Intercooler Nedir? -Intercooler Hakkında

'Trafik Bilgisi & Teknik Bilgiler' forumunda Mavi_Sema tarafından 25 Ağustos 2009 tarihinde açılan konu

  1. Mavi_Sema

    Mavi_Sema Özel Üye

    Sponsorlu Bağlantılar
    Intercooler Nedir? -Intercooler Hakkında konusu
    İçten yanmalı bir motorun verebileceği maksimum güç, silindirlerinde verimli bir şekilde yakabileceği yakıt miktarı ile sınırlıdır. Bu ise, silindirine bir çevrimde alınan ve yakıtın yanmasını sağlayacak hava sarfiyatı ile ilgilidir. Aynı hacimdeki bir motordan daha fazla güç elde etmek için, silindir içerisine daha fazla hava almak gerekir. Bu da aşırı doldurma uygulaması ile gerçekleşir.

    Aşırı doldurmalı motorlarda sıkıştırma işlemi, basınçla beraber sıcaklığı da arttırır. Bu da dolgu havasının yoğunluğunu azaltarak volümetrik verimin düşmesine sebep olur. Buna bağlı olarak, motor gücünde azalma görülür. Amaç, silindire gönderilen havanın yoğunluğunu arttırarak, silindire bir çevrimde alınan hava miktarını arttırmak olduğu için; ısınarak yoğunluğu azalan havanın, kompresör çıkışı ile silindir girişi arasında soğutulması gerekir. Bu soğutma, aynı zamanda sıkıştırma başı sıcaklıklarının, dolayısı ile genel sıcaklık seviyesinin yükselmemesi için gereklidir. Bu soğutma işlemi, "intercooler" olarak isimlendirilen bir ara soğutucu ile gerçekleştirilir (Anderson ve ark .,1985).
    [​IMG]
    Yukarıdaki Şekil, Bir Intercooler ın Komple Görünüşü

    Ara soğutma sonucu, aynı doldurma basıncı için motora emilen havanın miktarı arttığından, ulaşılan ortalama efektif basınç da büyümekte ve hem mekanik verim göreceli olarak büyüdüğü ve hem de düşen sıcaklıklar ile ısı kaybı azaldığı için motor verimi de artmaktadır.

    Arasoğutucular ağır yük ve yolcu taşıtlarında, demiryolu araçlarında, gemilerde ve az da olsa otomobillerde (özellikle yarış otolarında) kullanılmaktadır.

    Arasoğutma işlemi :

    a) Motorun soğutma sistemine bağlı bir su soğutmalı ısı değiştiricisi ile.
    b) Motorun soğutma sisteminden bağımsız bir su soğutmalı ısı değiştiricisi ile,
    c) Hava soğutmalı bir ısı değiştiricisi ile.
    d) Bağımsız vantilatörü olan (tip-türbine) hava soğutmalı ısı değiştiricisi ile yapılmaktadır.

    Intercool ve Intercooler

    Arasoğutma veya arasoğutucu kelimeleri, motor üreticileri tarafından , İngilizce olarak kullanılan intercooling veya intercooler kelimelerinin Türkçe'ye çevrilmiş halidir. Arasoğutma kelimesinden; motor emme manifoldu ile türboşarj arasına yerleştirilmiş ısı değiştiricisi ile soğutma yapılması anlamı kastedilmektedir. Egzoz gazlarından aldığı enerji ile dönen türbin miline akuple kompresör, atmosferden aldığı havayı (atmosfer basıncından ) yüksek bir basınçla emme manifolduna göndermektedir. Bu arada yüksek basınç ve kazanmış olduğu hız ile artan sıcaklığından dolayı yoğunluğu azalmış, içerdiği oksijen miktarı düşmüştür. Emme manifolduna girmeden önce bir ısı eşanjörü ile havanın bünyesindeki ısı, atmosfere transfer edilerek soğutulmaktadır. Böylece hava miktarında artma ve soğuma temin edilerek;

    a) Yakıt ekonomisinin geliştirilmesi,
    b) Motor gücünün arttırılması,
    c) Motor dayanıklılığının arttırılması,
    d) İyi bir yanma ile motor gaz emisyonlarının azaltılması, özellikleri iyileştirilmiş olur .

    Yüklü bir kamyon türboşarjından 300 °F ( 149 °C ) sıcaklığında çıkan havanın sıcaklığı, hava soğutmalı bir ara soğutucudan çıktıktan sonra 110°F ( 43,3 °C)' ye kadar düşürülebilmektedir .

    Aşırı doldurmalı motorlarda, doldurucu çıkışındaki hava soğutucunun ara soğutucu ( intercooler )'da soğutulması, ısı eşanjörlerinin çalışma prensibi ile , su-hava. veya hava- hava etkileşimi ile gerçekleşmektedir (Borat ve ark.,1994 ).
    [​IMG]
    Intercoolerın Yapısı

    Ara soğutucu, üç kısımdan oluşur:

    1- Hava kazanları
    2- Tüpler ( Hava kanalları)
    3- Kanatçıklar (Finiler)

    Hava kazanları, giriş ve çıkış kazanı olarak iki kısma ayrılır ve genellikle peteklerin sağ ve sol taraflarına yerleştirilir. Bu kazanlar havanın tüplere eşit dağılımını sağlayabilmek için giriş ve çıkış noktalarına doğru genişleyen bir şekilde yapılırlar.

