Nghiên cứu thiết kế bộ ổn định nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn động cơ cho băng thử Elbe

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HOÀNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NƢỚC LÀM MÁT VÀ DẦU BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ CHO BĂNG THỬ ELBE Chuyên ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số : 8.52.01.16 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hoàn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ MINH TIẾN TS Lê Văn Tụy Phản biện 1: TS Nguyễn Văn Phụng Phản biện 2: Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật khí động lực họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày …… tháng …… năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Cơ khí giao thơng, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN `1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Kể từ sau cách mạng công nghiệp Anh với đời động nước coi động đốt (ĐCĐT) phát minh lớn người ĐCĐT loại động nhiệt tạo cơng học dạng moment quay (hay gọi moment xoắn) cách đốt nhiên liệu bên động Mặc dù ĐCĐT thủ phạm gây nhiễm mơi trường nóng lên trái đất khơng thể phủ nhận vai trò quan trọng mà đem lại cho sống người ĐCĐT xuất hầu hết phương tiện vận tải hàng hóa, máy công tác như: máy bay, tàu thủy, ô tô, máy phát điện, máy bơm nước, … Cho dù nhà khoa học miệt mài nghiên cứu để đưa giải pháp thay cho động đốt động điện, động sử dụng pin nhiên liệu nhằm đối phó với tình trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch nóng lên trái đất Tuy nhiên tận thời điểm động đốt thay Xu hướng giới phát triển cơng nghệ để tối ưu hóa kết cấu tiết kiệm nhiên liệu tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu hóa thạch nhằm giảm bớt sức nóng khan nguồn nhiên liệu nói nhiễm mơi trường khí thải động đốt gây Thiết bị việc nghiên cứu thay đổi kết cấu động nhiên liệu Băng thử công suất động Hiện nay, khoa Cơ khí Giao thơng, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng có hệ thống băng thử cơng suất hãng AVL băng thử Froude có công suất thiết kế ~200kW băng thử thủy lực ELBE sản xuất Đức có cơng suất thiết kế 475kW phù hợp để nghiên cứu cho động diesel cỡ lớn trang bị xe vận tải, `2 tàu thủy, … Tuy nhiên thiết bị đầu tư lâu đến khơng vận hành Nhằm giảm chi phí đầu tư mua sắm thiết bị mới, đồng thời đảm bảo điều kiện sở vật chất dạy học cho sinh viên Khoa Cơ khí Giao thơng nói chung sinh viên ngành Kỹ thuật Tàu thủy nói riêng, việc phục hồi hoạt động cho băng thử ELBE hoạt động cần thiết cấp bách Băng thử có cấu xác định cơng suất tốc độ kiểu khí cổ điển dẫn đến hiệu khai thác sử dụng thiết bị khơng cao Ngồi việc phục hồi, cải tạo để nâng cao cơng suất sử dụng băng thử hoạt động cách ổn định phận làm mát cho băng thử quan trọng Với mong muốn tìm giải pháp để nâng cấp hệ thống băng thử cơng suất động nói đồng thời nhằm mục đích nâng cao hiệu sử dụng hệ thống mà tiết kiệm chi phí đầu tư cơng tác bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng Vì vậy, chọn đề tài: “Nguyên cứu, thiết kế ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát dầu bôi trơn động cho băng thử ELBE” Mục tiêu nghiên cứu Trên sở hệ thống băng thử kiểu khí, ta thiết kế lắp đặt hệ thống làm mát bao gồm thiết bị làm mát băng thử, cảm biến, thiết lập mạch điều khiển điện tử chương trình máy tính để ổn định nhiệt độ nước làm mát băng thử Elbe Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống làm mát cho băng thử công suất thủy lực ELBE 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp ổn định nhiệt độ nước làm mát dầu bôi trơn cho động băng thử công suất thủy lực ELBE dựa vào cảm biến điện tử `3 Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm kiếm tài liệu, thu thập thơng tin dựa cơng trình cơng bố hệ thống làm mát băng thử công suất động cơ, thiết kế- chế tạo thử nghiệm, phân tích số liệu, viết báo cáo, trình bày báo cáo Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm xưởng Động lực, khoa Cơ khí Giao thơng, trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận cấu trúc luận văn bao gồm phần sau: Chương 1: Tổng quan loại băng thử công suất sử dụng nay, phương án làm mát cho từ loại băng thử Chương 2: Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt, động đốt thử nghiệm sở lý thuyết phương pháp đo lường sử dụng thiết kế hệ thống làm mát băng thử Chương 3: Nghiên cứu thiết kế hệ thống bôi trơn làm mát động cơ, hệ thống làm mát băng thử Trong chương tác giả trình bày tính tốn liên quan đến nội dung đề tài Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm Trong chương tác giả trình báy nội dung thực nghiệm thực xưởng Động lực thuộc Khoa khí Giao thông – trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng `4 CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN CÁC KIỂU BĂNG THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ Bệ thử công suất động thiết bị dùng để đánh giá tiêu kinh tế - kỹ thuật dựa nguyên lý tạo mô men cản cản lại mô men động Dựa vào nguyên lý mà có loại bệ thử cơng suất sau: 1.1.1 Băng thử khí 1.1.2 Băng thử thủy lực 1.1.3 Băng thử điện 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NƢỚC LÀM MÁT TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT CỦA THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát băng thử cơng suất giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát dầu bôi trơn cho động băng thử công suất việt nam 1.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG Băng thử công suất động sử dụng rộng rãi nghiên cứu động đốt Hiện nước giới có nhiều thiết bị đo công suất động với kết cấu khác Đã có nhiều nghiên cứu nước giới nhằm cải tiến băng thử công suất động `5 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 2.1.1 Công suất động 2.1.2 Hiệu suất 2.2 CÁC ĐẶC TÍNH VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.3 LÝ THUYẾT TÍN HIỆU VÀ CẢM BIẾN 2.3.1 Lý thuyết tín hiệu 2.3.2 Lý thuyết cảm biến 2.4 LÝ THUYẾT VỀ ĐO LƢỜNG 2.4.1 Khái niệm kỹ thuật đo lƣờng 2.4.2 Cơ sở kỹ thuật đo lƣờng 2.4.2.1 Đại lượng đo 2.4.2.2 Phương trình phép đo 2.4.2.3 Phương pháp đo 2.4.2.4 Đánh giá kết đo 2.5 LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT 2.5.1 Các định luật phƣơng trình dẫn nhiệt 2.5.1.1 Định luật Fourier dẫn nhiệt 2.5.1.2 Phương trình vi phân dẫn nhiệt 2.5.1.3 Điều kiện đơn trị 2.5.2 Trao đổi nhiệt đối lƣu 2.6 KẾT LUẬN Việc đánh giá động đốt cần phải dựa nhiều tiêu kinh tế kỹ thuật Trong tiêu công suất mô men động quan trọng Để đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật động người ta sử dụng đường đặc tính khác Xây dựng kết nối thiết bị, cảm biến phần mềm thành hệ thống thiết bị thí nghiệm hồn chỉnh `6 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 GIỚI THIỆU PHƢƠNG PHÁP LÀM MÁT BĂNG THỬ 3.1.1 Giới thiệu băng thử Băng thử ELBE băng thử thủy lực dạng chốt Rotor chế tạo dạng hình trụ Trên có gắn vào bốn hàng chốt cạnh Mặt hông stato xen kẽ chốt ba cạnh Giữa hàng chốt có khe hở định để tạo khoang nươc tránh va chạm kẹt Phanh thử làm việc theo nguyên tắc điền đầy phận thuận nghịch Phanh thử ELBE có thơng số sau: + Công suất cực đại đo được: Nph= 650[mã lực] hay Nph= 475[kW]; + Số vòng quay cực đại nmax = 3500[vòng/phút]; + Khối lượng tồn 900[kg]; + Hệ số phụ thuộc phanh thử k = 0,001 3.1.2 Các phƣơng án làm mát 3.1.2.1 Làm mát không khí Vỏ tạo mơmen hàn gân tản nhiệt Lượng nhiệt