Mô hình hóa hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

Trong khi đó, các tài liệu về tính toán động cơ lại thường coi nhẹ vấn đề làm mát hoặc thường tính toán đơn lẻ các cụm chi tiết như két nước, quạt gió, bơm nước hoặc là lấy theo các số l

Bộ giáo dục và đào tạo trường đại học bách khoa hà nội

LỜI CAM ĐOAN

dung và các kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong các công trình nào khác!

PHẦN MỞ ĐẦU Khi tính toán và kiểm nghiệm động cơ đốt trong thì vai trò của hệ thống làm mát là rất quan trọng Trong khi đó, các tài liệu về tính toán động cơ lại thường coi nhẹ vấn đề làm mát hoặc thường tính toán đơn lẻ các cụm chi tiết như két nước, quạt gió, bơm nước hoặc là lấy theo các số liệu thực tế nên thường không chính xác, rời rạc và không xây dựng được mô hình tính toán tổng quát sát với thực tế

Tác giả nhận thấy việc cần thiết xây dựng một mô hình tính toán tổng thể hệ thống làm mát động cơ có tính đến các yếu tố tổn thất, kết hợp với việc kiểm nghiệm thực tiễn sẽ giúp cho quá trình tính toán nhiệt của động cơ chính xác, sát với thực tế và tổng quát hơn

Để khắc phục những vấn đề nêu trên cần phải xây dựng một mô hình tính toán tổng thể hệ thống làm mát Trên cơ sở đó xây dựng một hệ phương trình mô tả quá trình trao đổi nhiệt giữa các cụm chi tiết trong hệ thống Kết hợp với các ứng dụng công nghệ thông tin, tin học vào tính toán và giải hệ phương trình sẽ giúp tìm được nhiệt độ môi chất vào, ra khi động cơ làm việc

Kết quả tính toán trên sẽ được kiểm nghiệm thực tế thông qua một số cụm chi tiết hoặc toàn bộ hệ thống để có thể kết luận tính đúng đắn của mô hình tổng quát trên giúp cho quá trình tính toán nhiệt của động cơ chính xác hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Động cơ đốt trong - Viện cơ khí Động lực đã giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, GS.TS Phạm Minh Tuấn, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Hà Nội, tháng 03 năm 2012 Tác giả

Nguyễn Mạnh Dũng

MỤC LỤC CHƯƠNG I 6 

TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ 6 

1.1 Lịch sử ngành động cơ đốt trong 6 

1.2 Ít có khẳ năng cải tiến trong động cơ đốt trong 10 

1.3 Vai trò của hệ thống làm mát 11 

1.4 Các loại hệ thống làm mát 12 

1.4.1 Hệ thống làm mát bằng nước 13 

1.4.2 Hệ thống làm mát bằng không khí 18 

1.5 So sánh hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước 18  1.6 Phương pháp tính hệ thống làm mát thông thường 20 

1.7 Nội dung và nhiệm vụ của luận văn 21 

1.7.1 Các đề tài đã nghiên cứu về hệ thống làm mát 21 

1.7.2 Nội dung và nhiệm vụ của luận văn 21 

CHƯƠNG 2 22 

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ 22 

2.1 Xây dựng mô hình tính 22 

2.1.1 Giới thiệu mô hình tính 22 

2.1.2 Các giả thiết của mô hình tính toán 24 

2.2 Xác định các tổn thất áp suất 24 

2.2.1 Tổn thất qua két nước làm mát 24 

2.2.2 Tổn thất qua bơm nước ly tâm 24 

2.2.3 Tổn thất qua van hằng nhiệt 24 

2.2.4 Tổn thất qua đường ống dẫn 24 

2.2.5 Tổn thất qua các góc bơm 24 

2.3 Hệ phương trình tính toán 24 

2.3.1 Nhiệt tryền từ động cơ qua vách xy lanh cho nước 24 

2.3.4 Nhiệt do quạt gió mang đi 28 

2.3.5 Giải hệ phương trình 28 

CHƯƠNG 3 30 

TÍNH TOÁN BƠM NƯỚC, QUẠT GIÓ, KÉT NƯỚC THEO YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TỔNG THỂ 30 

3.1 Các thông số làm việc cơ bản của máy thủy lực 30 

3.1.1 Cột áp 30 

3.1.2 Lưu lượng 31 

3.1.3 Công suất và hiệu suất 32 

3.1.4 Đặc tính của bơm H = f(Q) 33 

3.2 Điểm làm việc và sự điều chỉnh điểm làm việc của bơm 35 

3.2.1 Điểm làm việc 36 

3.2.2 Phương pháp điều chỉnh điểm làm việc của hệ thống 36 

3.3 Thiết lập đặc tính bơm nước 39 

3.4 Thiết lập đặc tính lưới 41 

3.5 Lưu lượng nước 43 

3.6 Lưu lượng không khí do quạt cung cấp 43 

3.7 Tính thông số của két 44 

3.7.1 Hệ số tản nhiệt của nước đến thành ống 45 

3.7.2 Xác định diện tích F 1k và diện tích F 2k 49 

3.7.3 Xác định hệ số tản nhiệt α 2k 50 

CHƯƠNG 4 57 

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH BẰNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CSHARP (C#) 57 

