Что способствует регулированию температурного режима двигателя

Термостат — регулирующий элемент системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; прибор с термочувствительным элементом, осуществляющий автоматическое регулирование потоков охлаждающей жидкости по системе в зависимости от текущей температуры двигателя.

Жидкостная система охлаждения любого мотора разделена на два круга — большой, в который включена водяная рубашка двигателя, основной радиатор и радиатор отопителя, и малый, включающий в себя только водяную рубашку и радиатор отопителя. Такое разделение необходимо для улучшения теплового режима работы силового агрегата, особенно при низких температурах окружающей среды. При пуске холодного мотора охлаждающая жидкость (ОЖ) циркулирует только по малому кругу, что обеспечивает меньший отвод тепла и лучший прогрев агрегата. После прогрева агрегата до рабочей температуры жидкость начинает циркулировать по большому кругу, что обеспечивает эффективный отвод излишнего тепла. Переключение потоков жидкости между малым и большим кругами осуществляется автоматически с помощью специального прибора — термостата.

Термостат выполняет ключевые регулирующие функции в системе охлаждения двигателя:

Перекрытие большого круга охлаждения и направление жидкости по малому кругу при холодном двигателе (примерно до 80-85°С);
Открывание большого круга охлаждения при прогретом двигателе (примерно от 85-90°С);
Регулирование потоков между большим и малыми кругами при изменениях температуры двигателя в ту или иную сторону.

Автомобильный термостат играет ключевую роль в нормальной циркуляции ОЖ по системе, его выход из строя может привести к ухудшению температурного режима и нарушению функционирования силового агрегата. Потому неисправный термостат нуждается в скорейшей замене, а для верного подбора нового устройства следует разобраться в существующих типах, конструкциях и принципе работы термостатов.

Взломать систему: как отучить современные моторы перегреваться

Совсем недавно мы рассказывали, почему многие современные двигатели практически обречены на перегрев. С одной стороны, может показаться, что никуда от этого не деться, с этой мыслью надо свыкнуться и жить дальше. Как-никак, это – конструктивная особенность современных моторов.

Н о тот факт, что конструктор целенаправленно задумал мотор как живущий недолго, не означает, что это нельзя исправить. Несмотря на кажущуюся тупиковость ситуации, несколько способов избежать штатные перегревы есть, и как раз о них мы сегодня и поговорим.

Кто виноват, и что делать?

Несомненно, причины массового появления «нормального перегрева» обусловлены конструктивными особенностями работы систем охлаждения новых автомобилей. Попытка обеспечить высокую паспортную экономичность на малой нагрузке заставляет производителей использовать заведомо вредные и опасные для здоровья мотора терморежимы. Ситуацию усугубляет перенастройка средств аварийной индикации на очень поздние пороги срабатывания.

В итоге доли процента экономии топлива и снижения выбросов оборачиваются быстрым старением автомобиля, возрастанием расхода топлива, масла и дорогостоящими ремонтами. Ради сохранения здоровья автомобиля и снижения расходов на ремонты логично предпринять шаги по поддержанию нормального температурного режима мотора на протяжении большей части времени эксплуатации. Очень многим машинам хватит даже обычных профилактических мер, а для «запущенных» случаев есть меры конструктивные. Да, не боги горшки обжигают: современные машины тоже не венец творения, и доработки порой просто необходимы.

Что можно сделать на дороге?

Было бы неплохо научиться избегать пробок: для машины полезнее проехать в два раза большее расстояние, но зато не стоять подолгу в заторах. На первый взгляд, пробки — неизбежная реальность, но если задуматься, то, скорректировав свой распорядок дня, можно сэкономить для себя кучу времени. И заодно сэкономить на ремонте машины. При исправной системе охлаждения это весьма эффективный способ продлить жизнь мотору.

Не отключайте системы старт-стоп, как бы они ни мешали комфортному движению, если вы застряли в пробке. Это крайне эффективный способ избежать «неудачных» для мотора режимов работы.

Постарайтесь держать включённым кондиционер. У большинства автомобилей при этом рабочая температура двигателя падает за счет более частого включения вентиляторов радиатора или подключения дополнительного. К тому же для подогрева воздуха после испарителя кондиционера используется радиатор печки. Небольшая нагрузка от кондиционера не сильно ухудшит ситуацию и почти не скажется на расходе топлива.

Пытайтесь обойтись без бесполезных ускорений и торможений. И избегайте резких разгонов после работы двигателя на холостых оборотах после полного прогрева.