    Havanın, içinden geçerek üzerindeki ısının kanatçıklara verilmesini sağlayan kanallara, tüp denir ve iki kanatçık arasına bir tüp gelecek şekilde bir dizayn yapılır. Havanın türbülans yaparak daha iyi bîr ısı transferi sağlaması için, tüplerin iç kısımlarına kanatçıklar yerleştirilir.

    Tüp üzerindeki ısıyı iletim yolu ile alarak havanın soğutulmasını sağlayan elemanlara ise kanatçık denir. Kanatçıkların yüzey alanı arttıkça, hava ile temas eden yüzey de artar. Ancak kanatçıklar içerisinden havanın akarak geçebilmesi için bir boşluk bırakılması gerekir. Bu nokta, kanatçık yüzey alanını sınırlayan bir faktördür.
    [​IMG]
    Yukarıdaki Şekil, BMW 3M Aşırı Doldurma & Intercooler Sistemi

    Ara soğutucular, genellikle radyatörün ön tarafına ve radyatöre 2- 3 cm aralık kalacak şekilde yerleştirilirler. Şekilde bir ara soğutucunun motora monte edilmiş hali görülmektedir.

    Tüp ve kanatçıların birbirine monte edilmiş haline partikül ve benzeri maddelerin birikerek soğutma kapasitesini düşürmesi önemli bir sakıncadır. Eğer bu tür maddeler ara soğutucunun herhangi bir bölgesine birikirse, o bölgeyi tıkar ve soğutucu havanın geçişi engellenmiş olur. Böyle bir durumda o bölge aşırı ısınır. Bu ise, ara soğutucuda çarpılma ve çatlamaya yol açar.

    Bu tür durumlar özellikle maden ocaklarında, orman işlerinde ve tozlu ortamlarda çalışan araçlarda sıkça görülür. Böyle yerlerde periyodik bakım daha da önem kazanır. Böyle bir durum söz konusu olduğunda, peteğin dış kısmı muhakkak surette temizlenmelidir.

    Türbo kompresörden gelen herhangi bir arıza durumunda ara soğutucunun içine yağ dolabilir. Bu ise iç temizliği gerektirir. İç temizlikte, temizlik maddesi olarak deterjan, solvent ve saf su kullanılmalı ve bu maddeler ara soğutucunun içinde fazla bekletilmemelidir. Temizlik için kesinlikle şebeke suyu kullanılmaz. Herhangi bir şekilde ara soğutucunun iç yüzeyinde paslanma oluşur ise, ara soğutucu yenisi ile değiştirilmelidir.

    Ara soğutucunun bir diğer kontrolü ise, birleştirme noktalarında veya herhangi bir noktada kaçak olup olmadığının tespit edilmesidir. Bu kontrolde ara soğutucu içerisine basınçlı hava gönderilir. Basınç değeri bir manometre ile okunur. Aynı manometrede bir basınç düşümü olup olmadığı gözlenir. Kaçak var ise, sabunlu su ile kaçağın hangi noktada olduğu tespit edilir.

    Bir ara soğutucu dizaynı yapılırken bir takım değerler ve sınırlamalar göz önünde tutulur. Bunlar kısaca :

    1- Ara soğutucu giriş ve çıkış sıcaklıkları
    2- Ara soğutucu ebatları
    3- Ara soğutucudan geçen hava debisi
    4- Ara soğutucunun soğutma gücü
    5- Kompresör verimi
    6- Türbin verimi

    olarak sayılabilir. Bu değerler genellikle motor üreticisi olan firmalar tarafından taşıt özelliklerine göre belirlenir.

    Intercooler Çeşitleri

    Ara soğutma işlemi;

    a) Hava soğutmalı ara soğutucu
    b) Su soğutmalı ara soğutucu ile yapılır

    a) Hava Soğutmalı Intercooler

    Hava etkileşimi ile çalışan arasoğutucular yük ve yolcu taşımacılığında kullanılmaktadır. Araç radyatörünün önüne monte edilerek gerek motor soğutma vantilatörü tarafından emilen havanın ilk teması, gerekse seyir rüzgarının ilk temasının ara soğutucuya olması sağlanmaktadır. Araç, yüksek hızlarda iken seyir hızından faydalanabilir ama düşük hızlarda ve hareketsiz durumlarda sadece soğutucu vantilatör etkili olmaktadır. Bu durumlarda arasoğutucuya fazla ihtiyaç olmamaktadır (Holmer,1979) .

