Ảnh hưởng của chế độ làm mát tới các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của động cơ HANSHIN 5UEC37LA

Ảnh hưởng củ hệ thống làm mát tới các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của động cơ Diesel...3 2.2 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt trong động cơ...3 CHƯƠNG 3 : ẢNH HUỞNG CỦA THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘ NƯỚC

iLỜI CAM ĐOAN

Tôi ixin ca i m đoan “Ảnh hưởng của chế độ làm mát tới các chỉ tiêu kinh

tế, kĩ thuật của động cơ HANSHIN 5UEC37LA” là công trình nghiên cứu của

riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được ghi

rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Văn Nam

LỜI CÁM ƠN

Luận văn thạc sỹ được hoàn thành năm 2015 tại trường Đại học Hàng HảiViệt Nam Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệttình của gia đình, bạn bè, các thầy cô giáo Viện đào tạo Khoa Sau Đại học, trườngĐại học Hàng Hải Việt Nam Trong đó, không thể không kể đến vai trò rất quantrọng của TS Nguyễn Trí Minh - Chủ nhiệm khoa Máy tàu biển trường Đại HọcHàng Hải Việt Nam, người đã tận tình giúp đỡ em tiến hành nghiên cứu và hoànthành bài luận văn này

Do thời gian nghiên cứu đề tài Luận văn không dài, kiến thức cũng như nguồnthông tin còn hạn chế, Luận văn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vìvậy, em rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét của các thầy cô giáo, các đồngnghiệp và các bạn học viên để Luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 3

1.1 Đặc điểm của các loại công chất được sử dụng cho hệ thống làm mát động cơ Diesel tàu thủy 3

1.2 Các hệ thống làm mát động cơ Diesel 3

1.3 Các thiết bị cơ bản trong hệ thống làm mát 3

1.4 Yêu cầu đối với nước làm mát động cơ 3

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT ĐỘNG CƠ DISEL VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT TRONG ĐỘNG CƠ 3

2.1 Ảnh hưởng củ hệ thống làm mát tới các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của động cơ Diesel 3

2.2 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt trong động cơ 3

CHƯƠNG 3 : ẢNH HUỞNG CỦA THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT ĐẾN QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ DIESELHANSHIN 5UEC37LA 3

3.1 Giới thiệu về động cơ Diesel tàu biển loại HANSHIN 5UEC37LA 3

3.2 Thứ tự tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến quá trính công tác của động cơ Diesel HANSHIN 5UEC37LA 3

3.3 Xây dựng sơ đồ thuật toán tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến quá trình công tác của động cơ Diesel HANSHIN 5UEC37LA 3

3.4 Giới thiệu về phần mềm tính toán 3

3.5 Kết quả tính toán lý thuyết ảnh hưởng của chất lượng làm mát đến quá

trình công tác của động cơ 3

3.6 Kết quả thử ngiệm trên động cơ HANSHIN 5UEC37LA đang khai thác thực tế 3

3.7 Đánh giá kết quả 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO 3

1.8 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi

2.1 Sự phụ thuộc của tốc độ toả nhiệt vào tải của động cơ 282.2 Sự phụ thuộc của độ toả nhiệt vào tải của động cơ (a) và hệ số

2.3 Sự phụ thuộc vào tW2 của lượng nhiệt được dẫn vào nước làm

2.5 Sự phụ thuộc vào tw2của độ nhớ dầu bôi trơn 32

2.7 Ảnh hưởng của tw2 đến độ mài mòn các chi tiết 352.8 Sự phụ thuộc của tđsvào hệ số dư lượng không khí và hàm

2.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát tw2 và hàm lượng lưu

huỳnh có trong nhiên liệu đến tốc độ ăn mòn 36

2.11 Sự phụ thuộc vào tw2 của sự phá hủy xâm thực bề mặt xy

2.12 Sự phụ thuộc nhiệt độ bề mặt làm mát và hệ số trao nhiệt vào

2.13

Các đường cong thay đổi các thông số trao đổi nhiệt theo góc

quay trục khuỷu thì áp suất tăng áp 110kPa (đường liền);

180kPa (đường gạch gạch); 240 (đường gạch chấm)

563.1 Động cơ diesel tàu biển loại HANSHIN 5UEC37LA 643.2

Sơ đồ thuật toán tính toán ảnh hưởng của chất lượng làm mát

đến quá trình công tác của động cơ Diesel tàu thủy loại

HANSHIN 5UEC37LA

67

3.3 Quá trình trao đổi nhiệt giữa khí thể và vách xilanh khi nhiệt

3.4 Quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất công tác và vách

xilanh khi nhiệt độ nước làm mát ở 75oC 693.5 Quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất công tác và vách xilanh

3.6 Đồ thị công khai triển khi nhiệt độ nước làm mát ở 80oC 723.7 Đồ thị công khai triển khi nhiệt độ nước làm mát ở 75oC 733.8 Đồ thị công khai triển khi nhiệt độ nước làm mát ở 70oC 73

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng làm mát đến quá trình hoạt động củađộng cơ là biện pháp cơ bản để nâng cao tuổi thọ cũng như hiệusuất của động cơđốt trong trong quá trình khai thác, vận hành Đối với động cơ diesel, chất lượngcủa quá trình làm mát chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều những yếu tố như đặc điểm của

hệ thống làm mát cũng như tình trạng kĩ thuật của những bộ phận cấu thành lên hệthống

Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh động

cơ có một lượng nhiệt lớn tỏa ra, một phần chuyển thành công, một phần còn lạitỏa ra ngoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh,piston, nắp máy,….) Ngoài ra nhiệt lượng còn được sinh ra do ma sát giữa các bềmặt làm việc của các chi tiết trong động cơ

Như vậy nếu khônglàm mát hay làm mát không đủ sức thì các chi tiết sẽ nónglên quá nhiệt độ cho phép và gây ra nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bềngiảm dẫn đến làm hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn làm mất tácdụng bôi trơn của dầu nhờn Ở nhiệt độ (200-3000C) dầu nhớt sẽ bị bốc cháy,nhóm piston có thể bị bó kẹt trong xilanh vìgiãn nở, hệ số nạp ɳv sẽ giảm.Vì vậy hệthống làm mát giữ một vai trò quan trọng giúp động cơ làm việc ổn định

