تعریف اینتر کولر

اینترکولر (Intercooler) دیزل ژنراتور یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) می باشد هدف از طراحی آن در موتور دیزل ژنراتور این است که هوایی که از  توربوشارژ خارج می شود پیش از اینکه به سیلندر موتور وارد شود، از اینترکولر (Intercooler) می گذرد و دمای آن پایین می آید.

روند خنک سازی اینترکولر در دیزل ژنراتور، فرآیند Air – Air است. یعنی هوا سبب خنک شدن هوا می شود.در موتورهای دیزل ژنراتور از جمله راه هایی که می توان برای افزایش راندمان موتور از آن استفاده کرد پایین نگه داشتن درجه هوای متراکم شده است البته قبل از اینکه این هوا به سیلندر وارد شود. در این حالت مصرف گازوییل در موتور نیز تا حد زیادی کاهش می یابد. در نتیجه کاهش یافتن مصرف گازوییل در موتور میزان آلایندگی گازهای خروجی اگزوزنیز کمتر می شود.

 این سیستم سبب افزایش حجم هوای ورودی به موتور شده و درنتیجه راندمان حجمی را افزایش می دهد که در نهایت حرارت تولید شده از احتراق افزایش می یابد. هنگامی که توربوشارژر هوا را فشرده می کند، خواه نا خواه دمای هوا نیز افزایش می یابد.

این افزایش دما جدای از تأثیر مخرب بر حداکثر فشار درون سیلندر، موجب می شود مولکول های هوا کمتر از آن مقداری باشند که در طراحی خودرو در نظر گرفته شده است لذا از یک خنک کننده استفاده می شود تا بدون افت محسوس فشار هوا، دمای آن به مقدار قابل توجهی کاهش یابد. بدین ترتیب می توان با اطمینان خاطر و بدون نگران بودن از پیش شعله، فشار مخلوط هوا و سوخت را به حداکثر رساند.

اینترکولر یک مبدل حرارتی است که دو یا چند سیال (مایع/گاز) که به طور فیزیکی با هم تماس ندارند سبب انتقال حرارت یا انرژی بین آن ها می شود. در سال ۱۹۸۶ Typhoons  و  Turbo TAs، GMC Syclones Turbo Regals  اینترکولرهایی را برای خنک کردن هوای داغ فشرده خروجی از توربوشارژرها ارائه کردند.

Turbo Tas  و Turbo Regals از محیط به عنوان سیال عامل انتقال حرارت استفاده و  Syclones،Typhoons  از آب به عنوان سیال استفاده کردند.

در حالت تمام بار و دریچه گاز کاملا باز، دمای هوای فشرده خروجی از توربوشارژ بین ۱۲۱ تا ۱۷۶ درجه سانتی گراد است که بستگی به ضریب تقویت فشار، دمای هوای محیط و موارد دیگر دارد.

ما می خواهیم با استفاده از اینترکولر دمای هوای ورودی به موتور را پایین آورده و آن را خنک کنیم که حجم آن کاهش یابد بنابراین می توانیم تعداد بیشتری از مولکول های هوا را به درون سیلندر وارد کرده و احتمال ایجاد انفجار در موتور را کاهش دهیم.

اصطلاح اینترکولر از زمانی به وجود آمد که برای اولین بار در موتورهای دوقلوی هواپیماها از توربو استفاده شد. با دو توربو، شارژ هوا بسیار گرم می شد. برای مقابله با این دمای بالا، یک مبدل حرارتی را بین دو توربو قرار دادند و آن را اینترکولر یا مبدل میانی نامیدند چرا که محل بین دو توربو را خنک می کرد.

اصطلاح اینترکولر به طور عموم برای همه مبدل های حرارتی استفاده می شود بدون توجه به این که موقعیت آن چه باشد.

