2 2 Thiết kế hệ thống làm mát Bước 1 Xác định yêu cầu của bài toán Xác định được yêu cầu của bài toán thiết kế Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm má.
2.2 Thiết kế hệ thống làm mát Bước Xác định yêu cầu toán * Xác định yêu cầu toán thiết kế - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé - Bảo đảm nhiệt độ môi chất làm mát cửa van nhiệt khoảng 8395℃ nhiệt độ dầu bôi trơn động khoảng 95÷115℃ - Bảo đảm động làm việc tốt chế độ điều kiện khí hậu điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí * Đưa sơ đồ khối ban đầu hệ thống làm mát Hình 2-9: Sơ đồ khối hệ thống làm mát xe Toyota Innova 2021 * Xác định yêu cầu thiết kế - Thông số kỹ thuật động 1TR – FE xe Toyota Innova 2021 Loại động 1TR – FE Yêu cầu Số xylanh – cách bố trí xylanh – thẳng hàng xylanh – thẳng hàng Số kỳ 4 Loại nhiên liệu Xăng Xăng Cơng suất cực đại/số vịng quay (KW/vg/ph) 98,624/5600 77,7/5120 Tỷ số nén 9,8 9,5 86,0 x 86,0 81,0 x 85,5 520 ~ 00 BTDC 60 120 ~ -640 ABDC 460 Đường kính x hành trình piston (mm x mm) Mở sớm xupap nạp Góc phân phối Đóng muộn Loại động xupap nạp Mở sớm xupap thải khí Đóng muộn (độ) xupap thải Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn 1TR – FE Yêu cầu 440 BTDC 420 80 ABDC 50 L – EFI EFI Cưỡng cácte ướt Cưỡng cácte ướt Cưỡng bức, sử dụng Cưỡng bức, sử dụng Hệ thống làm mát mơi chất mơi chất lỏng 16 valve – DOHC có Hệ thống phân phối khí 16 valve – DOHC VVT- i - Xác định lượng nhiệt động truyền cho nước làm mát Tính cân nhiệt giai đoạn cuối tính nhiệt động nhằm mục đích sau: + Tính tổn thất nhiệt động cơ, sở tìm biện pháp giảm tổn thất để dùng nhiệt vào việc có ích Ví dụ- biết tổn thất nhiệt đem theo khí thải nước làm mát lắp đặt thiết bị để sử dụng số nhiệt , đặt nồi để sản xuất nhiệt toàn thiết bị lớn hiệu suất nhiệt thân động + Kết tính cân nhiệt cho ta sở để tính thiết kế thiết bị phụ động + Xác định cân nhịêt nhơ số liệu thực nghiệm đo trực tiếp băng thử động cơ, phượng tiện tốt để đo đạc Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát coi gần số nhiệt lượng đưa qua két làm mát truyền vào khơng khí Lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát động xăng TOYOTA INNOVA 1TR-FE chiếm khoảng 15 ÷ 35% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu tỏa Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát xác định phương trình cân nhiệt động Theo cơng thức tính nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động cơ, ta có: Qo = Qlm + Qe + Qth + Qch + Qd + Qcl Trong đó: Qo - nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc trạng thái phụ tải cho (J/s) Qe - nhiệt lượng tương đương với cơng có ích động cơ.(J/s) Qth - nhiệt lượng khí thải đem ngồi.(J/s) Qch - nhiệt lượng tổn thất cháy khơng hồn tồn.(J/s) Qd - nhiệt lượng truyền cho dầu bôi trơn.(J/s) Qcl - nhiệt lượng tương ứng với tổn thất nhiệt lượng khác khơng tính thành phần nói phương trình cân nhiệt.