Các thông số của thiết bị đo, kết cấu hệ thống, cũng như cách thức xử lý khi

có sự cố đối với hệ thống làm mát của động cơ đảm bảo chất lượng làm mát tốtđược thiết kế ứng với chế độ định mức (vòng quay và phụ tài định mức) Khi thayđổi chế độ làm việc của động cơ làm chất lượng làm mát của động cơ xấu đi đềuảnh hưởng tới tính kinh tế, độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ

Trong quá trình khai thác động cơ các thiết bị trong hệ thống làm mát bị ănmòn, tắc bẩn hoặc trạng thái kỹ thuật xấu đi: phin lọc bẩn, bơm không đủ lưulượng, bầu làm mát bị tắc bẩn hoặc rò lọt …v.v, làm giảm chất lượng làm mát, làmảnh hưởng rõ rệt tới chất lượng làm mát các chi tiết động cơ, ảnh hưởng tới các

thông số chỉ thị, có ích, ứng suất cơ, nhiệt của động cơ Do vậy, điều kiện khai thác

là một trong những yếu tố đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng tới độ tin cậy, tínhkinh tế và tuổi thọ của động cơ

Chất lượng làm mát tốt hay xấu ảnh hưởng trực tiếp đến những thông số kĩthuật cũng như những chỉ tiêu kinh tế kèm theo Các thông số như lưu lượng nướclàm mát, chất lượng nước mát cũng như tình trạng kĩ thuật của hệ thống ảnh hưởngtrực tiếp đến quá trình khai thác và tính an toàn của động cơ nói riêng cũng nhưcủa con tàu nói chung

Do vậy với hệ thống làm mát nếu làm việc không ổn định sẽ kéo theo những

hệ quả rất khó lường nhất là với điều kiện làm việc trên tàu rất khắc nghiệt

Với các lý do trên em chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng làm mát đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của động cơ Diesel HANSHIN 5UEC37LA”làm luận văn tốt nghiệp của mình, với mong muốn tìm hiểu kỹ hơn về

ảnh hưởng của việc làm mát trong động cơ diesel tàu thủy

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài đưa ra nguồn thông tin chi tiết, đầy đủ cung cấp cho người vận hànhmáy tàu thủy về vai trò và tầm quan trọng của hệ thống làm mát động cơ nhằmtăng công suất và tuổi thọ của động cơ

Phân tích ảnh hưởng của quá trinh làm mát động cơ Diesel ở mỗi chế độ làmviệc khác nhau của động cơ Diesel

Ảnh hưởng của quá trình này tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơdiesel tàu thủy

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài là tập trung nghiên cứu ảnhhưởng của tính chất nhiên liệu tới quá trình cháy của động cơ diesel MANB&W6S60MC

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về quá trình truyền nhiệttrong động cơ diesel

Sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp như: Phương pháp điều tra thu thập sốliệu; Phương pháp phân tích thống kê; Phương pháp nghiên cứu ngoài thực tế;Phương pháp chuyên gia nhằm nghiên cứu sự ảnh hưởng chất lượng nhiên liệu đếnquá trình công tác của động cơ

Đề tài nghiên cứu cho tất cả các động cơ máy tàu thủy sử dụng hệ thống làmmát kín (hai vòng tuần hoàn nước làm mát)

Xây dựng chương trình tính toán quá trình tản nhiệt của của động cơ, trên cơ

sở đó đi phân tích kết quả thu được và đưa ra các kết luận cho phương pháp nghiêncứu này

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

DIESEL TÀU THỦY 1.1 Đặc điểm của các loại công chất được sử dụng cho hệ thống làm mát động

cơ Diesel tàu thủy

1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh động

cơ có một lượng nhiệt lớn tỏa ra, một phần chuyển thành công, một phần còn lạitỏa ra ngoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh,piston, nắp máy,….) Ngoài ra nhiệt lượng con sinh ra do ma sát giữa các bề mặtlàm việc của các chi tiết trong động cơ

Như vậy nếu không làm mát hay làm mát không đủ sức thì các chi tiết sẽnóng lên quá nhiệt độ cho phép gây ra nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sứcbền giảm dẫn đến làm hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn làmmất tác dung bôi trơn của dầu nhờn Ở nhiệt độ (200-3000C) dầu nhớt sẽ bi bốccháy, nhóm piston có thể bị bó kẹt trong xilanh vì giản nở, hệ số nạp ɳv sẽ giảm, dễgây cháy kích nổ ở động cơ xăng

Vì vậy hệ thống làm mát giữ một vai trò quan trọng giúp động cơ làm việc ổnđịnh

Hệ thống làm mát có tác dụng làm mát động cơ trong quá trình làm việc

Vì trong quá trình làm việc nhiệt lượng sinh ra trong quá trình cháy chỉ được

sử dụng khoảng 25% để chuyển thành cơ năng, khoảng 45% mất theo khói xả và

ma sát, còn lại 30% mất qua quá trình làm mát động cơ

Hệ thống làm mát phải giữ cho nhiệt độ các chi tiết động cơ ở một nhiệt độnhất định không được quá nóng cũng không quá lạnh

- Hệ thống làm mát có nhiệm vụ mang một phần nhiệt từ các chi tiết của động

cơ (ví dụ: Sơ mi xilanh, đỉnh piston, nắp xilanh,…) bị nóng lên trong quá trình làmviệc do tiếp xúc với khí cháy hoặc do ma sát ra ngoài

- Hệ thống làm mát còn có nhiệm vụ làm mát khí tăng áp, dầu bôi trơn

Vậy mục đích chủ yếu của việc làm mát động cơ Diesel tàu thuỷ là giữ chonhiệt độ của các chi tiết động cơ ở một giá trị nhất định Giá trị nhiệt độ này phụthuộc vào độ bền nhiệt của vật liệu (ví dụ: Đỉnh piston), vào tính ổn định nhiệt củamàng dầu bôi trơn (ví dụ dầu bôi trơn sơmi xilanh xilanh), vào kết cấu, vào tính tincậy của các động cơ Thông thường mỗi động cơ có một giá trị nhiệt độ nước mátriêng, giá trị này được ghi trong các tài liệu hướng dẫn sử dụng động cơ

