İçeriğe atla

Mum termostatik eleman

Araba motoru mum termostatik elemanI

Mum termostatik eleman 1934 yılında Sergius Vernet (1899–1968) tarafından icat edildi.[1] Başlıca uygulaması motor soğutma sisteminde kullanılan otomotiv termostatlarıdır. Sıhhi tesisat ve ısıtma endüstrilerindeki ilk uygulamalar İsveç’de (1970) ve İsviçre’de (1971) yıllarında yapılmıştır.

Mum termostatik elemanlar, eridiğinde mum’ların ısıl genleşme özelliğini kullanarak ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Bu mum motoru ilkesinin, motor soğutma sistemleri, ısıtma sistemi termostatik radyatör vana’ları, sıhhi tesisat, endüstriyel ve tarım dahil olmak üzere çeşitli uygulamaları vardır.

Otomotiv termostatı

İçten yanmalı motorun termostatı, hava soğutmalı radyatör soğutma sıvısının motor sıcaklığını ayarlayarak motorun sıcaklığını optimum çalışma sıcaklığı civarında tutar. Termostat, araca ve motora bağlı olarak 75 °C ile 88 °C arasında açılır.

Motor çalışma sıcaklığına ulaşmadığı sürece termostat kapalıdır ve soğutucu sıvı sadece motor, devridaim su pompası ve ısıtma elemanı içinde dolaşır.

Termostat açılınca su soğutucu radyatör devreye girer ve asıl soğutma başlar.

Uygun bir şekilde, termostatın hem algılama elemanı hem de kontrol valfi aynı yere yerleştirilebilir, bu da motor sıcaklığının hassas kontrolünde birinci cihaz olarak basit, bağımsız, elektriksiz termostatın kullanılmasına imkan verir.[2] Artık çoğu araçta sıcaklık kontrollü için elektrikli soğutma fanı olsa da, "desteksiz hava akımı zamanın %95'ine kadar yeterli soğutma sağlayabilir"[3] ve bu fan motor iç sıcaklık kontrolü için birincil cihaz değildir.

1920'lerde yapılan araştırmalar soğuk motorun silindir gömlek iç duvarına temas ettiğinde yağ filmini bozan yakıt yoğunlaşmasının silindir gömleğinin aşınmasını artırdığını gösterdi. 1930'larda otomatik termostatın geliştirilmesi, motorun hızlı ısınmasını sağlayarak bu sorunu çözdü.[4]

İlk termostatlar, kaynama noktası istenen açılma sıcaklığının hemen altında olan, sızdırmaz organik bir sıvı kapsülü kullanırdı. Bu kapsüller silindirik bir körük şeklinde yapılmıştı. Kapsül içindeki sıvı kaynadığında, kapsül körüğü genişleyerek termostat içindeki levha pirinç tapa valfi açardı.[5][6] Bu termostatlar çalışırken arızalanabileceğinden, genellikle silindir bloğunun üst kısmındaki su çıkış bağlantısının altına takılarak serviste kolayca değiştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu, aynı zamanda soğutma devresinin erişilebilen en sıcak kısmıydı ve ısınmada hızlı tepki veriyordu.

Soğutma devreleri, termostat kapalıyken bile, genellikle termostattaki küçük bir delikle küçük bir baypas yoluna sahiptir. Bu, ısınırken termostatı ısıtmak için yeterli soğutma suyu akışına izin verir. Ayrıca, sistemi ilk doldururken sıkışan hava için bir kaçış yolu sağladı. Yükselen sıcaklık dağılımını eşit tutmak için genellikle silindir bloğu ve su pompası aracılığıyla daha büyük bir baypas sağlanır.[5]