(J/s) + Nhiệt lượng tổng cộng Q0 tiêu hao đơn vị thời gian Qo = QH.Gnl (J/s) QH - nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Động cần tính tốn động xăng có QH = 43,995.106 (J/kg) Gnl - lượng nhiên liệu tiêu thụ giây (kg/s) Gnl = ge.Ne (kg/s) Ne – Công suất định mức động Ne = 100 (kw) ge - suất tiêu hao nhiên liệu 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 Ta có: Qe qe = Q0 100 % Q cc qcc = Q0 Q cl qcl = Q0 100 % Q th qth = Q0 Qd qd = Q0 100 % 100 % 100 % Từ suy ra: qlm + qe + qth + qcc + qd + qcl = 100% Từ kiểm nghiệm thực tế, 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) Bước Đưa sơ đồ khối cho hệ thống cần thiết kế - Đưa sơ đồ khối hệ thống giống với hệ thống ban đầu: Hình 2-10: Sơ đồ khối hệ thống làm mát xe Toyota Innova 2021 Bước 3: Lựa chọn phần tử hệ thống + Quạt gió: Bán kính ngồi quạt R = 220(mm);Bán kính quạt r =115 (mm) Góc nghiêng đặt cánh α = 400;Số cánh Z = Bề rộng lớn cánh b = 80 (mm) Bước 4: Lựa chọn yêu cầu toán thiết kế cho phần tử dựa yêu cầu chung tốn Bán kính ngồi quạt R = 220(mm);Bán kính quạt r =115 (mm) Góc nghiêng đặt cánh α = 400; Số cánh Z = Bề rộng lớn cánh b = 80 (mm) Bước 5: Thiết kế phần tử hệ thống theo yêu cầu xác định bước - Tính tốn thiết kế quạt gió l 2r 2R y - Hình 2-11 Sơ đồ tính quạt gió Lưu lượng khơng khí quạt cung cấp, áp suất động quạt tạo cơng suất tổn thất cho quạt phụ thuộc số vịng 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 tơ 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 công thức: Gq k ( R r ) nq bZ k sin cos 60 (kg/s) Trong đó: kk - khối lượng riêng khơng khí theo điều kiện làm việc, khơng khí phía sau tản nhiệt có nhiệt độ tkkr = 660C 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) i: tỉ số truyền động quạt, 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, chọn Z = 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 Vậy lưu lượng quạt gió Gq là: Gq k ( R r ) nq bZ k sin cos 60 √ sin 40 cos40 = 1,029.3,14.(0,222 - 0,1152).5712.0,08.6.0,7 60 Gq = 2,551 (kg/s) Cơng suất quạt gió tính theo cơng thức ρkk g.Q H k Nq = 1000.η (KW) (*) 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 (kg/m 3) Xét điều kiện nhiệt độ khơng khí phía sau tản nhiệt có tkkr = 660C 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 (*) sau: + Xác định lưu lượng quạt Gq Q= ρkk Q= 2,551 = 2,479 (m3/s); 1,029 (m3/s); + Xác định vận tốc hướng trục quạt: Ta có: De = 1,3 √ Q Cm 1,3 Q D2e Do đó: Cm = (m/s) Q - lưu lượng quạt (m3/s) Trong đó: De - đường kính đỉnh cánh quạt (m); De = 0,44(m) Vậy ta có: Cm = 1, 2,479 0,4 = 21.64(m/s) + Xác định áp suất quạt Theo [4] trang 117 ta có: Ue = 2,8.φ √H , (m/s) Suy ra: Ue H = (2,8 ϕ) , (mm cột H2O) Trong đó: φ - hệ số phụ thuộc dạng cánh Ta có: φ = 2,8 ÷ 3,5; chọn φ = 3,2 Ue- vận tốc vịng quạt; (m/s) Ta có: Π nq D e Ue = 30 De - đường kính đỉnh cánh, De = 0,44 (m); Do đó: Π nq D e 3,14.5712 0,44 2 = 30 Ue = 30 =130 (m/s) Thay giá trị Ue vào phương trình Ue H = (2,8 ϕ) 130 = (2,8 3,3 ) = 205 (mm cột H2O) = 0,205 (m cột H2O) Ta đổi áp lực chất khí sang chiều cao m cột nước H20, ta có: g.