أساسيات نظام تبريد المحرك: ماء الغلاف وهواء الشحن والزيت والرادياتير

من أين تأتي الحرارة

يسخّن الاحتراق بطانات الأسطوانات والرؤوس وصمامات العادم؛ وماء الغلاف الذي يجري حولها يحمل تلك الحرارة ويبقي المعدن ضمن حدوده - فدائرة ماء الغلاف هي الأقدم وما زالت الأكبر. ويضغط الشاحن التوربيني هواء السحب ويسخّنه إلى 150 °C وأكثر؛ وتبريده في مبرد هواء الشحن يزيد كثافته، فيمنح المحرك قدرته المقننة ويُبقي درجات حرارة الاحتراق وأكاسيد النيتروجين منخفضة. ويلتقط زيت التزييت الحرارة من المحامل والمكابس ويُبرَّد في مبرد الزيت. وفي بعض المحركات يعود الوقود من الحاقنات دافئًا ويُبرَّد هو الآخر.

وإجمالًا، يحمل المبرِّد من الطاقة تقريبًا ما يقدمه المحرك على العمود: فمحرك بقدرة 1,000 kW يطرد إلى مبرِّده ما يقارب 400 إلى 700 kW بحسب المحرك والدوائر والقدرة المقننة. وتعطي ورقة بيانات المحرك الأرقام الدقيقة.

دائرة واحدة أم اثنتان: HT وLT

تستخدم المحركات الصغيرة والمتوسطة دائرة واحدة. تدفع المضخة المبرِّد عبر المحرك؛ ويُبقي الثرموستات المخرج عند نحو 85 إلى 95 °C بإرسال قدر أكبر أو أقل من التدفق إلى الرادياتير؛ ويكون مبرد هواء الشحن إما هواء-هواء أمام الرادياتير أو في دائرة الماء نفسها. أما المحركات الكبيرة - من بضع مئات من الكيلوواط فما فوق - فتقسم التبريد إلى دائرة عالية الحرارة (HT) لقمصان الأسطوانات ومرحلة هواء الشحن الأولى عند 90 إلى 100 °C، ودائرة منخفضة الحرارة (LT) لمرحلة هواء الشحن الثانية ومبرد الزيت عند 45 إلى 60 °C، لكل منهما مضختها وثرموستاتها وحدودها.

يوجد هذا التقسيم لأن هواء الشحن يجب أن ينتهي أبرد بكثير مما يستطيع ماء الغلاف أن يوفره. ولذلك تكون درجة حرارة رجوع دائرة LT قريبة من الحرارة المحيطة في الموقع الحار، وهذا ما يجعل ملف LT هو الملف الحرج في تصميم الرادياتير.

المضخات والثرموستات والضغط والمبرِّد

للمضخة المركَّبة على المحرك ضغط رفع ثابت، وتحدد الشركة المصنعة للمحرك القدر الذي يجوز استخدامه خارج المحرك - وهو أقصى انخفاض ضغط خارجي. تفتح الثرموستات مع الحرارة وتوجّه المبرِّد إلى الرادياتير أو إلى المضخة؛ فالمحرك البارد يسخن بسرعة، والساخن يحصل على الرادياتير بكامله. ويُضغَط النظام بغطاء على خزان التمدد، يرفع نقطة الغليان ويهم عند الارتفاع. والمبرِّد خليط ماء وجلايكول مع مثبِّطات، تحدده الشركة المصنعة للمحرك للحماية من التجمد والتآكل والتكهف؛ ونسبة الجلايكول تغيّر السعة الحرارية واللزوجة وهي من مدخلات تصميم الرادياتير.

الرادياتير يغلق الحلقة

مهما فعل المحرك بحرارته داخليًا، فإنها تنتهي في الرادياتير: وهو مبادل حراري مبرَّد بالهواء بأنابيب ذات زعانف ومراوح، يُركَّب على قاعدة مجموعة التوليد بمروحة تدار بسير أو يقف منفصلًا بمراوح كهربائية. ويُصمَّم الرادياتير وفق ورقة بيانات المحرك - الحرارة والتدفق ودرجات الحرارة وانخفاض الضغط لكل دائرة - عند المحيط والارتفاع في الموقع، ويحمل رادياتير LT/HT الدائرتين في غلاف واحد مع ملف LT أولًا في مسار الهواء. تصمم TECS وتصنع هذه الرادياتيرات لمحركات من أي صنع؛ أرسلوا ورقة بيانات المحرك وظروف الموقع فيعود التصميم إليكم في صورة عرض.