Изучите особенности работы различных режимов шасси, двигателя и трансмиссии, если они есть у вашей машины. Часто в режимах « Eco » температуры установлены максимально высокие, а в различных режимах « Sport » температура снижается до оптимальной рабочей. Особенно это актуально для самых «продвинутых» европейских авто.

Для моторов с высокой степенью сжатия и турбонаддувом используйте 98-й бензин, если не хотите слишком себя ограничивать в движении по пробкам. Это уменьшит риски детонации даже на моторах с непосредственным впрыском топлива и сохранит двигатель.

Что можно сделать с машиной?

В первую очередь стоит начать проверять рабочую температуру двигателя, мониторя ее через OBD — II разъем простейшими средствами. Например, передавая данные на смартфон OBD — II — Bluetooth адаптером.

Вам предстоят удивительные открытия, особенно если у вас мощный бензиновый двигатель без турбонаддува от европейского производителя. Двигатели с наддувом имеют более низкие рабочие температуры, но, тем не менее, еще более чувствительны к перегреву. К тому же имеют одно слабое звено – интеркулер наддувочного воздуха. Этот элемент, как и основной радиатор машины, склонен к загрязнению. А слишком высокая температура на впуске вредит мотору не меньше, чем обычный «нормальный перегрев».

Разумеется, один-два раза в сезон нужно мыть радиаторы. В случае сильного загрязнения промывка без снятия обычно малоэффективна, так что придется проехать в сервис.

На многих машинах, в основном, произведенных на Востоке, радиаторы стоит проверить на предмет целостности сот в нижней части. Коррозия алюминиевых элементов от нашего «дорожного коктейля» бывает настолько значительной, что в возрасте пяти и более лет радиатор лишается доброй четверти площади охлаждения.

Обязательно следите за исправностью термостата, особенно его нагревательного элемента. Часто диагностика этого важнейшего узла практически отсутствует, а сам нагреватель может быть отключен или заменен на балластное сопротивление. При замене износившихся элементов ставьте штатные узлы в исполнении «для жаркого климата» и пакетов «для движения с прицепом». Конечно, если найдёте такие в продаже.

Также в сервисе стоит считать все ошибки в работе системы управления: там можно найти те, что объяснят изменение температурного режима. Например, к таким последствиям могут привести неисправности в смесеобразовании. Кроме того, сканером нужно проверить работоспособность и режимы включения всех вентиляторов автомобиля. Разумеется, при необходимости их придётся починить.

Читать еще: Nissan almera g15 двигатель характеристики

Не забывайте регулярно менять антифриз и проверять работоспособность датчика аварийного уровня охлаждающей жидкости. Иногда эффективны промывочные жидкости для систем охлаждения, особенно если машина «совершеннолетняя», возрастом более 15-16 лет.

Следите за рабочим напряжением бортовой сети автомобиля и состоянием проводки. Снижение напряжения на вентиляторах радиатора приводит к резкому падению их производительности.

Не используйте помпы системы охлаждения с пластиковыми крыльчатками, используйте только керамические или металлические изделия от хорошего производителя. Меняйте помпу регулярно, каждые 60-100 тысяч пробега, проверяйте состояние компонентов ее привода. Если в системе предусмотрена дополнительная электропомпа, следите за ее исправностью. В случае применения в системе охлаждения только электрической помпы, как на новейших моторах BMW , уделите внимание целостности ее проводки и состоянию, а также возможным ошибкам в системе её управления.

Проверяйте шланги, трубки и бачки каждый год. Помутнения пластика, трещины и набухание резины – верные признаки того, что система охлаждения работает с перегрузкой и может вскоре не выдержать нагрузки. Такие элементы меняйте без сожаления.

Как мотору не попасть в «группу риска»?

Легкий тюнинг мотора зачастую начинается именно с системы охлаждения. Грамотный чип-тюнинг почти всегда уменьшает рабочую температуру мотора за счет более раннего включения догревателя термостата и раннего включения вентиляторов радиатора. Особенно эффективен этот метод на моторах с электроприводом золотников и регулируемой электропомпой в системе охлаждения.

Замена термостата на более низкотемпературный позволит значительно уменьшить нагрузку на систему охлаждения на трассе. Зачастую термостат можно поставить от турбированного или более форсированного варианта двигателя. Вопреки распространенному мнению, снижение рабочей температуры до 80-85 градусов не повышает расход топлива, он даже снизится за счет лучшей эффективности работы двигателя под нагрузкой.

