Đang tải... (xem toàn văn)
Vậy két làm mát này có thừa khả năng đảm bảo làm mát cho động cơ khi động cơ hoạt động ở số vòng quay định mức. Điều này cho chúng ta biết sự thừa khả năng này đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
7 Tính tốn nhiệt động 1TR-FE 7.1 Các số liệu ban đầu Bảng 7-1 Thông số ban đầu Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Công suất có ích Ne Kw 100 Tỷ số nén Số vịng quay n Vịng/ phút 5600 Đường kính xi lanh D mm 86 Hành trình piston S mm 86 Số xi lanh i Số kỳ Góc mở sớm xupáp nạp 1 Độ 520~00 Góc đóng muộn xupáp nạp 2 Độ 120~640 Góc mở sớm xupáp thải 3 Độ 440 Góc đóng muộn xupáp thải 4 Độ 80 9,8 7.2 Các thông số chọn Bảng 7-2 Thông số chọn Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Áp suất khí nạp Pk MN/m2 0,1 Nhiệt độ khí nạp Tk K 335 Hệ số dư lượng khơng khí Áp suất cuối kỳ nạp Pa MN/m2 0,0847 Áp suất khí sót Pr MN/m2 0,11 Nhiệt độ khí sót Tr K 900 Độ sấy nóng khí nạp T Chỉ số đoạn nhiệt m 1,5 Hệ số lợi dụng nhiệt z z 0,865 Hệ số lợi dụng nhiệt b b 0,95 Tỷ số tăng áp Hệ số nạp thêm 1 1,02 Hệ số quét buồng cháy 2 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t 1,17 Hệ số điền đầy đồ thị đ 0,968 7.3 Tính tốn q trình cơng tác 7.3.1 Tính tốn q trình nạp - Hệ số khí sót: (7-1) - Hệ số nạp: (7-2) - Nhiệt độ cuối qúa trình nạp Ta[oK): Ta = (7-3) Ta = = 338,1786[oK] - Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu: (7-4) Trong đó: Thành phần kg nhiên liệu [kg) Nhiên liêu Xăng C H O 0,855 0,145 Khối lượng [kg/kmol) Nhiệt trị thấp QH [kj/kg) 110 - 120 43.995 phân tử nl Mo = =0, 512 [kmol khơng khí/kg nhiên liệu] - Tính số mol khí nạp M1 [kmol khơng khí/kg nhiên liệu] Do động 1TR-FE động phun xăng == 0,512[kmol khơng khí/kg nhiên liệu] (7-5) 7.3.2 Tính tốn q trình nén - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí[KJ/Kmol.K] =20,4303[KJ/Kmol.K] - (7-6) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy : [KJ/Kmol.K] (7-7) Trong đó: = = 21,501 = 0,0031 = 22,8960[KJ/Kmol.K] - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp cháy[KJ/Kmol.K] [KJ/Kmol.K) Trong đó: Vậy: =19,8887+338,1786 = 20,6132[KJ/Kmol.K] (7-8) - Chỉ số nén đa biến trung bình n1: n1 = + (7-9) n1 = Giải phương trình theo phương pháp chia đơi ta được: n1 = 1,3741 - Nhiệt độ cuối trình nén Tc: Tc = T0 - = 335 9, 81, 369 -1 = 777,69[oK] (7-10) Áp suất cuối trình nén Pc: Pc = pa 0, 0847 9, 81, 369 =1.927 [MN/m2] (7-11) 7.3.3 Tính tốn q trình cháy - Tính M: Động xăng (7-12) = 0,0279 - Tính số mol sản phẩm cháy M2 [kmol/kg nhiên liệu]: (7-13) = 0,5398 [kmol/kg nhiên liệu] - Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết =1,0545 - Hệ số biến đổi phân tử thực tế ==1,0516 - (7-15) Hệ số biến đổi phân tử z =1,047 - (7-14) (7-16) Tính