Thông tin tài liệu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… MỤC LỤC mỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀ MÁT .3 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại hệ thống làm mát động 1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống làm mát 1.1.1.1 Làm mát động máy nén 1.1.1.2 Làm mát dầu bôi trơn .5 1.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát .5 1.1.3 Phân loại hệ thống làm mát 1.1.3.1 Hệ thống làm mát nước a Hệ thống làm mát kiểu bốc b Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên c Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng d Hệ thống làm mát nước nhiệt độ cao 11 1.1.3.2 Hệ thống làm mát động khơng khí (gió) 13 a Hệ thống làm mát khơng khí kiểu tự nhiên 13 b Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng 13 1.2 Kết cấu cụm chi tiết hệ thống làm mát nước .14 1.2.1 Kết cấu két làm mát 15 1.2.2 Kết cấu bơm nước .18 1.2.2.1 Bơm ly tâm .19 1.2.2.2 Bơm piston 20 1.2.2.3 Bơm bánh .20 1.2.2.4 Bơm cánh hút 21 1.2.2.5.Bơm guồng 22 1.2.3 Kết cấu quạt gió 23 1.2.3.1 Quạt gió dẫn động đai 23 1.2.3.2 Quạt gió chạy điện 24 1.2.4 Van nhiệt 25 1.3 So sánh ưu khuyết điểm kiểu làm mát bắng nươc kiểu làm mát khơng khí 27 CHƯƠNG KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DAEWOO DE12TIS .28 2.1.1 Các thống số kỹ thuật động DE12TIS .28 SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… 2.2.2 Sơ hệ thống làm mát 29 2.2 Các cụm chi tiết hệ thống làm mát nước 30 2.2.1 Két làm mát 30 2.2.2 Nắp két 32 2.2.3 Bơm nước 34 2.2.4 Quạt gió dẫn động đai .36 2.2.5 Van nhiệt 38 2.2.6 Khớp chất lỏng 39 2.2.7 Dung môi làm mát .41 2.3 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 42 2.3.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: 42 2.3.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: 42 2.3.3 Kiểm tra tượng tắc két nước: .44 2.3.4 Kiểm tra van nhiệt: 44 2.3.5 Kiểm tra, điều chỉnh truyền đai: 44 2.3.6 Thông rửa hệ thống làm mát: 45 2.4 Các phương pháp cấp, xả nước hệ thống làm mát 46 2.4.1 Cấp nước làm mát .46 2.4.2 Xả nước làm mát 46 CHƯƠNG TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM NHIỆT KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS 47 3.1 Tổng quan lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh .47 3.2 Các thơng số két nước, bơm nước quạt gió .51 3.3.1 Tính kiểm nghiệm quạt gió 52 3.3.2 Tính kiểm nghiệm bơm nước .56 3.3.3 Tính thơng số két nước 57 3.4.1 Xác định lượng nhiệt động truyền cho nước làm mát 60 3.4.2.Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền môi trường bên .62 KẾT LUẬN 67 LỜI NÓI ĐẦU Sau trình học tập trang bị kiến thức chuyên ngành động lực, em giao nhiệm vụ hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên tổng SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… hợp khái quát lại kiến thức học, từ kiến thức sở đến kiến thức chuyên ngành Qua trình thực đồ án sinh viên tự rút nhận xét kinh nghiệm cho thân trước bước vào công việc thực tế Em nhận đề tài tốt nghiệp: “Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát động DAEWOO DE12TIS ” Trong phạm vi đồ án này, em giới hạn tìm hiểu cách tổng quát phương pháp làm mát động cơ, cấu hệ thống động DAEWOO DE12TIS, sâu vào tính tốn kiểm nghiệm nhiệt động két làm mát Do kiến thức cịn hạn chế, tài liệu tham khảo cịn điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy mơn bảo để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ……………, thầy cô giáo môn bạn giúp em hoàn thành đồ án Thái Nguyên, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀ MÁT Một động hoạt động đạt hiệu cao,chính nhờ hỗ trợ làm việc tốt hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động, hệ thống làm mát… Vì công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… động phụ thuộc lớn vào làm việc hệ thống Hệ thống làm mát hệ thống quan trọng động Trong q trình làm việc động cơ, nhiệt truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷ 35% nhiệt lượng nhiên liệu cháy toả Vì chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittơng lên tới 600 oC,cịn nhiệt độ nấm xupap lên 900oC Nhiệt độ chi tiết máy cao gây hậu xấu như: - Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững tuổi thọ chi tiết máy - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát - Có thể gây bó kẹt piston cylinder tượng giản nở nhiệt - Giảm hệ số nạp - Đối với động xăng dễ phát sinh tượng cháy kích nổ Để khắc phục hậu xấu trên.Vì cần thiết phải làm mát động 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại hệ thống làm mát động 1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống làm mát Trong trình làm việc động cơ, nhiệt truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷ 35% nhiệt lượng nhiên liệu cháy toả Vì chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ chi tiết máy cao gây hậu xấu như: làm giảm sức bền, tuổi thọ chi tiết máy, giảm độ nhớt dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát Vì cần thiết phải làm mát động Hệ thống làm mát động có nhiệm vụ thực q trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ chi tiết khơng q nóng khơng q nguội Động q nóng gây tượng nói, cịn q nguội tức động làm mát nhiều tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh cơng hiệu suất nhiệt động thấp, nhiệt độ động thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động làm tăng tổn thất giới tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế công suất động SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Hệ thống làm mát động DAEWOO DE 12 TIS có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén dầu bôi trơn 1.1.1.1 Làm mát động máy nén Hệ thống làm mát có nhiệm vụ làm mát động cơ, bảo đảm động có nhiệt độ ổn định suốt q trình làm việc Ngồi ra, hệ thống có nhiệm vụ khơng phần quan trọng rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động đạt đến nhiệt độ làm việc Bên cạnh hệ thống làm mát cịn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí Đường nước làm mát máy nén khí trích từ đường nước làm mát động 1.1.1.2 Làm mát dầu bơi trơn Trong q trình làm việc động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn tăng lên không ngừng nguyên nhân sau: - Dầu bôi trơn phải làm mát trục, tỏa nhiệt lượng sinh trình ma sát ổ trục ngồi - Dầu bơi trơn tiếp xúc trực tiếp với chi tiết máy có nhiệt độ cao cị mổ, xupáp, piston Để đảm bảo nhiệt độ làm việc dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu thay đổi đảm bảo khả bơi trơn, cần phải làm mát dầu bơi trơn Đường dầu bôi trơn khoan song song với đường nước làm mát động Khi nước làm mát động đồng thời làm mát cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn 1.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát Đối với động DAEWOO-DE12TIS động lắp xe ôtô khác hệ thống làm mát phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé - Bảo đảm nhiệt độ môi chất làm mát cửa van nhiệt khoảng 83÷ 950C nhiệt độ dầu bơi trơn động khoảng 95÷1150C - Bảo đảm động làm việc tốt chế độ điều kiện khí hậu điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí 1.1.3 Phân loại hệ thống làm mát 1.1.3.1 Hệ thống làm mát nước Hệ thống làm mát nước chia nhiều kiểu khác như: làm mát nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… làm mát nhiệt độ cao Mỗi kiểu làm mát có ưu nhược điểm khác thích hợp cho điều kiện làm việc động a Hệ thống làm mát kiểu bốc Hệ thống làm mát nước kiểu