Để làm mát đỉnh piston, thường dùng dầu bôi trơn hay nước ngọt

Để làm mát vòi phun, thường phải sử dụng hệ thống làm mát riêng Công chấtlàm mát có thể là nước ngọt hay nhiên liệu

Nước có hệ số truyền nhiệt lớn, khả năng làm mát cao hơn nhiên liệu, nhưngnước có thể gây ăn mòn, han gỉ khoang làm mát và đó có thể là nguyên nhân gâytắc đường nước làm mát của vòi phun

Nhiên liệu khắc phục được những nhược điểm trên của nước ngọt, tuy nhiên,

hệ số truyền nhiệt thấp hơn, khả năng làm mát kém hơn

Hệ thống làm mát vòi phun độc lập với hệ thống làm mát sơ mi, nắp xilanh,piston…

Đối với động cơ Diesel không có patanh bàn trượt, người ta dùng dầu nhờnlàm mát cho đỉnh piston Đối với các động cơ có patanh bàn trượt, đỉnh piston

thường được làm mát bằng nước ngọt, hoặc dầu nhờn, nhưng hiện nay hầu hết cácđộng cơ dùng dầu nhờn làm mát cho đỉnh piston.

Nhiệt lượng do công chất làm mát mang đi chiếm khoảng 15  25% toàn bộlượng nhiệt do nhiên liệu cháy sinh ra, và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố (kiểu loại,kết cấu, các kích thước chủ yếu của động cơ, tốc độ trung bình của piston,…).Nếu nhiệt độ nước làm mát cao (tra = 75  90oC) tổn thất nhiệt cho nước làmmát sẽ giảm đi, cho phép giảm suất tiêu hao nhiên liệu, giảm ứng suất nhiệt củaxilanh, nắp xilanh và các chi tiết cần làm mát khác

Trong quá trình động cơ làm việc, cần giữ nhiệt độ nước làm mát là khôngđổi và gần với nhiệt độ định mức, không phụ thuộc vào phụ tải và tốc độ quay củađộng cơ, nhằm tránh gây ảnh hưởng xấu tới điều kiện làm việc của động cơ ở cácchế độ phụ tải nhỏ (ví dụ: tăng tổn thất ma sát do tăng độ nhớt của dầu)

1.2 Các hệ thống làm mát động cơ Diesel

1.2.1 Phân loại hệ thống làm mát

Phân loại theo đặc điểm chi tiết được làm mát

Theo cách phân loại này động cơ diesel có các hệ thống làm mát sau:

- Hệ thống làm mát sơ mi xi lanh, nắp xi lanh;

- Hệ thống làm mát đỉnh piston;

- Hệ thống làm mát vòi phun

Phân loại theo công chất làm mát được sử dụng

Theo cách phân loại này có:

- Hệ thống làm mát bằng nước

- Hệ thống làm mát bằng dầu

Trong đó hệ thống làm mát bằng nước được chia làm 2 loại:

- Hệ thống làm mát hở

- Hệ thống làm mát kín.

Yêu cầu đối với công chất làm mát:

- Có hệ số tải nhiệt cao

- Ít bám cáu cặn

- Thành phần ổn định, ít thay đổi trong quá trình làm việc

- Không ăn mòn kim loại

- Sẵn có, rẻ tiền

1.2.2 Giới thiệu về một vài hệ thống làm mát thường gặp

i Hệ thống làm mát hở

Hệ thống này dùng nước ngoài mạn tàu đề làm mát trực tiếp cho động cơ sau

đó lại được xả ra ngoài mạn

Hệ thống làm mát hở thường được dùng cho các Diesel công suất nhỏ

Hệ thống làm mát hở có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ Tuy nhiên,chúng có những nhược điểm lớn sau:

- Nhiệt độ nước làm mát ra khỏi động cơ không được vượt quá 50 55oC đểtránh tạo các lớp muối, cặn kết tủa trên bề mặt làm mát

- Nhiệt độ nước ngoài tàu thay đổi rất lớn (Từ 5 30oC) tuỳ thuộc vào vùnghoạt động của tàu và sự thay đổi thời tiết, dẫn đến nhiệt độ của các bề mặt làm mátcũng thay đổi Do đó ảnh hưởng đến độ bền của các chi tiết được làm mát, làmgiảm hiệu suất của động cơ, tăng suất tiêu hao nhiên liệu

- Do nhiệt độ vách xilanh thấp như vậy, tạo điều kiện cho hơi nước ngưng tụ,kết hợp với sản phẩm cháy tạo thành các loại axít, làm tăng mức độ ăn mòn sơmi

- Mặc dù nước làm mát đã được lọc qua các phin lọc, nhưng nước vẫn bị bẩn

(do bùn, cát ) nên các khoang làm mát xilanh và nắp xilanh bị tích bẩn, làm hạnchế quá trình trao đổi nhiệt làm cho các chi tiết quá nóng, đặc biệt là nhóm sơ mi

xilanh, nắp xilanh, hoặc gây nên những điểm nóng cục bộ, dẫn đến việc tạo ra cácvết nứt ở những bề mặt làm mát.