hệ số toả nhiệt xz z =0,9105 - (7-17) Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn QH QH = 120000(1-)M0 (7-18) Do động phun xăng = nên QH = - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất z (7-19) Trong đó: =20,431 =0,00382 - Nhiệt độ cực đại chu trình Tz [oK] (7-20) Đưa dạng phương trình bậc hai: A = = 1,0473.0,00382 = 0,004 B = = 1,0473 20,431= 21,397 C = = = -70615,0549 Vậy phương trình bậc hai: Giải phương trình ta có: Tz = 2306,076 [oK] - Áp suất cực đại chu trình Pz [MN/m2] [MN/m2] (7-21) Pz = = 5,983[MN/m2] 7.3.4 Quá trình giãn nở - Tỷ số giãn nở sớm : =1 - Tỷ số giãn nở sau : = =9,8 - (7-22) Kiểm nghiệm lại trị số n2: Chọn trước n2, tính lặp n2 theo cơng thức: (7-23) (7-24) Trong đó: [oK] Giải phương trình theo phương pháp chia đôi ta được: n2 = 1,2325 - Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb [oK] =1356,48[oK] - (7-25) Áp suất cuối trình giãn nở Pb [MN/m2] ==0,359[MN/m2] - (7-26) Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót [oK) == 914,416[oK] (7-27) Sai số: 7.3.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác Tính tốn thông số thị: - Áp suất thị trung bình[MN/m2] (7-28) - Áp suất thị trung bình thực tế[MN/m2] [MN/m2] [MN/m2] - (7-29) Hiệu suất thị động : (7-30) - Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi [g/kw.h] ==185,92[g/kw.h] (7-31) Tính tốn thơng số có ích: - Tổn thất giới pm [MN/m2] Theo cơng thức kinh nghiệm: (7-32) Trong đó:= = 16,0533 [m/s] Tuỳ theo động tỷ số S/D, loại buồng cháy tra giá trị a, b Vậy: = 0,1344[MN/m2] =1,18 - Áp suất có ích trung bình [MN/m2] = 1,1844 - 0,1344= 1,1844 - 0,1344 = 1,05 [MN/m2] suất giới: = = 0,88 - (7-35) Hiêu suất có ích (7-36) Thể tích công tác động cơ[dm3] ==0,5[dm3] - Hiệu Suất tiêu hao nhiên liệu có ích [g/kw.h] =0,88 0,44= 0,3888 - - (7-34) = 210.[g/kw.h] - (7-33) (7-37) Kiểm nghiệm đường kính xi lanh[dm] == 0,86038[dm] (7-38) Sai lệch: =0,038 ≤ 0,1[mm] 7.4 Xây dựng đồ thị công 7.4.1 Xây dựng đường cong áp suất đường nén pa - áp suất đầu trình nén Động khơng tăng áp: pa = (0,8 ÷ 0,9)pk Chọn: pa = 0,847pk Trong đó: Chọn pk = p0 = 0,1 [MN/m2] n1- số nén đa biến trung bình Động Xăng n1 = (1,341,38) Theo tính tốn nhiệt ta có: n1 = 1,369 Pc = pa = 0,0847.9,8 1,369 = 1,927[MN/m2] 7.4.2 Xây dựng đường cong áp suất đường giãn nở Phương trình đường giãn nở đa biến là:, gọi x điểm đường giãn nở (7-39) Từ rút ra: Ở đây: pz- áp suất cực đại, pz = 5,9826 [MN/m2) Vz = .Vc Trong đó: - tỷ số giãn nở sớm Động xăng chu trình cấp nhiệt đẳng tích = n2- Chỉ số giản nở đa biến trung bình Đối với động xăng: n2 = (1,231,34) Chọn n2 = 1,2325 Ta đặt:Suy ra[MN/m2] (7-40) 7.4.3 Lập bảng tính Bảng 7-3 Các điểm áp suất đường nén đường giãn nở Vx = Vc.i, với Vc= 0.0568[l) i Vx Pnx Pgnx 