Elméleti számítása a levegő áramlását és az energiafogyasztás a ventilátorok - alap

A problémák a hűtés a magazin azt írta a cikkben: „Fagyálló”. Mi továbbra is ezt a témát, és úgy a problémát összegének kiszámítása a levegő áramlását és tápegység ventilátor hűtési rendszerek.

Egy kis elmélet

Minden rajongó mobil gépek hűtőrendszerek minősülnek „tengelyirányú” vagy „propeller”, azaz a. E. Fan kibocsátó áramlási irányában a forgástengelye a pengék. Ez eltér a „centrifugális”, amelyek megváltoztatják az áramlás irányát 90 °, és merőlegesen a forgástengelye a pengék.

Hőcserélő a radiátor hűtőrendszerek

A számítás alapja a hőátadó hűtési képletű

ahol ΔQ - hőmennyiség továbbítja a szervezetben;
m - test tömege;
AT - hőmérséklet-különbség;
C - fajhő.

A fenti képlet lényeges következtetéseket. Ha ΔQ és C - értékek a konstansok, a nagyobb AT. a kisebb m. És még: az a hőmennyiség ΔQ. hogy lehet továbbítani az egyik test a másik, egyenesen arányos a hőmérséklet-különbség a két test AT. Ami a hőcserélő a radiátor a hűtőrendszer ez azt jelenti, hogy minél nagyobb a hőmérséklet-különbség a hűtőfolyadék és a környezeti levegő AT (Tzh -TV). minél kisebb a légáramlás F. kg / s hűtéséhez van szükség. Ez a függőség ábrán látható. 1. A grafikon azt mutatja: .. Ha a környezeti hőmérséklet közel van a hőmérséklet a hűtőközeg, azaz AT csökken szinte nulla, a kívánt légáramlás gyorsan növekedett.

Ez és a következő diagramok alapján a tényleges vizsgálatok.

Az energia létrehozásához szükséges légáramlást alapérték

Most tekintsük a függőség az energiafogyasztás Ventilátormeghajtás értékének a levegő áramlását és annak sebességét.

Mint ismeretes, a klasszikus mechanika, az energia mennyisége szükséges ahhoz, hogy a test mozgásban arányos a test sebessége a téren:

Tekintettel a hűtőrendszer az egyenlet a következő: hogy növelje a levegő áramlását áthaladó radiátor, akkor növelni kell az áramlási sebesség, ha a tényleges területe hűtőborda változatlan marad.

Az arány a levegő áramlását és az energia létrehozásához szükséges ezt az áramlást, kifejezte „fan törvény”:

ahol E1 - fordított energia, hogy hozzon létre egy aktuális levegő áramlását;
E2 - az energia létrehozásához szükséges a jövőben a levegő áramlását;
F1 - az aktuális érték a levegő áramlását;
F2 - a szükséges mennyiségű levegő áramlását.

Ebből az egyenletből tudjuk felhívni egy fontos következtetés: a szükséges energiát, hogy növelje a légáram arányos a régi és az új értékek az áramlás a harmadik fokozat. Ez azt jelenti, hogy növelje az átáramló levegő a radiátor 2-szer, akkor növelni kell az energia mennyisége a 8-szor (nélkül is növeli a légellenállást a radiátor).

Ábra. A 2. ábra mutatja a relatív közötti kapcsolat által felvett teljesítmény a ventilátor, és az összeget a levegő áramlását.

Principles fejlettségi hűtőrendszerek

Tervezése a hűtőrendszer jellemzően kiválasztásával kezdődik a maximális üzemi hőmérsékletet, azaz. E. A maximális hőmérséklet, ahol a hűtési rendszer képes fenntartani motor hűtőfolyadék hőmérséklete a megadott szinten.

Kiválasztása után a maximális működési hőmérséklet lehet kiszámítani, hogy meghatározzuk a hőmérséklet-különbség AT a rendszerben, és az értéke a szükséges levegő áramlását. Minél nagyobb a kiválasztott maximális működési hőmérséklete, annál nagyobb a szükséges légáramlást.

Egyszerűen fogalmazva, ha kiszámítjuk a hűtési rendszer működik a középső sávban, figyelembe véve a maximális környezeti hőmérséklet 35 ° C, szükségünk van egy kevésbé erős ventilátor, mint amikor a hűtőrendszer üzemelésre tervezett 50 ° C-on

Ennek alapján az optimális tulajdonságokkal a hűtőrendszer figyelembe kell venni az alábbiakban felsorolt ​​tényezők.

Hogyan válasszuk ki a maximális üzemi hőmérsékletet

Ha úgy döntünk, túl alacsony a maximális üzemi hőmérsékletet, a készülék túlmelegedhet, magas környezeti hőmérséklet, de ha úgy döntünk, túl magas, szóló, a hűtőrendszer tervezés túl nagy belmagasság, a rendszer akkor is fogyaszt túl sok energiát, és ez azt eredményezi, hogy a túlzott üzemanyag-fogyasztás és a romlás a gép hatékonyságát . Ezért nagyon fontos, hogy kiválassza az optimális érték a maximális üzemi hőmérsékletet.