bốc loại đơn giản Hệ thống không cần bơm, quạt Bộ phận chứa nước có hai phần- khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) thùng chứa nước bay (2) phía Sơ đồ nguyên lý hệ thống sau: 10 11 Hình 1-1 Hệ thống làm mát nước kiểu bốc 1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh; 6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu; 10- Cácte chứa dầu Khi động làm việc, vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sơi Nước sơi có tỷ trọng bé nên lên mặt thoáng thùng chứa để bốc ngồi khí trời Nước nguội thùng chứa có tỷ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nước nóng lên, tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên Căn vào nhiệt lượng động cách bố trí động đứng hay nằm để thiết kế hệ thống kiểu bốc Với việc làm mát kiểu bốc nước, lượng nước thùng giảm nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát khơng thích hợp cho động dùng phương tiện vận tải SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Hệ thống làm mát nước kiểu bốc kết cấu đơn giản đặt tính lưu động đối lưu nói nên hệ thống dùng cho động đốt kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt động máy nông nghiệp cỡ nhỏ Nhược điểm hệ thống làm mát thất thoát nước nhiều hao mịn xilanh khơng b Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực hai cột nước nóng lạnh mà khơng cần bơm Cột nước nóng động cột nước nguội thùng chứa két nước Hình 1-2 Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên 1-Đường nước làm mát; 2-Khơng khí làm mát; 3- nước; 4-Nắp két; 5-Đường nước nóng vào két làm mát; 6-Quạt gió; 7-Năp động cơ; 8-Xylanh; 9-Thân động Nước nhận nhiệt xilanh thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước lên Trong khoang nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt chi tiết bao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ nước tiếp tục tăng lên khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước lên theo đường dẫn khoang phía két làm mát (5) Quạt gió (6) dẫn động puly từ trục khuỷu động hút khơng khí qua két Do đó, nước két làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước chìm xuống khoang két từ vào thân máy, thực vịng tuần hồn Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ hai cột nước, cường độ làm mát tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi khởi động chênh lệch nhiệt độ hai cột nước nóng nguội bé nên chênh lệch áp lực hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động chóng đạt nhiệt độ chế độ làm việc Sau phụ tải tăng độ chênh lệch nhiệt độ hai cột nước tăng theo, tốc độ lưu động nước tăng theo Độ chênh áp lực SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình hai cột nước, phải ln ln đảm bảo mức nước thùng chứa phải cao nước động Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm nước lưu động hệ thống có vận tốc bé vào khoảng V = 0,12÷ 0,19 m/s Điều dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào nước lớn, mà thành xilanh làm mát không Muốn khắc phục nhược điểm phải tăng tiết diện lưu thơng nước động dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu khơng thích hợp cho động tơ máy kéo, mà thường dùng động tĩnh c Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng khắc phục nhược điểm hệ thống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động sức đẩy cột nước bơm nước tạo Tùy theo số vịng tuần hồn kiểu tuần hồn ta có loại tuần hoàn cưỡng như: hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng vịng kín, kiểu cưỡng vòng hở, kiểu cưỡng hai vòng tuần hồn Mỗi kiểu làm mát có ngun lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác * Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín vòng 11 10 Hình 1-3 