0.0568 1.9270 5.9826 0.1135 0.7460 2.5461 0.1703 0.4282 1.5447 0.2271 0.2888 1.0835 0.2838 0.2128 0.8230 0.3406 0.1658 0.6574 0.3974 0.1343 0.5436 0.4541 0.1118 0.5109 0.0952 0.3988 9,8 0.5563 0.0847 0.3591 0.4611 7.4.4 Xác định điểm đặc biệt hiệu chỉnh đồ thị công Vẽ hệ trục tọa độ (V, p) với tỷ lệ xích: v= 0,003 [lít/mm) p= 0,03519 [MN/m2.mm) Xác định điểm đặc biệt: -Điểm r (Vc,pr) r (0,0585 [l); 0,11MN/m2)) - Điểm a (Va,pa) a (0,5735[l);0,0847[MN/m2]) - Điểm b (Va, pb) b (0,5735[l); 0,3591[MN/m2]) - Điểm c (Vc, pc) c (0,0585l); 1,927[MN/m2]) - Điểm y (Vc, pz) y (0,0585l);5,9826m2]) - Điểm z (Vz, pz) z (0.0585[l);5,9826N/m2]) Nối điểm trung gian đường nén đường giãn nở với điểm đặc biệt, đồ thị công lý thuyết Dùng đồ thị Brick xác định điểm Động Xăng lấy áp suất cực đại (0,8-0,9)pz Xác định điểm trung gian - Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3 cy - Trên đoạn yz lấy điểm z’’ với yz’’ = 1/2 yz - Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2 ba Nối điểm c’c’’z’’ đường giãn nở thành đường cong liên tục ĐCT ĐCD tiếp xúc với đường thải, ta nhận đồ thị cơng hiệu chỉnh 7.4.5 Vẽ đồ thị cơng Hình 7-1 Đồ thị cơng Tính tốn hệ thống làm mát động 1TR-FE 8.1 Tổng quan truyền nhiệt qua vách có cánh + Lập phương trình vi phân dẫn nhiệt, dạng đặt biệt phương trình mô tả điều kiện đơn trị Độ tăng dI dV hiệu số dòng nhiệt (vào – )dv ρdVCp= qv.dV- div.dV =) Theo định luật Fourier- =-λ Thay phương trình (8-3) vào (8-1) ta có div= div(-λ)=- λdiv() (8-1) (8-2) (8-3) Động khảo sát động xăng Theo [1] trang 51, có QH = 43,995.106 (J/kg) Gnl - lượng nhiên liệu tiêu thụ giây (kg/s) Gnl = ge.Ne (kg/s) (8-25) Ne – Công suất định mức động Ne = 100 (kw) ge - suất tiêu hao nhiên liệu Theo [5) có ge = 210 (g/kw.h) Gnl = ge.Ne = 210.100 = 21000 (g/h) = 5,38.10-3 (kg/s) Nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc phụ tải cho (xét công suất định mức) Q0 = QH.Gnl = 43,995.106.5,38.10-3 = 256637,5 (J/s) + Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát Q lm, tính theo phần trăm tồn nhiệt lượng đưa vào động Theo [1] ta có: qe = qth = qcc = qd = (8-26) qcl = Theo [1] trang 215, ta có: qlm + qe + qth + qcc + qd + qcl = 100% (8-27) Từ [1] trang 217, ta chọn: qe= 32%; qth=32%; qcc= 7%; qd= 5%; qcl= 6% Ta có: Qe = Qo.qe.100% ; Qth = Qo.qth.100% Qcc = Qo.qcc.100%; Qd = Qo.qd.100% Qcl = Qo.qcl.100% Suy ra: Qlm = Qo – (Qe + Qth + Qcc + Qd + Qcl) Qlm = Qo(1 - qe - qth- qcc - qd - qcl) = 256637,5 (1 – 0,32 – 0,32 – 0,07 – 0,06-0,05) = 46195 (J/s) (8-28) 8.4 Tính kiểm nghiệm bơm nước Lưu lượng bơm nước hệ thống phụ nhiều vào nhiệt lượng nước mang chênh lệch nhiệt độ nước vào két Để tính tốn kiểm nghiệm bơm nước ta dựa vào thơng số kết cấu thực tế bơm để tính so sánh với giá trị thông số lý thuyết bơm (thơng số có catalogue) b1 r2 ro r1 r2 ro r1 Hình 8-1 Sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước Glm: Lượng nước làm mát tuần hoàn hệ thống đơn vị thời gian Theo [2] tập trang 259, ta có: Glm = (kg / s) Trong đó: cn - Tỷ nhiệt nước làm mát (J/kg.