Intercambiador de calor

Un intercooler es un intercambiador de calor utilizado para enfriar un gas después de la compresión. ^[1] Los intercoolers, que a menudo se encuentran en motores turboalimentados , también se utilizan en compresores de aire , acondicionadores de aire , refrigeración y turbinas de gas .

El intercooler, que se utiliza con mayor frecuencia en motores turboalimentados , se utiliza para contrarrestar el calor de la compresión y la absorción de calor en el aire de admisión presurizado. Al reducir la temperatura del aire de admisión, el aire se vuelve más denso (lo que permite que se inyecte más combustible, lo que aumenta la potencia) y es menos probable que sufra preignición o detonación . Se puede proporcionar un enfriamiento adicional rociando externamente una fina niebla sobre la superficie del intercooler, o incluso en el propio aire de admisión , para reducir aún más la temperatura de carga de admisión a través del enfriamiento por evaporación .

Los intercoolers pueden variar drásticamente en tamaño, forma y diseño, dependiendo del rendimiento y los requisitos de espacio del sistema. Muchos automóviles de pasajeros utilizan intercoolers montados en la parte delantera, ubicados en el parachoques delantero o en la abertura de la parrilla, o intercoolers montados en la parte superior, ubicados sobre el motor. Un sistema de intercooler puede utilizar un diseño aire-aire, un diseño aire-líquido o una combinación de ambos.

En los motores de automóviles en los que se utilizan varias etapas de inducción forzada (por ejemplo, un motor biturbo secuencial o un motor biturbo ), el intercooler suele tener lugar después del último turbocompresor/sobrealimentador. Sin embargo, también es posible utilizar intercoolers separados para cada etapa de la turboalimentación/sobrealimentación, como en el coche de carreras de récord de velocidad terrestre JCB Dieselmax . Algunos motores de aviación también utilizan un intercooler para cada etapa de la inducción forzada. ^{[ cita requerida ]} En los motores con turbocompresor de dos etapas, el término intercooler puede referirse específicamente al enfriador entre los dos turbocompresores y el término posenfriador se utiliza para el enfriador ubicado entre el turbo de segunda etapa y el motor. Sin embargo, los términos intercooler y enfriador de aire de carga también se utilizan a menudo independientemente de la ubicación en el sistema de admisión. ^[2]

Los intercoolers aire-aire son intercambiadores de calor que transfieren calor del aire de admisión directamente a la atmósfera. Alternativamente, los intercoolers aire-líquido transfieren el calor del aire de admisión a un líquido intermedio (normalmente agua), que a su vez transfiere el calor a la atmósfera. El intercambiador de calor que transfiere el calor del fluido a la atmósfera funciona de forma similar al radiador principal del sistema de refrigeración de un motor refrigerado por agua, o en algunos casos el sistema de refrigeración del motor también se utiliza para el sistema de intercooler. Los intercoolers aire-líquido suelen ser más pesados ​​que sus homólogos aire-aire, debido a los componentes adicionales que forman el sistema (por ejemplo, bomba de circulación de agua, radiador, fluido y tuberías).

La mayoría de los motores marinos utilizan intercoolers aire-líquido, ya que se puede acceder fácilmente al agua del lago, río o mar para fines de refrigeración. Además, la mayoría de los motores marinos están ubicados en compartimentos cerrados donde obtener un buen flujo de aire de refrigeración para una unidad aire-aire sería difícil. Los intercoolers marinos toman la forma de un intercambiador de calor tubular con el aire pasando alrededor de una serie de tubos dentro de la carcasa del enfriador y el agua de mar circulando dentro de los tubos. Los principales materiales utilizados para este tipo de aplicación están destinados a resistir la corrosión del agua de mar: cobre-níquel para los tubos y bronce para las cubiertas de agua de mar.

Una alternativa al uso de intercoolers (que hoy en día se utiliza muy poco) era inyectar el exceso de combustible en la cámara de combustión, de modo que el proceso de vaporización enfriara los cilindros para evitar la detonación. Sin embargo, este método tenía las desventajas de aumentar el consumo de combustible y las emisiones de gases de escape . ^[3]

Los intercoolers se utilizan para eliminar el calor residual de la primera etapa de los compresores de aire de dos etapas. Los compresores de aire de dos etapas se fabrican debido a su eficiencia inherente. La acción de enfriamiento del intercooler es la principal responsable de esta mayor eficiencia, acercándola a la eficiencia de Carnot. Eliminar el calor de compresión de la descarga de la primera etapa tiene el efecto de densificar la carga de aire. Esto, a su vez, permite que la segunda etapa produzca más trabajo a partir de su relación de compresión fija. Agregar un intercooler a la configuración requiere inversiones adicionales.

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