Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение — отвод излишнего тепла от рабочего тела посредством контакта с циркулирующей охлаждающей жидкостью.

Главными преимуществами этой схемы по сравнению с воздушным охлаждением являются способность отводить большее количество тепла, меньший размер и более низкий уровень шума. Термоэлектрические или химические схемы охлаждения не дают подобной производительности и КПД.

Классификация

По типу циркуляции теплоносителя

Классифицируются в соответствии со способом использования теплоносителя в системе.

• Замкнутые — в таких системах жидкость-теплоноситель циркулирует по герметичному контуру, нагреваясь от источника тепла (нагревателя) и остывая в охлаждающем контуре (охладителе). В зависимости от устройства системы, теплоноситель может закипать или полностью испаряться, вновь конденсируясь в охладителе.
• Незамкнутые — в незамкнутых(проточных) системах теплоноситель подается извне, нагревается у источника тепла и направляется во внешнюю среду. В этом случае она играет роль охладителя, предоставляя необходимые объем теплоносителя нужной температуры на входе и принимая нагретый на выходе.
• Открытые — системы, в которых нагреватель помещен в некоторый объем теплоносителя, а тот заключен в охладителе, если таковой предусмотрен конструкцией. Например, открытая система с маслом в качестве теплоносителя используются для охлаждения мощных электротрансформаторов.

По источнику циркуляции теплоносителя

Классифицируются в соответствии с механизмом, вызывающим циркуляцию.

• Конвективные — системы, в которых теплоноситель протекает через нагреватель только за счет тепловой конвекции.
• Циркуляционные — системы, в которых для перемещения теплоносителя используется насос той или иной конструкции.

Теплоноситель на выходе из нагревателя может иметь большую энергию и использоваться как энергоноситель в турбинах.

Применение в технике

• В охлаждении ядерных реакторов чаще всего используется жидкий теплоноситель (вода или металл);
• Большинство современных автомобилей имеют жидкостное охлаждение двигателя;
• Некоторые суперкомпьютеры (как и некоторые игровые персональные) оснащаются жидкостными системами охлаждения;
• Для решения задач при построениях ЦОДов, где есть ограничения связанные с погодными, температурными и другими ограничениями.

Особенности

Система жидкостного охлаждения (СЖО) может иметь несколько контуров. В этом случае первый контур и все до последнего являются замкнутыми СЖО, где охладитель предыдущего контура является нагревателем следующего. Последний контур может быть замкнутым, или незамкнутым.

СЖО обычно включает следующие элементы:

В автомобиле

• двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью (например, водой или антифризом);
• теплообменник или радиатор, состоящий из трубок и полостей;
• вентилятор, состоящий из ступицы и лопастей, при вращении которого обеспечивается прокачка воздуха между трубками радиатора;
• насос центробежного типа для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости в системе;
• трубопроводы, связывающие двигатель с радиатором.

Замкнутая СЖО в компьютере

• Водоблок на охлаждаемом элементе;
• Радиатор охлаждения пассивного или активного типа (с воздушным охлаждением, как у кулера);
• Помпа для прокачки охлаждающей жидкости, погружная или внешняя;
• Трубки для связи компонентов системы;

Опционально, в зависимости от конструкции:

• Расширительный бачок, если конструкция радиатора не позволяет обойтись без него;
• Датчики температуры, уровня и потока охлаждающей жидкости, работы воздушного охлаждения радиатора;
• Отделитель воздуха.

Хотя и существует мнение, что в случае применения систем жидкостного охлаждения в компьютерах, их необходимо называть системами водяного охлаждения, следует помнить, что термин «жидкостное охлаждение» является более общим, и включает в себя как «водяное охлаждение», так и другие более экзотические варианты, такие как «жидкометаллическое охлаждение», и использование вместо воды антифриза в ватерчиллерах.

Жидкостное охлаждение в промышленности

Большинство производственных процессов во многих отраслях промышленности требуют особых температурных условий, и промышленное охлаждение воды, и других жидкостей (молока, вина, пива, газированных напитков) становится частью технологии производства.