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín vịng 1- Thân máy; 2- Đường nước khỏi động cơ; 3- Bơm nước; 4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước bơm; 10- Bình làm mát dầu bơi trơn Trên hình (1-3) hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng động tơ máy kéo hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước vào khoang chứa xilanh Để phân phối nước làm mát đồng cho xilanh, nước sau bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn thân máy Sau làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy theo đường ống (2) khỏi động với nhiệt độ cao đến van nhiệt (6) Khi van SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… nhiệt (6) mở, phần nước chảy qua đường ống (4) đường ống hút bơm nước (3), phần lớn nước qua van nhiệt (6) vào ngăn chứa phía két nước Tiếp theo, nước từ ngăn phía két qua ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt Tại đây, nước làm mát dịng khơng khí qua két quạt (8) tạo Quạt dẫn động đai hay bánh từ trục khuỷu động Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp lại bơm nước (3) đẩy vào động thực chu kỳ làm mát tuần hoàn Ưu điểm hệ thống làm mát cưỡng vịng kín nước sau qua két làm mát lại trở động Do phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động Vì vậy, hệ thống thuận lợi loại xe đường dài, vùng thiếu nguồn nước * Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn hai vịng Trong hệ thống này, nước làm mát két nước khơng phải dịng khơng khí quạt gió tạo mà dịng nước có nhiệt độ thấp hơn, nước sơng, biển Vịng thứ làm mát động hệ thống làm mát cưỡng vịng cịn gọi nước vịng kín Vịng thứ hai với nước sông hay nước biển bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau lại thải sơng, biển nên gọi vòng hở, dùng phổ biến động tàu thủy 10 Hình 1-4 Hệ thống làm mát cưỡng kiểu hai vịng tuần hồn 1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van nhiệt; 5- Két làm mát; 6- Đường nước vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở; 8- Đường nước vào bơm nước vịng hở; 9- Đường nước tắt bơm vịng kín; 10Bơm nước vịng kín Hệ thống làm việc sau: nước làm mát động theo chu trình kín, bơm nước (10) đến động làm mát thân máy nắp xilanh đến két làm mát nước SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… (5) Nước hệ thống kín làm mát nước ngồi mơi trường bơm vào bơm (7) qua lưới lọc, qua bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước theo đường ống (5) đổ môi trường Khi động khởi động, nhiệt độ nước hệ thống tuần hồn kín cịn thấp, van nhiệt (4) đóng đường nước qua két làm mát nước Vì vậy, nước làm mát vịng làm mát ngồi, nước hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ngồi Van nhiệt (4) đặt mạch nước để nhiệt độ nước làm mát thấp, đóng đường ống vào két làm mát (5) Lúc nước có nhiệt độ thấp sau làm mát động qua van nhiệt (4) theo đường ống vào bơm nước (10) để bơm trở lại động * Hệ thống làm mát vòng hở Hệ thống làm mát kiểu mặt chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng vịng kín Hình 1-5 Hệ thống làm mát vòng hở 1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp máy; 4- Van nhiệt; 5- Đường nước vòng hở; 6- Đường nước vào bơm; 7- Đường nước nối tắt bơm; 8- Bơm nước Trong hệ thống nước làm mát nước sông, biển bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau theo đường nước (5) đổ sơng, biển Hệ thống có ưu điểm đơn giản Tuy nhiên, số kiểu động nước làm mát đạt 100 0C cao Khi nước nhiệt độ cao, nước bốc Hơi nước tạo thành áo nước làm mát (kiểu bốc bên trong) nước bị tạo thiết bị riêng (kiểu bốc bên ngồi) Do đó, cần phải có hệ thống làm mát riêng cho động So sánh hai hệ thống làm mát kín hở động tàu thủy hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhược điểm nhiệt độ nước làm mát phải giữ khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt đóng cặn muối thành xilanh, với nhiệt độ làm mát không nên ứng suất nhiệt SINH VIÊN: …………… 10 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… = 1,029.3,14.(0,6202 - 0,3102)2205.0,1.8.0,6 sin 40 cos 40 60 Gq = 11,53 (kg/s) Công suất quạt gió Theo [4] trang 107 ta có: Nq = ρ kk g Q.H k 1000.η (KW) [3.27] 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/m3) Xét điều kiện nhiệt độ khơng khí phía sau tản nhiệt có tkkr = 650C 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 [7.27] sau: + Xác định lưu lượng quạt Gq (m3/s); ρ kk 11,53 Q= = 11,21 (m3/s); 1,029 + Xác định vận tốc hướng trục quạt: Q= [3.28] Theo [4] trang 117 ta có: De = 1,3 Q Cm [3.29] 1,3 2.Q Do đó: Cm = (m/s) De2 Trong đó: [3.30] Q – lưu lượng quạt (m3/s); De - đường kính đỉnh cánh quạt (m); De = 0,620(m) Vậy ta có: Cm = 1,32.11,21 = 49,27 (m/s) 0,620 + Xác định áp suất quạt Theo [4] trang 117 ta có: SINH VIÊN: …………… 54 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Ue = 2,8.φ H , (m/s) [3.31] U e2 H= , (mm cột H2O); (2,8.ϕ ) [3.32] Suy ra: Trong đó: φ - hệ số phụ thuộc dạng cánh Theo thực tế quạt có cánh thẳng Theo [4] trang 118 ta có: φ = 2,8 ÷ 3,5; chọn φ = Ue - vận tốc vòng quạt; (m/s), Theo [4] trang 118, ta có: Ue = Π.nq De 30 [3.33]; De - đường kính đỉnh cánh, De = 0,620 (m); Do đó, Ue = Π.n q De 3,14.2310 0,620 = = 74,95 (m/s) 30 30 Thay giá trị Ue vào phương trình [7.32] ta được: U e2 74,95 H= = = 79,61 (mm cột H2O) = 0,07961 (m cột H2O) (2,8.3) (2,8.ϕ ) 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 [3.34] ρ H (m cột H2O); [3.35] ρ kk Thay giá trị g, Q, H vào [3.19] ta công suất trục quạt Do đó, Hk = ρ kk g Q.H k 1,029.9,81.11,21.0,07961.1000 = = 12,87 (KW) 1000.0,7 1000.η * Xác định công suất động Nđ tiêu tốn để dẫn động quạt gió Nq = Theo [4] trang 114, ta có: Nđ = a.N q , (KW) [3.36] ηt Trong đó: Nq - cơng suất đặt trục quạt, tính Nq = 12,87 (KW); a - hệ số tương ứng công suất Nq Theo [4] trang 115, ta có: a = 1,05 quạt hướng trục ηt - hệ số truyền động hiệu dụng Theo [4] trang 114, ta có: ηt = 0,9 Vậy cơng suất động cần tiêu tốn cho dẫn động quạt là: SINH VIÊN: …………… 55 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nđ = a.N q = GIẢNG VIÊN : …………………… 1,05.12,87 = 15,01 (KW) 0,9 ηt + 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 khoảng 6% công suất động Đây ưu điểm hệ thống làm mát 3.3.2 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 thông số kết cấu thực tế bơm để tính so sánh với giá trị thơng số lý thuyết bơm (thơng số có catalogue) b1 r2 ro r1 r2 ro r1 Hình 3.4 sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước + Lưu lượng tính tốn bơm nước Theo [2] trang 263 ta có: Gbtt = c1.ρn.π.(r12 - r02) (Kg/s) [3.37] Trong đó: ρn - mật độ nước làm mát r1- bán kính bánh công tác r1= 32.10-3 (m) r0 - bán kính bánh cơng tác r0 = 18.10-3 (m) c1 - vận tốc tuyệt đối nước vào cánh Theo [2] trang 263 ta có: c1 = -5 (m/s), chọn c1 = 2,5 (m/s) Vậy, lưu lượng tính tốn bơm là: Gbtt = c1.ρn.π.(r12 - r02) = 2,5.1000.3,14.(322.10-6 – 182.10-6 ) Gbtt = 5,495 (kg/s) SINH VIÊN: …………… 56 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Theo tài liệu [5] có Gb* = 5,333 (kg/s) + Công suất tiêu hao cho bơm nước xác định theo [2] trang 265, ta có: Gb H 9,81.10 −3 Nb = (KW) η b η cg [3.38] 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 = 14,5(m cột nước) Gbtt H 9,81.10 −3 5,495.14,5.9,81.10 −3 Nb= = = 1,396 (KW) η b η cg 0,7.0,8 + NHẬN XÉT: Lưu lượng tính toán bơm nước: Gbtt = 5,495 (kg/s) Lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống: Glm = 3,1756 (kg/s) Lưu lượng theo tài liệu [5]: Gb* = 5,333(kg/s) So sánh lưu lượng nước tính tốn bơm G btt với lượng nước tuần hoàn hệ thống Glm với thông số theo tài liệu [5] G b* ta nhận thấy lượng nước bơm cung cấp đủ khả làm việc hệ thống làm mát Đồng thời, công suất tiêu hao cho việc dẫn động bơm N b nhỏ đảm bảo việc cung cấp nước đầy đủ cho hệ thống làm mát, ưu điểm bật bơm 3.3.3 Tính thông số két nước b a c 0.2 15 Hình 3.5 Sơ đồ kết cấu ống nước Ta có: b = - 2.0,2 = 1,6 (mm); a = 15 - 2.0,2 = 14,6 (mm); c = 15 - = 13 (mm) + Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F1: SINH VIÊN: …………… 57 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Hình 3.6 Sơ đồ kết cấu két nước F1 = F0.n [3.39] F0 - diện tích tiếp xúc chất lỏng ống (m2); n - số ống két nước; F0 = h P0 [3.40] h - chiều dài làm việc ống; P0 - chu vi thành ống P0 = 2.c + π.b = 13+ 3,14.1,6 = 31,024 (mm) F0 = h.P0 = 1000 31,024 = 31024 (mm2) F1 = n.F0 = 240.31024 = 7445760 (mm2) Vậy F1 = 7.44576 (m2) + Tiết diện lưu thông chất lỏng két S = n S0 (m2) [3.41] Trong đó: S0: tiết diện lưu thơng chất lỏng qua ống nước n: số ống nước két b 2 S0 = π + b.c [3.42] 1,6 + 1,6.13 = 22,8096 (mm2) S0 = 3,14 Vậy: S = 240.22,8096 = 5474,304 (mm2) = 0,05474304 (m2) + Tính diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí F2 SINH VIÊN: …………… 58 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… 11,22 mm 40 x 6) äú ng 1000mm 620 mm Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn két nước F2 = F3 + F4 [3.43] 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’’ [3.44] F3’: Diện tích mặt ngồi ống nước F3’ = P1.h.n [3.45] P1 - chu vi tiết diện ống P1 = 2.c + π.2 = 2.13 + 3,14.2 = 32,28 (mm) h - chiều dài làm việc ống h = 1000 (mm) F3’ = P1.h.n = 32,28.1000.240 = 7747200 (mm2) F3’ = 7,7472 (m2) F3’’: Diện tích mặt ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt F3’’ = P1.n δ’.m [3.46] δ’ - Độ dày cánh tản nhiệt Theo thông số thực tế δ’ = 0,2 (mm) m - Số lớp cánh tản nhiệt, m = 330 F3’’ = P1.n δ’.m = 32,28.240.0,2.330 = 511315,2 (mm2) F3’’ = 0.5113152 (m2) Vậy F3 = F3’ –F3’’ =7,7472 – 0,5113152 = 7,2358848 (m2) - Tính F4: SINH VIÊN: …………… 59 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… F4 = 330.b’.l.i.k [3.47] k - số cánh tản nhiệt Thực tế xe k = 45 b’ - bề rộng cánh tản nhiệt Thực tế xe b’= 11,22 l - chiều dài cánh tản nhiệt.Tính theo bề dày két l = B = 130 (mm) i – số bề mặt tiếp xúc khơng khí cánh tản nhiệt i = F4= 330.b’.l.i.k = 330.11,22.130.2.45 = 43320420 (mm2) Hay F4 = 43,32042 (m2) Vậy diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí là: F2 = F3 + F4 = 7,2358848 + 43,32042 = 46,154 (m2) 3.4 Tính tốn nhiệt động DAEWOO-DE12TIS 3.4.1 Xác định lượng nhiệt động truyền cho nước làm mát 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 diesel DE12TIS 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 [1] trang 214, ta có: Qo = Qlm + Qe + Qth + Qch + Qd + Qcl [ 3.48] 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 không 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) [3.49] QH - nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Động khảo sát động điezel SINH VIÊN: …………… 60 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Theo [1] trang 51, có QH = 42,5.106 (J/kg) Gnl - lượng nhiên liệu tiêu thụ giây (kg/s) Gnl = ge.Ne (kg/s) [3.50] Ne – Công suất định mức động Ne = 250 (kw) ge - suất tiêu hao nhiên liệu Theo [5] có ge = 186 (g/kw.h) Gnl = ge.Ne = 250.186 = 46500 (g/h) = 12,9.10-3 (kg/s) Nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc phụ tải cho (xét công suất định mức) Q0 = QH.Gnl = 42,5.106.12,9.10-3 = 548250 (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 = Qe 100% Q0 qth = Q th 100% Q0 qcc = Q cc 100% Q0 qd = Qd 100% Q0 qcl = Q cl 100% Q0 [3.51] Theo [1] trang 215, ta có: qlm + qe + qth + qcc + qd + qcl = 100% [3.52] Động khảo sát động tăng áp đường ống thải nên có q lm cao Từ [1] trang 217, ta chọn: qlm= 30%; qe= 30%; qth=30%; qcc= 2%; qd= 5%; qcl= 3% Từ [3.51] ta tính được: Qe = Qo.qe.100% ; Qth = Qo.qth.100% Qcc = Qo.qcc.100%; Qd = Qo.qd.100% [3.53] Qcl = Qo.qcl.100% Suy ra: Qlm = Qo – (Qe + Qth + Qcc + Qd + Qcl) Qlm = Qo(1 - qe - qth- qcc - qd - qcl) =548250.