4.1 Vài nét về ngôn ngữ lập trình Csharp (C#) 57 

4.2 Xây dựng chương trình tính 60 

4.3 Các chương trình con 62 

4.3.1 Tính nhiệt lượng làm mát của động cơ truyền cho nước làm mát 62 

4.3.3 Tính các thông số của két 63 

4.3.4 Tính lưu lượng nước 67 

4.4 Chương trình chính 70 

4.5 Kết quả 71 

CHƯƠNG 5 72 

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ D50 72 

5.1 Giới thiệu hệ thống làm mát của động cơ D50 72 

5.2 Dùng phần mềm kiểm nghiệm cho hệ thống làm mát của động cơ D50 73 

5.2.1 Nhập thông số động cơ 73 

5.2.2 Nhập thông số cho bơm 73 

5.2.3 Nhập thông số cho lưới và tìm điểm làm việc của bơm 74 

5.2.4 Nhập thông số cho quạt 74 

5.2.5 Nhập thông số cho két 75 

5.2.6 Chạy chương trình và cho kết quả 75 

PHỤ LỤC 79 

PHẦN LẬP TRÌNH 79 

và ngành ôtô, điều này đã góp phần lớn vào sự phát triển chung của nhân loại Những cải tiến chủ yếu thường giải quyết các vấn đề sau:

- Không ngừng tăng công suất và tăng tính kinh tế, hiện đại hóa công nghệ sản xuất và tự động hóa quá trình điều khiển động cơ nhằm đạt tính kinh tế và độ tin cậy cao, chống ô nhiễm môi trường và giảm giá thành

- Do nhu cầu về trang bị động lực cho các phương tiện vận tải nên ngày càng đòi hỏi sự hoàn thiện về kết cấu cũng như các tính năng kỹ thuật, chẳng hạn như công suất cao, tốc độ lớn, tăng tải trọng, động cơ làm việc ở các điều kiện khắc nhiệt khác nhau Nên việc tăng công suất của động cơ và tăng tính tự động hóa, giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải sẽ giúp giảm giá thành và mang lại hiệu quả sử dụng, hiệu quả kinh tế cao

Trong vận tải đường bộ, trọng tải của xe rất đa dạng trong khoảng từ 0,5 đến

700 tấn và công suất động cơ cũng tăng từ 10 đến 1500 mã lực Đối với vận tải đường thủy thì càng thể hiện rõ tính ưu việt của động cơ đốt trong Tàu biển có thể đạt trọng tải từ vài nghìn tấn đến cả triệu tấn, công suất động cơ tàu thủy đạt 30.000 đến 50.000 mã lực Công suất của một xy lanh cũng đã vượt qua 4000 mã lực Các

Công suất động cơ phụ thuộc vào rất nhiều thông số theo công thức sau đây:

30τ

.i.n V p

e 

Trong đó:

pe – Áp suất có ích trung bình của chu trình công tác (MN/m2)

Vh- Dung tích công tác của xylanh (dm3)

i - số xylanh

n - tốc độ trục khủy (vòng/phút)

 - số kỳ của động cơ

Như vậy, để tăng công suất của động cơ phải tiến hành các biện pháp tăng các thông

số pe, Vh, i và n hoặc giảm số kỳ 

Khả năng tăng áp suất trung bình của động cơ là một trong những biện pháp rất cơ bản liên quan trực tiếp đến việc nghiên cứu cải thiện quá trình cháy trong động cơ, cải thiện quá trình hình thành khí hỗn hợp và dạng buồng cháy mới cho động cơ diesel và động cơ xăng

Kết cấu buồng cháy động cơ diesel rất đa dạng, tuy nhiên đều tuân theo một

- Quá trình cháy mồi, nguyên lý này thường dùng cho loại động cơ GAZO – diesel mà ngày nay thường dùng là động cơ nhiên liệu kép

Ngoài vấn đề nghiên cứu không ngừng quá trình cháy nói trên, một trong những biện pháp tăng Pe có hiệu quả nhất là tăng áp suất khí nạp vào xylanh bằng cách dùng máy nén khí với kỹ thuật tăng áp Ngày nay, áp suất có ích trung bình đã đạt trị số rất cao cho loại động cơ 4 kỳ 12 – 18 (at)

Tăng Vh: tăng dung tích công tác để tăng công suất động cơ thể hiện khá rõ trong xu hướng tăng đường kính và hành trình piston (như động cơ tàu thủy) Ngày nay, đường kính xylanh D đã vượt quá 1000 mm và hành trình đã đạt đến 2000 mm Những loại động cơ này kích thước thường rất lớn, dài từ 20-25 m, rộng từ 7 – 8 m, cao từ 11 – 12 m và trọng lượng động cơ thường nặng từ 3000 – 4000 tấn (như động cơ kiểu con trượt)

Tăng số xylanh i thường được áp dụng rộng rãi, nhất là ngành ôtô với động cơ công suất trung bình Khi tăng số xylanh, tính cân bằng của động cơ tốt hơn, tính kinh tế cũng tăng nhưng rất phức tạp (như động cơ hình sao dùng cho máy bay và tàu thủy cao tốc)

Tăng số vòng quay n, phương pháp tăng số vòng quay n để tăng công suất là rất phổ biến trong các loại động cơ ô tô và động cơ công suất nhỏ, trung bình Khi tăng số vòng quay, công suất tăng khá nhanh, động cơ gọn nhẹ nhưng đồng thời lực

quỏn tớnh cũng tăng theo, độ hao mũn sẽ tăng nhanh, tuổi thọ động cơ giảm, vỡ vậy

số vũng quay thường chỉ tăng đến mức độ nhất định

Giảm số kỳ động cơ , giảm số kỳ động cơ cũng làm tăng nhanh cụng suất Ngày nay động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ được phõn biệt khỏ rừ ràng về phạm vi và tớnh năng sử dụng

Hiện đại húa cụng nghệ sản xuất và tự ddooongj húa quỏ trỡnh điều khiển động

cơ nhằm đạt tớnh kinh tế và độ tin cậy cao, chống ụ nhiễm mụi trường

Cụng nghệ sản xuất động cơ đốt trong ngày nay đó trở thành một ngành cụng nghiệp cú vị trớ cao trong nền kinh tế thế giới Việc hiện đại húa nền sản suất là xu hướng tất yếu, những dõy truyền sản xuất được tựu động húa tối đa, những ứng dụng của vật liệu mới, những thành tựu mới của điều khiển học, tin học, kỹ thuật số,