1930'larda yüksek performanslı uçak motorlarının soğutulması üzerine yapılan çalışmalar, savaş sonrası otomobillerde yaygın hale gelen basınçlı soğutma sistemilerin benimsenmesine yol açtı. Artan basınçla suyun kaynama noktası arttığından, bu basınçlı sistemler kaynama olmadan daha yüksek bir sıcaklıkta çalışabilir. Bu, hem motorun çalışma sıcaklığını, dolayısıyla verimliliğini, hem de soğutucu akışkanın hacimce ısı kapasitesini artırarak daha az pompa gücü gerektiren daha küçük soğutma sistemlerine olanak sağladı.[6] Körüklü termostatın bir dezavantajı, basınç değişikliklerine karşı da duyarlı olması ve bu nedenle bazen aşırı ısınmaya yol açan basınçla tekrar kapanmaya zorlanmasıydı.[6] Daha sonraki mum pelet tipinin dış hacminde ihmal edilebilir bir değişiklik vardır, bu nedenle basınç değişikliklerine karşı duyarsızdır.[6] Aksi takdirde, çalışması önceki tiple aynıdır. 1950'lerde veya daha önceki yıllarda, aslında körüklü termostat takılan birçok arabaya, daha sonra herhangi bir değişiklik gerektirmeden yedek mum kapsül termostat takıldı. Bu en yaygın modern termostat biçimi, artık sızdırmaz bir hazne içinde bir mum pelet kullanır.[6] Bunlar sıvı-buhar geçişi yerine katı-sıvı geçişini kullanır, mum’lar için hacimde büyük bir artış eşlik eder. Mum düşük sıcaklıklarda katıdır ve motor ısındıkça mum erir ve genişler. Kapalı oda, çalışma sıcaklığı aşıldığında bir valf ‘i açan bir çubuğu çalıştırır. Çalışma sıcaklığı sabittir, ancak mumun özel bileşimi tarafından belirlenir, bu nedenle bu tip termostatlar, genellikle 70 ila 90°C (160 ila 200° F) aralığında farklı sıcaklıkları korumak için mevcuttur.[7] Modern motorlar, daha verimli çalışmak ve kirletici emisyonlarını azaltmak için 80 °C (180 °F) üzerinde sıcaklıklarda çalışır.

Termostat kapalıyken, radyatör döngüsünde soğutma sıvısı akmaz ve soğutma suyu bunun yerine motora yeniden yönlendirilerek sıcak noktalardan kaçınılırken motorun hızlı şekilde ısınmasına neden olur. Soğutucu sıvı sıcaklığı nominal termostat açma sıcaklığına ulaşana kadar termostat kapalı kalır. Ardından termostat, soğutma sıvısı sıcaklığı optimum çalışma sıcaklığına yükseldikçe kademeli olarak açılır ve radyatöre giden soğutma sıvısının debisini artırır.

Optimum çalışma sıcaklığına ulaşıldığında termostat, sıcaklık değişikliklerine tepki olarak açıklığını kademeli olarak artırır veya azaltır böylece motor sıcaklığını optimum aralıkta tutmak için motor ısısı çıkışı, araç hızı ve dış ortam sıcaklığı değişikliğinde gerekli olan devridaim su pompasından gelen soğutma sıvısı debisini ve radyatöre giden soğutma sıvısı debisini değişken koşullarda dengeler.

Normal çalışma koşullarında termostat, çalışma koşullarındaki değişikliklere tepki vermek için daha çok açılabilmesi veya açılmasını azaltabilmesi için strok hareketinin yaklaşık yarısına kadar açıktır. Doğru tasarlanmış bir termostat, motor normal çalışırken asla tam olarak açılmaz veya tamamen kapanmaz öbür türlü aşırı ısınma veya aşırı soğutma oluşur.

Çift valfli motor termostatı

Soğutma sıvısı dalgalanmalarının neden olduğu "Termal şoka" duyarlı oldukları için daha sıkı bir sıcaklık kontrolü gerektiren motorlar, "sabit giriş sıcaklık" sistemini kullanabilir. Bu düzenlemede, motora giden giriş soğutması, radyatör soğutma debisiyle yeniden-dolaşanı algılayan debiyi karıştıran çift -valfli termostatla kontrol edilir. Bunlar tek bir kapsül kullanır, ancak iki valf diskine sahiptir. Böylece çok küçük ve basit ama etkili bir kontrol işlevi elde edilir.