(1 – 0,3 – 0,02 – 0,05 – 0,03) = 164475 (J/s) Glm: Lượng nước làm mát tuần hoàn hệ thống đơn vị thời gian Theo [2] trang 259, ta có: SINH VIÊN: …………… 61 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Glm = Qlm C n ∆ tn GIẢNG VIÊN : …………………… (kg / s) [3.54] Trong đó: cn - Tỷ nhiệt nước làm mát (J/kg.độ) ứng với nhiệt độ 700C Theo [2] trang 259, ta có: cn = 4,187(J / kg.độ) ∆ tn - Hiệu nhiệt độ nước vào sau qua két làm mát Với động ô tơ máy kéo ∆ tn = ÷ 100C Chọn ∆ tn = 70C Suy ra: Glm = Qlm 164475 = 3175,6 (g / s) = 3,1756 (kg/s) = C n ∆ tn 4,187.7 3.4.2.Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền mơi trường bên ngồi 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 mơi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như vậy, q trình truyền nhiệt hệ thống phân thành ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt, theo [2] ta có sau: + Giai đoạn một: truyền nhiệt từ nước nóng đến thành ống bên Q’lm = α1.F1.(tn - tδ1) (J / s) [3.55] + Giai đoạn hai: truyền nhiệt từ bề mặt thành ống thành ống Q’lm = λ F1.(tδ1 – tδ2) δ ( J/s) [3.56] + Giai đoạn ba: truyền nhiệt từ mặt thành ống ngồi khơng khí Q’lm = α2.F2.(tδ2 - tδkk) ( J/s) [3.57] Giải phương trình [3.57], [3.58], [3.59] ta được: F2 (t n − t kk ) Q’lm = 1.F2 + δ F2 + = k.F2.(tn - tkk); α F1 λ.F1 α SINH VIÊN: …………… 62 …………… [7.58] LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt két k = 1.F2 + δ F2 + α F1 λ F1 α [3.59] 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 = 7,44576 (m2) F2 - Diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí F2 = 46,154 (m2) λ – Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống tản nhiệt Ống tản nhiệt làm đồng thau 60% Cu, 40% Zn, theo [2] trang 261, ta được: λ = 120 (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 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 α1 sau: Theo [3] trang 99, ta có: Từ: α l ∗ Nu = λ1 [3.60] Từ phương trình [7.62] ta có: α1 = Nu.λ1 l* Trong đó: λ1 - hệ số dẫn nhiệt nước làm mát két ứng với nhiệt độ t n = 800C Theo [3] trang 224 có λ1 = 6740 (W/m độ) l* - chiều cao làm việc tổng ống (m) l*= n.h = 240 1000 = 240000 (mm) = 240 (m2) Nu - tiêu chuẩn Nusself Từ [3] trang 99, ta có hệ số tỏa nhiệt đối lưu Nu = 0,33 Re Pr [3.61] Trong đó: Re– tiêu chuẩn Reynolds Từ [3], trang 99, ta có: SINH VIÊN: …………… 63 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Re = GIẢNG VIÊN : …………………… ω.l ν [3.62] ω - tốc độ dòng chảy ống, (m/s) ω= Glm 3,1756.10 −3 = = 0,058 (m/s) 0,05474304 S l - chiều cao làm việc ống, (m) l = 1000 (mm) υ - độ nhớt động học, (m2/s) Theo [3], trang 224, ta có: υ = 0,365.10-6 (m2/s) 800C 0,058.1000.10 −3 Do đó: Re = = 15890,4 0,365.10 −6 Re = 15890,4 > 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 Re Pr = 0,33 15890,4 2,21 = 54,185 Vậy α1= Nu.λ1 54,185.6740 = = 1521,7 (W/m2 độ) * 240 l 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 v xe tốc độ hút không khí quạt gió (đối với loại quạt khảo sát vận tốc gió quạt tạo theo chiều hướng trục vht = Cm = 49,27 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 Ứng với động làm việc với công suất cực đại vận tốc xe vxe = 120 km/giờ = 33,33 m/s Tuy nhiên,do động đặt phía sau xe, nên vận tốc khơng khí lưu động qua két phụ thuộc hồn tồn vào tốc độ gió hướng trục quạt gió tạo (khả hút gió quạt) Vì vậy, ta chọn tốc độ lưu động khơng khí ωkk vht quạt gió ωkk = vht = 49,27 (m/s) Theo [2] trang 216, ta có: α2 = 11,38.