Не только пищевая промышленность использует промышленное охлаждение воды (с помощью так называемых водоохладителей), но и разные процессы в сферы фармацевтики и химической промышленности, а также в разных сферах при охлаждении пресс-форм, в вакуумных технологиях, в централизованном кондиционировании.

Промышленное охлаждение воды в установках оборотного водоснабжения применяется для охлаждения в шахтах и на морских судах, для охлаждения на птицефабриках и на скотобойне, при охлаждении промышленного оборудования, при производстве ледяной воды, необходимой при производстве пластмасс и в вакуумных установках, при охлаждении отдельного технологического оборудования (лазеры, томографы, экструдеры).

Как видим, промышленное охлаждение воды является важной составной частью любого производственного процесса. Чтобы наиболее эффективно решить поставленные производством задачи, промышленное охлаждение воды производится на установках охлаждения жидкостей или холодильных машинах (чиллерах), имеющих разные конструкции.

Типичное решение систем оборотного водоснабжения для понижения температуры промышленного оборудования разделяется на несколько схем:

• Насосная схема на 1 или 2 насоса.
• С выносным конденсатором или моноблоком.
• Со встроенной ёмкостью или отдельным гидроблоком.

Чаще всего встречается ситуация, когда необходимо охлаждать группу технологических потребителей, причем требование к температуре охлаждающей жидкости довольно лояльное (от +10 до +20 градусов Цельсия). Такая рабочая ситуация применяется при охлаждении экструдеров, термопластавтоматов, для понижения температуры различного оборудования или вакуумных камер. В этом случае применяется схема с одним насосом (одноконтурная схема).

Схема состоит из холодильной части, ёмкости с охлаждающей жидкостью (водой), насоса, а на водоотводах устанавливаются датчик температуры охлаждающей жидкости (воды) и реле потока. Это замкнутый цикл, то есть вода из ёмкости забирается насосом, через водоотводы поступает к оборудованию, охлаждая его, и возвращается в холодильную часть установки. Там вода остывает и поступает опять в ёмкость. Цикл замыкается. Насос постоянно работает, а вот холодильная часть установки периодически отключается по команде температурного датчика после срабатывания температурного реле. Холодильная машина вновь включается, когда температура воды поднимается до установленной величины.

Система охлаждения с двумя насосами применяется в ситуациях, когда требуется подача охлаждающей жидкости (воды) при высоком давлении либо с ограничением по расходу воды. К примеру, работа лазерных установок требует охлаждения при давлении охлаждающей жидкости в 6-8 атмосфер. В такой схеме работают 2 контура: первый контур холодильный агрегат — ёмкость-насос1, а второй контур — ёмкость-насос2-потребитель. Насос1 работает постоянно, а насос2 — с учётом требований потребителя охлаждающей жидкости.

Выносной конденсатор или моноблок применяется, когда есть необходимость выбросить излишне тепло воды, отобранное ею от охлажденного оборудования. Моноблок-конденсатор выбрасывает это накопившееся тепло прямо в воздух цеха, подогревая его. Если же выброс тепла может привести к перегреву воздуха в промышленном помещении, устанавливается выносной конденсатор на улице. Моноблок можно переместить на любое удобное место, и в этом его удобство. Относительно ёмкости охлаждающей жидкости (воды). Промышленное охлаждение воды может потребовать различный объем воды, и поэтому может быть использована встроенная ёмкость либо отдельный гидроблок. Если объем ёмкости не превышает одного кубометра, то её можно поставить на одну раму с холодильным агрегатом. Если же требуется больший объем, то ёмкость для воды и насос укрепляются на отдельную раму. Промышленные технологии (промышленное охлаждение воды) используются для получения ледяной воды, так необходимой для ледовых катков и в некоторых производственных процессах.