độ) ứng với nhiệt độ 830C Theo [2] tập trang 259, ta có: cn = 4,187(J / kg.độ) - Hiệu nhiệt độ nước vào sau qua két làm mát Với động tơ máy kéo = ÷ 100C Chọn = 70C Suy ra: Glm = = (g / s) = 1,58 (kg/s) Lưu lượng bơm nước xác định theo công thức sau: Theo [2] tập trang 262 Trong :Hệ số tổn thất bơm (8-28) Vậy ta có lưu lượng bơm + Lưu lượng tính toán bơm nước Theo [2] tập trang 263 ta có: Gbtt = c1.ρn.π.(r12 - r02).(Kg/s) (8-29) Trong đó: ρn - mật độ nước làm mát r1- bán kính bánh cơng tác r0 - bán kính bánh công tác c1 - vận tốc tuyệt đối nước vào cánh Theo [2] tập trang 263 ta có: c1 = 2-5 (m/s), chọn c1 = (m/s) Dựa theo tài liệu kết cấu bơm nước đo đặc thực tế bơm nước động 1TR-FE, ta có bán kính bánh cơng tác ro =12 (mm) Từ [2] trang 263 ta có: Tốc độ u2cần thiết để tạo nên áp lực chất lỏng (8-30) Trong đó: H- Cột áp bơm (m) H = 3,515 mH20 Chọn H =8 mH2O - Hiệu suất bơm Chọn - Góc phương vận tốc ; thường 8.Chọn Góc phương vận tốc ; thường 12.Chọn - Bán kính ngồi cánh bơm nước r2 (mm) - Chiều rộng b2(mm) cánh bơm miệng vào: Trong đó: GH- Lưu lượng nước cấp từ bơm; GH=1,97 - Góc phương vận tốc theo hướng ngược lại; chọn 12o Z: số cánh bơm z = 12; ta chọn z =6 :Chiều dày cánh nơi vào bơm =35(mm), chọn =4,3(mm) - Chiều rộng b2(mm) cánh bơm miệng cửa ra: Trong đó: GH: Lưu lượng nước cấp từ bơm; GH=1,97 :Góc phương vận tốc theo hướng ngược lại; chọn 12o Z- số cánh bơm z = 312; ta chọn z =6 - Chiều dày cánh nơi vào bơm =35(mm), chọn =4,3 (mm) cr- Tốc độ ly tâm nước lối (m/s) -Mật độ nước (kg/m3).=1000(Kg/m3 + Công suất tiêu hao cho bơm nước xác định Theo [2] tập trang 265, ta có: Nb = (KW) (8-31) Trong đó: ηb : hiệu suất bơm, ηb = 0,6-0,7 ηcg : hiệu suất giới bơm, ηcg = 0,7-0,9 H : cột áp bơm, theo [45) có H = 8(m cột nước) = = 0,289 (KW) + Nhận xét: Ta thấy công suất bơm tiêu tốn nhỏ so với công suất động chiếm nhỏ 1% không ảnh hưởng đến động 8.5 Tính kiểm nghiệm quạt gió l 2r 2R y Hình 8-2 Sơ đồ tính quạt gió Lưu lượng khơng khí quạt cung cấp, áp suất động quạt tạo công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc số vòng quay trục quạt (phụ thuộc vào số vòng quay trục khuỷu) Lượng khơng khí tỉ lệ bậc nhất, áp suất tỉ lệ bậc hai công suất tỉ lệ bậc ba với số vịng quay Khi tính tốn quạt gió động này, ta phải tính đến ảnh hưởng tốc độ gió gây tốc độ chuyển động tơ Do đó, lưu lượng thực tế quạt Gq thường lớn lưu lượng tính tốn Gkk Mức độ lớn bé lưu lượng thực tế quạt phụ thuộc vào tốc độ ô tô Khi tốc độ ô tô lớn, lưu lượng gió thực tế qua két nước tăng lên, nên lưu lượng khơng khí quạt gió cung cấp giảm xuống rõ rệt Lưu lượng quạt gió Gq phụ thuộc vào kích thước quạt gió xác định theo sơ đồ hình (8-2) Theo [2] tập trang 226 ta có: (kg/s) (8-32) Trong đó: kk - khối lượng riêng khơng khí theo điều kiện làm việc, khơng khí phía sau tản nhiệt có nhiệt độ t kkr = 660C Theo [3] trang 225 ta có ρkk = 1,029 (kg/m3) R, r – bán kính ngồi bán kính quạt (m) Theo kết đo đặc thực tế ta có R = 0,22 (m), r = 0,115 (m);b - bề rộng cánh, b = 80 (mm) nq - số vòng quay quạt nq = i.n (vòng/ phút) (8-33) i: tỉ số truyền động quạt, Theo [2] tập trang 266 ta có i = (1÷2) Chọn i = 1,02 n- số vịng quay trục khuỷu tính số vịng quay cực đại n = 5600(v/p) nq= i.n = 1,02.5600 = 5712 (vòng/ phút) α – góc nghiêng cánh, α = 400 Z - số cánh quạt, Z = cánh ηk - hệ số tổn thất tính đến sức cản dịng khơng khí cửa nắp đầu xe (do động đặt phía trước xe).Chọn ηk = 0,7 fn - diện tích tiết diện cửa khơng khí nắp đầu xe Theo [2] tập trang 266 ta có quan hệ hệ số ηk với tỷ số sau: ηk 0,6 0,4 0,25 0,5 0,75 Hình 8-3 Quan hệ ηk với tỷ số Vậy lưu lượng quạt gió Gq là: = 1,029.3,14.(0,222 - 0,1152).5712.0,08.7.0,7 Gq = 2,976 (kg/s) Cơng suất quạt gió Theo [4] trang 107 ta có: Nq = (KW) (8-34) Trong đó: Q - Lưu lượng quạt, (m3/s); Hk - Áp suất quạt, tính theo chiều cao cột chất khí, (m cột khí); ρkk- Khối lượng riêng chất khí điều kiện làm việc quạt Xét điều kiện nhiệt độ khơng khí phía sau tản nhiệt có t kkr = 660C Theo [3] trang 225 ta có ρkk = 1,029 (kg/m3) g - gia tốc trọng trường, (m/s2); g = 9,81 (m/s2); η - hệ số hiệu dụng quạt, η = 0,6 ÷ 0,75 Chọn η = 0,7; Ta tính thơng số cịn lại cơng thức (8-34) sau: + Xác định lưu lượng quạt Q= (m3/s); (8-35) Q = = 2,892 (m3/s); + Xác định vận tốc hướng trục quạt: Theo [4] trang 117 ta có: De = 1,3 Do đó: Cm = (m/s) Trong đó: (8-36) (8-37) Q - lưu lượng quạt (m3/s) De - đường kính đỉnh cánh quạt (m); De = 0,44(m) Vậy ta có: Cm = = 25,25(m/s) + Xác định áp suất quạt Theo [4] trang 117 ta có: Ue = 2,8.φ., (m/s) (8-38) H = , (mm cột H2O) (8-39) Suy ra: Trong đó: φ - hệ số phụ thuộc dạng cánh (kg/m 3) Theo [4] trang 118 ta có: φ = 2,8 ÷ 3,5; chọn φ = 3,2 Ue- vận tốc vòng quạt; (m/s) Theo [4] trang 118, ta có: Ue = (8-40) De - đường kính đỉnh cánh, De = 0,44 (m); Do đó: Ue = = =130 (m/s) Thay giá trị Ue vào phương trình (8-39) ta H = = = 205 (mm cột H2O) = 0,205 (m cột H2O) Ta đổi áp lực chất khí sang chiều cao m cột nước H 20, Theo [4] trang 122, ta có: g.ρkk.Hk = g.