Установку дополнительной помпы можно рекомендовать обладателям больших моторов для улучшения циркуляции жидкости в блоке цилиндров или в ходе хорошего тюнинга. Температуру в целом это не снизит, зато можно избежать перегрева дальних цилиндров или проблемных зон.

Усиленные радиаторы и системы их орошения – тоже скорее принадлежность высокофорсированных моторов, но это неплохая мера и там, где тепловой пакет двигателя явно не соответствует возможностям системы охлаждения. Порой штатные системы в угоду снижения массы и удобства сборки излишне облегчены. Система орошения, в свою очередь, помогает, когда не справляются вентиляторы. Например, в глухих московских пробках. Особенно эффективна она для интеркулеров, но и обычным радиаторам тоже будет полезна.

Установка более низкотемпературных датчиков включения вентиляторов на недорогих машинах с простой системой управления – это тоже очень эффективный шаг. Особенно если установлен термостат с температурой срабатывания менее сотни градусов.

Замена штатных шлангов системы охлаждения на силиконовые заметно улучшает стойкость к высоким температурам и давлению. Да и выглядят они порой эстетичнее резиновых. Вот только стоят значительно больше.

Установка термоэкранов между блоком или головками блока и такими элементами как турбина или катализаторы — тоже штука полезная. Есть целый ряд двигателей, у которых наблюдаются локальные перегревы в зоне установки этих элементов со всеми вытекающими для мотора последствиями.

Что в итоге?

Как видите, несколько несложных лайфхаков помогут продлить жизнь автомобилю, и особенно они актуальны для премиальных машин старше 7 лет. Главное — не прятать голову в песок и не делать вид, что всё в порядке, пока не загорится лампа аварийно высокой температуры. Как вы уже знаете из первой части этой статьи, контрольные лампы на современных машинах загораются, когда что-либо предпринимать уже поздно.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

МПК / Метки

Головка цилиндра для двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Номер патента: 380855

. вырезов предыдущего.Наружный контур ребер может быть выполружности или прямоугольным.ый контур ребер выполнен большим посадочных отверстий в головке и плите,окружности; на фиг. 6 — то же, вид сверху;на фиг. 7 — то же, продольный разрез,Головка 1 цилиндра содержит отъемнуюплиту 2 и снабженную ребрами направляю 5 щую втулку 3 клапана. Наружный контур Кребер и толщина стенки Л выполнены увеличивающимися по направлению к тарелкеклапана. Это дает возможность более эффективно отводить тепловую энергию в менее на 10 гретые верхние зоны втулок, а также выравнивать температуру втулки по всей высоте.Ребра снабжены по наружному контуру радиальными вырезами 4, смещенными в каждом последующем ребре относительно вырезов15 предыдущего. Это.

Головка цилиндра дизельного двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Номер патента: 1291715

. точками пересечения осей впуск 5. Головка по пп. 1, отличающаяся тем, что треугольник, вершины которого образованы точками пересечения осей впускного и выпускного клапанов и форсунки с плоскостью днища головки, ориентирован вершиной; образованной пересечением оси впускного клапана с плоскостью днища, навстречу потоку охлаждающего воздуха, причем прямая, проведенная в плоскости днища по потоку воздуха через точку пересечения плоскости днища с осью форсунки, расположена вне треугольника, составляя острый угол с прямой, связывающей точки пересечения осей форсунки и впускного клапана с плоскостью днища. ного и выпускного клапанов и форсунки с плоскостью днища головки.Дуга впускного клапана, ограниченная дистанционными зазорами, больше.

Головка цилиндра дизельного двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Номер патента: 1820016

. (на фиг, 2 показан стрелкой), Прямая, проведенная в плоскости днища 3 по потоку воздуха через ось впускного клапана, расположена вне упомянутого треугольника, составляет острый угол с прямой, связывающей осй впускного клапана и форсунки.При этом по меньшей мере один дистанционный зазор выполнен Г-образной формы, причем его нижняя часть образует с плоскостью днища 3 угол более 60 О, а верхняя часть — угол 30-6 ОО,При работе двигателя поток теплаотводится от области наибольших температур у дна головки из окружающего пространства форсунки параллельно с поверхностью камеры сгорания по направлению к области впускного клапана, которая вследствие всасывания холодного воздуха (фиг. 2) интенсивно охлаждается, а поток из области межклапанной.