Промышленное охлаждение воды до температуры 1,52 градуса Цельсия в настоящее время производится в пластинчатых испарителях. Разработано много вариантов обращения рабочих сред в пластинчатом испарителе в соответствии с требованиями к потерям давления, к направлению циркуляции, турбулентности и т. п. Но общий принцип действия всех схем одинаков:

Промышленное охлаждение воды происходит при движении охлаждаемой воды и хладагента по разные стороны гофрированных пластин. Пластины при этом являются теплопередающей поверхностью. Хладагент отводит тепло от воды и в результате температура воды снижается до требуемой температуры. Это промышленное охлаждение воды до столь низкой температуры требует тщательного контроля: возможно замерзание воды в каналах пластинчатого испарителя и повреждение установки. Промышленное охлаждение воды — это сложный технологический процесс, требующий контроля температуры охлаждения и других параметров.

В последнее время также применяются промышленные установки охлаждения воды с системой «free-cooling» (см. Free cooling  (англ.)).

Промышленное охлаждение и кондиционирование

Промышленное охлаждение воды в специальных установках — чиллерах — активно применяется в системах централизованного кондиционирования. Промышленный чиллер — это установка для охлаждения или подогрева теплоносителя (вода или этиленгликоль) и передачи теплоносителя с помощью системы трубопроводов в теплообменники — фанкойлы.

См. также

• Охлаждение
• Воздушное охлаждение
• Система охлаждения

Ссылки

[atlib.ru/blog/233-interaktivnaya-shema-sistemy-ohlazhdeniya-dvigatelya Схема системы охлаждения двигателя автомобиля]

Примечания

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

Отрывок, характеризующий Жидкостное охлаждение

Наташа посмотрела по тому направлению, по которому смотрел отец, и увидала, Жюли, которая с жемчугами на толстой красной шее (Наташа знала, обсыпанной пудрой) сидела с счастливым видом, рядом с матерью.
Позади их с улыбкой, наклоненная ухом ко рту Жюли, виднелась гладко причесанная, красивая голова Бориса. Он исподлобья смотрел на Ростовых и улыбаясь говорил что то своей невесте.
«Они говорят про нас, про меня с ним!» подумала Наташа. «И он верно успокоивает ревность ко мне своей невесты: напрасно беспокоятся! Ежели бы они знали, как мне ни до кого из них нет дела».
Сзади сидела в зеленой токе, с преданным воле Божией и счастливым, праздничным лицом, Анна Михайловна. В ложе их стояла та атмосфера – жениха с невестой, которую так знала и любила Наташа. Она отвернулась и вдруг всё, что было унизительного в ее утреннем посещении, вспомнилось ей.
«Какое право он имеет не хотеть принять меня в свое родство? Ах лучше не думать об этом, не думать до его приезда!» сказала она себе и стала оглядывать знакомые и незнакомые лица в партере. Впереди партера, в самой середине, облокотившись спиной к рампе, стоял Долохов с огромной, кверху зачесанной копной курчавых волос, в персидском костюме. Он стоял на самом виду театра, зная, что он обращает на себя внимание всей залы, так же свободно, как будто он стоял в своей комнате. Около него столпившись стояла самая блестящая молодежь Москвы, и он видимо первенствовал между ними.
Граф Илья Андреич, смеясь, подтолкнул краснеющую Соню, указывая ей на прежнего обожателя.
– Узнала? – спросил он. – И откуда он взялся, – обратился граф к Шиншину, – ведь он пропадал куда то?
– Пропадал, – отвечал Шиншин. – На Кавказе был, а там бежал, и, говорят, у какого то владетельного князя был министром в Персии, убил там брата шахова: ну с ума все и сходят московские барыни! Dolochoff le Persan, [Персианин Долохов,] да и кончено. У нас теперь нет слова без Долохова: им клянутся, на него зовут как на стерлядь, – говорил Шиншин. – Долохов, да Курагин Анатоль – всех у нас барынь с ума свели.
В соседний бенуар вошла высокая, красивая дама с огромной косой и очень оголенными, белыми, полными плечами и шеей, на которой была двойная нитка больших жемчугов, и долго усаживалась, шумя своим толстым шелковым платьем.
Наташа невольно вглядывалась в эту шею, плечи, жемчуги, прическу и любовалась красотой плеч и жемчугов. В то время как Наташа уже второй раз вглядывалась в нее, дама оглянулась и, встретившись глазами с графом Ильей Андреичем, кивнула ему головой и улыбнулась. Это была графиня Безухова, жена Пьера. Илья Андреич, знавший всех на свете, перегнувшись, заговорил с ней.
– Давно пожаловали, графиня? – заговорил он. – Приду, приду, ручку поцелую. А я вот приехал по делам и девочек своих с собой привез. Бесподобно, говорят, Семенова играет, – говорил Илья Андреич. – Граф Петр Кириллович нас никогда не забывал. Он здесь?
– Да, он хотел зайти, – сказала Элен и внимательно посмотрела на Наташу.
Граф Илья Андреич опять сел на свое место.
– Ведь хороша? – шопотом сказал он Наташе.
– Чудо! – сказала Наташа, – вот влюбиться можно! В это время зазвучали последние аккорды увертюры и застучала палочка капельмейстера. В партере прошли на места запоздавшие мужчины и поднялась занавесь.
Как только поднялась занавесь, в ложах и партере всё замолкло, и все мужчины, старые и молодые, в мундирах и фраках, все женщины в драгоценных каменьях на голом теле, с жадным любопытством устремили всё внимание на сцену. Наташа тоже стала смотреть.


