Przewodnik po grzejnikach ze stopu aluminium dla agregatów prądotwórczych: rdzenie, stopy, koszty

Większość kupujących wybiera aluminium ze względu na cenę i wagę. Silniejszym powodem jest to, że odpowiednio dobrany grzejnik ze stopu aluminium można zaprojektować w oparciu o awarię, która spowodowała śmierć oryginalnej jednostki, niezależnie od tego, czy jest to powietrze obciążone solą, temperatura otoczenia w lecie wynosząca 48 stopni C, czy też wentylator, który przepuszcza mniej powietrza niż pierwotnie zakładano.

W tym przewodniku omówiono, z czego wykonana jest chłodnica ze stopu aluminium agregatu prądotwórczego, czym różnią się rdzenie rurowo-żebrowe oraz rdzeniowo-płytkowe, jak dobrać chłodnicę na podstawie opublikowanych danych silnika, gdzie aluminium faktycznie zawodzi i co należy uwzględnić w arkuszu specyfikacji przed wydaniem zamówienia.

Czym właściwie jest grzejnik ze stopu aluminium

Chłodnica ze stopu aluminium to wymiennik ciepła, w którym rury, żebra, kolektory i zbiorniki są zbudowane ze stopów aluminium i połączone lutem twardym, dzięki czemu gotowa ścieżka chłodziwa nie zawiera mosiądzu ani miedzi.

Producenci grzejników całkowicie aluminiowych Grzejniki te, w całości wykonane z odpornych na korozję stopów aluminium, są lekkie, a jednocześnie trwałe. Doskonały do generatorów morskich, mobilnych i o dużej wydajności... Zobacz produkt →

Lista stopów jest krótsza, niż spodziewa się większość kupujących. Rdzenie agregatów prądotwórczych zbudowane są z trzech rodzin:

• Aluminium 3003 na żebra i rury, wybrane pod kątem odkształcalności i przewodności cieplnej w zakresie od 190 do 205 W/mK.
• Płaszcz 4045 lub 4343 nawinięty na arkusz rdzenia, który dostarcza wypełniacz lutowniczy podczas cyklu pieca.
• 6061 lub 6063 do spawanych zbiorników, ram i wsporników, gdzie wytrzymałość konstrukcyjna ma większe znaczenie niż przenoszenie ciepła.

Etap łączenia oddziela prawdziwy grzejnik aluminiowy od zmontowanego. Lutowanie w kontrolowanej atmosferze (CAB) przepuszcza cały rdzeń przez piec azotowy w temperaturze około 600 stopni C, w wyniku czego płaszcz topi się, a każdy styk żeberka z rurą staje się spoiwem metalurgicznym. Rdzeń wykorzystujący rozszerzalność mechaniczną lub żywicę epoksydową traci powierzchnię styku podczas cykli nagrzewania, a utrata kontaktu to najszybsza droga do gorącej głowicy cylindrów.

Geometria rdzenia rurowego i żebrowego a geometria rdzenia płytowo-żebrowego

Geometria rurowo-żebrowa jest domyślną geometrią chłodnic generatora diesla, ponieważ można ją czyścić mechanicznie; płytowo-żebrowy jest wybierany, gdy stała przegroda musi zapewniać maksymalne odprowadzanie ciepła z czystego powietrza.

Szczelina między nimi zmniejsza się po uwzględnieniu konserwacji. Rdzeń płytowo-żebrowy zanieczyszczony pyłem kopalnianym może stracić większą pojemność w ciągu jednego sezonu niż rdzeń rurowo-żebrowy w ciągu trzech lat, ponieważ nie można wybić stosu lutowanych płyt, a czyszczenie chemiczne rzadko dociera do dolnej połowy bloku. Matematykę dotyczącą wymiarowania obu geometrii opisano w tym przewodniku dotyczącym wymiarowania rdzenia żeberek rurowych i żeberek płytowych.

Producenci grzejników generatorowych rurowo-żebrowych W tej klasycznej konstrukcji zastosowano trwałe rurki i blisko rozmieszczone żebra, aby zmaksymalizować powierzchnię wymiany ciepła. Niezawodny, ekonomiczny i łatwy w utrzymaniu, pasuje do każdego... Zobacz produkt →

Dobór grzejnika ze stopu aluminium na podstawie danych silnika

Dobieraj chłodnicę na podstawie opublikowanego współczynnika odprowadzania ciepła przez płyn chłodzący silnika, a nie na podstawie wartości kW na tabliczce znamionowej.

Konstruktorzy silników publikują dla każdej wartości współczynnik oddawania ciepła przez płaszcz wodny i chłodnicę końcową. W agregatach prądotwórczych z silnikiem Diesla obciążenie po stronie płynu chłodzącego zwykle waha się w granicach od 0,30 do 0,45 kW ciepła na każdy 1 kW mocy wyjściowej na wale, w zależności od tego, czy chłodnica końcowa dzieli obwód płaszcza. Zestaw o mocy 500 kW tłoczy zatem około 150–225 kW do chłodziwa i to właśnie ta liczba, a nie 500, stanowi podstawę doboru rdzenia.

Korekta otoczenia to miejsce, w którym projekty zastępcze najczęściej kończą się niepowodzeniem. Rdzeń przystosowany do pracy w temperaturze otoczenia 40 stopni C nie utrzyma temperatury chłodziwa na poziomie 50 stopni C. Zabudżetuj 10 do 18 procent większej powierzchni czołowej lub zaakceptuj węższy margines pomiędzy normalną roboczą temperaturą chłodziwa a wartością zadaną alarmu. Krzywa wentylatora ma takie samo znaczenie jak rdzeń: gęstsze żebra zwiększają ciśnienie statyczne po stronie powietrza, ten sam wentylator przepuszcza wówczas mniej powietrza, a dodatkowa powierzchnia znosi się.

Gdzie zawodzą grzejniki ze stopu aluminium

Chłodnice ze stopu aluminium znacznie częściej ulegają awariom po stronie płynu chłodzącego niż po stronie powietrza, a mechanizmem prawie zawsze jest zanieczyszczenie chlorkami lub zmieniające się pH.

Aluminium chroni się cienką pasywną warstwą tlenku. Warstwa ta utrzymuje pH od 7,5 do 9,5 w przypadku glikolu z inhibitorem i rozpada się, gdy płyn chłodzący wypłynie poza okno lub gdy chlorek z nieoczyszczonej wody uzupełniającej przekroczy limit zapisany w specyfikacji producenta silnika, który zwykle wynosi około 40 ppm w przypadku aluminiowych układów chłodzenia.

Na zestawach przybrzeżnych i offshore ochrona powietrza jest tak samo ważna jak skład płynu chłodzącego. Prawidłowo nałożona powłoka epoksydowa lub poliuretanowa na oczyszczony rdzeń wydłuża żywotność znacznie powyżej pięciu do siedmiu lat, w których niepokryty rdzeń przetrwa we mgle solnej, pod warunkiem, że krawędzie żeberek są całkowicie pokryte, a powłoka nie jest tak gruba, aby wypełniała szczeliny żeber.

Producenci grzejników generatorowych dla środowiska przybrzeżnego Zbudowane z materiałów odpornych na korozję solną i powłok ochronnych, grzejniki te zapewniają długotrwałą wydajność w wilgotnym, zasolonym środowisku. Idealny do portów, mórz... Zobacz produkt →

Koszt, czas realizacji i karta specyfikacji

Niestandardowy grzejnik ze stopu aluminium do agregatu prądotwórczego o mocy od 200 do 800 kW kosztuje zwykle od 15 do 30 procent mniej niż rdzeń zamienny marki OEM, a czas realizacji wynosi od trzech do sześciu tygodni, gdy nie jest potrzebne żadne nowe oprzyrządowanie.

Czas realizacji zależy od kompletności specyfikacji. Kupujący, którzy dostarczą rysunek wymiarowy i dane dotyczące przepływu chłodziwa, otrzymają wiarygodną wycenę w ciągu kilku dni. Kupujący, którzy prześlą zdjęcie, otrzymają najpierw tydzień na pytania. Siedem pozycji na arkuszu zapobiega niemal każdemu opóźnieniu:

1. Obwiednia rdzenia, położenie zbiorników i środki otworów montażowych na zwymiarowanym rysunku.
2. Wymagane odprowadzanie ciepła w podanym otoczeniu, przy przepływie chłodziwa w litrach na minutę i temperaturze na wlocie.
3. Przepływ powietrza w metrach sześciennych na sekundę przy roboczym ciśnieniu statycznym wentylatora.
4. Ciśnienie próbne po stronie chłodziwa, zwykle 1,5-krotność wartości znamionowej korka ciśnieniowego.
5. Porty do napełniania, opróżniania, czujnika temperatury, wyłącznika niskiego poziomu płynu chłodzącego, przelewu i odpowietrzania.
6. Specyfikacja powłoki, jeśli lokalizacja jest przybrzeżna, chemiczna lub morska.
7. Dane porównawcze: numer części OEM, zakres seryjny silnika i model agregatu prądotwórczego.

W przypadku rodzin silników o dużej objętości istnieją już wstępnie zaprojektowane rdzenie, które pozwalają całkowicie uniknąć kosztów oprzyrządowania, w tym chłodnice generatorów kompatybilne z Cummins, które pasują do standardowych wzorów montażu. Ta trasa kosztuje mniej i jest dostarczana szybciej niż w pełni niestandardowy rdzeń, co sprawia, że ​​jest to pierwsze pytanie, które warto zadać przed zapłaceniem za nowe oprzyrządowanie.

Często zadawane pytania

Czy grzejniki ze stopów aluminium są lepsze do agregatów prądotwórczych niż miedź-mosiądz?

W przypadku nowych jednostek tak, prawie w każdym przypadku. Aluminium pozwala zaoszczędzić około 40 procent masy rdzenia, łatwiej formuje się w niestandardowe kształty zbiorników i kosztuje mniej przy tej samej wydajności chłodzenia. Miedź-mosiądz zachowuje jedną wąską zaletę: starszą instalację, w której koperta montażowa nie może się zmienić, a pasujący rdzeń miedziany jest nadal dostępny z półki.

Jak długo wytrzymuje chłodnica ze stopu aluminium w zestawie generatora diesla?

Realistyczne jest osiem do dwunastu lat w przypadku lokalizacji w głębi lądu przy zapewnionym obiegu chłodziwa. Zestawy przybrzeżne i przybrzeżne bez wysokiej jakości powłoki zwykle wytrzymują od czterech do siedmiu lat, a każda jednostka zalana nieoczyszczoną wodą z kranu ulega awarii wcześniej, niezależnie od tego, gdzie się znajduje.

Czy można naprawić nieszczelny grzejnik ze stopu aluminium?

Zwykle tak jest w przypadku rdzeni rurowo-żebrowych. Po wyjęciu zbiornika rurkę odprowadzającą zatyka się lub ponownie lutuje, a rdzeń można prętować w tym samym przejściu. Rdzenie płytowo-żebrowe w rzeczywistości nie nadają się do naprawy w terenie, ponieważ otwarcie zestawu lutowanych płyt powoduje jego zniszczenie, dlatego nieszczelny zespół płytkowo-żebrowy należy raczej wymienić niż naprawić.

Czy chłodnica ze stopu aluminium wymaga innego płynu chłodzącego?

Wymaga płynu chłodzącego z inhibitorami dopuszczonego do stosowania z aluminium, zwykle na bazie kwasu organicznego o przedłużonej trwałości, zawierającego 40–60% glikolu i wody uzupełniającej niezawierającej chlorków. Konwencjonalne chłodziwa zawierające dużo krzemianów mogą powodować osadzanie się osadów w małych aluminiowych rurkach, dlatego w obwodach aluminiowych nigdy nie należy używać czystej wody.