ρkk.Hk = g.ρ.H Do đó, Hk = ρ H ρkk (m cột H2O) Thay giá trị g, Q, H vào (8-19) ta công suất trục quạt ρkk g.Q H k 1,029.9,81 2,479.0,205 1000 1000.0,7 Nq = 1000.η = = 7,33 (KW) * Xác định công suất động Nđ tiêu tốn để dẫn động quạt gió theo cơng thức: Nđ = α.Nq , (KW) ηt Trong đó: Nq - cơng suất đặt trục quạt, tính Nq = 7,33 (KW); α - hệ số tương ứng cơng suất Nq ta có: α = 1,02 quạt hướng trục ηt - hệ số truyền động hiệu dụng ta có: ηt = 0,9 Vậy cơng suất động cần tiêu tốn cho dẫn động quạt là: a N q Nđ = ηt 1,02.7,33 0,9 = = 8,31 (KW) Bước 6: Kiểm nghiệm lại hệ thống sau thiết kế Ta nhận thấy công suất động tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió sau thay đổi số cánh quạt Z = so với số liệu hệ thống ban đầu Z = thấp so với mức tiêu hao công suất động tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió ban đầu (8,31KW so với 9,46 KW) tương đối nhỏ so với công suất động chiếm 8,4% (thấp so với thiết kế cũ) công suất động => tăng công suất động => thỏa mãn đề Vậy để cải tiến Hệ thống làm mát tăng cơng suất động ta chọn quạt gió có thơng số cũ thiết kế lại cách quạt quạt gió Z= thay cho Z=7 thiết kế cũ 2.3 Thiết kế két nước Bước 1: Xác định điều kiện làm việc chi tiết Đối với hệ thống làm mát nước, trạng thái nhiệt ổn định, nhiệt độ từ động truyền cho nước làm mát coi gần số lượng nhiệt đưa tản nhiệt truyền vào khơng khí Nhiệt lượng Qlm tính theo phương trình cân nhiệt tính theo cơng thức kinh nghiệm: Q lm=q ' lm N e Trong đó: q’lm – Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát ứng với đơn vị công suất đơn vị thời gian (J/kW.s) + Đối với động xăng: q’lm = 1263 1360 (J/kW.s) + Đối với động diesel: q’lm = 1108 1138 (J/kW.s) Ne - Cơng suất có ích động (kW) Xác định lượng nước Glm tuần hoàn hệ thống đơn vị thời gian: Glm= Qlm cn ∆ t n (kg/s) Trong đó: cn – Tỷ nhiệt nước làm mát (J/kg.s) ∆tn – Hiệu nhiệt độ nước vào nước tản nhiệt Tiết diện lưu thơng chất lỏng qua két Hình 2.12 Sơ đồ kết cấu ống nước Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F1 Hình 2.13 Sơ đồ kết cấu két nước F1 = F0.n F0 - Là diện tích tiếp xúc chất lỏng ống ( m ) n - Là số ống két nước F0 = h.po h - Chiều dài ống (m) po - Chu vi thành ống po = 2.c + π b Tiết diện lưu thông chất lỏng két Với : S = n So (m2) Trong đó: So - Là tiết diện lưu thông chất lỏng qua ống nước.(m2) So = π ( b2 ) +b.c n - Là số ống nước két Tính diện tích két nước tiết xúc với khơng khí F2 Hình 2.14 Sơ đồ tính tốn két nước F2 = F3 + F4 F3 - Diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí F4 - Diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí Tính F3: F3 = F3’ - F3’’ F3’ diện tích mặt ống nước F3’ = P1.h.n Với : P1 chu vi tiết diện ống; P1 = 2.c + h chiều dài làm việc ống π (mm); mm; + F3’’ diện tích mặt ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt ; F3’’ = P1.n δ ’.m Với : δ ’ độ dày cánh tản nhiệt ; m số lớp cánh tản nhiệt; Tính F4 F4 = m.b’.l.i.k Với : m số lớp cánh tản nhiệt; k