Читать еще: Характеристика двигателя пежо 306

Устройство преобразования тепловой энергии изменений температуры в среде в механическую

Номер патента: 1449704

. водным раствором аммиака) газообразного рабочеготела 2 (например, аммиака).Устройство работает следующим образом,При повышении температуры окружающей среды (фиг,1) или интенсивности облучения сосуда 1 солнечнымилучами увеличивается температурагазообразного рабочего тела 2 и ежидкого сорбента 3, находящихся всосуде 1. В результате из жидкогосорбента 3 выделяется газообразноерабочее тело 2, что увеличивает давление в сосуде 1, Газообразное рабочее тело 2 повышенного давления открывает клапан 4, проходит по напорному трубопроводу 6, вращая ротор двигателя 8, поступает в аккумулятор 9, где увеличивает давление, и под давлением частично поглощается жидким сорбентом 3. Клапаны 5 и 11 при этом закрыты. После того, как температура и.

Способ компенсации влияния изменения температуры контролируемой среды

Номер патента: 570332

. напряжения на зажимах термочувствительного компенсирующего элемента с и-ной частью напряжения на зажимах термочувствительного детекторного элемента, В определенный промежуток времени (или промежуток охлаждения) отключают нирку. ляции тока нагрева термочувствительного детекторного элемента, как только и-ая часть нанря. жения на зажимах термочувст,игельного детекторного элемента становится равной напряжещио на зажимах термочувствительного компенсирующего570332 Составитель Л, Гирченко Техр ед И, Асталош Корректор И Гоксич Редактор Т. Иванова Тираж 1101 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж — 35, Раушская набд. 4/5Заказ 2037/55 филиал ИПП «Патент», г.

Способы изменения холодопроизводительности компрессора холодильной установки

Работа компрессорного оборудования может изменяться с помощью системно-интегрированного регулирования, которое включает:

перепуск хладагента со стороны высокого давления на сторону низкого;
дросселирование на всасывании.

Однако данные способы имеют очень малую энергетическую эффективность, т.к. электропотребление компрессора лишь незначительно снижается: в первом случае из-за небольшого снижения давления конденсации, во втором – благодаря изменению давления всасывания.

В отличие от системного регулирования, методы регулирования холодопроизводительности компрессора обладают бОльшей эффективностью и вместе с интеллектуальной системой управления с холодильных щитов имеют хороший потенциал энергосбережения при неполных нагрузках.

Критерии подбора методов регулирования холодопроизводительности промышленных компрессорных агрегатов:

1) характеристика регулирования (ступенчатое или плавное);
2) величина энергопотребления;
3) стоимость выбранного решения;
4) характеристики работы компрессора (минимальное время, область применения);
5) характеристики холодильной системы (нагрузка электросети).

Методы регулирования производительности компрессора холодильной установки

Глобально методы регулирования производительности компрессора холодильной установки делятся на:

1) метод пусков и остановок компрессора;
2) механическое регулирование работы компрессора;
3) изменение частот вращения компрессора.

Методы пусков и остановок компрессора холодильной установки:

1. Включение и выключение компрессора как способ регулирования холодопроизводительности компрессора эффективен только для холодильных систем с относительно постоянной нагрузкой и высокой аккумулирующей способностью. Иначе излишне частые пуски и выключения при эксплуатации компрессора приведут к значительному сокращению ресурса оборудования и увеличению расходов на сервис компрессоров, а из-за сильных изменений рабочих условий эффективность работы системы существенно сократится.

2. Работа в тандеме или параллельная работа нескольких компрессоров в одном холодильном контуре, при которых требуемая нагрузка изменяется изменением режима работы отдельных компрессоров.

3. Разделение холодильной системы на несколько рабочих контуров, при котором холодильная система превращается в чиллер с общим контуром промежуточного хладоносителя и объединенными в один агрегат конденсаторами и испарителями с разделением на стороне хладагента. Широкий диапазон регулирования работы агрегатов наряду с параллельной работой отдельных контуров охлаждения обеспечивает высокую точность регулировки и усиление безопасности персонала при утечке хладагента. В качестве недостатков можно назвать высокие капитальные расходы и неполное использование теплообменных аппаратов при частичных нагрузках.

Методы механического регулирования холодопроизводительности компрессоров

В зависимости от конструкции агрегата, разные методы механического регулирования применяется к винтовым и поршневым компрессорам.