ρ.H Do đó, Hk = (m cột H2O) (8-41) (8-42) Thay giá trị g, Q, H vào (8-19) ta công suất trục quạt Nq = = = 8,34 (KW) * Xác định công suất động Nđ tiêu tốn để dẫn động quạt gió Theo [4] trang 114, ta có: Nđ = , (KW) (8-43) Trong đó: Nq - cơng suất đặt trục quạt, tính Nq = 8,34 (KW); a - hệ số tương ứng công suất Nq Theo [4] trang 115, ta có: a = 1,02 quạt hướng trục ηt - hệ số truyền động hiệu dụng Theo [4] trang 114, ta có: ηt = 0,9 Vậy công suất động cần tiêu tốn cho dẫn động quạt là: Nđ = = = 9,46 (KW) + Nhận xét: Ta nhận thấy công suất động tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió tương đối nhỏ so với công suất động chiếm nhỏ cơng suất động cơ,quạt gió điều khiển bơi khớp chất lỏng tiết kiêm công suất động cơ.Đây ưu điểm hệ thống làm mát 8.6 Tính két giải nhiệt làm mát động 8.6.1 Tính thơng số két nước a b 0,2 c 20 Hình 8-5 Sơ đồ kết cấu ống nước Ta có: b = - 2.0,2 = 1,6 (mm) a = 20 - 2.0,2 = 19,6 (mm) c = 20 - = 18 (mm) + Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F1: Hình 8-6 Sơ đồ kết cấu két nước F1 = F0.n F0 - diện tích tiếp xúc chất lỏng ống (m2) n - số ống két nước (8-44) F0 = h P0 (8-45) h - chiều dài làm việc ống P0 - chu vi thành ống P0 = 2.c + π.b = 18+ 3,14.1,6 = 41,024 (mm) F0 = h.P0 = 500 41,024 = 20512 (mm2) F1 = n.F0 = 108.20512 = 2215296 (mm2) Vậy F1 = 2,215296 (m2) + Tiết diện lưu thông chất lỏng két S = n S0 (m2) (8-46) Trong đó: S0- tiết diện lưu thơng chất lỏng qua ống nước n- số ống nước két S0 =+ b.c (8-47) S0 = 3,14 + 1,6.18 = 30,8096 (mm2) Vậy: S = 78.30,8096 = 2403,15(mm2) = 0,0240315 (m2) + Tính diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí F2 mm 500 mm 77 cạnh tn nhiãû t 618 mm Hình 8-7 Sơ đồ tính tốn két nước F2 = F3 + F4 F3 - diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí (8-48) F4 - diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí - Tính F3: F3 = F3’ –F3’’ (8-49) F3’- Diện tích mặt ngồi ống nước F3’ = P1.h.n (8-50) P1 - chu vi tiết diện ống P1 = 2.c + π.2 = 2.18 + 3,14.2 = 42,28 (mm) h - chiều dài làm việc ống h = 500 (mm) F3’ = P1.h.n = 42,28.500.78 =2283120 (mm2) F3’ = 2,28312 (m2) F3’’- Diện tích mặt ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt F3’’ = P1.n δ’.m (8-51) δ’ - Độ dày cánh tản nhiệt Theo thông số thực tế δ’ = 0,2 (mm) m - Số lớp cánh tản nhiệt, m = 390 F3’’ = P1.n δ’.m = 42,28.78.0,2.390 = 257231 (mm2) F3’’ = 0.257(m2) Vậy F3 = F3’– F3’’ =2,28312 – 0,257 = 2,03 (m2) - Tính F4: F4 = m.b’.l.i.k (8-52) k - số cánh tản nhiệt Đo đạc thực tế ta có: k = 77 b’ - bề rộng cánh tản nhiệt Thực tế xe b’= l - chiều dài cánh tản nhiệt.Tính theo bề dày két l = B = 20 (mm) i – số bề mặt tiếp xúc khơng khí cánh tản nhiệt i = F4= m.b’.l.i.k = 390.6.20.2.77 = 7989700 (mm2) Hay F4 = (m2) Vậy diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí là: F2 = F3 + F4 = 2,03 + 8= 10,03 (m2) 8.6.2 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền môi trường bên + Việc xác định nhiệt