số cánh tản nhiệt; b’ bề rộng cánh tản nhiệt l chiều dài cánh tản nhiệt; i số bề mặt tiếp xúc khơng khí cánh tản nhiệt ; Ta có : F2 = F3 + F4 Bước 2: Vật liệu chế tạo Do phải làm việc áp suất nhiệt độ cao, chịu ma sát lớn vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo yêu cầu sau: - Trọng lượng riêng nhỏ - Độ bền cao - Truyền nhiệt chịu nhiệt tốt - Dễ gia công - Dễ tìm Két tản nhiệt nhơm + Ưu điểm: Do đặc tính nhơm nhẹ mềm nên quy trình gia cơng nhơm tốn thời gian dẫn đến chi phí nguyên liệu, chi phí sản xuất gia công + Nhược điểm: Độ bền nhôm nên dễ bị biến dạng; chịu ăn mòn Két tản nhiệt đồng + Ưu điểm: Còn két làm mát đồng có ưu điểm tuyệt vời két làm mát nhôm độ bền học cao, độ chịu ăn mòn độ chịu lực tốt Hiệu làm lạnh ống đồng cao ống nhơm Vì đồng lựa chọn hoàn hảo cho việc làm ống dẫn nước làm mát két nước làm mát động + Nhược điểm: Yếu tố chi phí đắt đỏ nguyên liệu đồng khiến người ta dần chuyển hướng sang dùng động đốt có két tản nhiệt nhơm Ngồi vật liệu đồng khó gia cơng chế tạo nhơm => Vật liệu lựa chọn thiết kế: Nhôm Bước 3: Các thông số két mát xe Toyota Innova 2021 Bề rộng làm việc két nước L = 618 (mm);Bề dày két nước B = 50 (mm) Chiều cao két nước H = 580 (mm) Chiều cao làm việc ống nước h = 500 (mm) Độ dày thành ống δ = 0,2 (mm);Kích thước ngồi ống (20 x 2)mm Số hàng ống: hàng;Số lượng ống hang: 78 ống Số ống toàn két làm mát n = 1.78 = 78 Số cánh tản nhiệt k = 77; cánh gồm 390 lớp Một lớp có thơng số sau: Bề rộng lớp cánh tản nhiệt (mm);Chiều dài lớp cánh tản nhiệt 20 (mm) Bề dày cánh tản nhiệt δ’ = 0,2 (mm); Bước 4: Chọn kích thước khác chi tiết a b 0,2 c 20 Hình 2.15 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 2.16 Sơ đồ kết cấu két nước F1 = F0.n F0 - diện tích tiếp xúc chất lỏng ống (m2) n - số ống két nước F0 = h P0 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) Trong đó: S0- tiết diện lưu thơng chất lỏng qua ống nước n- số ống nước két S0 = π b 2 () + b.c 1,6 S0 = 3,14 2 ( ) + 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 2.17 Sơ đồ tính tốn két nước F2 = F + F F3 - diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí F4 - diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí - Tính F3: F3 = F3’ –F3’’ F3’- Diện tích mặt ngồi ống nước F3’ = P1.h.n 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 ngồi ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt F3’’ = P1.n δ’.m 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 không 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) Bước 5: Tính kiểm nghiệm bền chi tiết + 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, truyền nhiệt xạ bé không 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 môi 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, sau: + Giai đoạn một: truyền nhiệt từ nước nóng đến thành ống bên Q’lm = α1.F1.(tn - tδ1) (J / s) + Giai đoạn hai- truyền nhiệt từ bề mặt thành ống thành ống λ Q’lm = δ F1.(tδ1 – tδ2) ( J/s) + Giai đoạn ba- truyền nhiệt từ mặt thành ống ngồi khơng khí Q’lm = α2.F2.