Base de conhecimento
Um turbocompressor força mais ar para dentro de um motor do que ele conseguiria aspirar sozinho, e comprimir o ar o aquece - a 150 °C e mais em um motor moderno de alta pressão. O ar quente é rarefeito e torna a combustão mais quente, de modo que o ar é resfriado novamente antes de entrar nos cilindros: isso é o resfriamento do ar de sobrealimentação, e o resfriador que o faz é o resfriador de ar de sobrealimentação ou intercooler. Este guia explica as duas formas de fazê-lo e por que, em um motor grande, o ar de sobrealimentação define a aplicação mais exigente de todo o sistema de arrefecimento.
Por que o ar de sobrealimentação é resfriado
O ar mais frio é mais denso, de modo que o mesmo cilindro admite mais oxigênio, queima mais combustível e gera mais potência; o ar mais frio também reduz a temperatura de combustão, o que mantém baixas as emissões de óxidos de nitrogênio e mantém os pistões e as válvulas dentro de seus limites. Os fabricantes de motores especificam, portanto, uma temperatura do ar de sobrealimentação após o resfriador - tipicamente de 45 a 60 °C - e definem a potência nominal do motor com base nela. Se o resfriador não consegue atingir essa temperatura em um dia quente, o controle do motor reduz a potência para se proteger.
Ar-ar ou ar-água
Um resfriador de ar de sobrealimentação ar-ar faz o ar quente passar por uma colmeia aletada na frente do radiador do motor, ou ao lado dele; o ventilador do radiador resfria ambos. É simples e comum em grupos geradores menores com radiadores montados, mas o ar de sobrealimentação precisa ser conduzido por tubulação até o resfriador e de volta, o que o limita a instalações compactas.
Um resfriador de ar de sobrealimentação ar-água fica no motor e cede o calor do ar de sobrealimentação a um circuito de líquido de arrefecimento, que o leva a um radiador onde quer que ele esteja. Motores grandes usam dois estágios: um estágio de alta temperatura, que resfria o ar com o circuito da água das camisas (HT), e um estágio de baixa temperatura em um circuito LT separado, que o leva à temperatura final. O circuito LT muitas vezes também resfria o óleo lubrificante.
O circuito LT em um local quente
O circuito LT deve devolver seu líquido de arrefecimento a 40 a 55 °C para que o ar de sobrealimentação alcance seu alvo - apenas alguns kelvin acima de uma temperatura ambiente de 45 ou 50 °C. Essa pequena diferença de temperatura faz da serpentina LT a maior e mais sensível parte de um radiador LT/HT: ela recebe o ar mais frio, primeiro no fluxo de ar, e a maior superfície por quilowatt. Quando um motor reduz a potência em uma tarde quente, o circuito LT costuma ser o motivo.
A TECS projeta radiadores LT/HT com a serpentina LT dimensionada para os limites do ar de sobrealimentação do fabricante do motor na temperatura ambiente de projeto do local, e resfriadores de ar de sobrealimentação ar-ar onde a instalação os exige. Envie a folha de dados do motor com os dados do circuito LT, e a proposta mostra o que o local precisa.
Em resumo
- A turboalimentação aquece o ar de admissão a 150 °C e mais
- Resfriá-lo aumenta a potência e reduz o NOx e as temperaturas dos componentes
- Resfriadores ar-ar para grupos compactos, ar-água em motores grandes
- Motores grandes resfriam em dois estágios: circuitos HT e LT
- A temperatura de retorno LT fica próxima da temperatura ambiente em um local quente
- A TECS dimensiona a serpentina LT para os limites do ar de sobrealimentação do fabricante do motor
O que enviar com a consulta
- Marca e modelo do motor e a folha de dados de arrefecimento
- Circuito LT: calor, vazão, temperatura de entrada e de saída requerida
- Se o resfriador de óleo está no circuito LT
- Temperatura ambiente, altitude e umidade do local
- Arranjo ar-ar ou ar-água
- Instalação e limite de ruído
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre intercooler e resfriador de ar de sobrealimentação?
Nenhuma, na prática; os dois nomes descrevem o resfriador entre o turbocompressor e os cilindros. “Aftercooler” também é usado, estritamente para o resfriador após o último estágio do compressor.
O que acontece se o ar de sobrealimentação estiver quente demais?
O motor produz menos potência, opera mais quente e emite mais NOx; seu controle reduz a carga para se manter dentro dos limites. Em um grupo gerador, isso aparece como uma redução de potência em dias quentes.
Por que o radiador LT precisa de tanta superfície?
Porque seu líquido de arrefecimento deve retornar apenas alguns kelvin acima do ar ambiente; a pequena diferença de temperatura exige uma grande superfície para transferir o calor.
O calor LT pode ser recuperado?
Raramente; a 40-55 °C é frio demais para a maioria dos consumidores de calor. Ele vai para um radiador, enquanto o calor do estágio HT pode ser recuperado em uma usina de cogeração.
Resfriadores ar-ar são usados em motores grandes?
Raramente. Os motores grandes têm resfriadores de ar de sobrealimentação refrigerados a água no motor e enviam o calor a um radiador remoto pelo circuito LT.
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