На сцене были ровные доски по средине, с боков стояли крашеные картины, изображавшие деревья, позади было протянуто полотно на досках. В середине сцены сидели девицы в красных корсажах и белых юбках. Одна, очень толстая, в шелковом белом платье, сидела особо на низкой скамеечке, к которой был приклеен сзади зеленый картон. Все они пели что то. Когда они кончили свою песню, девица в белом подошла к будочке суфлера, и к ней подошел мужчина в шелковых, в обтяжку, панталонах на толстых ногах, с пером и кинжалом и стал петь и разводить руками.
Мужчина в обтянутых панталонах пропел один, потом пропела она. Потом оба замолкли, заиграла музыка, и мужчина стал перебирать пальцами руку девицы в белом платье, очевидно выжидая опять такта, чтобы начать свою партию вместе с нею. Они пропели вдвоем, и все в театре стали хлопать и кричать, а мужчина и женщина на сцене, которые изображали влюбленных, стали, улыбаясь и разводя руками, кланяться.
После деревни и в том серьезном настроении, в котором находилась Наташа, всё это было дико и удивительно ей. Она не могла следить за ходом оперы, не могла даже слышать музыку: она видела только крашеные картоны и странно наряженных мужчин и женщин, при ярком свете странно двигавшихся, говоривших и певших; она знала, что всё это должно было представлять, но всё это было так вычурно фальшиво и ненатурально, что ей становилось то совестно за актеров, то смешно на них. Она оглядывалась вокруг себя, на лица зрителей, отыскивая в них то же чувство насмешки и недоумения, которое было в ней; но все лица были внимательны к тому, что происходило на сцене и выражали притворное, как казалось Наташе, восхищение. «Должно быть это так надобно!» думала Наташа. Она попеременно оглядывалась то на эти ряды припомаженных голов в партере, то на оголенных женщин в ложах, в особенности на свою соседку Элен, которая, совершенно раздетая, с тихой и спокойной улыбкой, не спуская глаз, смотрела на сцену, ощущая яркий свет, разлитый по всей зале и теплый, толпою согретый воздух. Наташа мало по малу начинала приходить в давно не испытанное ею состояние опьянения. Она не помнила, что она и где она и что перед ней делается. Она смотрела и думала, и самые странные мысли неожиданно, без связи, мелькали в ее голове. То ей приходила мысль вскочить на рампу и пропеть ту арию, которую пела актриса, то ей хотелось зацепить веером недалеко от нее сидевшего старичка, то перегнуться к Элен и защекотать ее.
В одну из минут, когда на сцене всё затихло, ожидая начала арии, скрипнула входная дверь партера, на той стороне где была ложа Ростовых, и зазвучали шаги запоздавшего мужчины. «Вот он Курагин!» прошептал Шиншин. Графиня Безухова улыбаясь обернулась к входящему. Наташа посмотрела по направлению глаз графини Безуховой и увидала необыкновенно красивого адъютанта, с самоуверенным и вместе учтивым видом подходящего к их ложе. Это был Анатоль Курагин, которого она давно видела и заметила на петербургском бале. Он был теперь в адъютантском мундире с одной эполетой и эксельбантом. Он шел сдержанной, молодецкой походкой, которая была бы смешна, ежели бы он не был так хорош собой и ежели бы на прекрасном лице не было бы такого выражения добродушного довольства и веселия. Несмотря на то, что действие шло, он, не торопясь, слегка побрякивая шпорами и саблей, плавно и высоко неся свою надушенную красивую голову, шел по ковру коридора. Взглянув на Наташу, он подошел к сестре, положил руку в облитой перчатке на край ее ложи, тряхнул ей головой и наклонясь спросил что то, указывая на Наташу.
