Káblové vzduchové čerpadlo je kompresné zariadenie plynu, ktoré sa bežne používa v automobilových, priemyselných, lekárskych a domácich scenároch. Jeho pracovná efektívnosť priamo ovplyvňuje prevádzkové náklady systému, životnosť produktu a skúsenosti koncových používateľov. V rôznych zložitých prostrediach teplota, ako kľúčová vonkajšia premenná, priamo ovplyvňuje fyzickú prenosovú kapacitu, účinnosť výkonového systému a presnosť riadenia vzduchového čerpadla.
Zmeny hustoty vzduchu ovplyvňujú účinnosť sacieho čerpadla
Hustota vzduchu sa znižuje, keď teplota stúpa. Pri teplote miestnosti je hustota vzduchu asi 1,2 kg/m³, zatiaľ čo hustota výrazne klesá v prostredí s vysokou teplotou. Keď vzduchové čerpadlo pracuje v podmienkach vysokej teploty, hmotnosť vzduchu obsiahnutého v jednotkovom objeme klesá, čo vedie k zníženiu účinnosti kompresie. Pretože objem vzduchu vdýchnutý telom čerpadla zostáva nezmenený pri rovnakej rýchlosti, zníženie hustoty znamená, že hmotnosť vzduchu vdýchnuté na jednotku času klesá, čo priamo vedie k zníženiu účinnosti výstupu.
V prostredí s nízkou teplotou sa zvyšuje hustota vzduchu a vzduch obsahuje viac molekúl na jednotku objemu, čo teoreticky vedie k zvýšeniu účinnosti kompresie. Avšak so zvýšením viskozity vzduchu sa zvyšuje odpor prúdenia vzduchu, ktorý spôsobí väčší odpor voči systému obežného kolesa alebo piestov, čo nepriamo ovplyvňuje pomer energetickej účinnosti. Preto príliš vysoká alebo príliš nízka teplota bude mať negatívny vplyv na účinnosť sania.
Tepelná účinnosť motora je obmedzená okolitou teplotou
Základným zdrojom napájacieho čerpadla káblového vzduchu je systém motora. Samotný motor bude počas prevádzky generovať teplo. Čím vyššia je teplota okolia, tým ťažšie je rozptýliť teplo a tým rýchlejšie zvýšenie teploty vinutia. Odpor motora pozitívne koreluje s teplotou. Za každé zvýšenie teploty o 10 ° C sa odpor medeného drôtu zvyšuje asi o 4%, čo priamo zníži účinnosť konverzie motora, čo spôsobí, že viac vstupnej energie sa premieňa skôr na teplo ako na mechanickú prácu.
Keď teplota naďalej rastie, magnetický materiál v motore môže utrpieť magnetickú stratu, hustota magnetického toku klesá a výstupný výkon sa ďalej zníži. Ak teplota okolia prekročí prípustný rozsah návrhu, môže sa spustiť aj mechanizmus tepelnej ochrany, čo núti znížiť silu, čo vážne ovplyvňuje účinnosť práce.
V prostredí s nízkou teplotou, hoci sa zlepšujú podmienky rozptyľovania tepla, mazací systém sa ľahko stuhne a zvyšuje sa odpor pohybu prevodu, čo vedie k zvýšeniu počiatočného prúdu a nízkej počiatočnej energetickej účinnosti. Ak nie je zvolený nízkoteplotný tuk, môže dôjsť k miestnemu opotrebeniu alebo operácii v dôsledku zlyhania mazania.
Fenomén driftu teploty riadiaceho obvodu ovplyvňuje účinnosť regulácie systému
Káblové vzduchové čerpadlá sú vo všeobecnosti vybavené elektronickými regulačnými systémami pre reguláciu tlaku, automatický štart a zastavenie a riadenie času behu. Zmeny teploty ovplyvnia pracovný stav komponentov, ako sú rezistory, kondenzátory a MCU v kontrolnom obvode, čo vedie k teplotnému posunu.