هدف از تعبیه اینترکولر خنک کردن هوایی است که در توربو شارژ یا سوپرشارژر فشرده شده است. وقتی که هوا فشرده می شود دمای آن به مقدار زیادی افزایش می یابد (تا ۱۵۰ درجه سانتی گراد) که این پدیده سبب تراکم کمتر می شود. اینترکولر شباهت زیادی به یک رادیاتور دارد.

انواع اینتر کولر

دو نوع اصلی از اینترکولرها عبارتند از :

۱ – هوا به هوا

۲- هوا به آب

اینترکولر هوا به هوا :

اینترکولر هوا به هوا از هوای خارج برای انتقال حرارت استفاده می کند در حالی که اینترکولر هوا به آب از آب برای انتقال دادن حرارت استفاده می کند.

در اینترکولر هوا به هوا، هوای خنک در طول لوله های اینترکولر عبور کرده و لوله ها سرانجام پره های در حال خنک شدن را گرم می کند. در همین زمان هوا از خارج در طول پره های اینترکولر عبور کرده و گرمای ناشی از لوله ها را به هوای در حال عبور به خارج منتقل می کند.

خروجی و ورودی های اینترکولر هوا به هوا، در ابعاد و اندازه های مختلف وجود دارد. محل های نصب اینترکولر شامل نصب جلو، کنار و بالا هستند. محل قرار گرفتن اینترکولر زمانی که چگونی انتقال حرارت موثر مد نظر است، مهم خواهد بود.

موقعیت بهینه، نقطه ای است که اینترکولر هوای خارج را برای به جریان افتادن به طور مستقیم و بی واسطه تقویت کرده و به داخل پره ها می راند. به همین دلیل است که اینترکولرهای نصب شده در جلو انتقال حرارت موثرتری دارند.

آن ها در جلوی خودرو به طور مستقیم گذاشته شده و بنابراین به طور مداوم در برابر هوای خارج قرار گرفته و خنک می شوند. معمولا تنها نکته منفی اینترکولرهای نصب درجلو، افت فشار آن ها است.

افت فشار به علت طولانی و غیرمستقیم بودن مسیری که هوا باید برای عبور از توربو به اینترکولر طی کند اتفاق می افتد. بسیاری از کولرهای نصب جلو امروزه برای کمک کردن به جریان هوا و کاهش افت فشار تا حد قابل قبول آن طراحی شده اند.

دیگر سیستم خنک کننده هوا پرتاب کننده کلاهکی است که هوا را به طور مستقیم به اینترکولر نصب شده در بالا، درست شبیه به یک پرتاب Surbaru Wrx می کند.

یک عیب این سیستم این است که اینترکولر نزدیک به موتور قرار گرفته و موجب بالا رفتن دمای اینترکولر به مقدار زیادی شده و کارایی آن را برای انتقال حرارت کاهش می دهد. یک مزیت آن این است که مسیر جریان هوا از توربو به اینترکولر و درنهایت به موتور کوتاه بوده و باعث بالا رفتن راندمان سیستم می شود.

اینترکولر هوا به آب :

اینترکولر آب به هوا بسیار شبیه به هوا به هواست اما این سیستم از آب به عنوان سیال عامل انتقال حرارت به جای هوا استفاده می کند. از آن جایی که آب در انتقال حرارت بهتر از هوا عمل می کند می توان خنک کننده ای با ابعاد کوچک تری داشت که این امر سبب می شود، نصب و یافتن محل نصب آن آسان تر شود.

در این مجموعه آب به درون واحد هوا/آب پمپ می شود و در آن با هوای فشرده شده برخورد می کند. در این جا حرارت از هوا به آب منتقل می شود.

بعد از آن که آب گرم شد یک مسیری را به سوی یک تبادلگر حرارت دنبال می کند، شبیه به یک اینترکولر یا رادیاتور که در آن حرارت به خارج از آب انتقال می یابد. برخی از معایب آشکار آن شامل وزن زیاد و عدم انجام وظیفه صحیح مکانیکی آن است.

