Clasificación y práctica de aplicación de la tecnología de refrigeración de motores.
1. Principio básico: lógica de transferencia de calor para la refrigeración del motor.
La esencia del enfriamiento del motor es transferir el calor generado dentro del motor al ambiente externo a través de un proceso de circuito cerrado-de "generación de calor, transferencia de calor y disipación de calor", manteniendo el funcionamiento de varios componentes del motor dentro del rango de temperatura permitido. La ruta de transferencia de calor del núcleo sigue la segunda ley de la termodinámica y se logra principalmente de tres maneras:
(1) Conducción térmica
El calor se transfiere directamente a través de medios sólidos como devanados de motores, núcleos de hierro y carcasas. Por ejemplo, el calor generado por los cables de cobre en los devanados se conduce primero a la capa de aislamiento y luego se transfiere a la carcasa a través del núcleo de hierro, que es la forma básica de difusión del calor dentro del motor. La eficiencia de la conductividad depende de la conductividad térmica del material, como el cobre (conductividad térmica 401 W/(m · K)), el aluminio (237 W/(m · K)) y otros materiales metálicos, que tienen una conductividad térmica mucho mejor que los materiales aislantes (normalmente menos de 0,5 W/(m · K)).
(2) Convección térmica
El calor se transfiere a través del flujo de fluidos (gases o líquidos) y se divide en convección natural y convección forzada. La convección natural se basa en los cambios de densidad generados por la diferencia de temperatura del propio fluido para formar un flujo, que es adecuado para motores pequeños de baja-potencia; La convección forzada impulsa el fluido para acelerar el flujo a través de dispositivos como ventiladores y bombas, lo que mejora en gran medida la eficiencia de la transferencia de calor y es el método de enfriamiento principal para motores de potencia media y alta-.
(3) Radiación térmica
El calor se irradia desde la superficie del motor al entorno circundante en forma de ondas electromagnéticas. La eficiencia de transferencia de calor por radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura de la superficie del motor y se ve afectada por la emisividad de la superficie. En la refrigeración de motores, la transferencia de calor por radiación se suele utilizar como método auxiliar, trabajando en conjunto con la conducción y la convección.
El efecto sinérgico de tres métodos de intercambio de calor constituye la lógica central del sistema de enfriamiento del motor, y las diferencias en las diferentes tecnologías de enfriamiento son esencialmente la combinación optimizada de rutas de intercambio de calor y métodos de accionamiento fluido.
4. Prácticas de aplicaciones industriales y tendencias de desarrollo.
(1) Escenarios de aplicación típicos
En el campo industrial, los grandes motores asíncronos y los motores síncronos a menudo utilizan tecnología de refrigeración por agua o refrigeración mixta, como motores de laminación en plantas siderúrgicas y motores de ventilador de tiro inducido en plantas de energía, para garantizar un funcionamiento continuo mediante una refrigeración eficiente;
Transporte: los motores de propulsión de los vehículos de nueva energía están principalmente refrigerados por aceite, y algunos-modelos de gama alta adoptan una solución híbrida de "refrigeración por aceite + refrigeración por agua" para cumplir con los requisitos de alta densidad de potencia y espacio compacto;
Electrodomésticos y dispositivos pequeños: el motor del compresor y el motor de la bomba de agua de los acondicionadores de aire domésticos a menudo utilizan tecnología de enfriamiento de aire frío con ventilador automático, que tiene una estructura simple y un costo controlable;
Entorno especial: los motores en entornos de alta temperatura, alta humedad o corrosivos, como minas y plataformas marinas, requieren refrigeración por agua sellada o soluciones de refrigeración por aire anticorrosión para evitar fugas del medio y la corrosión de los componentes.
(2) Tendencias de desarrollo
1. Eficiencia: optimizar el diseño del canal mediante simulaciones numéricas (como la dinámica de fluidos computacional CFD) para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor y reducir el consumo de energía del sistema de enfriamiento;
2. Miniaturización: Desarrollar soluciones de refrigeración de alta-densidad de potencia, como tecnología de refrigeración por agua de microcanales y tecnología de refrigeración por inyección de combustible a alta-presión, para satisfacer las necesidades de desarrollo de la miniaturización de motores;
3. Inteligencia: integrar sensores de temperatura y válvulas de control de flujo para ajustar dinámicamente el caudal del medio de enfriamiento y optimizar el efecto de enfriamiento en tiempo real de acuerdo con los cambios en la carga del motor;
4. Protección del medio ambiente: Promover aceites refrigerantes respetuosos con el medio ambiente con baja viscosidad y alta estabilidad, reducir el uso de agua de refrigeración y minimizar el impacto en el medio ambiente.