ωkk0,8 (W/ m2 độ) SINH VIÊN: …………… [3.63] 64 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… thay ωkk = 49,27(m/s) α2 = 11,38 49,270,8 = 257,16 (W/ m2 độ) Vậy hệ số truyền nhiệt két k = 1.F2 + δ F2 + α F1 λ.F1 α = 1.46,154 0,2.10 −3.46,154 k= 125,58 (W/ m2 độ) + + 1521,7.7,44576 120.7,44576 257,16 tn - Nhiệt độ trung bình nước làm mát két làm mát tn = t nv + t nr [3.64] Trong đó, tnv, tnr nhiệt độ nước vào két nước lấy nhiệt độ nước nước vào động Theo [1] trang 216, ta có: tn = 75 ÷ 850C tkk - Nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiệt tkk = t kkv + t kkr [3.65] Nhiệt độ không khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt ta lấy tkkv = 400C Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt ∆t kk = 20 ÷ 300C Chọn ∆t kk = 250C Với tkkr = tkkv + ∆t kk [3.66] tkkr = 40 + 25 = 65 (0C); tkk = t kkv + t kkr 40 + 65 = = 52,5 (0C) 2 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 thông 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 SINH VIÊN: …………… 65 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Thay giá trị thông số k, tn, tkk, F2 vào công thức [3.58] Ta được: Q’lm = 125,58.46,154(83 – 52,5) = 176779 (J/s) + NHẬN XÉT: Nhiệt lượng tối đa tỏa cho nước làm mát động số vòng quay định mức là: Qlm = 164475 (J/s) Trong khả tản nhiệt két làm mát tối thiểu mơi trường bên ngồi là: Q’lm = 176779 (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 SINH VIÊN: …………… 66 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… KẾT LUẬN Sau khảo sát tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát hệ thống làm mát động DAEWOO-DE12TIS trang bị xe Bus 49 chỗ em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm quạt gió tương đối nhỏ khả cung cấp nước làm mát bơm khơng khí với quạt gió cho hệ thống đảm bảo Tuy nhiên, động bố trí phía sau xe nên khơng tận dụng dịng khơng khí xe tạo chuyển động, nên tốc độ lưu động dịng khơng khí qua két giới hạn khả hút khơng khí quạt gió Do đó, tạo thêm cấu (bản) hướng gió từ ngồi vào két, nhằm tăng tốc độ lưu động không khí qua két, tăng khả tản nhiệt két lúc ta có giảm kích thước két làm mát kích thước quạt gió SINH VIÊN: …………… 67 …………… LỚP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- GS.TS Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt Nhà xuất giáo dục - 2000 [2] - Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến Kết cấu tính tốn động đốt tập Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp [3] - PGS.TS Đặng quốc Phú - PGS TS Trần Sơn – PGS.TS Trần Văn Phú Truyền nhiệt Nhà xuất giáo dục – 1999 [4] - Nguyễn Văn May Bơm, quạt , máy nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 2001 [5]- Catalogue động DAEWOO-DE12TIS SINH VIÊN: …………… 68 …………… LỚP ... tế công suất động SINH VIÊN: …………… LỚP …………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Hệ thống làm mát động DAEWOO DE 12 TIS có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén dầu bôi trơn 1.1.1.1 Làm mát động. .. chuyên ngành Qua trình thực đồ án sinh viên tự rút nhận xét kinh nghiệm cho thân trước bước vào công việc thực tế Em nhận đề tài tốt nghiệp: ? ?Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát động DAEWOO DE12TIS. .. sản xuất lắp ráp ? ?tô Chu Lai Trường Hải nhập lắp xe Bus 49 chỗ ngồi Động DAEWOO- DE12TIS làm mát hệ thống làm mát nước cưỡng tuần hồn kín vịng Đây hệ thống làm mát đa số động ô tô máy kéo sử dụng
Ngày đăng: 02/01/2023, 22:53
Xem thêm:
