Vandkøling
Et kølesystem , hvor det primært varmeafledende kølemiddel er vand , kaldes vandkøling . Vandkøling kan f.eks. Bruges til at afkøle en motor , et kraftværk , en konverter , en computer ( PC -vandkøling ) osv. Ved hjælp af stående vand eller et tilstødende eller kontinuerligt vandkredsløb.
Afhængigt af applikationen bruges andre væsker til køling i stedet for vand:
.
Vandkøling i kraftværker
Der er ofte to separate kølekredsløb til vandkøling i moderne termiske kraftværker . Disse er det hovedsageligt åbne hovedkølekredsløb (også kendt som "sekundær kredsløb") og det normalt lukkede sekundære kølevandskredsløb (også kendt som "primære kredsløb").
Eksempel: I et kulfyret kraftværk fordamper kulforbrændingen i kedlen vandet i det primære kredsløb, hvilket i høj grad øger dets specifikke volumen. Den varme damp under tryk ledes derefter til en dampturbine , hvor dampen ekspanderer og afkøles. Bag møllerne ekstraheres så meget termisk energi fra dampen ved lavt tryk og temperatur i en varmeveksler (“ kondensator ”), at den kondenserer igen (bliver flydende). Det specifikke volumen reduceres derved; vandet pumpes tilbage i kedlen, trykforskellen overvindes af fødevandspumpen . I kondensatoren afkøles den primære kredsløbsdamp med vand, som tages fra en nærliggende vandmængde - flod, sø eller hav, sjældnere grundvand. Hvis det tilbagetrukne kølevand efter afkøling af det primære kredsløb er for varmt til en returledning til vandet, afkøles det til den nødvendige temperatur i et køletårn . Sådanne køletårne er udbredt.
To kølekredsløb gør det muligt for det lukkede primære vandkredsløb at indeholde antikorrosionsmidler eller for at blive fuldstændig demineraliseret, mens det ekstra vand i hovedkølevandssystemet højst er decarboniseret.
Nogle typer atomkraftværker , såsom trykvandsreaktoren , har et andet lukket kredsløb imellem. Denne konstruktion har den fordel, at der som regel ikke forekommer radioaktive stoffer i det andet kredsløb mellem dampgeneratoren og turbinen. Vandet i en atomreaktors primære kredsløb skal være fri for neutronabsorberende stoffer såsom bor og cadmium .
I tilfælde af akslerne af generatorer , de varmetab, der forekommer i de to glidelejer vaskes rundt ved tilførsel af ca.. 10-20 ° C koldt vand eller lejet olie afkøles for at holde lejetemperaturen konstant på omkring 50 til 55 ° C. Cirka 25 liter / s og maskine er en lavere vejledende værdi for en 20 MVA maskine ved 600 1 / min og selvfølgelig afhængig af maskinens ydelse. For store generatorer med en effekt på 1200 MW kan for eksempel både generatorrotoren og generatorstativet afkøles med vand. De nødvendige kølevandsmængder ved fuld belastning er ca. 120 m³ / t for rotoren og ca. 25 m³ / t for stativet.
Anvendes i forbrændingsmotorer
Firetaktsmotorer og diesel totaktsmotorer i skibe er vandkølet med få undtagelser. Vandkøling giver forskellige fordele i forhold til luftkøling. Vand sikrer ensartet varmetransport og kan aflede en stor mængde varme. Næppe nogen effekt (hjælpenergi) er nødvendig til køling sammenlignet med køleventilatorer til luftkøling; Væskekøling kan klare sig uden hjælpende energi, hvis termosifoneffekten sikrer tilstrækkelig cirkulation af kølemediet. Afledning af varme til opvarmningsformål er meget let med en varmeveksler. Motorblokdesignet og dermed de nødvendige forme er lette at fremstille. Vandkøling holder temperaturforskellen på de enkelte motordele og dermed den mulige forsinkelse lav. Dette gør det igen muligt at øge effekttætheden af forbrændingsmotorer . Vandjakken har også en lydisolerende effekt. Især benzinmotorer med høj kompression er afhængige af vandkøling i topstykkernes hoved , da kompressionsvarmen ellers ville føre til uønsket spontan forbrænding og dermed en tendens til at banke . På grund af vandets høje varmetransportkapacitet kan motorerne gøres mere kompakte. For at øge kølemidlets kogepunkt drives køleanlægget normalt med overtryk.
Vandkøling har også flere ulemper. Kølevæsken kan fryse, hvis den er meget kold; den udvider sig derefter og kan briste radiatoren eller endda motorblokken. Yderligere fejlkilder som lækager, defekter i vandpumpen, radiator, termostat osv. Reducerer pålideligheden.
Fairway bruges ofte som kølevæske i forbrændingsmotorer i fartøjer .
Vandkøling i enheder
Sender og effektelektronik
Siden 1930 er de rørudstyrede effektforstærkere på højeffektsendere blevet afkølet med vand. Da der forekommer høje elektriske spændinger her, kan der kun bruges destilleret eller i det mindste deioniseret vand, da det kun har en meget lav elektrisk ledningsevne . Dette afgiver sin varme i en varmeveksler til et andet kredsløb, hvor vandet ikke skal opfylde særlige renhedskrav, da det ikke kommer i kontakt med nogen levende komponenter.
Fordampningskondensationskøling bruges til højtydende rør. Med denne teknologi adskilles dampgenerering og kondens ikke rumligt fra hinanden. Kølevæsken strømmer gennem kølekanalen, som er udstyret med riller orienteret mod anodens inderside. Dampen, der genereres i disse riller, kommer ind i hovedkølekanalen, hvor den hvirvles og kondenseres igen. Da denne proces finder sted ved temperaturer på over 100 ° C, og ændringen i den fysiske tilstand fra væske til gasformig anvendes, kan denne afkølingsmetode sprede store mængder varme selv med relativt små rør på grund af fordampningens entalpi, der kræves til fordampning .
Vandkøling bruges også i kraftelektronik , f.eks. I transmissionssystemer eller omformere (f.eks. Trækkonverter i jernbanekøretøjer). Mindre sendere udstyret med halvledere har ingen vandkøling. I nyere sendere bruges vandkøling af nogle producenter med en højere ydelse fra ca. 1 kW.
Store transformere og røntgenmaskiner afkøles med olie .
Omformere i HVDC -systemer har ofte vandkøling. Med de tidligere anvendte kviksølvdampventiler var dette normalt nødvendigt for afkøling af katoden; i systemer udstyret med halvledere er ren luftkøling mulig, men bruges sjældent. Sådanne systemer med oliekølede konverterventiler som HVDC Volgograd-Donbass og HVDC Cahora Bassa er også blevet implementeret, men denne teknologi har ikke fanget sig.
I hybridkøretøjer er der undertiden to separate vandkølekredsløb: en til forbrændingsmotoren og en anden til de fire-kvadrantaktuatorer, der styrer elmotorerne og, om nødvendigt, til elektroniske komponenter, der regulerer den elektricitet, der genereres af motorerne, der fungerer som generatorer for drevet batteri under regenerativ bremsning .
Personlig computer
Vandkøling bruges også i moderne pc -systemer til stille og effektiv køling af individuelle komponenter. Oftest afkøles hovedprocessoren . Andre komponenter, der kan integreres i kølekredsløbet, er grafikkort , bundkortchipsæt , harddiske , strømforsyninger , spændingsomformer og RAM -byggesten.
Vandkøling til pc'er er meget almindelig i PC -modringscirkler . I mellemtiden er der opstået et stort marked for vandkøling.
Fordelene ved vandkøling er på den ene side effektiv afkøling af hardwaren med overklokningsbredde på CPU'en, hvilket er vigtigt for moddere og overclockere takket være forbedret varmeafledning. På den anden side fungerer køling næsten lydløst, da store, langsomt roterende ventilatorer kan bruges på radiatoren (varmeveksleren) eller passive radiatorer uden ventilatorer kan bruges. Desuden øges pålideligheden og levetiden for de vandkølede komponenter normalt. Afhængig af den anvendte pumpe kan vandkøling være en af de mest energieffektive afkølingsmetoder.
Ulemper er den betydeligt større installationsindsats, de forholdsvis høje omkostninger og - hvis installationen ikke udføres korrekt - behovet for vedligeholdelse. Ofte fører ikke brug af kabinetventilatorer til overophedning af individuelle komponenter, fordi de ikke er inkluderet i kølekredsløbet. Afhængigt af antallet af installerede komponenter kan der være behov for mere plads i huset.
Sammenlignet med andre pågældende væsker har vand den højeste varmekapacitet og er derfor førstevalget ved opbygning af et cirkulerende væskekølesystem. For at undgå mulige korrosionsproblemer med den sædvanlige blandede metalinstallation kan der bruges kommercielt tilgængelig frostvæske fra køretøjstilbehøret.
Lasere og lamper
Blandt andet er gasudladningslamperne til excitation af solid-state lasere vandkølet. Sammen med laserstangen er de placeret direkte i deioniseret kølevand.
High-power diodelasere er også ofte vandkølede. Der skelnes mellem aktiv og passiv køling:
- Ved aktiv vandkøling strømmer vandet i kølelegemet direkte under laserstangen i mikrokanaler
- med passiv vandkøling, kun kølepladen bærer laseren submount er vandkølet
Kraftfulde kuldioxidlasere og deres spejle er også ofte vandkølede:
- Kuldioxidlasere med langsom langsgående strøm har udladningsrør med vandkølingskappe
- Hurtige og tværgående kuldioxidlasere har en gas-vand varmeveksler i gas kredsløb
Andre anvendelser
Eksempler er nogle anvendelser til vandkøling: destillation , højovn , laboratorietermostater, højtydende elmotorer , plasma- jetdyser, gamle maskingeværer , generatorer i motorkøretøjer
Se også
- Reflux kondensator
- Fordampningskøling
- Termosifon køling
- Varmeledning (varmepipe)
- Deep Lake vandkøling
- varme
- Varmekapacitet for vand