Hình 1 1 Hệ thống làm mát hở

- Để giữ cho nhiệt độ nước đi vào động cơ không thấp hơn 20oC, người taphải bố trí thêm các "két nước nóng", hoặc dùng van tự động điều chỉnh lượngnước tuần hoàn trở lại để trộn với nước ngoài tàu khi nhiệt độ bên ngoài thấp

Do những nhược điểm trên đây mà hệ thống làm mát hở chỉ được dùng chonhững động cơ công suất nhỏ

ii Hệ thống làm mát kín

Hệ thống làm mát kín gồm 2 vòng tuần hoàn:

+ Vòng tuần hoàn nước ngọt làm mát trực tiếp cho động cơ, máy nén tăng áp,

tua bin khí xả và nó tuần hoàn trong một chu trình kín

+ Vòng tuần hoàn nước mặn: dùng nước ngoài tàu làm mát cho dầu nhờn,nước ngọt, khí tăng áp rồi xả ra ngoài mạn tàu

h 1 2Hệ thống làm mát kín

Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ cao (65  90oC) Nhiệt độ của nước khivào động cơ cao, khoảng (55  75oC) và giữ được độ chênh lệch nhiệt độ giữanước vào và ra khỏi động cơ không lớn lắm (t =10  15oC), do đó:

-Giảm được tổn thất nhiệt cho nước làm mát, tăng được hiệu suất chỉ thị và cóích cho động cơ

- Giảm được khả năng ăn mòn axít sơmi xi lanh và xéc măng

- Giảm ứng suất nhiệt cho các chi tiết được làm mát: Sơmi, nắp xilanh

- Khi khởi động động cơ có thể tăng nhanh được nhiệt độ dầu bôi trơn tuầnhoàn bằng cách dùng hơi bơm nước nóng để hâm động cơ

- Thiết lập và ổn định được chế độ nhiệt có lợi nhất cho động cơ ở chế độ phụtải định mức và các chế độ phụ tải nhỏ

ii Giới thiệu một vài loại hệ thống làm mát khác

1.Thân máy; 2.Piston; 3.Thanh truyền; 4.Hộp cacte trục khuỷu; 5.Thùng

nhiên liệu; 6.Bình bốc hơi; 7.Nắp xylanh

Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ tạo thành bọtnước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa và bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguộitrong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống điền chỗ cho khí nóng đã nổi lên,

do đó tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên Căn cứ vào lượng nhiệt của động cơ đểthiết kế hệ thống kiểu bốc hơi

Do làm mát kiểu bốc hơi nên nước trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cần phải

bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy kiểu làm mát này không thích hợpcho các động cơ dùng trên các phương tiện giao thông vận tải mà thường dùng chocác động cơ đốt trong có kiểu xylanh nằm ngang trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ

 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động nhờ chênh lệch

áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờchênh áp lực của hai cột nước nóng và nguội, mà không cần bơm Cột nước nóngtrong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước Nước nhậnnhiệt của xylanh thân máy 1 (trên hình 2.2) khối lượng riêng giảm nên nước lêntrên Trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết baoquanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lêntheo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6 Quạt gió 8 được dẫn độngbằng puli từ trục khuỷu của động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong kétđược làm mát giảm nên nước sẽ chìm xuống dưới của két và từ đây đi vào thânmáy, thực hiện một vòng tuần hoàn

Hình 1 4Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên.

1.Thân máy; 2.Xylanh; 3.Nắp xylanh; 4.Đường nước ra két;5.Nắp đổ rót nước; 6.Két nước; 7.Không khí làm mát; 8.Quạt gió; 9.Đường nước làm mát vào

động cơ

 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức để khắc phục nhược điểm trong hệthống làm mát đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động không phải do hiệntượng đối lưu tự nhiên mà do sức đẩy của một cột nước do bơm tạo ra

Hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín, nước sau khi qua két làm mát lạitrở về động cơ nên đỡ phải bổ sung nước, tận dụng lại được nước để làm mát tiếpcho động cơ

Ưu điểm này rất thuận lợi cho các loại xe đường dài, nhất là các vùng thiếunguồn nước Ngày nay hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức một vòng kín được sửdung khá phổ biến trên động cơ ô tô, máy kéo và động cơ tĩnh tại

Trong động cơ tàu thủy, có thể dùng hai kiểu tuần hoàn làm mát hệ thống làmmát kiểu một vòng tuần hoàn hở và hệ thống làm mát kiểu hai vòng

Hình 1 5Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn.

1 Thân máy; 2.Nắp xylanh; 3.Van hằng nhiệt; 4.Két làm mát; 5.đường nước

ra vòng hở; 6.bơm vòng hở; 7.Đường nước vào vòng hở;8.bơm nước vòng kín

Nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín bơm nước 8 đến động cơđến làm mát thân máy và nắp xylanh rồi đến két làm mát nước ngọt 4 Nước ngọt

trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài tàu bơm vào qua bơm 6 qua lướilọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát 4 làm mát nước ngọt rồi theođường ống 5 đổ ra ngoài tàu.

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nước trong hệ thống tuần hoàn kín cònthấp, van hằng nhiệt 3 đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt.Vì vậy,nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm 6 qua két làm mát 4theo đường ống 5 rơi ra ngoài.Van hằng nhiệt 3 có thể đặt trên mạch nước ngọt đểkhi nhiệt độ nước làm mát thấp, nó sẽ đóng đường nước đi vào két làm mát 4 Lúcnày nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt 3 rồithheo đường ống đi vào bơm nước ngọt 8 để bơm trở lại động cơ

Hệ thống làm mát kiểu một vòng hở không khác nhiều so với hệ thống làmmát cưỡng bức một vòng kín Trong hệ thống hình 2.6 nước làm mát là nước sông,nước biển, được bơm 6 hút vào làm mát động cơ sau đó theo đường ống 4 đổ rasông, ra biển Ưu điểm của hệ thống này là đơn giản

Hình 1 6Hệ thống làm mát một vòng hở

1.Thân máy; 2.Nắp máy; 3.Van hằng nhiệt; 4.Đường nước; 5.Lọc lưới; 6.Bơm

nước

Hình 1 7Sơ độ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên

Hình 1 8Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và

nhiệt của khí thải.