Ábra. A 3. ábra a függését a levegő áramlása a környezeti hőmérséklet, hogy a hőcserélő a „levegő-levegő”. A tesztelt rendszer hűtőventilátor használt O 864 mm, a maximális üzemi hőmérséklete 43 ° C-on

Ábra. A 4. ábra a függését által fogyasztott teljesítmény a ventilátor, a környezeti hőmérséklet: teljesítmény gyorsan csökken a csökkenő hőmérséklettel. Ha a környezeti hőmérséklet csak 17 ° C-kal a maximális üzemi hőmérséklete a hűtőrendszer, az energiafogyasztás csökkent több mint 50%.

Ahhoz, hogy minimalizáljuk a terhelés a hűtőrendszer

Meg kell határozni, és megszüntesse a parazita a motor terhelése, ami növeli a hőleadás és a terhelés a hűtőrendszert. Az ilyen parazita terhelések általában akkor fordul elő, mert az irracionális tervezési döntéseket.

Például, a ventilátor meghajtó hidraulikus kapcsolási hatásfok jellemzően 75-85%. Ez azt jelenti, hogy 15-25% a szolgáltatott teljesítmény hozzá hővé alakul, amely felhevíti a hidraulika olaj. Ezt a hőt el kell vezetni a ventilátor segítségével a hűtőrendszert. Hidraulikus ventilátor a maximális feszültség mód használata általában 5-7% -át hőenergiát kap a hűtőrendszert. Ennek köszönhetően, a maximális kapacitás művelet szükséges ventillátort hajtja, nőtt 16-22% annak érdekében, hogy tovább csökkentsék a keletkező hő a hajtás, valamint a veszteség 15-25% miatt nem 100% -os hatásfok Ennek eredményeként a „felhalmozódik” felesleges áramfogyasztás a ventilátor meghajtó 31-47% maximális kapacitással.

Összehasonlítás: ventilátor ékszíjat, jellemzően a hatékonyság 93-98%, és növeli a terhelést a hűtőrendszer.

Kiválasztása az átmérője a ventilátor

Átmérőjének növelése a légkerék növelheti a keresztmetszeti felület a levegő áramlását, miáltal lehetővé válik, hogy csökkentse a sebességét. Mivel a terület a kör megváltozik arányos az átmérő négyzete, a levegő áramlási sebessége változik a tér a ventilátor átmérője.

Mint már említettük, a fogyasztás a ventilátor négyzetével arányos a légáramlás. Így a által fogyasztott teljesítmény a ventilátor fordítottan arányos a átmérőjének változása a negyedik fokozat:

ahol E1 - által fogyasztott energia a meglévő ventilátor;
E2 - által fogyasztott energia egy új ventilátor;
Ø1 - átmérője a meglévő ventilátor;
Ø2 - átmérője egy új rajongó.

A következő egyenletből látható, hogy növeli a ventilátor átmérője 10% (és ezért a terület a radiátor), a ventilátor az energiafogyasztás 32% -kal csökkentettük, miközben az azonos nagyságrendű a levegő áramlását. Ezért előnyös, ha a hűtőborda és a ventilátor a legnagyobb méretű lehet helyezni a motortérben a gép.

Systems egy szabályozott mennyiségű levegő áramlás

Az optimális megoldás. Hűtés változtatható levegő áramlási mennyiség lehetővé teszi, hogy magas maximális üzemi hőmérsékleten anélkül, hogy túlzott parazita energiaköltségeket. A két leggyakoribb módja, hogy állítsa be a légmozgás mennyiségét - a változás sebessége vagy forgási szög a ventilátor lapátok. Meg kell jegyezni, hogy a ventilátor sebességének csökkenését célszerű nemcsak abból a szempontból energiatakarékos, hanem csökkenti a működési zajt.

Hűtőventilátorok forgószárnyas (változtatható pitch) lehetővé teszi, hogy beállítsa a levegő áramlását. Az ilyen ventilátorok lehetővé teszi rendszerek fejlesztők, hogy hűtési követelmények rendkívül magas környezeti hőmérséklet és ezzel egyidejűleg csökkenti az energiafelhasználást a minimumra a meghajtóban.

Ábra. Az 5. ábra a függését a levegőáram áthalad a hűtő, a statikus nyomás: növelésével a levegő áramlási statikus nyomás csökken. A több levegő fog áramlani a hűtőn keresztül, annál nagyobb nyomásra van szükség, hogy hozzon létre. A grafikon azt mutatja, hogy a értéke a levegő áramlását, amikor az elfordulási szöget a lapátok (görbék eltolódott a grafikon).

Vizsgálatok kimutatták, hogy még a viszonylag meleg időjárás (+27 ° C) alkalmazásával ventilátor forgó lapátok lehetett csökkenteni az áramfogyasztást 50%.