    Soğutucu vantilatörünün hem radyatörü hem de arasoğutucuyu etkili bir şekilde soğutması amacıyla, emiş kaybı olmaması için, radyatör kenarlarından vantilatör etrafını çevreleyen davlumbaz mevcuttur. Ama arasoğutucu etrafında davlumbaz bulunmamaktadır. Dolayısıyla radyatör ve arasoğutucu arasındaki mesafe önem kazanmaktadır. Bu mesafenin gereğinden az olması halinde, radyatörün soğutulması engellenmiş olur. Mesafenin fazla olması durumda ise, soğutma vantilatörünün emdiği hava kısa devre yaparak , arasoğutucudan sonra radyatöre değil yan boşluklara gitmesine sebep olacaktır. Bu aralığın, yapılan testler sonucunda 3- 5 cm arasında olması gerekmektedir.
    [​IMG]
    Hava Soğutmalı Intercooler Devresi

    Hava soğutmalı ara soğutucuların tip-türbine adı verilen değişik bir dizaynı da mevcuttur. Böyle bir sistemde ara soğutucu radyatörden ayrıdır ve bir fanı vardır. Bu sistemin avantajı, motorun ihtiyacı olduğunda çalışmasıdır. Bu sistem diğerinden daha pahalıdır.

    b) Su Soğutmalı Intercooler

    Su-hava etkileşimi yani, dolgu havasının su ile soğutulması temel esaslı arasoğutucular yük ve yolcu taşımacılığındaki araçlarda kullanılmamaktadır. Daha çok gemi ve lokomotif dizellerinde kullanılmaktadır. Dolaşımda, ya motorun soğutulmasındaki su ( kapalı devre ), veya motor soğutma sisteminden bağımsız bir sefer kullanılan su ( açık devre ) vardır. Bu tip ara soğutma (intercooling) büyük hacimli motor ve aşırı doldurmasında kullanılır. Bu gibi motorlarda motor hacminin büyük olması, seyir rüzgarından etkili bir şekilde faydalanmamasından dolayı hava ile soğutma sistemi verimli değildir. Bununla birlikte su soğutmalı ara soğutucuların bakım periyodu daha sık ve zordur. Ayrıca dolgu hava sıcaklığı, motor soğutma suyu sıcaklığı seviyesinin altına inememektedir. Motor soğutma suyunun muhtemel sızıntısı da dolgu havasının soğutulamaması riskini taşır (Holmer,1979). Şekil 3.2'de su soğutmalı arasoğutucu çalışma şeması görülmektedir.


    Ara soğutucu malzemesi olarak genellikle alüminyum alaşımı kullanılır. Alüminyum alaşımının tercih edilmesinin sebebi olarak; alüminyumun ısı iletim katsayısının fazla olması, ucuz ve hafif olması sıralanabilir. Ara soğutucuda kazan, tüp ve kanatçıklar aynı malzemeden yapılır ve ısı altında noclock breyzing yöntemi ile birleştirilir.

    [​IMG][​IMG]
    Yukarıdaki Şekil, Hava Soğutmalı Tip Türbinli Intercooler Devresi Yukarıdaki Şekil, Su Soğutmalı Ara Soğutucu Devresi

    Intercooler Kontrolü

    Arasoğutucular, imalat aşamasında ve imalat sonrası testlerden geçirilirler. İmalat aşamasında kullanılan malzemelerin, titreşim ve değişik çalışma sıcaklıklarından dolayı oluşan termal genleşme ve büzülmesi dizaynında önem arz etmektedir. Ayrıca sarsıntı ve korozyona dayanıklığı bilinmelidir. Soğutma seviyesi tespitleri de imalat aşamasındaki testlerindendir. Hem imalat sonrası, hem de gerektiği hallerde kullanılırken, sızdırmazlık testleri yapılır.

    Sızdırmazlık testi Şekil 5.6 'de görüldüğü gibi yapılır. Arasoğutucunun bir ağızına hava sızdırmayacak şekilde hava manometresi adapte edilir. Bu manometreden sonra bir vana ve ikinci bir manometre takılır. İkinci manometre birinci manometrenin ölçümünü doğrulamak amacıyla takılır. İkinci ağızdan basınçlı hava verilir. Arasoğutucunun kullanılacağı yere, malzemesi ve büyüklüğüne göre 25 ile 60 psi basınçlı hava ile test edilir. Test esnasında sızdırma ve kaçak olup olmadığını anlamak amacıyla sabun köpüğü ile kaynakla birleşmiş bölgeler kontrol edilir.
    [​IMG]

    Bir Intercooler Test Şeması

    Genellikle arasoğutucunun köşe noktalarından sızıntı olmaktadır. Kullanım esnasında hortumlardaki patlama, kışın sineklik veya ön panjurda çamur birikmesi performansı düşüren önemli etken olduğundan sık sık kontrol edilmelidir.

    Kullanıcılar, performansının hemen hemen aynı olması, Avrupa'da imal edilenin tamirinin mümkün olmaması ve pahalı olması dolayısıyla yerli üretimi tercih etmektedirler.

    Arasoğutucunun araç üzerindeki performans testleri ise rüzgar tünellerinde roll test ve şasi dinamometresi ile yapılmaktadır.


    ALIntı.
     
  2. gül_üm

    gül_üm Üye

    Paylaşım için teşekkür ederiz...
     

Bu Sayfayı Paylaş