lượng két làm mát truyền môi trường nhằm kiểm nghiệm khả tản nhiệt két nước thông qua thông số thực tế két nước + Xác định kích thước mặt tản nhiệt dựa sở lý thuyết truyền nhiệt + Quá trình truyền nhiệt tản nhiệt chủ yếu tiếp xúc đối lưu, cịn truyền nhiệt xạ bé khơng đáng kể, két nước mặt tiếp xúc với nước nóng từ động vào, mặt tiếp xúc với khơng khí Do đó, truyền nhiệt từ nước ngồi khơng khí truyền nhiệt từ mơi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như vậy, trình truyền nhiệt hệ thống phân thành ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt, Theo [2] tập có sau: + Giai đoạn một: truyền nhiệt từ nước nóng đến thành ống bên Q’lm = α1.F1.(tn - tδ1) (J / s) (8-53) + Giai đoạn hai- truyền nhiệt từ bề mặt thành ống thành ống Q’lm = F1.(tδ1 – tδ2) ( J/s) (8-54) + Giai đoạn ba- truyền nhiệt từ mặt ngồi thành ống ngồi khơng khí Q’lm = α2.F2.(tδ2 - tδkk) ( J/s) (8-55) Giải phương trình (8-53), (8-54), (8-55) ta được: Q’lm = = k.F2.(tn - tkk); (8-56) Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt két k= (8-57) Trong đó: Q’lm - Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua két nước làm mát - tản nhiệt ( J / s) F1 - Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F1 = 2,03 (m2) F2 - Diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí F2 = 10,03 (m2) λ – Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống tản nhiệt Ống tản nhiệt làm nhôm Theo [2] tập trang 261, ta được: λ = 100 (W/ m2.độ) δ - Chiều dày thành ống Theo số liệu thực tế, ta có δ = 0,2.10-3 (m) tδ1 - Nhiệt độ trung bình bề mặt thành ống tδ2 - Nhiệt độ trung bình bề mặt ngồi thành ống - Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống két làm mát (W/ m 2.độ) Việc xác định hệ số tản nhiệt từ nước α1 phức tạp khó xác Xác định 1 sau: Theo [3] trang 99, ta có: Từ: Nu = (8-58) Từ phương trình (8-58) ta có: α1 = Trong đó: λ1 - hệ số dẫn nhiệt nước làm mát két ứng với nhiệt độ t n = 830C Theo [3] trang 224 có λ1 = 6740 (W/m độ) l* - chiều cao làm việc tổng ống (m) l*= n.h = 78 500 = 39000 (mm) = 39 (m) Nu - tiêu chuẩn Nusself Từ [3] trang 99, ta có hệ số tỏa nhiệt đối lưu Nu = 0,33 (8-59) Trong đó: Re– tiêu chuẩn Reynolds Từ [3] trang 99, ta có: Re = (8-60) - tốc độ dòng chảy ống, (m/s) = = = 0,65 (m/s) l - chiều cao làm việc ống, (m) l = 500 (mm) - độ nhớt động học, (m2/s) Theo [3] trang 224, ta có: = 0,365.10-6 (m2/s) 830C Do đó: Re = = 898437 Re = 898437 > 2320 Dòng chảy ống dòng chảy rối Pr – tiêu chuẩn Prandtl, Theo [3] trang 224, ta có: Pr = 2,21 Do đó: Nu = 0,33 = 0,33 = 407,43 Vậy α1= = = 70412 (W/m2 độ) α2 - Hệ số tản nhiệt từ thành ống két làm mát vào khơng khí; (W/ m 2.