охлаждения

ОХЛАЖДЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
В двигателе SI охлаждение должно быть удовлетворительным, чтобы избежать преждевременного зажигания и детонации. В двигателе с воспламенением от сжатия, поскольку способствует нормальному сгоранию, охлаждение должно быть достаточным для правильной работы деталей. Короче говоря, охлаждение — это вопрос выравнивания внутренней температуры для предотвращения локального перегрева, а также для отвода достаточной тепловой энергии для поддержания практической общей рабочей температуры.

Требования к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Система охлаждения предусмотрена в двигателе внутреннего сгорания по следующим причинам:
— Температура продуктов сгорания в цилиндре двигателя достигает 1500-2000°С, что выше температуры плавления материала корпуса цилиндра и головки двигателя. (Платина, металл с одной из самых высоких температур плавления, плавится при 1750 °С, железо при 1530 °С, а алюминий при 657 °С). материал цилиндра.
— Из-за очень высоких температур пленка смазочного масла окисляется, что приводит к образованию нагара на поверхности. Это приведет к заклиниванию поршня.
— Из-за перегрева большие перепады температур могут привести к деформации деталей двигателя из-за возникновения термических напряжений. Это делает необходимым, чтобы колебания температуры были сведены к минимуму.
— Более высокие температуры также снижают объемный КПД двигателя.

Эффект переохлаждения:
— Тепловая эффективность снижается из-за большей потери тепла, переносимого охлаждающей жидкостью
— Испарение топлива меньше, что приводит к снижению эффективности сгорания
— Низкая температура увеличивает вязкость смазки, вызывая большие потери из-за трения

Есть В основном используются два типа систем охлаждения:
(a) система с воздушным охлаждением и
(b) система с водяным охлаждением до 15-20 кВт и в авиационных двигателях.
— В этой системе на стенках цилиндров, головке цилиндров и т. д. предусмотрены ребра или расширенные поверхности. Тепло, выделяемое при сгорании в цилиндре двигателя, передается на ребра, а когда воздух проходит через ребра, тепло рассеивается в воздух.

— Количество тепла, рассеиваемого в воздухе, зависит от:
(a) количества воздуха, проходящего через ребра
(b) площади поверхности ребер
(c) теплопроводности металла, используемого для ребер

-Для эффективного охлаждения длина ребер и расстояние между ними очень важны
-Большее расстояние между ребрами обеспечивает большую площадь для охлаждающего воздуха, но нагревание воздуха меньше, поэтому требуется больше охлаждающего воздуха
— Меньшее расстояние между ребрами приводит к меньшему проходному сечению охлаждающего воздуха и, следовательно, входному охлаждающему воздуху меньше.
— Обычно высота ребер варьируется от 15 до 25 мм.0004
Двигатели с воздушным охлаждением имеют следующие преимущества:
1. Конструкция двигателя с воздушным охлаждением проста.
2. Легче двигателей с водяным охлаждением за счет отсутствия водяных рубашек, радиатора, циркуляционного насоса и веса охлаждающей воды.
3. Дешевле в производстве.
4. Требует меньше ухода и обслуживания.
5. Эта система охлаждения особенно удобна в экстремальных арктических климатических условиях или в условиях нехватки воды, например, в пустынях.
6. Отсутствие риска повреждений от мороза, таких как растрескивание рубашек цилиндров или водяных трубок радиатора.

Недостатки двигателей с воздушным охлаждением
— Относительно большая мощность используется для привода охлаждающего вентилятора.
-Двигатели дают низкую выходную мощность.
— Ребра охлаждения при определенных условиях могут вибрировать и повышать уровень шума.
-Охлаждение неравномерное.
— Двигатели подвергаются воздействию высоких рабочих температур.

Электронная почта

Печать

Tweet

Последние сообщения

ссылка на Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

Введение в сосуды под давлением Сосуды, резервуары и трубопроводы которые переносят, хранят или получают жидкости, называются сосудами под давлением.
Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…

Продолжить чтение

ссылка на Шарнирное соединение — Детали, Схема, Расчет конструкции, Применение

Шарнирное соединение — детали, схема, расчет конструкции, применение

Шарнирное соединение
Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку. Шарнирный шарнир…

Продолжить чтение

Система воздушного охлаждения в автомобиле

В этой статье вы узнаете  , что такое система воздушного охлаждения и как она работает? Их преимущества и недостатки объясняются с изображениями.

Если вам нужен PDF-файл, загрузите его в конце статьи.

Система воздушного охлаждения двигателя

В системе воздушного охлаждения тепло отводится непосредственно в воздух после прохождения через стенки цилиндра. Системы воздушного охлаждения имеют ребра и фланцы на наружных поверхностях цилиндров. Головки служат для увеличения площади, подвергаемой воздействию охлаждающего воздуха, и тем самым повышают скорость охлаждения.

Основной принцип, используемый в этом методе, состоит в том, чтобы поток воздуха непрерывно обтекал нагретую поверхность двигателя, откуда должно отводиться тепло. Количество рассеиваемого тепла зависит от следующих факторов.

1. Площадь поверхности металла, находящегося в контакте с воздухом.
2. Скорость воздушного потока.
3. Разница температур между нагреваемой поверхностью и воздухом.
4. Электропроводность металла.

Для полноценного использования воздушного охлаждения площадь поверхности металла, соприкасающегося с воздухом, увеличена за счет ребер на цилиндрах цилиндров. Чем больше площадь поверхности, соприкасающейся с воздухом, тем больше тепла рассеивается. Чем выше скорость воздушного потока, тем выше рассеивается тепло.

Аналогично, чем выше разница температур между нагреваемой поверхностью и воздухом, тем выше будет тепловыделение. Металл, имеющий проводимость, рассеивает больше тепла.

Читайте также: 25 Сигнальные лампы и индикаторы приборной панели автомобиля [Пояснение]

Компоненты двигателей с воздушным охлаждением

Компоненты большинства систем воздушного охлаждения очень просты.

Вентилятор охлаждения размещен в полукруглом воздуховоде. Воздуховод закрывает головку блока цилиндров. Его внутренняя часть оснащена перегородками, которые направляют поток воздуха через ребра охлаждения двигателя и через масляный радиатор. Под цилиндрами воздух подается через термостат, который управляет клапаном с помощью рычага.

Клапан регулирует количество воздуха, поступающего на вентилятор, поддерживая правильную температуру двигателя. После прохождения двигателя и термостата воздух вытесняется из задней части автомобиля или проходит через систему теплообмена, которая подает горячую воду к отопителю автомобиля.

Одной из проблем, связанных с использованием двигателей с воздушным охлаждением, является потребность в достаточном количестве систем обогрева и отпотевания автомобиля.

Двигатели с водяным охлаждением всегда имеют постоянную подачу горячей воды, и ее достаточно легко преобразовать в горячий воздух. Двигатели с воздушным охлаждением обычно имеют независимый обогреватель или используют тепло выхлопной системы.

Некоторые старые модели имеют системы обогрева, сочетающие оба этих метода. Электрический обогреватель, работающий на бензине, подает горячий воздух в салон автомобиля с помощью вентилятора.

Этот же вентилятор подавал горячий воздух от теплообменников, которые представляли собой оребренные отливки из сплава на выхлопной системе. Горячий воздух подавался в смесительную камеру, где он смешивался со свежим воздухом для получения контролируемого количества тепла.

Преимущества системы воздушного охлаждения двигателя

1. Легче по весу из-за отсутствия радиатора, охлаждающих рубашек и охлаждающей жидкости.
2. Не доливать систему охлаждения
3. Не допускать утечек.
4. Антифриз не требуется.
5. Двигатель прогревается быстрее, чем в конструкции с водяным охлаждением.
6. Эта система может работать в холодном климате, где вода может замерзнуть.
7. Может использоваться в местах с недостатком охлаждающей воды.