Termostat içindeki genleşen madde

Termostat içerisinde kullanılan mum bu amaç için özel olarak üretilir. Nispeten geniş bir karbon zincir uzunluğu aralıklı standart parafin mumu'nun aksine, termostatta kullanılan mumun çok dar karbon molekül zincir aralığı vardır. Zincirlerin kapsamı genellikle belirli son uygulamanın gerektirdiği erime özellikleriyle belirlenir. Bir ürünü bu şekilde imal etmek için çok kesin damıtma seviyeleri gerekir.

Su soğutmalı içten yanmalı motorun genleşme kontrollü termostatı

Lüks segmentte artık birkaç devreli ve harita kontrollü elektrikli termostatlı motorlar da vardır.

Eleman türleri

Düz diyafram elemanı

Kapta bulunan sıcaklık algılayıcı malzeme, diyafram ve kılavuz tarafından sıkıca yerinde tutulan tapa vasıtasıyla basıncı piston'a aktarır. Soğutmada, pistonun ilk konumu bir geri dönüş yayı vasıtasıyla sağlanır. Düz diyafram elemanları özellikle yüksek doğruluk seviyeleri ile dikkat çeker ve bu nedenle esas olarak sıhhi tesisatlarda ve ısıtmada kullanılır.

Sıkma-itme elemanları

Sıkma-itme elemanları, pistonu çevreleyen 'eldiven parmağı' şeklinde sentetik kauçuk manşon benzeri bir bileşen içerir. Sıcaklık arttıkça, termostatik malzemenin genleşmesinden kaynaklanan basınç, pistonu yanal bir sıkıştırma ve dikey bir itme ile hareket ettirir. Düz diyafram elemanında olduğu gibi, piston bir geri dönüş yayı vasıtasıyla başlangıç konumuna geri döner. Bu öğeler biraz daha az doğrudur ancak daha uzun hareket miktarı sağlar.

Özellikler

Strok, pistonun başlangıç noktasına göre hareketidir. İdeal strok, elemanların sıcaklık aralığına karşılık gelir. Eleman tipine göre 1.5 mm ile 16 mm arasında değişebilir.

Sıcaklık aralığı, elemanın minimum ve maksimum çalışma sıcaklığı arasındadır. Öğeler, -15 °C ila +120 °C arasındaki sıcaklıkları kapsayabilir. Elementler, aralığın bir kısmındaki sıcaklık değişimiyle orantılı olarak hareket edebilir veya mumların bileşimine bağlı olarak belirli bir sıcaklık civarında aniden açılabilir.

Histerezis, elemanın ısıtılması ve soğutulması üzerine yukarı ve aşağı strok eğrisi arasında not edilen farktır. Histerez, elemanın termal ataleti ve hareket halindeki parçalar arasındaki sürtünmeden kaynaklanır.[8]

Ayrıca bakınız

  • Termostatik radyatör vanası
  • Termostatik karışım vanası

Dış bağlantılar

Kaynakça

  1. ^ Vernet, Sergius "Thermostat," 2 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. U.S. Patent no. 2,115,501 (filed: 1934 October 1 ; issued: 1938 April 26).
  2. ^ "Engine cooling". Automotive Handbook (3. bas.). Bosch. 1993. s. 413. ISBN 0-8376-0330-7. It is recommended that a temperature-sensitive thermostat incorporating an expansion element be installed to regulate temperature 
  3. ^ Bosch & Automotive Handbook, s. 414
  4. ^ Sir Harry Ricardo - Memories and machines: the pattern of my life Constable, London, 1968. P218
  5. ^ a b Know Your Car (5. bas.). Autocar. 1957. ss. 57-58. 
  6. ^ a b c d e Setright, L. J. K. (1976). "Cooling". Ian Ward (Ed.). Anatomy of the Motor Car. Orbis. ss. 61-62. ISBN 0-85613-230-6. 
  7. ^ Don Knowles, Jack Erjavec Basic automotive service and maintenance Cengage Learning, 2004 1-4018-5208-4 page 140
  8. ^ "Hysteresis Curve Diagram". Rostra Vernatherm. 2011. 12 Kasım 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Termostat</span> sıcaklığı istenen ölçüde sabit tutabilen bir tür kontrol aracı

Termostat, fiziksel bir sistemin sıcaklığını algılayan ve sistem sıcaklığının istenen ayar derecesine yakın tutulması için çalışan bir kontrol aracıdır.

<span class="mw-page-title-main">İçten yanmalı motor</span> yakıtın yanma odasında oksitleyici ile yandığı motor

İçten yanmalı motorlar, yakıt'ın motor içinde yanma odası adı verilen sınırlı bir alan içinde yakılması ile oluşan basıncın, piston denen parçayı hareket ettirmesi ile oluşan makinelerdir.

<span class="mw-page-title-main">Pompa</span>

Pompa, genelde elektrik enerjisini hidrolik enerjiye çevirerek sıvıları veya bazen çamur gibi bulamaçları, mekanik güçle hareket ettiren makinadır.

<span class="mw-page-title-main">Stirling motoru</span>

Stirling motoru, sıcak hava motoru olarak da bilinir. Dıştan yanmalı motorlu bir ısı makinesi tipidir. Isı değişimi prosesi, ısının mekanik harekete dönüşümünün ideal verime yakın olmasına izin verir.

<span class="mw-page-title-main">Klima</span>

Klima, elektrikli klima veya pasif soğutma ve havalandırmalı soğutma dâhil olmak üzere çeşitli diğer yöntemlerin kullanımıyla daha konforlu bir iç ortam elde etmek için kapalı bir alandaki havanın ısı ve nem kontrol edilmesi işlemidir. Klima, "ısıtma, havalandırma ve klima" (HVAC) sağlayan sistem ve teknikler ailesinin bir üyesidir.

<span class="mw-page-title-main">Buzdolabı</span>

Buzdolabı; yaygın olarak buhar sıkıştırma çevrimine göre çalışan, gıdaların soğuk tutularak uzun zaman muhafaza edilmesini sağlayan soğutma makinesidir. Bu bağlamda absorpsiyonlu soğutma ve ayrıca Peltier soğutma sistemleri ile çalışan buzdolapları da mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Antifriz</span>

Antifriz veya dondurmaz, 0 derece ve altında radyatör suyuna katılarak suyun donmasını önleyen kimyasal maddedir. Antifriz daha çok otomobil motorlarında kullanılır. Bir dialkol türü olan etilen glikol (etandiol) ve propilen glikol (propandiol) iyi birer antifrizdir. Yaygın antifrizler, sıvının kaynama noktasını arttırır ve daha yüksek soğutma suyu sıcaklığına izin verir.

Su soğutmalı motor, motorun çalışması esnasında ortaya çıkan aşırı sıcaklıktan dolayı motor yağı ve parçalarının zarar görmemesi için motor bloğunun soğutulmasında soğutucu sıvı (su) sirkülasyonunu kullanan motor tipidir.

Isıtma sistemleri, kullanım mekanlarının istenen sıcaklıkta tutulabilmesi için iç ortamdan dış ortama olan ısı kaybının karşılanması prensibi ile çalışan sistemlerdir. Merkezi ve lokal (bölgesel) olarak iki ana başlıkta toplanabilir.

<span class="mw-page-title-main">Radyatör</span>

Radyatör, ısı eşanjörlerinin bazı tipleri için kullanılan genel bir terimdir. Radyatörler otomobil, binalar ve elektronikte kullanılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma</span>

Soğutma, bir maddenin veya ortamın sıcaklığını, onu çevreleyen ortamın sıcaklığının altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısısının alınması işlemine denir.

<span class="mw-page-title-main">Kojenerasyon</span>

Kojenerasyon, tercihen ısı tüketimi olan yerlerde kullanılan ve aynı zamanda bölge ısıtma ağını yararlı ısıyla besleyebilen elektrik enerjisi ve ısı üretebilen modüler yapılı bir sistemdir. Bu sistem kombine ısı ve güç sistemi ilkesine dayanmaktadır.