Pri vysokých teplotách sa kolísanie elektrických parametrov komponentov vo vnútri regulátora zvyšuje a odkaz na napätie sa stáva nestabilným, čo môže spôsobiť nepresné hodnoty snímača a zhoršiť chyby úsudku systému. Napríklad teplotný senzor môže oneskoriť reakciu na skutočnú zmenu teploty, čo spôsobí, že čerpadlo prebieha dlhšie, ako sa očakávalo, zvýšiť spotrebu energie a znížiť účinnosť.
Pri nízkych teplotách sa rýchlosť odozvy elektronických komponentov spomaľuje, kapacita elektrolytických kondenzátorov klesá a spustenie logiky spustenia sa oneskorí alebo zlyhá, čím sa ďalej znižuje celková účinnosť odozvy systému. Ak riadiaci algoritmus nemožno dynamicky korigovať podľa kolísania teploty, výrazne obmedzí automatickú kontrolu schopnosť vzduchového čerpadla a spôsobí odchýlku účinnosti.
Trenie a strata sa zvyšujú nelineárne so zmenami teploty
Štruktúra káblového vzduchového čerpadla obsahuje viac mechanických pohyblivých častí, ako sú kľukové hriadele, piesty, tesnenia, ložiská atď. Koeficienty trenia týchto častí budú kolísať nelineárne so zmenami teploty. Pri vysokých teplotách sa mazivo zriedi, trenie sa zníži a prevádzková účinnosť sa môže v počiatočnom štádiu zlepšiť. Ak sa však mazivo odparí alebo sa zhoršuje pri príliš vysokej teplote, spôsobí na povrchu kovu suché trenie, zvýši koeficient trenia a výrazne zníži účinnosť.
V podmienkach nízkej teploty sa viskozita mazacieho oleja zvyšuje alebo dokonca stuhne, čo vedie k zvýšenému počiatočnému odporu, pomalému prevádzke zariadení a zvýšeniu spotreby energie motorov. Najmä v scenároch častých počiatočných zastavení krátkodobého cyklu je mechanická strata energie spôsobená nízkou teplotou výraznejšia a degradácia účinnosti je zrejmejšia.
Účinnosť energetického systému je nepriamo obmedzená kolísaním teploty
Väčšina káblových vzduchových čerpadiel sa spolieha na externé napájacie zdroje alebo napájacie zdroje vozidla. Vnútorná impedancia napájacieho systému (najmä batérie) klesá pri vysokých teplotách, výstupný prúd sa zvyšuje a v krátkodobom horizonte sa zlepšuje účinnosť dodávky energie. Ak však vysoká teplota pokračuje, urýchli sa proces chemického starnutia batérie a spôsobí dlhodobé degradáciu výkonu.
V chladných prostrediach sa kapacita batérie výrazne rozpadá a okamžitý výstupný výkon je nedostatočný, čo spôsobí nedostatočné napájanie motoru a nestabilný prevádzkový stav, ktorý nepriamo ťahá nad účinnosťou vzduchového čerpadla. Schopnosť energetického systému reagovať na zmeny teploty je ďalšou kľúčovou premennou na zabezpečenie efektívnej prevádzky vzduchového čerpadla.
Štrukturálna tepelná expanzia ovplyvňuje pracovnú medzeru a účinnosť tesnenia
Účinok tepelnej expanzie teploty na materiál zmení návrh vnútornej medzery vzduchového čerpadla. Napríklad za podmienok vysokej teploty vedie rozširovanie kovových častí k zníženiu vôle, ktorá môže ľahko spôsobiť rušenie medzi časťami a ložiskami, a rozšírenie plastových škrupín môže spôsobiť vnútornú štrukturálnu dislokáciu, čo ovplyvňuje plynulosť kanála prúdenia vzduchu.
Pokiaľ ide o tesniace diely, gumové krúžky alebo tesnenia zjemnené v dôsledku vysokej teploty a únikového plynu, čo znižuje účinnosť tesnenia a kompresný pomer; Nízka teplota spôsobí, že sa utesňovací materiál zmenšuje a praskne, čo vedie k úniku vzduchu, čo vážne ovplyvňuje účinnosť kompresie a stabilitu systému.