(tδ2 - tδkk) ( J/s) Giải phương trình (8-53), (8-54), (8-55) ta được: F2 Q’lm = δ F2 + + α F λ F α2 F (t n −t kk ) = k.F2.(tn - tkk); Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt két F2 k= + δ F2 α F1 λ F1 + α2 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 α - Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống két làm mát (W/ m2.độ) Việc xác định hệ số tản nhiệt từ nước α1 phức tạp khó xác Xác định 1 sau: α1 l¿ Từ: Nu = λ1 Nu λ1 ¿ l ta có: α1 = Trong đó: λ1 - hệ số dẫn nhiệt nước làm mát két ứng với nhiệt độ tn = 830C có λ1 = 6740 (W/m độ) - 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 √ Re √ Pr Trong đó: Re– tiêu chuẩn Reynolds Từ [3] trang 99, ta có: ω.l Re = ν - tốc độ dòng chảy ống, (m/s) Glm 1,58.10−3 = S = 0,0024 = 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 −3 ,65 500.10 −6 Do đó: Re = 0, 365 10 = 898437 Re = 898437 > 2320 Dòng chảy ống dòng chảy rối Pr – tiêu chuẩn Prandtl, Theo [3] trang 224, ta có: Pr = 2,21 3 Do đó: Nu = 0,33 √ Re √ Pr = 0,33 √ 898437 √ 2,21 = 407,43 Nu λ1 ¿ 407 , 43.6740 = 39 = 70412 (W/m2 độ) l Vậy α1= α2 - Hệ số tản nhiệt từ thành ống két làm mát vào khơng khí; (W/ m2.độ) Hệ số phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lưu động khơng khí ωkk 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 ωkk 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 ωkk vht quạt gió ωkk = vht = 25,25 (m/s) ta có: α2 = 11,38.ωkk0,8 (W/ m2 độ) thay ωkk = 25,25(m/s) α2 = 11,38 25,250,8 = 150,63 (W/ m2 độ) Vậy hệ số truyền nhiệt két F2 k= + δ F2 α F1 λ F1 + α2 = 10 , 03 0,2 10−3 10 , + + 150,63 k = 70412 , 215 100 ,215 165 (W/ m2 độ) tn - Nhiệt độ trung bình nước làm mát két làm mát t nv +t nr tn = Trong đó, tnv, tnr nhiệt độ nước vào két nước lấy nhiệt độ nước nước vào động ta có: tn = 80 ÷ 850C tkk - Nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiệt t kkv +t kkr tkk = 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 Δt kk = 20 ÷ 300C Chọn Δt kk = 250C Với tkkr = tkkv + Δt kk tkkr= 40 + 25 = 65 (0C); t kkv +t kkr 40+65 = 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 Qlm 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 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 mơi trường bên ngồi là: Q’lm = 51392(J /s) Vậy két làm mát có đủ 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 ... nước làm mát lắp đặt thiết bị để sử dụng số nhiệt , đặt nồi để sản xuất nhiệt toàn thiết bị lớn hiệu suất nhiệt thân động + Kết tính cân nhiệt cho ta sở để tính thiết kế thiết bị phụ động + Xác... toán thiết kế cho phần tử dựa yêu cầu chung tốn Bán kính ngồi quạt R = 220(mm);Bán kính quạt r =115 (mm) Góc nghiêng đặt cánh α = 400; Số cánh Z = Bề rộng lớn cánh b = 80 (mm) Bước 5: Thiết kế phần. .. đồ khối cho hệ thống cần thiết kế - Đưa sơ đồ khối hệ thống giống với hệ thống ban đầu: Hình 2-10: Sơ đồ khối hệ thống làm mát xe Toyota Innova 2021 Bước 3: Lựa chọn phần tử hệ thống + Quạt gió: