Marine Charge Air Cooler: Kako deluje

Hladilnik polnilnega zraka za plovila (CAC, imenovan tudi intercooler) je izmenjevalnik toplote, nameščen med turbopolnilnikom in valji motorja pri 2-taktnih in 4-taktnih dizelskih motorjih za plovila. Njegova glavna naloga: hlajenje vročega stisnjenega zraka s turbinskim polnjenjem, preden vstopi v zgorevalne komore motorja.

-Vroči stisnjen zrak iz turbopolnilnika

Turbopolnilnik stisne vsesani zrak za povečanje moči motorja. Stiskanje močno zviša temperaturo zraka, pogosto 180 stopinj ~ 230 stopinj. Vroč zrak ima manjšo gostoto; manj kisika za zgorevanje, višje emisije NOₓ in toplotna obremenitev motorja.

-Prenos toplote znotraj hladilnika polnilnega zraka

Vroči polnilni zrak teče čez snope rebrastih cevi. V ceveh teče morska voda/sveža hladilna voda. Prenosi toplote iz vročega zraka → rebra → stena cevi → hladilni medij. Temperatura zraka običajno pade na 45-55 stopinj pred vstopom v motor.

-Valje z gostim hladnim zrakom

Ohlajen zrak postane gostejši, kar dovaja več kisika za zgorevanje goriva.

Dva tipa hladilnega kroga za ladijski CAC

1. Hlajenje z morsko vodo (neposredno)

Hladilni medij: morska voda v ceveh, običajno 90-10 cevi iz bakronikla.
>Prednosti: močna hladilna zmogljivost.
>Proti: nevarnost korozije, erozije-korozije, obraščanja; zahteva redno čiščenje.

2. Hlajenje s svežo vodo (posredni/zaprti krog)

Zaprta sveža glikolna voda kroži skozi hladilnik polnilnega zraka; sladka voda se nato ohladi z ločenim toplotnim izmenjevalnikom morske vode.
>Prednosti: manj korozije cevi, daljša življenjska doba jedra CAC.
>Proti: večji sistem, nekoliko višja temperatura polnilnega zraka na izhodu.

Ključne prednosti delovanja hladilnika polnilnega zraka

- Povečajte moč motorja
- Zmanjšajte temperaturo izpušnih plinov in toplotno obremenitev delov motorja
- Zmanjšajte nastajanje NOₓ (v skladu s pravili o emisijah v morje)
- Izboljšajte učinkovitost zgorevanja goriva, zmanjšajte porabo goriva

Pogoste morske težave v resničnem svetu

- Umazanija na zračni strani: oljna meglica, usedline saj blokirajo rebra → slabo hlajenje, višja temperatura izhodnega zraka
- Nabiranje vodnega kamna na vodni strani / biološko obraščanje v morju zmanjša pretok in prenos toplote
- Puščanje cevi: mešanje morske vode z vsesanim zrakom povzroča tveganje korozije motorja