1.Động cơ; 2.Tuốc bin tăng áp; 3.Đường thải; 4.Bộ tăng nhiệt cho nước; 5.Bộ tăng nhiệt cho nước ra;6.Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ tách nước;

7,9.Van tiết lưu; 12,14,15,16.Bơm nước; 13.Thùng chứa nước

Có thể nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ lên 6% đến 7%, dùng hệthống làm mát ở nhiệt độ cao thì hiệu suất đạt 0,46-0,47 trong khi đó dùng hệthống làm mát thường chỉ đạt 0,4- 0,42

Giảm được lượng tiêu hao nước và không khí lám mát, do đó rút gọn đượckích thước bộ tản nhiệt

Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng

Nhược điểm

Nhiệt độ làm việc của chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo khe hở làm việccác chi tiết, dùng dầu bôi trơn phải có tính chịu nhiêt tốt hơn Ngoài ra đối vớiđộng cơ xăng còn chú ý dến hiện tượng kích nổ Kết cấu của hệ thống làm mátphải đảm bảo an toàn

1.3 Các thiết bị cơ bản trong hệ thống làm mát

1 Bơm ly tâm

Hình 1 9Bơm ly tâm

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát động cơ

Nguyên lý làm việc là lợi dụng lực ly tâm giữa các cánh để dồn nước từ trong

ra ngoài rồi đi làm mát

Hình 1 11Kết cấu bơm nước kiểu piston

1,3.Xylanh dẫn hướng; 2.Piston ; 4.Vỏ bơm; 5.Thanh truyền; 6.Trục khuỷu của bơm piston; 7,8.Van nước; 9.Lò xo van nước; 10.Nắp van

Nguyên lý hoạt động: Piston bơm 2 bằng đồng chuyền động trong xylanh dẫnhướng 1,3 của vỏ bơm 4 Piston nối với thanh truyền 5 và chuyển động nhờ trụckhuỷu 6 Khi piston 2 đi xuống, nước sẽ đi qua van 7 vào khoang chứa bên trênpiston 2 Khi piston đi lên, nước trong khoang bị đẩy qua van 8 đi vào hệ thốnglàm mát.

2 Bơm bánh răng

Hình 1 12Bơm bánh răng

Trên tàu thủy cũng thường dùng bơm bánh răng trong hệ thống làm mát động

cơ Nó có ưu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với nước tiếp xúc với nhiếu cặn bẩnnên bánh răng mau bị mòn.Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một bánhcặp răng truyền lực ở vỏ ngoài của bơm, khi dó các bánh răng trong sẽ không chịulực, và để giảm mày mòn các bánh răng người ta chế tạo một trong hai bánh răngbằng cao su lưu hóa

Hình 1 13Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng

1.Trục truyền động bơm; 2,3.Bạc; 4.Đệm; 5.Vòng cao su; 6.Ren hồi dầu; 7.Vành chắn dầu; 8.Bánh răng; 9.Ổ bi; 10.Phốt bao kinh; 11.Bánh răng bị độn

Ở hình 3.7 Kết cấu của hệ thống bơm dùng trên động cơ tàu thủy Bơm quaynhờ bánh răng 8 ăn khớp với bánh răng truyền động từ trục khuỷu Trục truyềnđộng bơm 1 một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu 9, còn ở đầu kia lắp bánh răng bơmtựa lên hai bạc 2 và 3, các bạc này được bôi trơn nhờ đệm 4 và vòng cao su 5 Cònbao kín dầu bôi trơn ổ bi bằng vành chắn 7 và ren dầu hồi 6

3 Bơm cánh hút

Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài động cơ tàu thủy Hút nước

từ bên ngoài vỏ tàu để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát Kếtcấu và nguyên lý của bơm cánh hút được thể hiện ở hình 3.8

Hình 1 14Sơ đồ bơm cánh hút

1,4.Ổ trục bơm; 2,3.Hai nửa thân bơm; 5.Bánh công tác của bơm; 6,7 Rảnh chứa nước; 8.Trục bơm; 9.Bánh răng dẫn đông bơm; 10.Cửa nước vào bơ;

11.Cửa nước ra bơm

Kết cấu của bơm nước gồm: nữa trước 3 và nữa sau 2 Hai nữa vỏ bơm lắpvới hai nắp ở trục 1 và 4 bằng các bu lông Bánh công tác 5 gắn cố định trên trụctrục 8 này dẫn động bằng bánh răng 9 Nữa vỏ sau có cửa vào 10 nữa vỏ sau cócửa ra 11 Bên trong mỗi nữa vó có một rãnh vòng cung (rãnh 6 và 7)

Nhược điểm lớn của bơm cánh hút là hiệu suất thấp

* Sinh hàn tấm thường dùng cho các tàu lớn thường chạy ở vùng biển sâu.Sinh hàn tấm có ưu điểm chính là thể tích nhỏ nếu có cùng diện tích trao đổi nhiệt.

Hình 1 16Sinh hàn dạng tấm

1.3.3 Van điều tiết nhiệt độ

Van hằngnhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ nướclàm mát bằng cánh đóng mở đường nước đi làm mát động cơ Van hằng nhiệt đượclắp trên đường nước giữa két nước và thân máy, van hằng nhiệt đóng hay mở tùythuộc vào nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ động cơ còn thấp van hằng nhiệtđóng, khi nhiệt độ nóng lên van mở, điều đó cho phép hay không cho phép nước điqua két

Hình 1 17Van điều tiết nhiệt độ 1.3.4 Két giãn nở

Két giãn nở là một thiết bị chứa nước làm mát sau khi ra khỏi động cơ

Đúng như tên của thiết bị két có nhiệm vụ chứa nước nóng sau khi ra khỏiđộng cơ và bay hơi giãn nở tại đây

Nhiệm vụ tiếp theo của két là bù thêm phần nước ngọt thất thoát cho hệthống nguyên lý bù theo dạng áp suất thấp Vì vậy chỉ cần đặt két giãn nở này caohơn hệ thống nước làm mát là được.