Недостатки системы воздушного охлаждения двигателя

1. Менее эффективная система охлаждения, так как коэффициент теплопередачи воздуха меньше, чем у воды.
2. Поддерживать даже прохладу вокруг цилиндра непросто, может произойти деформация цилиндра.
3. Более шумная работа.
4. Ограниченное использование в мотоциклах и скутерах, где цилиндры подвергаются воздействию воздушного потока.

Читайте также: Какие типы систем трансмиссии используются в транспортных средствах?

Ребра охлаждения

Площадь поверхности над цилиндром увеличена за счет ребер. Эти ребра либо отлиты как неотъемлемая часть цилиндра, либо над цилиндром размещены различные ребристые цилиндры. Иногда, особенно в авиационных двигателях, ребра изготавливаются из кованых заготовок цилиндров.

Как правило, ребра имеют толщину стенки цилиндра в основании и сужаются примерно до половины толщины основания. Длина ребер варьируется от одной четверти до одной трети диаметра цилиндра. Расстояние между центрами двух плавников составляет от одной четверти до одной трети их длины. Общая длина оребренного цилиндра цилиндра составляет от 1 до 1½ диаметра цилиндра.

Еще одно правило, основанное на экспериментальных соображениях, заключается в том, чтобы площадь ребер охлаждения составляла от 1400 до 2400 см² на одну лошадиную силу. Это дает правильную температуру цилиндра при скорости полета от 50 до 70 км/ч.

Вентилятор охлаждения

Вентилятор охлаждения используется в больших двигателях с воздушным охлаждением, особенно в автомобилях. Вентилятор с двумя или четырьмя лопастями приводится в движение либо с частотой вращения двигателя, либо с удвоенной частотой вращения двигателя, а поток воздуха направляется в головки цилиндров. Охлаждение зависит главным образом от частоты вращения двигателя, а не от скорости автомобиля. Вентилятор обычно поглощает около л.с. на каждые 15-20 л.с. вывод.

В случае небольших одноцилиндровых двигателей отличным устройством для вентиляторного охлаждения является вентилятор диаметром около маховика. Вентилятор установлен на главном валу и заключен в металлический кожух. Устроен таким образом, что воздух всасывается в центре и выбрасывается по периферии через установленный на ремне воздуховод, направляющий его на выпускную сторону цилиндра.

В небольших двигателях с воздушным охлаждением вентилятор нагнетательного типа работает достаточно хорошо, если для воздушных потоков предусмотрены подходящие направляющие и каналы. Система также используется для более крупного двигателя. С системой охлаждения на стороне всасывания вентилятора достигается более удовлетворительный охлаждающий эффект. Иногда сам маховик затягивается, чтобы он работал как охлаждающий вентилятор. И через него воздух выбрасывается назад, после того как он прошел мимо стволов цилиндров.

В двигателях Fiat и Corvair качество охлаждающего воздуха регулируется термостатом. Когда температура воздуха, выходящего из цилиндра, превышает нормальное значение, термостат приводит в действие более крупный клапан или диск в воздуховоде, чтобы обеспечить прохождение воздуха более высокого качества.

Пример системы воздушного охлаждения в двигателях

В настоящее время воздушное охлаждение используется на двигателях напр. такие как скутеры, мотоциклы, самолеты, боевые танки и небольшие стационарные установки. И во многих моделях американского автомобиля с задним расположением двигателя. В Германии воздушное охлаждение используется в некоторых бензиновых и дизельных двигателях. двигатели, включая модели с 2, 4 и 8 цилиндрами.

Хорошим примером современного двигателя с воздушным охлаждением является четырехцилиндровый двигатель Krupp с воспламенением от сжатия с оппозитным расположением цилиндров. Он имеет охлаждающий вентилятор, установленный в передней части, и приводится в действие двигателем.