…đó mang lại cho ngành động cơ những bước đột phỏ khụng ngừng, đúng vai trũ quan trọng trong sự phỏt triển chung toàn cầu

Những nghiờn cứu về tự động điều khiển cỏc thụng số của quỏ trỡnh nạp, quỏ trỡnh cung cấp nhiờn liệu, quỏ trỡnh chỏy và thành phần khớ thải, đó được thực hiện chớnh xỏc bằng bộ điều khiển điện tử ECU Việc giảm ụ nhiễm mụi trường, các

động cơ diezen đã lắp hệ thống tự động lọc khói, các

động cơ xăng dùng bộ cảm biến ôxy (cảm biến ) để thông báo cho ECU điều chỉnh hệ số , hệ thống luân hồi khí xả EGR, hệ thống xúc tác khử độc hại trong khí xả Ngày nay

độ chính xác trong công nghệ chế tạo đã có nhiều tiến bộ v-ợt bậc nên tổn thất do ma sát đã giảm đáng kể Đồng thời việc nghiên cứu sử dụng năng l-ợng của khí thải và n-ớc làm mát của động cơ cũng nâng cao hệ số lợi dụng nhiệt tổng hợp Từ những tiến bộ của thành tựu khoa học, công nghệ, tính kinh tế của động cơ thể hiện bằng suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/ml.h) đó giảm rừ rệt

1.2 Ít cú khẳ năng cải tiến trong động cơ đốt trong

Ngành động cơ đốt trong đó cú bề dày lịch sử và phỏt triển hàng trăm năm với việc ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật, động cơ ngày càng được cải tiến và hoàn thiện về mặt kết cấu

Đến nay, ngành động cơ đốt trong đó đạt được sự hoàn thiện cao cả về mặt kết cấu cũng như quỏ trỡnh điều khiển mà ớt cú sự đột biến nào Sự hoàn thiện cao

về cơ bản khó có thể có những thay đổi lớn về kết cấu các chi tiết nói riêng cũng nh- động cơ nói chung Nhờ ứng dụng hợp lý các thành tựu tiến bộ của các ngành khoa học, động cơ đốt trong ngày nay cũng đã đạt đ-ợc những tính năng kỹ thuật ở mức hoàn thiện nh- chỉ tiêu về tốc

độ vòng quay, về công suất, về suất tiêu hao nhiên liệu

…

Có thể nói ngày nay sự hoàn thiện về kết cấu động cơ cũng nh- các tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong kiểu piston đã đạt đến trình độ bão hoà

Hiện nay sự phát triển của tăng áp động cơ không phải là một giải pháp mới mẻ trong quá trình phát triển của động cơ đốt trong Tuy đã đạt đ-ợc nhiều thành tựu trong lĩnh vực tăng áp bằng tuốcbin- máy nén cho động cơ

cỡ lớn và trung bình nh-ng việc tăng áp cho động cơ xe tải bằng tuốcbin- máy nén mãi đến những năm 70 mới đ-ợc

áp dụng Sở dĩ nh- vậy vì:

Phạm vi làm việc của động cơ ô tô rộng hơn nhiều, tức là chế độ công suất, số vòng quay thay đổi trong phạm vi lớn và luôn thay đổi, thay đổi đột ngột

Công nghệ vật liệu ch-a đáp ứng đ-ợc yêu cầu cho việc áp dụng tăng áp bằng tuốcbin- máy nén cho động cơ

cỡ nhỏ Đặc biệt để bộ tuốcbin- máy nén thích hợp cho

động cơ cỡ này phải có kích th-ớc nhỏ, hiệu suất cao, l-u l-ợng khí thích hợp với chế độ vòng quay nhỏ của

động cơ

1.3 Vai trò của hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt do các chi tiết máy (piston, xupap, nắp xylanh, thành xylanh) tiếp xúc với khí cháy chiếm khoảng 25-30% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy trong buồng cháy tỏa ra Vì vậy các chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ đỉnh piston có thể lên đến 6000C, còn nhiệt

độ nấm xupáp có thể lên đến 9000C

Nhiệt độ các chi tiết máy cao có thể dẫn tới các tác hại đối với động cơ như sau:

- Giảm sức bền, giảm độ cứng vững, giảm tuổi thọ các chi tiết

- Bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như piston-xylanh, trục khuỷu- bạc lót

- Giảm hệ số nạp nên giảm công suất động cơ

- Đối với động cơ xăng dễ xảy ra hiện tượng kích nổ

- Do nhiệt độ cao, độ nhớt của dầu bôi trơn giảm nên tổn thất ma xát tăng

Để khắc phục hiện tượng trên cần phải làm mát cho động cơ Hệ thống làm mát của động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như trên, còn quá nguội nghĩa là động cơ được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công sẽ giảm do đó hiệu suất của động cơ nhỏ

Ngoài ra nhiệt độ động cơ thấp, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng khiến cho dầu khó lưu thông vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát Do vậy nhiệt độ thành xylanh thấp quá, nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt thành làm cho màng dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rửa sạch

Tóm lại mức độ làm mát cho động cơ có ảnh hưởng rất lớn tới các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ

Dưới đây trình bày mối quan hệ của suất tiêu hao nhiên liệu và nhiệt độ của

Che do toi uu

mm/1000hg/mlg

3 2

1

2

1 0,08

0 0,02 0,04 0,06

85 80 75 70 65

180

175

170

Hình 1.1 Quan hệ của nhiệt độ làm mát với suất tiêu hao nhiên liệu và độ mòn của

xylanh động cơ 6C275A

Đường 1 – động cơ làm việc với chế độ toàn tải

Đường 2 – động cơ làm việc ứng với 75% tải

Đường 3 - động cơ làm việc ứng với 50% tải

Qua đó ta thấy nhiệt độ làm mát tối ưu trong trường hợp này từ 700C ÷ 800C

1.4 Các loại hệ thống làm mát

Căn cứ vào môi chất làm mát ta phân biệt các loại hệ thống làm mát thể hiện trên hình 1.2