Ngoài ra ta có thể quan sát lượng nước trong hệ thống nhiều hay ít thông quaống thủy để kịp thời bổ sung nước vào hệ thống

Đây chính là vị trí hở duy nhất của hệ thống và ta có thể lấy mẫu nước thử tạiđây thực hiện đo đạc các chỉ số của nước làm mát

1.4 Yêu cầu đối với nước làm mát động cơ

1.4.1 Yêu cầu đối với nước làm mát động cơ diesel

Các yêu cầu được đặt ra đối với nước làm mát, các chất phụ gia chống ăn mòn

Các yêu cầu đối với nước làm mát ĐCĐT

Khác với nước sạch hóa học, nước thiên nhiên là dung dịch có thành phầnphức tạp Trong nước có chứa các chất muối và khí hòa tan trong Các chất khí ởtrong dạng phân tử hòa tan O2, N2 Các hợp chất hóa học ở trong dạng các iôn đơngiản (Ca, Mg, Na, Ce) và thành phần phức tạp (NH4, SO4, HCO3) Nhiều hợp chất

có thể ở trong trạng thái keo

Nước tự nhiên có nhiều tạp chất nên không thuận lợi sử dụng cho các mụcđích kỹ thuật trong đó có cả cho làm mát ĐCĐT, vì vậy trước khi sử dụng nướcđược xử lý đặc biệt (chuẩn bị nước) Xử lý sơ bộ nước bao gồm việc lọc sạch cáctạp chất cơ học, loại bỏ các muối hòa tan và a xít, và bổ xung vào nước các chấtphụ gia đặc biệt để trung hòa các tính chất có hại riêng biệt của nước Với mụcđích đó nước được đun sôi, được tiến hành chưng cất hay xử lý bằng các chất phảnứng hóa học hay các chất đặc biệt

Nếu nước được sử dụng làm chất lỏng làm mát trong hệ thống làm mát kíncủa ĐCĐT thì nó không được chứa các tạp chất tạo cặn lắng trên các chi tiết bị đốtnóng hoặc gây ra ăn mòn điện hóa mạnh

Như các thực nghiệm đã chỉ ra, để làm mát ĐCĐT tốt nhất là nước không cómuối và a xít và có độ tinh khiết cao.

Song để nhận được loại nước này và duy trì chất lượng ổn định của nó đòi hỏithiết bị phực tạp không thuận lợi trong các điều kiện trên tàu quân sự Vì vậy đốivới các hệ thống làm mát người ta sử dụng nước ngọt hay nước chưng cất có hàmlượng tạp chất hạn chế

Các điều kiện kỹ thuật cho chất lượng nước làm mát được xác định bằng cácchỉ tiêu sau:

- Độ cứng tổng cộng (các iôn Ca ++ và Mg ++) trong giới hạn 1,0 - 2,5 mg-tđ/l;

- Hàm lượng Clo (các iôn Cl -) không lớn hơn 30-300 mg/l;

- Độ kiềm: không có (chỉ tiêu pH = 6,5 - 7,5)

Các yêu cầu đối với nước làm mát động cơ đốt trong phụ thuộc vào các đặcđiểm kết cấu của chúng và vào mức độ cường hóa Nước làm mát các động cơcường hóa cao tốc có những yêu cầu chặt chẽ hơn

Độ cứng của nước được đặc trưng bằng số lượng các muối hòa tan Ca và Mg

và một phần Fe trong nước Người ta phân biệt độ cứng chung, độ cứng cố định và

độ cứng tạm thời của nước Độ cứng tạm thời phụ thuộc vào hàm lượng cácbicabônat canxi Ca (HCO3)2 và bicacbônát magiê Mg (HCO3)2, nó bị mất khi sôi

Độ cứng cố định là do có các sunphat, clorua và các silicat của các nguyên tốtrên: CaSO4, CaCl2, CaSiO3, MgSO4, MCl2, MgSiO3

Độ cứng chung là tổng các độ cứng cố định và tạm thời Độ cứng của nướcđược biểu thị bằng đơn vị độ cứng oH Một độ của độ cứng oH tương đươnghàm lượng các muối magiê và canxi trong một lít nước tương đương 10mg CaO

Từ năm 1952 thay cho 1 đơn vị thay đổi độ cứng người ta sử dụng đại lượng gọi làmiligam tương đương trên lít (mg-tđ/l)

Một miligam tương đương có 20,04 mg Ca hay 12, 16 mg Mg Giữa độ cứng

oH và miligam tương đương có tương quan sau:

1oH = 0,35663 mg-tđ/l2,8040H = 1 mg-tđ/l

Nước được coi là mềm nếu chứa không lớn hơn 3 mg -tđ/l; nước trung tính:3-6 mg-tđ/l; nước cứng: lớn hơn 6 mg -tđ/l

Hàm lượng muối của nước biển: được đặc trưng bằng độ mặn - là số lượngtổng cộng tất cả các muối (theo gam) nhận được khi bay hơi 1kg nước Nhưng chỉtiêu độ mặn không hoàn toàn phản ánh các tính chất của nước, vì vậy trong cácđiều kiện trên tàu, độ mặn được coi đặc trưng bằng độ quy ước theo Brandt (oBrhay oB) Một độ mặn của nước theo Brandt tương ứng hàm lượng 10mg NaC (cùngvới NaBr, Na) trên 1 lít nước

Hiện nay, độ mặn của nước được đặc trưng bằng hàm lượng các Clorua đượcbiểu thị bằng miligam iôn Cl - trên 1 lít nước

Độ kiềm và độ a xít của nước được xác định bằng chỉ tiêu pH, nghĩa là bằng

âm lôgarít thập phân của nồng độ I ôn hyđrô H+ trong nước, pH = -lgH+

Các iôn H + mang đặc tính a xít, còn mang tính kiềm (các gốc kiềm) là các iônhyđrôxit (OH)- Trong nước sạch H+ = (OH)-, vì vậy nó được khảo sát như mốiliên kết trung tính

Trong nước sạch hóa học ở nhiệt độ 22oC, một lít đã phân ly có 1/10.000.000

= 10-7 phân tử gam nước Chỉ tiêu hyđrô của nước này pH = 7, nước hoặc dungdịch khi đó là trung tính Nếu dung dịch có tính chua thì H+>(OH)-, trong nước

có nhiều iôn (OH)- hơn Nhưng tích của chúng trong các dung dịch nước phải cốđịnh, không phụ vào mối tương quan của các nồng độ Vậy thì đối với đặc tính axít và kiềm của dung dịch không cần chỉ ra cả hai nồng độ mà chỉ cần nồng độ H+



là đủ Nếu dung dịch có tính chua thì pH < 7, nếu có tính kiềm thì pH > 7 Trongnước thiên nhiên nồng độ pH dao động từ 4 đến 9

Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng nước có độ sạch cao để làmmát ĐCĐT, nghĩa là nước không có muối và a xít Trong nước này hàm lượng tạpchất và a xít là cực tiểu Việc đảm bảo nước có độ sạch cao được thực hiện nhờ cácphin lọc trao đổi điện – iôn đặc biệt lắp trong hệ thống làm mát ĐCĐT Đã đượcxác định rằng việc sử dụng nước độ sạch cao hầu như hoàn toàn loại trừ cặn lắngtrong không gian trong áonước, chấm dứt ăn mòn điện hóa và xâm thực.