Перегрев ДВС

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Возможные причины:

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

засорение системы охлаждения двигателя: радиатора, патрубков;
неправильная работа термостата (заклинивание в приоткрытом состоянии);
отказ датчиков температуры;
неисправность вентилятора охлаждения радиатора, системы их управления;
пробой прокладки ГБЦ;
ошибочное закрытие жалюзи радиатора в теплое время года.

Опасные последствия:

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

перегрев двигателя, последующая необходимость его капитального ремонта;
потеря герметичности радиатора;
вскипание антифриза;
разрушение электропроводки.

Способы устранения:

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

устранение всех причин возможных неисправностей;
поддержание уровня антифриза в системе;
движение автомобиля с минимальным нахождением в пробках;
проведение своевременных регламентных работ (замена масла, антитфриза, и т.д.).

Видео — возможные причины перегрева двигателя:

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Обеспечение эффективного охлаждения в авторефрижераторах с помощью моделирования

Авторефрижераторы должны поддерживать холодную температуру для качественного хранения продуктов в процессе транспортировки. Поэтому оптимизация изоляционных материалов и систем охлаждения в таких автомобилях является важным этапом при разработке. Для подтверждения эффективности одного из таких авторефрижераторов в закрытом и отрытом режимах французская компания Air Liquide объединилась с сертифицированным консультантом COMSOL SIMTEC. Совместно они провели тепловые и CFD-расчёты в программном обеспечении COMSOL Multiphysics®.

Поддержание холодной температуры в рефрижераторах

Для перевозки продуктов питания и других скоропортящихся продуктов были разработаны авторефрижераторы, которые поддерживают холодную температуру внутри кузова. Если указанные продукты не охлаждать должным образом, они могут нагреться выше допустимой температуры и испортиться. Эта проблема особенно актуальна при высоких окружающих температурах, которые действуют в течении длительного времени.

Авторефрижератор.

На первый взгляд задача правильного охлаждения авторефрижератора может показаться простой. Однако, есть некоторые важные обстоятельства и условия, которые необходимо иметь ввиду. Во-первых, система охлаждения должна быть оптимизирована для сохранения заданной температуры. Во-вторых, необходимо правильно подобрать материалы для стенок кузова для достаточной изоляции и поддержки требуемой температуры.

А сейчас рассмотрим процесс погрузки и разгрузки товаров. Корректная интерпретация при моделировании циклов открытия и закрытия дверей авторефрижератора является нетривиальной задачей. Тем не менее, данные циклы важно учитывать, чтобы получить реалистичные результаты эффективности охлаждения.

Давайте посмотрим, как команда SIMTEC помогла компании Air Liquide — лидеру в области технологий и услуг для промышленности и здравоохранения, смоделировать эти процессы.

Читать еще: Акпп не поднимаются обороты двигателя

Разработка расчетной модели авторефрижератора

Когда необходимо выбрать лучшие теплоизоляционные материалы для эффективной системы воздушного охлаждения, важно иметь представление об аэротермических процессах внутри холодильной камеры. Давайте разберем, как можно смоделировать такие процессы в COMSOL Multiphysics, объединив физические интерфейсы вычислительной гидро- и газодинамики (CFD) и теплопередачи.

Команда SIMTEC создала аэротермическую модель системы, чтобы рассчитать теплопередачу в нормальном режиме эксплуатации авторефрижератора. Их целью являлся расчет распределения температуры и скорости воздуха внутри холодильной камеры в процессе открытия и закрытия дверей.

Начнём с более детального рассмотрения геометрии модели. Инженеры создали модель холодильной камеры в виде параллелепипеда с системой охлаждения, которая состоит из двух круглых отверстий, используемых для забора воздуха, и одного прямоугольного отверстия — для обдува камеры охлаждённым воздухом. За счет использования симметрии в плоскости y–z, эффективно перейти к рассмотрению только одной половины холодильной камеры

Геометрия авторефрижератора. Слева показана геометрия холодильной камеры без симметрии, по центру — половина моделируемой системы, справа — крупный план системы охлаждения. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, представленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

При моделировании команда инженеров рассматривала два цикла работы авторефрижератора. Для них использовались различные вычислительные методы расчёта распределения температуры и скорости воздуха. На первом этапе, который длится примерно 3 часа, задние двери холодильной камеры закрываются и начинает работать система охлаждения. Вентиляторы и холодильная установка охлаждают камеру. Начальная температура воздуха в системе охлаждения равна -27°C. Затем она начинает подниматься из-за контакта воздуха с тёплыми стенками камеры. Для минимизации степеней свободы в системе инженеры использовали только ондосторонние мультифизические взаимосвязи (между уравнениями CFD и теплопередачи) при моделировании.