– Mais charmante! [Очень мила!] – сказал он, очевидно про Наташу, как не столько слышала она, сколько поняла по движению его губ. Потом он прошел в первый ряд и сел подле Долохова, дружески и небрежно толкнув локтем того Долохова, с которым так заискивающе обращались другие. Он, весело подмигнув, улыбнулся ему и уперся ногой в рампу.
– Как похожи брат с сестрой! – сказал граф. – И как хороши оба!
Шиншин вполголоса начал рассказывать графу какую то историю интриги Курагина в Москве, к которой Наташа прислушалась именно потому, что он сказал про нее charmante.
Первый акт кончился, в партере все встали, перепутались и стали ходить и выходить.
Борис пришел в ложу Ростовых, очень просто принял поздравления и, приподняв брови, с рассеянной улыбкой, передал Наташе и Соне просьбу его невесты, чтобы они были на ее свадьбе, и вышел. Наташа с веселой и кокетливой улыбкой разговаривала с ним и поздравляла с женитьбой того самого Бориса, в которого она была влюблена прежде. В том состоянии опьянения, в котором она находилась, всё казалось просто и естественно.
Голая Элен сидела подле нее и одинаково всем улыбалась; и точно так же улыбнулась Наташа Борису.
Ложа Элен наполнилась и окружилась со стороны партера самыми знатными и умными мужчинами, которые, казалось, наперерыв желали показать всем, что они знакомы с ней.
Курагин весь этот антракт стоял с Долоховым впереди у рампы, глядя на ложу Ростовых. Наташа знала, что он говорил про нее, и это доставляло ей удовольствие. Она даже повернулась так, чтобы ему виден был ее профиль, по ее понятиям, в самом выгодном положении. Перед началом второго акта в партере показалась фигура Пьера, которого еще с приезда не видали Ростовы. Лицо его было грустно, и он еще потолстел, с тех пор как его последний раз видела Наташа. Он, никого не замечая, прошел в первые ряды. Анатоль подошел к нему и стал что то говорить ему, глядя и указывая на ложу Ростовых. Пьер, увидав Наташу, оживился и поспешно, по рядам, пошел к их ложе. Подойдя к ним, он облокотился и улыбаясь долго говорил с Наташей. Во время своего разговора с Пьером, Наташа услыхала в ложе графини Безуховой мужской голос и почему то узнала, что это был Курагин. Она оглянулась и встретилась с ним глазами. Он почти улыбаясь смотрел ей прямо в глаза таким восхищенным, ласковым взглядом, что казалось странно быть от него так близко, так смотреть на него, быть так уверенной, что нравишься ему, и не быть с ним знакомой.
Во втором акте были картины, изображающие монументы и была дыра в полотне, изображающая луну, и абажуры на рампе подняли, и стали играть в басу трубы и контрабасы, и справа и слева вышло много людей в черных мантиях. Люди стали махать руками, и в руках у них было что то вроде кинжалов; потом прибежали еще какие то люди и стали тащить прочь ту девицу, которая была прежде в белом, а теперь в голубом платье. Они не утащили ее сразу, а долго с ней пели, а потом уже ее утащили, и за кулисами ударили три раза во что то металлическое, и все стали на колена и запели молитву. Несколько раз все эти действия прерывались восторженными криками зрителей.