اینترکولر که در بعضی از خودروها به جای آن از افتر کولر ( این نوع مبدل ها بعد از این که هوا توسط توربو یا سوپر شارژ فشرده شد، هوای ورودی به موتور را خنک می کند ) استفاده مى کنند درست شبیه به یک رادیاتور عمل می کند.

هوا به پره ها، میله ها، بادگیرها و صفحات کنار مبدل برخورد کرده و سبب می شود هوای ورودی به موتور نسبت به قبل خنک تر شود. خنک کردن هوا باعث افزایش جرم حجمی و در نتیجه افزایش راندمان حجمی موتور می شود.

این مزیت سبب افزایش توان و گشتاور تولیدی موتور می شود. کاهش دمای هوا سبب می شود تا قدرت بیشتری قبل از این که انفجار رخ دهد با همان اکتان سوخت به وجود آید.

نحوه عملکرد توربوشارژر با اینترکولر

توربو شارژ قابلیت راندن و عملکرد خودرو را تغییر می دهد و به فرایندی گفته می شود که طی آن با استفاده از انرژی گازهای خروجی اگزوز، هوا متراکم و به داخل سیلندر هدایت می شود.

کاربرد اینتر کولر

اینتر کولر در وسایل نقلیه موتوری که در آن ها از توربوشارژر استفاده شده است، به کار برده می شود. مکان اینتر کولر در وسایل نقلیه موتوری مابین منیفولد هوا و توربوشارژر می باشد.

آشکار است که اینترکولرها تنها با وسایل نقلیه سوپرشارژ شده یا توربوشارژ شده کار می کنند که در آن ها یک اختلاف اساسی در دمای بین هوای ورودی به موتور و محیط خنک کننده وجود دارد (اینترکولر).

از آن جایی که سوپرشارژرها هوا را به طور قابل توجهی در هنگام فشرده کردن آن گرم می کنند، ممکن است تفاوت دمایی بسیار بالایی بین اینترکولر (دمای هوای محیط ۲۷ – درجه سانتی گراد یا بیشتر) و هوای فشرده شده (۱۷۷-۹۳درجه سانتی گراد) وجود داشته باشد.

سوپرشارژرهایی با قدرت بیشترهوای خروجی گرم تری را ایجاد می کنند و همان طور که قدرت را افزایش می دهند اثرات اینترکولر بیشتر و بیشتر ملموس می شود.

به طور کلی اینترکولرهایی با کمتر از psi 8-9 افت فشار برای موتورهای سوپرشارژ شده توصیه نمی شود و می توان از مزایای آن صرف نظر کرد. عمدتا اینترکولر زمانی که قدرت ماکزیمم برای اکتان خاصی از سوخت مد نظر است مورد استفاده قرار می گیرد.

اینترکولرها در اقلیم های گرم و خنک به خوبی عمل می کنند و در کاربردهای مناطق آبی به خاطر دست یابی آسان به آب خنک مناسب است.

سوال اساسی این است که آیا اینترکولر جریان هوا به موتور را محدود می کند؟ در پاسخ باید گفت: بله! هر زمانی که مانعی در مسیر جریان هوا به درون موتور وجود داشته باشد (شبیه یک پره یا بادگیر اینترکولر)، افت فشار ایجاد خواهد شد.

اینترکولرهای امروزی در کاهش این نقصان بهینه شده اند به طوری که مزایای به دست آمده از خنک کردن دمای هوای ورودی به موتور بر از دست دادن۱-۲ psi فشار برتری دارد به طوری که دوباره می توان توسط یک مکانیزم ساده آن را بازیافت کرد.

در حالی که اینتر کولرها به خوبی بر روی سوپر شارژرهای با فشار خروجی بالاتر کار می کنند برای قدرت پایین تر توصیه نمی شوند. اگر نیاز به عملکرد استثنایی موتور باشد، اضافه کردن اینترکولر به موتور توصیه می شود.

برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.