Soğutucu akışkanlar, klima sistemlerinin ve ısı pompalarının soğutma döngüsünde kullanılan ve çoğu durumda sıvıdan gaza tekrarlanan bir faz geçişine ve tekrar geri dönen maddelerdir. Sıcaklığa ve basınca bağlı olarak saf olabilir veya sıvı veya gaz fazında veya her ikisinde bulunan saf sıvıların bir karışımı olabilir. Akışkan, düşük sıcaklık ve düşük basınçta ısıyı emer ve daha sonra, genellikle hâl değişikliği ile daha yüksek sıcaklık ve basınçta ısı verir.

<span class="mw-page-title-main">Silindir bloğu</span> içten yanmalı motor parçası

İçten yanmalı bir motorda motor bloğu, silindirleri ve diğer parçaları içeren yapıdır. Eski bir otomotiv motorunda, motor bloğu yalnızca ayrı bir karterin takıldığı silindir bloğuydu. Modern motor bloklarında genellikle karter silindir bloğu ile tek parça olarak birleştirilmiştir. Motor bloklarının soğutma sıvı geçişleri ve yağ galerileri gibi kısımları da kapsar.

<span class="mw-page-title-main">Atık ısı</span>

Atık ısı işleyen makineler ve enerji kullanan işlemler sonucu zorunlu yan ürün olarak üretilir, örneğin buzdolabı havası ısıtır ve yanmalı motorlar çevreye ısı yayar. Birçok sistemin, yan ürünü olarak ısı çıkarma ihtiyacı, termodinamik kanunlarının temelidir. Atık ısı orijinal enerji kaynağından daha düşük faydaya(termodinamik sözlüğünde düşük ekserji veya yüksek entropi) sahiptir. Her türlü insan aktivitesi, doğal sistemler ve bütün organizmalar atık ısı kaynağıdır. Gereksiz soğuk(ısı pompasında olduğu gibi) çıkışı da atık ısı biçimidir.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma grubu</span> chiller

Soğutucu, buhar sıkıştırmalı, adsorpsiyonlu soğutma veya absorpsiyonlu soğutma çevrimleriyle sıvı soğutucudan ısıyı alan makinedir. Bu sıvı daha sonra ekipmanı soğutmak için ısı değiştiriciden veya başka proses akışından dolaştırılabilir. Soğutma, ortama verilmesi gereken veya yüksek verimlilik için ısıtma amacıyla geri kazanılması gereken atık ısı oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Cam suyu</span>

Cam suyu, motorlu taşıtlar için, araç sürülürken ön camın, ön cam sileceği ile temizlenmesinde kullanılan bir sıvıdır.

<span class="mw-page-title-main">Radyatör (motor soğutma)</span>

Radyatörler, içten yanmalı motorları soğutmak için, özellikle otomobiller olmak üzere aynı zamanda piston- motorlu uçak, demiryolu lokomotifleri, motosikletler, sabit üretim tesisi veya bu tür bir motorun benzer herhangi bir kullanımı için kullanılan ısı eşanjörleridir.

Akışkan termodinamiğinde, ısı transfer akışkanı, bir prosesin bir tarafında soğutmaya, termal enerjinin taşınmasına ve depolanmasına ve prosesin diğer tarafında ısıtmaya aracılık ederek ısı transferinde yer alan bir gaz veya sıvıdır. Isı transfer akışkanları, ısıtma veya soğutma gerektiren sayısız uygulama ve endüstriyel proseste, genellikle kapalı bir devrede ve sürekli döngülerde kullanılır. Örneğin soğutma suyu motoru soğuturken, hidronik ısıtma sistemindeki suyu ısıtmak odadaki radyatörü ısıtır.

<span class="mw-page-title-main">Isı borusu</span>

Isı borusu, iki katı arayüz arasında ısı transferi yapmak için faz geçişi kullanan bir ısı transfer cihazıdır.