Hình 1.2 Phân loại hệ thống làm mát 1.4.1 Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước trong động cơ có đặc điểm là hiệu quả làm mát cao nhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ xung nước làm mát, vì nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết

Tùy thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ thống làm mát, ta có các phương án làm mát sau

1.4.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi là hệ thống làm mát kiểu đơn giản nhất (hình 1.3)

Khi động cơ làm việc, tại

những khoang chứa nước bao

bọc quanh buồng cháy nước sẽ

sôi Nước sôi nên tỷ trọng giảm

nên sẽ nổi lên mặt thoáng của

bình 6 và bốc hơi mang theo

nhiệt ra ngoài khí quyển Nước

nguội có tỷ trọng lớn sẽ chìm

xuống điền chỗ cho nước nóng

đã nổi lên, do đó tạo thành lưu

động đối lưu tự nhiên

Do làm mát bằng cách bốc

hơi, nên nếu không có nguồn nước bổ sung kịp thời, mức nước trong thùng chứa sẽ giảm đi nhanh chóng Vì vậy kiểu làm mát này không thích hợp cho loại động cơ đặt trên ô tô máy kéo

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi đơn giản và do đặc tính lưu động đối lưu đã nói trên nên hay dùng cho động cơ đặt nằm ngang dùng trong nông nghiệp

1.4.1.2 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát bằng phương pháp đối lưu tư nhiên (hình 1.4), nước lưu động tuần hoàn nhờ độ chênh áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh

Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau:

: khối lượng riêng của nước

Từ công thức ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ t của hai cột nước, vì thế cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Nhược điểm của phương pháp này là vận tốc lưu động bé, độ chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra lớn do đó làm mát không đều Muốn giảm được độ chênh nhiệt độ thì kích thước của hệ thống lớn, nên kiểu làm mát này được sử dụng trên một vài kiểu động cơ tĩnh tại

1.4.1.3 Hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức

Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống tuần hoàn đối lưu bé, vì vậy để tăng tốc độ lưu động của nước người ta thường dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức Trong hệ thống này nước lưu động được không phải do hiện tượng đối lưu mà do sức đẩy của cột nước do bơm tạo ra

1.4.1.3.1 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kín một vòng

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô – máy kéo một hàng xylanh được trình bày ở hình 1.5

Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới két nước 7 qua ống 11 rồi qua két 13 để làm mát dầu rồi sau đó vào động cơ Để phân

Hình 1.5 Hệ thống làm mát cưỡng

bức tuần hoàn kín một vòng

1 Thân máy; 2 Nắp xylanh; 3 Đường nước ra khỏi động cơ; 4 Ống dẫn bọt nước; 5 Van hằng nhiệt; 6 Nắp rót nước; 7 Két làm mát; 8 Quạt gió; 9 Puli; 10 Ống nối tắt về bơm;

11 Đường nước vào động cơ; 12 Bơm nước; 13 Két làm mát dâu; 14 Ống phân phối nước

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống

làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

trong thân máy Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao tới van hằng nhiệt 5 Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước Tiếp theo nước từ bình chứa phía trên đi qua các ống mỏng có gắn các cánh tản nhiệt Tại đây nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt 8 tạo ra Quạt được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn

Để thực hiểu rõ thêm nguyên lý làm việc nêu trên, cần khảo sát đặc điểm kết cấu các bộ phận của hệ thống

Van hằng nhiệt 5 thực chất là tổ hợp của hai van Tại đây, nước được chia ra làm hai dòng, một dòng tới két làm mát và một dòng theo đường ống 9 trở lại bơm vào động cơ

Ống 4 có tác dụng dẫn bọt khí và hơi sinh ra trong bơm 12 qua van hằng nhiệt

Nắp két nước có hai van Van 1 có tác dụng giảm áp khi áp suất trong hệ thống cao khoảng 1,15 – 1.25kG/cm2 do bọt khí sinh ra trong hệ thống, nhất là khi động cơ quá nóng Còn van hút 2 sẽ mở để bổ sung không khí khi áp suất chân không trong hệ thống lớn hơn giá trị cho phép khoảng 0,05 – 0,1kG/cm2

1.4.1.3.2 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức hai vòng

Trong hệ thống này

(hình 1.6) nước làm mát tại

két nước 4 không phải bằng

dòng không khí do quạt gió

tạo ra mà bằng nước có nhiệt

độ thấp hơn, ví dụ nước

sông hay nước biển Hệ

thống có hai vòng tuần hoàn

Trong hệ thống này hình 1.7, nước làm mát là nước sông hay nước biển, được bơm 6 hút vào làm mát động cơ sau đó theo đường nước 4 thải ra sông, biển Ưu

Hình 1.6 Hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng

1 Thân máy; 2 Nắp xylanh; 3 Van hằng nhiệt;

4 Két làm mát; 5 Đường nước ra vòng hở; 6 Bơm vòng hở; 8 Bơm nước vòng kín

Hình 1.7 Hệ thống làm mát

một vòng hở

1 Thân máy; 2 Nắp máy; 3

Van hằng nhiệt; 4 Đường

nước ra; 5 Lưới lọc; 6 Bơm

ớ

- Tiêu hao công suất cho làm mát tương đối bé

- Kết cấu của hệ thống làm mát phải gọn nhẹ

- Kết cấu đơn giản dễ chế tạo và lắp ráp sửa chữa, vật liệu phải đảm bảo điều kiện truyền nhiệt tốt và rẻ tiền

Xuất phát từ những yêu cầu trên ta thấy, động cơ làm mát bằng nước so với động cơ làm mát bằng không khí có những ưu điểm sau đây:

Hình 1.8 Hệ thống làm mát bằng không khí

1 Quạt gió; 2 Cánh tản nhiệt; 3 Tấm hướng gió; 4 Vỏ bọc; 5 Đường thoát không khí

Khi làm việc động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn

Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động làm mát bằng nước nhỏ hơn động cơ làm mát bằng không khí

Tuy vậy động cơ làm bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:

Kết cấu thân máy và nắp xylanh rất phức tạp khó chế tạo

Phải dùng két nước tản nhiệt bằng đồng Kết cấu của két nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo và dùng những vật liệu quý như đồng thiếc

Dễ bị rò rỉ nước xuống các te nên có thể ảnh hưởng xấu tới chất lượng dầu nhờn ở các te

Khi trời lạnh, nước có thể bị đóng băng trong két nước và áo nước làm vỡ hệ thống làm mát Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp thường phải dùng hỗn hợp nước có hòa trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước làm mát Dung dịch chứa glyxêrin hay glycôn tùy theo thanh phần dung dịch mà nhiệt độ đông đặc của nước có thể hạ thấp xuống đến – 450oC

Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt

Không thuận lợi khi sử dụng ở những vùng hiếm nước

1.6 Phương pháp tính hệ thống làm mát thông thường

Tính toán hệ thống làm mát là một trong những nhiệm vụ chính khi thiết kế và kiểm nghiệm động cơ Trong các sách về động cơ ví dụ [1] chỉ trình bày các phương pháp tính riêng từng cụm của hệ thống như két nước, quạt gió, bơm nước Ngoài ra khi tính toán các cụm chi tiết của hệ thống làm mát thì thường các số liệu đều được chọn theo số liệu kinh nghiệm Chẳng hạn như, khi xây dựng phương trình hệ số truyền nhiệt của két nước

2k

2k 1k 2k

1k

.F

Chênh lệch nhiệt độ của không khí qua bộ tản nhiệt Δtkk = 20 ÷ 300C

Chênh lệch nhiệt độ của nước vào và nước ra bộ tản nhiệt Δtn = 5 ÷ 100C

Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống của bộ tản nhiệt α1 chọn theo

số liệu kinh nghiệm α1k = 2326 ÷ 4070W/m2.độ

Hệ số α2 cũng chọn theo tốc độ lưu động của không khí Khi tốc độ lưu động của không khí ωkk = 5 ÷ 60m/s thì α2k = 2326 ÷ 4070W/m2.độ

Trong các đồ án tốt nghiệp những năm trước cũng đã làm về tính toán tổng thể

hệ thống làm mát, tuy nhiên khi tính toán chưa kể đến tổn thất về thủy lực trên đường ống

Qua đây ta thấy khi tính toán hệ thống làm mát theo phương pháp trên chưa thể hiện được mối liên hệ chặt chẽ giữa các cụm chi tiết với nhau Và bài toán không sát với thực tế Để khắc phục nhược điểm nói trên trong cuốn đồ án này em xin trình bày mô hình tính toán tổng thể hệ thống làm mát có kể đến đặc tính tổn thất thủy lực, cho kết quả sát với thực tế hơn và có thể dùng để tính toán thiết kế, lựa chọn các cụm hoặc kiểm nghiệm toàn bộ hệ thống làm mát

1.7 Nội dung và nhiệm vụ của luận văn

1.7.1 Các đề tài đã nghiên cứu về hệ thống làm mát

Tính hệ thống làm mát bằng nước - Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong [tập 3], NXB đại học và trung học chuyên nghiệp 1977, chủ biên: Nguyễn Đức Phú

và tác giả Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến

Phạm Minh Tuấn Tính toán tổng thể hệ thống làm mát động cơ Hội nghị khoa học 50 năm Đại học Hàng Hải, Hải Phòng 3/2006

1.7.2 Nội dung và nhiệm vụ của luận văn

1.7.2.1 Tên đề tài

Mô hình hóa hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

1.7.2.2 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Xây dựng mô hình tính toán tổng thể hệ thống làm mát động cơ giúp cho quá trình tính toán thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống làm mát được thực hiện trong một

mô hình tổng thể sát với thực tiễn Trong mô hình gồm các phương trình vi phân, phải kể đến mô hình dòng chảy có tính đến các tổn thất áp suất trong hệ thống Sau đó tìm phương pháp phù hợp để giải hệ phương trình đã lập và áp dụng cho một trường hợp động cơ cụ thể làm mát bằng nước

Tiến hành tính toán khi thay đổi các thông số của hệ thống làm mát, qua đó rút

ra kết luận về phương pháp mô phỏng

Ngoài ra dựa vào mô hình tổng thể này ta có thể triển khai và áp dụng cho những mô hình tính toán tổng thể khác chẳng hạn như mô hình tính toán tổng thể

CHƯƠNG 2

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ

2.1 Xây dựng mô hình tính

2.1.1 Giới thiệu mô hình tính

Xây dựng mô hình tính toán sao cho không làm giảm tính tổng quát của bài toán nên ta chọn mô hình hệ thống làm mát bằng nước một vòng tuần hoàn cưỡng bức dưới đây thường dùng trên động cơ ô tô, máy kéo để tính toán

Gkk: Lưu lượng không khí vào,

Gn: Lưu lượng nước đi làm mát động cơ,

tkkv: Nhiệt độ không khí vào két làm mát,

tkkr: Nhiệt độ không khí ra két làm mát,

tnv: Nhiệt độ nước vào động cơ,

tnr: Nhiệt độ nước ra động cơ

Trên hình 2.1 ta thấy nước nguội được bơm 4 hút từ phía dưới của két làm mát vào động cơ và làm mát cho động cơ Sau khi làm mát cho động cơ nước lại trở lại

két làm mát và được làm mát Quạt có tác dụng hút gió phía trước của két làm mát

để làm mát két, quạt gió và bơm nước được lắp đồng trục

Trên mô hình cho thấy nhiệt độ của không khí vào tkkv được chọn theo nhiệt

độ môi trường Không khí có lưu lượng Gkk được quạt gió (3) hút qua két làm mát

có nhiệt độ ra là tkkr Lưu lượng nước đi làm mát động cơ là Gn được bơm nước (4) hút từ khoang chứa nước phía dưới của két làm mát (2) Nước làm mát khi vào động

cơ nước có nhiệt độ là tnv và sau khi ra khỏi động cơ nước có nhiệt độ là tnr và nhiệt

độ này cũng là nhiệt độ nước vào két làm mát

Để thiết lập đặc tính lưới cho hệ thống làm mát, ta áp dụng lý thuyết thủy lực đường ống với các đường ống phức tạp Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà ta áp dụng cho phù hợp:

Đối với ống nối tiếp thì lưu lượng là không đổi và tổn thất bằng tổng tổn thất các đoạn:

Q = Q1 = Q2 = … = Qn

hW = h1 + h2 + … Đối với ống song song thì lưu lượng bằng tổng lưu lượng các ống và tổn thất thì không đổi:

Q = Q1 + Q2 + … + Qn

h1 = h2 = h3 = … = HM - HN = H Trình tự giải bài toán làm mát như sau:

Bước 1: Tìm quan hệ giữa lưu lượng và áp suất của các thành phần có làm mát trong hệ thống

Bước 2: Tìm đặc tính lưới chung của hệ thống làm mát

Bước 3: Thiết lập đặc tính làm mát của bơm nước

Bước 4: Điểm làm việc của hệ thống chính là giao điểm của đặc tính lưới và đặc tính bơm nước

2.1.2 Các giả thiết của mô hình tính toán

Chế độ tính toán được chọn là chế độ làm việc ổn định của động cơ ở chế độ định mức Ở chế độ định mức là chế độ động cơ làm việc khắc nghiệt nhất nên khi tính toán cho chế độ định mức thỏa mãn thì các chế độ khác của động cơ cũng được thỏa mãn

Để đơn giản ta chỉ xét trao đổi nhiệt đối lưu và bỏ qua các tổn thất nhiệt Do

đó nhiệt độ ra khỏi động cơ bằng nhiệt độ nước vào két làm mát và nhiệt độ ra khỏi két nước cũng chính là nhiệt độ nước vào động cơ

Ngoài ra, theo giả thiết này thì nhiệt lượng do môi chất trong xylanh truyền cho nước làm mát trong động cơ bằng nhiệt lượng trao đổi giữa nước và không khí tại két nước Đây cũng chính là nhiệt lượng mà bơm nước và quạt mang đi Sau đây

ta sẽ tính cụ thể các đại lượng này để xây dựng hệ phương trình mô tả hệ thống

2.2 Xác định các tổn thất áp suất

2.2.1 Tổn thất qua két nước làm mát

2.2.2 Tổn thất qua bơm nước ly tâm

2.2.3 Tổn thất qua van hằng nhiệt

2.2.4 Tổn thất qua đường ống dẫn

2.2.5 Tổn thất qua các góc bơm

2.3 Hệ phương trình tính toán

2.3.1 Nhiệt tryền từ động cơ qua vách xy lanh cho nước

Có thể tính toán lượng nhiệt truyền từ động cơ cho nước làm mát theo các phương pháp sau đây

2.3.1.1 Phương pháp cân bằng nhiệt

Nhiệt lượng từ động cơ truyền cho nước làm mát có thể xác định bằng phương trình cân bằng nhiệt của động cơ và được xác định theo công thức (20-3) [1]

Qlm = Q0 – (Qe + Qth + Qch + Qđ + Qcl) Trong đó:

Q0: nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động cơ khi động cơ làm việc ở một trạng thái phụ tải đã cho

Qe: nhiệt lượng tương đương với công có ích của động cơ

Qth: nhiệt lượng do khí thải đem ra ngoài

Qch: nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn

Qđ: nhiệt lượng truyền cho dầu bôi trơn

Qc: nhiệt lượng tương đương với các tổn thất nhiệt lượng khác không tính vào các thành phần nói trên của phương trình cân bằng nhiệt

Các thành phần nhiệt lượng trên đều được tính theo công thức giới thiệu trong

§4 cân bằng nhiệt của động cơ của [2]

2.3.1.2 Phương pháp thống kê thực nghiệm

Lượng nhiệt từ động cơ truyền cho nước làm mát tính theo phương pháp sử dụng số liệu thống kê thực nghiệm khi nghiên cứu cân bằng nhiệt động cơ

Nếu tính theo phần trăm của toàn bộ số nhiệt lượng đưa vào động cơ thì nhiệt lượng được xác định theo công thức (20-4) [1]

lm lm 0

Gnl: lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ (kg/s) Gnl = ge Ne với:

ge: suất tiêu thụ nhiên liệu có ích (g/ml.h)

Ne: công suất có ích (mãlực)

QH: nhiệt trị của nhiên liệu (J/kg)

Vậy lượng nhiệt được tính theo phương pháp thực nghiệm được xác định theo công thức sau:

Ta dùng phương trình Newton – Richman

Q = α.F.(t - tw) F: diện tích trao đổi nhiệt giữa môi chất trong xylanh với vách các chi tiết khác α: hệ số trao đổi nhiệt, thường tính theo công thức thực nghiệm của Woschni t: nhiệt độ của môi chất trong xylanh

tw: nhiệt độ vách các chi tiết

Phương pháp này khá chính xác nên được sử dụng tương đối phổ biến nhưng đòi hỏi nhiều thông số phức tạp khi tính α và khối lượng tính toán khá nhiều

2.3.2 Nhiệt truyền từ nước trong két cho không khí

Tính toán két nước bao gồm việc xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ nước vào môi trường không khí xung quanh

Xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt dựa trên cơ sở lý thuyết truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt trong bộ tản nhiệt chủ yếu là tiếp xúc đối lưu còn truyền nhiệt bức xạ rất bé không đáng kể nên không tính Két nước tản nhiệt của động cơ ô

tô máy kéo có một mặt tiếp xúc với nước nóng và mặt kia tiếp xúc với không khí

Do đó truyền nhiệt từ nước vào không khí là sự truyền nhiệt từ môi chất này tới môi chất khác qua thành mỏng Như vậy quá trình truyền nhiệt có thể phân làm ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt sau

Từ nước đến mặt thành ống bên trong

Qlm = α1k F1k (tn - tδ1) (2.1) Qua thành ống

α2k: hệ số tản nhiệt từ thành ống của bộ tản nhiệt vào không khí (W/m2.độ)

λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống tản nhiệt (W/ m.độ)

δ: chiều dày của thành ống (m)

F1k: diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng (m2)

F2k: diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí (m2)

tδ1, tδ2: nhiệt độ trung bình của bề mặt trong và ngoài của thành ống

tn, tkk: nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong bộ tản nhiệt và của không khí đi qua bộ tản nhiệt

Giải các phương trình (2.1), (2.2), (2.3) ta được:

2k 2k 1k 2k

1

.F

1k

.F

t tt

2.3.3 Nhiệt lượng do bơm nước tải đi

Lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát phụ thuộc vào nhiệt lượng

do nước làm mát mang đi và chênh lệch nhiệt độ của nước được xác định theo công thức (20-8) [1] Ở đây có tính đến tổn thất áp suất được tính như sau:

Qlm = Gn Cn (tnr – tnv) (2.5)

Gn: Lưu lượng bơm nước (kg/s)

Qlm: nhiệt lượng truyền cho nước làm mát (J/s)

Cn: tỷ nhiệt của nước (J/kg.độ)

2.3.4 Nhiệt do quạt gió mang đi

Lưu lượng không khí qua két phụ thuộc vào nhiệt lượng mà quạt gió mang đi

và chênh lệch nhiệt độ của không khí trước và sau két làm mát được xác định theo công thức (20-14) [1]

Qlm = Ckk Gkk (tkkr – tkkv) (2.6)

Gkk: lưu lượng không khí (kg/s)

Ckk: nhiệt dung riêng của không khí (J/kg0C)

2.3.5 Giải hệ phương trình

Hệ phương trình (2.4), (2.5), (2.6) có 3 ẩn là tnv, tnr, tkkr chính là hệ phương trình mô tả hệ thống làm mát

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN BƠM NƯỚC, QUẠT GIÓ, KÉT NƯỚC THEO YÊU CẦU CỦA

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TỔNG THỂ 3.1 Các thông số làm việc cơ bản của máy thủy lực

Hình 3.1 Năng lượng của máy thuỷ lực

Năng lượng đơn vị tại mặt cắt A-A là:

p, v: áp suất và vận tốc dòng chảy

α: hệ số điều chỉnh động năng

Z, : độ cao và trọng lượng riêng chất lỏng

Chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng chất lỏng qua máy thuỷ lực giữa A và

eBA > 0, có nghĩa là dòng chất lỏng được máy thuỷ lực cung cấp năng lượng, khi đó máy thuỷ lực là bơm

eBA < 0, có nghĩa là máy thuỷ lực được dòng chất lỏng cung cấp năng lượng, khi đó máy thuỷ lực là động cơ thuỷ lực

e thường ký hiệu là H, tính bằng mét cột chất lỏng, gọi là cột áp của máy thủy lực

Vậy cột áp của máy thuỷ lực là năng lượng đơn vị của dòng chảy trao đổi được với máy thuỷ lực

.v vH

2g

  

Vậy: H = Ht + Hd

3.1.2 Lưu lượng

G: Gọi là lưu lượng khối lượng, có đơn vị là: kg/s, tấn/h

Quan hệ giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng là:

G = .Q.(1/g) Trong đó:

γ: trọng lượng riêng

g: gia tốc trọng trường (m/s2)

3.1.3 Công suất và hiệu suất

Công suất thủy lực của máy thủy lực là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là Ntl Vậy có thể suy ra công suất thuỷ lực của máy thuỷ lực chính bằng tích của cột áp với lưu lượng trọng lượng của máy

Ntl = .Q.H Công suất làm việc của máy thủy lực là công suất trên trục của máy khi làm việc, ký hiệu là N Nếu máy làm việc không có tổn thất thì N = Ntl Nhưng trong thực tế máy thủy lực nào làm việc cũng có tổn thất, do đó công suất trên trục của máy khác với công suất thuỷ lực

Đối với bơm : N > Ntl

tl

NNη



Hệ số η < 1 gọi là hiệu suất của bơm

Hiệu suất của máy thủy lực đánh giá tổn thất năng lượng trong quá trình máy trao đổi năng lượng với chất lỏng

Tổn thất năng lượng trong máy thuỷ lực gồm có ba loại:

Tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy gọi là tổn thất thuỷ lực, được đánh giá bằng hiệu suất thuỷ lực còn gọi là hiệu suất cột áp, ký hiệu là H

Tổn thất ma sát của các bộ phận cơ khí trong máy thủy lực gọi là tổn thất cơ khí, được đánh giá bằng hiệu suất cơ khí, ký hiệu là c

Tổn thất do rò rỉ chất lỏng làm giảm lưu lượng làm việc của máy, gọi là tổn thất lưu lượng, được đánh giá bằng hiệu suất lưu lượng, ký hiệu là Q

Vậy hiệu suất tổng của máy thủy lực:

 = H c Q

3.1.4 Đặc tính của bơm H = f(Q)