độ) Hệ số phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lưu động khơng khí ω kk Khi thay đổi ωkk từ ÷ 60 m/s hệ số α2 thay đổi đồng biến từ 40,6 ÷ 303 (W/ m2 độ) Bên cạnh tốc độ lưu động khơng khí ω kk phụ thuộc vào tốc độ xe vxe tốc độ hút khơng khí quạt gió (đối với loại quạt khảo sát vận tốc gió quạt tạo theo chiều hướng trục vht = Cm = 25,25 m/s) Khi ta tính tốn thiết kế hay tính tốn kiểm nghiệm hệ thống làm mát ta thường tính chế độ cơng suất cực đại động Do động đặt phía trước xe, nên vận tốc khơng khí lưu động qua két cịn phụ thuộc vào tốc độ xe.Vì vậy, ta chọn tốc độ lưu động khơng khí ω kk vht quạt gió ωkk = vht = 25,25 (m/s) Theo [2] tập trang 216, ta có: α2 = 11,38.ωkk0,8 (W/ m2 độ) (8-61) thay ωkk = 25,25(m/s) α2 = 11,38 25,250,8 = 150,63 (W/ m2 độ) Vậy hệ số truyền nhiệt két k= k = 165 (W/ m2 độ) tn - Nhiệt độ trung bình nước làm mát két làm mát tn = (8-62) Trong đó, tnv, tnr nhiệt độ nước vào két nước lấy nhiệt độ nước nước vào động Theo [1] trang 216, ta có: tn = 80 ÷ 850C tkk - Nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiệt tkk = (8-63) Trong đó, nhiệt độ khơng khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt ta lấy tkkv= 400C Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt = 20 ÷ 300C Chọn = 250C Với tkkr = tkkv + (8-64) tkkr= 40 + 25 = 65 (0C); tkk = = = 52,5 (0C) Mặt khác, khả tản nhiệt két làm mát Q’ lm tỉ lệ thuận với nhiệt độ trung bình tn nước làm mát két Do đó, ta kiểm nghiệm khả tản nhiệt két làm mát ta lấy giá trị cận biên trái tn (tức lấy giá trị giới hạn nhỏ thơng số đó) để tính Q’lm Chọn tn = 830C Nếu như, Q’lm nhận có giá trị lớn Q lm nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát két tản nhiệt đảm bảo khả tản nhiệt cho nước làm mát Thay giá trị thông số k, tn, tkk, F2 vào công thức (8-58) Ta được: Q’lm = 165.10,3.(83 – 52,5) = 51392 (J/s) + NHẬN XÉT: Nhiệt lượng tối đa tỏa cho nước làm mát động số vòng quay định mức là: Qlm = 46195 (J/s) Trong khả tản nhiệt két làm mát tối thiểu môi trường bên là: Q’lm = 51392(J /s) Vậy két làm mát có thừa khả đảm bảo làm mát cho động động hoạt động số vòng quay định mức Điều cho biết thừa khả đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc động ... làm mát tối thiểu môi trường bên là: Q’lm = 51392(J /s) Vậy két làm mát có thừa khả đảm bảo làm mát cho động động hoạt động số vòng quay định mức Điều cho biết thừa khả đảm bảo cho động làm mát. .. tế bơm để tính so sánh với giá trị thông số lý thuyết bơm (thông số có catalogue) b1 r2 ro r1 r2 ro r1 Hình 8-1 Sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước Glm: Lượng nước làm mát tuần hoàn hệ thống đơn... khiển bơi khớp chất lỏng tiết kiêm công suất động cơ.Đây ưu điểm hệ thống làm mát 8.6 Tính két giải nhiệt làm mát động 8.6.1 Tính thơng số két nước a b 0,2 c 20 Hình 8-5 Sơ đồ kết cấu ống nước