Các chất phụ gia cho nước làm mát ĐCĐT

Với mục đích giảm ăn mòn điện hóa, là hiện tượng đáng kể trong trường hợp

sử dụng nước với hàm lượng tạp chất hạn chế, người ta dùng các chất phụ giachống ăn mòn đặc biệt pha vào nước Các chất phụ gia dùng phổ biến cho các động

cơ tàu quân sự là:

1 Nhũ tương: dầu khoáng vật có độ nhớt 17-23 cct, khi t=50oC được đặcquánh lại bằng các a xít và xà phòng dầu mỏ; tạo trên các bề mặt chi tiết màng dầubảo vệ; được pha vào nước theo tỷ lệ 1-2% trọng lượng

2 Chất phản ứng: dầu hoà tan được; khi pha số lượng nhỏ vào nước làm mát

đảm bảo tạo thành các nhũ tương ổn định nhỏ hạt, phân bố đều tạo thành màng dầutrên bề mặt các chi tiết để chống ăn mòn; được pha vào nước theo tỷ lệ 1-1,5%trọng lượng

3.Chất Crompik K 2 Cr 2 O 7 : là chất ôxy hóa mạnh; tạo thành màng ô xy bảo vệ

trên bề mặt chi tiết, bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn; cũng có tác dụng giảm độ cứngcủa nước; pha vào nước làm mát theo tỷ lệ 1-1,5% trọng lượng

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT ĐỘNG CƠ DISEL VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TRUYỀN NHIỆT TRONG ĐỘNG CƠ 2.1.Ảnh hưởng củ hệ thống làm mát tới các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của động

cơ Diesel

2.1.1 Các đặc điểm làm mát của động cơ đốt trong

- Làm mát ĐCĐT dùng để duy trì nhiệt độ các chi tiết của nó ở mức độ xácđịnh bằng:

+ Các điều kiện bôi trơn các bề mặt làm việc của các chi tiết;

+ Độ bền nhiệt của các vật liệu được sử dụng (nắp xi lanh, đáy pít tông );+ Các điều kiện tối ưu cho cho diễn biến quá trình công tác;

+ Độ mài mòn nhỏ nhất, và bằng sự phá hủy của các chi tiết do tác dụng ănmòn điện hóa và ăn mòn xâm thực

Hình 2 1Sự phụ thuộc của tốc độ toả nhiệt vào tải của động cơ

- Khi không có làm mát, nhiệt độ ĐCĐT làm việc tăng cao tới mức trước hếtđốt cháy dầu trên các vách pít tông và ống xy lanh và ĐCĐT không thể làm việc(xảy ra xây sát và kẹt pít tông trong các xy lanh).

- Nhiệt độ các bề mặt làm việc của các chi tiết không được quá giới hạn mà ở

đó dầu còn giữ được tính chất bôi trơn của nó Với pít tông, nhiệt độ này trong khuvực xéc măng trên cùng cần phải không cao hơn 2200  2450C, đối với xy lanh là

1800 1900 Để giảm độ mòn do ăn mòn, nhiệt độ bề mặt làm việc của ống lót xylanh cần phải cao hơn nhiệt độ điểm sương của hơi nước Nhiệt độ ống lót xy lanhcần bảo đảm sự mài mòn nhỏ nhất của nó

- Nhiệt độ lớn nhất đối với đáy pít tông, đầu xy lanh, các van và các cánh tuabin khí bị hạn chế bằng độ bền nhiệt và các ứng suất giới hạn do tác dụng của tảitrọng nhiệt và cơ khí

- Làm mát các chi tiết ĐCĐT và các máy được thực hiện bằng các chất lỏngkhác nhau Để làm mát nắp máy, các ống lót xy lanh và tua bin máy nén, người ta

sử dụng nước ngọt và nước ngoài mạn, đối với pít tông - dầu hay nước ngọt, đốivới vòi phun bằng nhiên liệu, đối với các ổ và các bộ phận ma sát khác - bằng dầu

- Số lượng nhiệt được dẫn đi với chất lỏng làm mát khi ĐCĐT làm việc ở chế

độ định mức phụ thuộc vào một loạt các yếu tố kiểu và kết cấu ĐCĐT, mứccườnghóa, chế độ nhiệt độ làm mát phải duy trì, sự thay đổi các điều kiện ngoàitrời (hình 2.1)

Hình 2 2Sự phụ thuộc của độ toả nhiệt vào tải của động cơ (a) và hệ số dư

lượng không khí (b) 2.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ra khỏi động cơ đốt trong t W2 đến sự tỏa nhiệt của nước Q W

Bằng các thí nghiệm, người ta đã xác lập rằng với việc làm tăng nhiệt độ nước

ra khỏi ĐCĐT tW2 (0C), sự tỏa nhiệt vào nước QW (Kcal) bị giảm Sự thay đổi nhiệtlượng truyền vào nước khi tải trọng động cơ không đổi phụ thuộc vào nhiệt độnước tW2 diễn ra theo quy luật tuyến tính (hình 2.3) Cứ mỗi 100C chênh lệch nhiệt

độ nước làm mát từ 600C thì lượng nhiệt truyền vào nước bị thay đổi 4 - 5%

Hình 2 3 Sự phụ thuộc vào t W2 của lượng nhiệt được dẫn vào nước làm mát

Qw 2.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát t W2 đến nhiệt độ các chi tiết của động cơ đốt trong

Quy luật thay đổi nhiệt độ trên bề mặt pít tông tpt và ống lát xy lanh txl phụthuộc vào tW2 cũng có dạng tuyến tính Nhiệt độ các chi tiết tăng khi tăng nhiệt độnước làm mát Đối với ĐCĐT 4 kỳ, sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt ống xy lanh:

Ở đây: Rtxl - gia số nhiệt độ trên bề mặt ống lót xy lanh;

RtW2 - gia số nhiệt độ nước làm mát

Đối với các động cơ 2 kỳ, sự thay đổi nhiệt độ vách các chi tiết khác so vớiđộng cơ 4 kỳ, bởi vì ở đây có ảnh hưởng của không khí quét Nhưng quan hệ (2.2)với độ chính xác đủ có thể sử dụng để đánh giá gần đúng sự thay đổi nhiệt độ củavách ống lót xy lanh của các ĐCĐT hai kỳ

2.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến các thông số quá trình công tác của động cơ đốt trong.

Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ra khỏi ĐCĐT tW2 tới các thông số của quátrình công tác như sau:

Nhiệt độ vách xy lanh tăng khi tăng tW2 Tăng nhiệt độ vách xy lanh gây ra:

1 Nâng cao nhiệt độ sấy nóng không khí bởi vách xy lanh, tăng nhiệt độ bắtđầu nén Ta và theo nguyên tắc làm giảm hệ số nạp:

Giảm dẫn đến giảm lượng không khí nạp chu trình:

(2.2)

2 Giảm thời gian giữ chậm tự cháy nhiên liệu i, bởi vì nhiên liệu được phunvào môi trường có nhiệt độ cao hơn Giảm i đưa đến giảm áp suất cực đại của chutrình

r

a n

4 Tăng hiệu suất cơ khí của động cơ do giảm tổn thất do ma sát.

Kết quả các thí nghiệm chỉ ra, sự giảm đột ngột tổn thất công suất do ma sátxảy ra khi nâng cao nhiệt độ nước ra khỏi ĐCĐT đến 800C (hình 2.6) Mức giảmtổn thất công suất ma sát phụ thuộc vào các đặc điểm kết cấu của động cơ, số vòngquay và đặc tính nhiệt độ - độ nhớt của dầu bôi trơn Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của

độ nhớt dầu chỉ ra trên hình 2.7

Khi nhiệt độ nước làm mát 80 - 900C, nhiệt độ bề mặt làm việc của ống lót xylanh bằng 110 - 1150C, nhiệt độ trung bình của dầu trong khe hở giữa pít tông vàống lót 120 - 1250C, ở nhiệt độ này độ nhớt của dầu có trị số cực tiểu

Hình 2 4Sự phụ thuộc vào tw2 của

tổn thất ma sát

Hình 2 5Sự phụ thuộc vào tw2của độ

nhớ dầu bôi trơn

1,2 dầu bôi trơn loại 1 và 2

A vùng thay đổi đột ngột của độ

B vùng làm việc tối ưu.

Sự thay đổi giá trị khe hở hướng kính  giữa pít tông và xy lanh khi tăng nhiệt

độ nước làm mát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo xy lanh và pít tông Khe hở có thể

bị tăng chút ít nếu hệ số dãn nở dài của xy lanh và pít tông có trị số bằng nhau;hoặc là bị giảm nếu hệ số dãn nở của vật liệu pít tông lớn hơn nhiều so với của xylanh Khi F.Cm = const, lực ma sát Ppx = const thì n / đặc biệt bị giảm đột ngột khinâng cao nhiệt độ và đạt giá trị cực tiểu ở tw2 = 80oC, khi đó độ nhớt của dầu có trị

số cực tiểu

Nếu tính rằng đến 70% tổn thất tộng cộng cho ma sát là để khắc phục ma sátgiữa pít tông và ống lót xy lanh, thì việc nâng cao nhiệt độ nước làm mát làm tănghiệu suất cơ khí là điều hiển nhiên

2.1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến các chỉ tiêu chỉ thị của động

cơ đốt trong

Sự thay đổi hiệu suất chỉ thị, công suất Ni và suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gikhi nâng cao nhiệt độ nước ra tW2 được xác định bằng sự tăng tương ứng phần nhiệtđược sử dụng để nâng cao công chỉ thị và bằng sự giảm hệ số nạp Hầu hết các thínghiệm ghi nhận các chỉ tiêu chỉ thị bị giảm chút ít khi tăng tW2

2.1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm mát đến công suất và tính kinh tế của động cơ đốt trong

Với việc nâng cao nhiệt độ nước ra khỏi ĐCĐT tW2, hiệu suất cơ khí tăngnhanh hơn sự thay đổi của hiệu suất chỉ thị Vì vậy trong mọi trường hợp, tăng tW2gây ra tăng hiệu suất có ích, công suất có ích và giảm suất tiêu hao nhiên liệu cóích

Khi nhiệt độ xy lanh lớn 145 – 1500C xảy ra sự phân hủy của hầu hết các dầubôi trơn

Hình 2 6 Sự phụ thuộc vào tw2của Ne, ge, tr

Trong trường hợp này giữa pít tông và xy lanh xuất hiện ma sát khô, các tổnthất cho ma sát tăng đột ngột, còn hiệu suất cơ khí bị giảm Điều này dẫn đến giảmcông suất có ích Ne và tăng suất tiêu hao nhiên liệu ge

Chế độ nhiệt độ tối ưu làm mát của các ĐCĐT tàu quân sự hiện đại từ quanđiểm công suất có ích và tính kinh tế, như thấy rõ từ các tài liệu nghiên cứu và chỉdẫn của nhà máy, có nhiệt độ giới hạn dưới 75 - 800C và nhiệt độ giới hạn trên 90 -

950C

Giới hạn trên được xác định không chỉ bằng xác suất sôi nước trong khoanglàm mát của ĐCĐT, điều này có thể dẫn đến quá nóng cục bộ các chi tiết và làm

hư hỏng chúng, mà trong nhiều trường hợp cả bằng sự tăng tiêu hao nhiên liệu

2.1.7 Ảnh hưởng của chế độ làm mát đến ứng suất nhiệt của các chi tiết động cơ

Ứng suất nhiệt của ĐCĐT được đánh giá bằng các nhiệt độ trên bề mặt cácchi tiết và bằng độ giảm nhiệt độ trong các điểm đặc trưng của các chi tiết nhóm xylanh - pít tông, xác định trực tiếp khả năng làm việc và độ tin cậy khai thác của cácchi tiết này