3.1.4.1 Đặc tính lý thuyết của bơm

Xét bơm ly tâm thể hiện trên hình vẽ 3.2

Hình 3.2 Cánh quạt bơm ly tâm

Cột áp mà máy tạo được phụ thuộc vào sự biến đổi năng lượng của dòng chất lỏng và khả năng sinh công của lực ly tâm

Ở đây ta xây dựng quan hệ giữa cột áp máy tạo được và các thành phần tốc độ đặc trưng cho hai quá trình trên

Như đã biết từ thủy lực học, năng lượng bánh xe công tác truyền cho chất lưu được xác định bởi các tốc độ tuyệt đối, tương đối và tốc độ vòng tại các tiết diện vào và ra của các rãnh cánh, hình 3.2

Giả sử lưu lượng qua bánh công tác là Q(m3/s), mật độ ρ(kg/m3) thì moment động lượng xác định như xung lượng của moment tác động:

Ntl = Mr.ω = ρ.Q.(c2u.r2 - c1u.r1) ω Hay Ntl = ρ.Q.(c2u.u2 - c1u.u1) (3.1)

Như vậy ta đã xác định công suất như là sự biến đổi năng lượng sau một đơn vị thời gian Sự biến đổi năng lược ở đây được đặc trưng bằng các thành phần tốc độ Mặt khác, công suất còn có thể xác định từ cột áp Ở đây ta coi công suất bánh

xe cung cấp cho dòng là công cần thiết để nâng lượng chất lỏng sau 1 giây ρ.Q, kg/s lên độ cao H, m

Ntl = ρ.g.Q.H (3.2)

So sánh hai biểu thức (3.1), (3.2) ta được

2 u 2 1 u1

u c u cH

g



Bơm ly tâm thiết kế cu1 = 0 nên ta có

2 u 2

u cHg

 Thay cu2 = u2 – c2r.cotgβ2

Sử dụng phương trình liên tục

Q = π.d2.b2.c2r và thay u2 = π.d2.n/60 ta được

Hình 3.3 Đặc tính lý thuyết của bơm ly tâm

3.2.1 Điểm làm việc

Bơm bao giờ cũng làm việc trong

một hệ thống cụ thể nào đấy Khi bơm làm

việc ổn định thì cột áp (đẩy) của bơm bằng

cột áp (cản) của hệ thống Hay một chế độ

làm việc của bơm trong một hệ thống có

thể biểu diễn bằng giao điểm của hai

đường đặc tính (của bơm và của hệ thống)

trong cùng một hệ toạ độ Giao điểm đó gọi

là điểm làm việc của hệ thống

Trên hình 3.4, điểm A (giao điểm của hai đường đặc tính của bơm và hệ thống) biểu thị một chế độ làm việc của hệ thống bơm với cột áp HA và lưu lượng

QA

3.2.2 Phương pháp điều chỉnh điểm làm việc của hệ thống

Trong quá trình làm việc do yêu cầu kỹ thuật nhiều khi cần phải thay đổi điểm làm việc của hệ thống bơm, tức là thay đổi chế độ làm việc của bơm (hoặc của hệ thống) Quá trình thay đổi điểm làm việc của bơm theo một yêu cầu nào đó gọi là quá trình điều chỉnh

Đối với một hệ thống bơm thông thường, có hai phương pháp điều chỉnh như sau:

Điều chỉnh bằng khoá: mục đích của phương pháp này là tạo nên sự thay đổi đường đặc tính lưới bằng cách điều chỉnh (đóng hoặc mở) khoá ở ống đẩy để thay đổi lưu lượng của hệ thống (không điều chỉnh khoá ở ống hút vì có thể gây nên hiện tượng xâm thực trong bơm)

Hình 3.4 Điểm làm việc của hệ

Hình 3.5 Điều chỉnh bơm bằng khoá

Trên Hình 3.5 khi mở khoá hoàn toàn thì có điểm làm việc A (HA, QA) Khi đóng bớt khoá lại thì tổn thất khoá sẽ tăng lên (A- B) lưu lượng của hệ thống giảm

đi, nghĩa là đường đặc tính lưới sẽ thay đổi, dốc hơn, trong khi đó đường đặc tính bơm vẫn không đổi, và như vậy điểm làm việc từ A chuyển đến B (HB, QB)

Phương pháp điều chỉnh này đơn giản, thuận tiện nhưng không kinh tế vì gây thêm tổn thất ở khóa (hkhoá) khi điều chỉnh và chỉ điều chỉnh được trong phạm vi hạn chế

Điều chỉnh bằng số vòng quay của trục bơm

Nội dung của phương pháp này là làm thay đổi đường đặc tính riêng của bơm bằng cách thay đổi số vòng quay của trục bơm

HA

QB

B H

Q

QA

Hình 3.6 Điều chỉnh bơm bằng thay đổi số vòng quay

Trên hình 3.6 thể hiện nội dung của phương pháp điều chỉnh này Điểm làm việc A (HA, QA) ứng với số vòng quay nA Khi tăng số vòng quay đến nB > nA thì đường đặc tính của bơm sẽ khác đi, trong khi đó đường đặc tính lưới không thay đổi, điểm làm việc từ A chuyển đến B (HB, QB)

Phương pháp điều chỉnh này được dùng cho các bơm có thiết bị thay đổi số vòng quay So với phương pháp điều chỉnh bằng khoá, phương pháp này kinh tế hơn Nhưng đối với những bơm không có thiết bị thay đổi số vòng quay làm việc thì điều chỉnh bằng khoá là phương pháp thông dụng

Hình 3.7 Cánh quạt bơm nước

Để thiết lập đặc tính bơm nước đầu tiên ta tính toán bơm nước theo các thông

Chiều cao cánh bơm ở cửa ngoài b1 mm

Chiều cao cánh bơm cửa ra b2 mm

Góc giữa các phương vận tốc C1 và C2 tương ứng là α1 và α2

Tỷ số truyền của bơm i