Стрелкой показано направление потока холодного воздуха в авторефрижераторе при закрытой задней двери. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, представленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

На втором этапе, длительность порядка 10 минут, задние двери холодильной камеры открываются, а системы вентиляции и охлаждения — отключаются. В отличии от первого этапа, здесь использовались полноценные двусторонние «мультифизики», связывающие теплопередачу и газодинамику. Используя эти физические интерфейсы, инженеры проанализировали воздушные потоки в камере и изменения температуры с течением времени.

Как открытие и закрытие дверей влияет на температуру в холодильной камере?

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим результаты моделирования на первом этапе, когда задние двери закрыты. На рисунке ниже показаны линии тока для скорости воздуха спустя 10000 секунд (приблизительно 2 часа 45 минут). К этому моменту времени воздух достигает максимальной скорости у крыши камеры и вдоль дверей. Скорость быстро уменьшается при прохождении воздуха через остальную часть камеры.

Линии тока показывают направление скорости воздуха спустя 10000 секунд после закрытия дверей. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, предоставленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

Поле температур имеет схожее распределение со скоростью воздуха. Холодные области соответствуют максимальным скоростям и наоборот. По рисунку ниже видно, что самая тёплая область — это зона рециркуляции, которая находится в нижней части камеры. Температура воздуха там чуть больше 0°C.

Инженеры также вычислили тепловые потери в холодильной камере. Они обнаружили, что воздух охлаждается внутри кузова, и общие потери тепла увеличиваются со временем. Большая часть тепла теряется через боковые и задние стенки. На графике ниже — синяя и красная линии, соответственно. Пол в кузове — самая толстая и изолированная часть, следовательно, потери тепла на её поверхности минимальны.

Графики усреднённых потерь тепла для каждой из пяти стенок при закрытых дверях. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, предоставленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

Переходим ко второму этапу… При выключенных системах охлаждения и вентиляции единственной движущей силой для воздуха является естественная конвенция, вызванная разницей между внешней и внутренней температурами. Так как температура внутри кузова намного ниже, тёплый воздух будет втекать в камеру. Ниже показано, что в начале тёплый воздух быстро поступает в камеру.

Через 50 секунд усреднённая скорость воздуха падает ниже 10 см/с. Через 500 секунд усреднённая скорость воздуха становится ниже, чем 2 см/с. Это связано с тем, что разница температур внутри кузова и снаружи значительно уменьшилась.

Усреднённая скорость воздуха внутри кузова через 2, 10, 50 и 500 секунд после открытия задних дверей. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, предоставленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

Примерно через 10 секунд после открытия задних дверей температура большей части камеры сравнялась с температурой окружающей среды (примерно 25°C). Исключением являются области вокруг стенок, где тепловая инерция помогает окружающему воздуху оставаться прохладным.

Температура внутри камеры через 2, 10, 50, 500 секунд после открытия задних дверей. Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, предоставленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

Затем инженеры сравнили результаты моделирования с физическими экспериментами. Они совпали в рамках допустимой погрешности. Однако учёных смутили колебания на графике результатов моделирования, которых нет при эксперименте. Инженеры объяснили это тем, что датчик температуры при физическом эксперименте располагался в другом месте. Другой возможной причиной является внутренняя инерция датчика, которая может оказывать небольшое влияние на температуру. При моделировании же отображается мгновенная температура воздуха.

Графики численных расчетов (красная линия) и физического эксперимента (чёрная линия). Изображение из статьи, опубликованной на конференции пользователей COMSOL, Гренобль 2015, представленное авторами Alexandre Oury, Patrick Namy, и Mohammed Youbi-Idrissi.

Мультифизическое моделирование позволяет разрабатывать более сложные конструкции авторефрижераторов

При помощи COMSOL Multiphysics, команда SIMTEC выполнила моделирование аэротермических процессов внутри холодильной камеры, используя мультифизическую взаимосвязь интерфейсов для расчета турбулентной газодинамики и теплопередачи. Эти результаты в дальнейшем могут помочь спроектировать следующие поколения авторефрижераторов, определить наилучшие материалы стенок кузова, указать пути повышения мощностных характеристик и оптимальное местоположение системы охлаждения.

Узнайте больше о сертифицированном консультанте COMSOL SIMTEC и их услугах, посетив сайт.

голоса

Рейтинг статьи