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Un turbocompressore spinge in un motore più aria di quanta potrebbe aspirarne da solo, e comprimere l'aria la riscalda, a 150 °C e oltre su un moderno motore ad alta pressione. L'aria calda è rarefatta e rende più calda la combustione, quindi l'aria viene raffreddata di nuovo prima di entrare nei cilindri: è il raffreddamento dell'aria di sovralimentazione, e il refrigeratore che lo esegue è il refrigeratore dell'aria di sovralimentazione o intercooler. Questa guida spiega i due modi in cui viene fatto e perché, su un motore grande, l'aria di sovralimentazione impone il compito più gravoso dell'intero sistema di raffreddamento.
Perché si raffredda l'aria di sovralimentazione
L'aria più fredda è più densa, quindi lo stesso cilindro aspira più ossigeno, brucia più combustibile e produce più potenza; l'aria più fredda abbassa anche la temperatura di combustione, il che tiene basse le emissioni di ossidi di azoto e mantiene pistoni e valvole entro i loro limiti. I costruttori di motori prescrivono quindi una temperatura dell'aria di sovralimentazione dopo il refrigeratore, tipicamente 45-60 °C, e definiscono la potenza nominale del motore su di essa. Se il refrigeratore non riesce a raggiungere quella temperatura in un giorno caldo, il controllo del motore riduce la potenza per proteggersi.
Aria-aria o aria-acqua
Un refrigeratore dell'aria di sovralimentazione aria-aria fa passare l'aria calda attraverso un nucleo alettato davanti al radiatore del motore o accanto ad esso; il ventilatore del radiatore raffredda entrambi. È semplice e diffuso sui gruppi elettrogeni più piccoli con radiatori montati a bordo, ma l'aria di sovralimentazione deve essere convogliata al refrigeratore e ritorno, il che lo limita alle installazioni compatte.
Un refrigeratore dell'aria di sovralimentazione aria-acqua sta sul motore e cede il calore dell'aria a un circuito di refrigerante, che lo porta a un radiatore dovunque questo si trovi. I motori grandi usano due stadi: uno stadio ad alta temperatura che raffredda l'aria con il circuito dell'acqua camicie (HT) e uno stadio a bassa temperatura su un circuito LT separato che la porta alla temperatura finale. Il circuito LT spesso raffredda anche l'olio lubrificante.
Il circuito LT in un sito caldo
Il circuito LT deve restituire il suo refrigerante a 40-55 °C perché l'aria di sovralimentazione possa raggiungere il suo obiettivo, pochi kelvin sopra una temperatura ambiente di 45 o 50 °C. Quella piccola differenza di temperatura fa della batteria LT la parte più grande e più sensibile di un radiatore LT/HT: riceve l'aria più fredda, per prima nel flusso d'aria, e la maggior superficie per kilowatt. Quando un motore declassa in un pomeriggio caldo, di solito il motivo è il circuito LT.
TECS progetta radiatori LT/HT con la batteria LT dimensionata sui limiti dell'aria di sovralimentazione del costruttore del motore alla temperatura ambiente di progetto del sito, e refrigeratori dell'aria di sovralimentazione aria-aria dove l'installazione lo richiede. Inviate la scheda tecnica del motore con i dati del circuito LT, e la proposta mostra che cosa serve al sito.
In sintesi
- La sovralimentazione riscalda l'aria di aspirazione a 150 °C e oltre
- Raffreddarla aumenta la potenza e abbassa NOx e temperature dei componenti
- Refrigeratori aria-aria per gruppi compatti, aria-acqua sui motori grandi
- I motori grandi raffreddano in due stadi: circuiti HT e LT
- La temperatura di ritorno LT è vicina alla temperatura ambiente in un sito caldo
- TECS dimensiona la batteria LT sui limiti dell'aria di sovralimentazione del costruttore del motore
Cosa inviare con una richiesta
- Marca, modello del motore e scheda tecnica di raffreddamento
- Circuito LT: calore, portata, temperatura di ingresso e di uscita richiesta
- Se il radiatore dell'olio è sul circuito LT
- Temperatura ambiente, altitudine e umidità del sito
- Disposizione aria-aria o aria-acqua
- Installazione e limite di rumore
Domande frequenti
Qual è la differenza tra intercooler e refrigeratore dell'aria di sovralimentazione?
Nessuna in pratica; entrambi i nomi descrivono il refrigeratore tra il turbocompressore e i cilindri. Si usa anche «aftercooler», a rigore per il refrigeratore dopo l'ultimo stadio del compressore.
Che cosa succede se l'aria di sovralimentazione è troppo calda?
Il motore produce meno potenza, funziona più caldo ed emette più NOx; il suo controllo riduce il carico per restare entro i limiti. Su un gruppo elettrogeno questo si manifesta come declassamento nei giorni caldi.
Perché il radiatore LT richiede tanta superficie?
Perché il suo refrigerante deve ritornare solo pochi kelvin sopra l'aria ambiente; la piccola differenza di temperatura richiede una grande superficie per trasferire il calore.
Il calore LT si può recuperare?
Raramente; a 40-55 °C è troppo freddo per la maggior parte degli utilizzatori di calore. Va a un radiatore, mentre il calore dello stadio HT può essere recuperato in un impianto di cogenerazione.
I refrigeratori aria-aria si usano sui motori grandi?
Raramente. I motori grandi hanno refrigeratori dell'aria di sovralimentazione raffreddati ad acqua sul motore e mandano il calore a un radiatore remoto attraverso il circuito LT.
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Ci invii la potenza termica, le temperature e le portate dei fluidi, le condizioni ambientali e i vincoli di installazione. Le risponderemo con una proposta di progetto, oppure ci scriva su WhatsApp.