phát sinh trình làm việc ma sát truyền qua vỏ dẫn đến gân tản nhiệt Nhờ gân tản nhiệt mà diện tích tiếp xúc vỏ với khơng khí xung quanh tăng lên qua làm mát cho ma sát Có thể thiết kế thêm quạt gió để tăng hiệu suất tản nhiệt Làm mát khơng khí có ưu điểm đơn giản, dễ chế tạo nhiên hiệu suất tản nhiệt thấp thiết bị không di chuyển 3.1.2.2 Làm mát nước Hệ thống làm mát nước có đặc điểm hiệu làm mát cao trình làm việc đòi hỏi phải bổ sung nước làm mát nước dùng làm dung môi trung gian dùng để tải `7 nhiệt khỏi chi tiết Trong hệ thống làm mát nước, người ta lại chia thành ba loại: bốc hơi, đối lưu tự nhiên, tuần hoàn cưỡng Nhận xét: Phương án làm mát nước có ưu điểm vượt trội phương pháp làm mát khơng khí, tăng cao hiệu suất tản nhiệt thiết bị tạo mô men, dẫn đến việc kết đo xác Do để đảm bảo thiết bị làm mát tốt ta chọn phương pháp làm mát nước 3.2 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ NGHIÊN CỨU Động DE12TI động Diesel bốn kỳ, sáu xilanh thẳng hàng đại sử dụng rộng rải Động lắp xe bus DAEWOO 49 chỗ Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật động Ký Giá trị Đơn vị hiệu - Loại động - Cách bố trí xi lanh - Số xi lanh - Thứ tự nổ - Đường kính xi lanh - Hành trình piston - Dung tích xi lanh - Tỉ số nén - Cơng suất cực đại - Số vòng quay ứng với cơng suất cực đại - Momen cực đại - Tốc độ ứng với momen cực đại D S Vh ε Ne nđm Memax nM DAEWOO Thẳng hàng 1-5-3-6-2-4 123 155 11,051 16,8 250 2100 1421 1260 mm mm cc kW vòng/ph N.m vòng/ph `8 3.2.1 Các phƣơng án bơi trơn động đốt 3.2.1.1 Bôi trơn phương pháp vung té dầu 3.2.1.2 Phương án bôi trơn cưỡng 3.2.1.3 Hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt : 3.2.1.4 Hệ thống bôi trơn cưỡng cácte khô 3.2.1.5 Bôi trơn cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu 3.2.1.6 Bôi trơn phương pháp hỗn hợp 3.3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO 3.3.1 Tính tốn trao đổi nhiệt băng thử Trong trình làm việc, nước băng thử nhận nhiệt từ chi tiết ma sát nóng lên Vì phanh thử nước vừa chất lỏng công tác, vừa chất lỏng làm mát Muốn tính lượng nước cần thiết cung cấp cho băng thử, ta viết phương trình cân nhiệt Theo [1] ta có lượng nhiệt cơng học sinh là: (1.1) kW  859,8 [kcal/h] Băng thử ELBE sử dụng phanh thủy lực dạng chốt: - + Công suất cực đại đo được: Ne = 475 [kW] - + Số vòng quay cực đại nmax = 3500 [vòng/phút]; - + Khối lượng tồn 900 [kg]; - + Hệ số phụ thuộc phanh thử k = 0,001 Suy lượng nhiệt công học động thực nghiệm sinh là: Q = 859,8.Ne = 859,8.475= 408405 [kcal/h] Phương trình cân nhiệt, nhiệt lượng cơng học tạo nhiệt lượng làm mát: Qlm  Glm Cn  t n  Q[kcal/h] - Trong đó: + Qlm: Nhiệt lượng làm mát [kcal/h]; (1.2) `10 khoảng 20  30%, động điêden chiếm khoảng 15  25% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu toả Nhiệt lượng Qlm tính theo cơng thức kinh nghiệm sau Qlm  qlm Ne [kcal / h] (1.4) Đối với động diesel ta chọn q=750 [kcal/ml.h] Qlm  qlm Ne  750.250  187500[kcal / h] Từ cơng thức (3.2) ta có phương trình cần nhiệt: Qlm  Glm Cn  t n  Q[kcal/h] Ta chọn t  100 C , Cn  4187  J / kg.đo Glm  Qlm 187500.4186   18745,5[kg / h]  312,4[kg / ph] Cn t 4187.10 3.3.3 Tính tốn két làm mát nƣớc hệ thống làm mát + Chiều dài làm việc ống: l=810 mm; + Chiều rộng ngăn két: a= 620 mm; + Chiều dày ngăn két: b= 70 mm; + Số ống ngăn: n= 56 ống; + Số dãy ống: dãy; + Cách xếp ống: thẳng hàng; + Kích thước ngồi ống 30x1,6 mm; + Chiều dày thành ống 0,2 mm; + Số cánh tản nhiệt k= 475 mm + Chiều dày cánh tản nhiệt 0.12 mm Tính tốn kiểm nghiệm lại khả làm mát két làm mát chọn Tiết diện lưu thông chất lỏng qua két b= 1,6 – 2.0,2 = 1,2 mm a= 30 – 2.0,2 = 29,6 mm `11 S0   (1,2)2  (29,6  1,2).1,2  35,21[mm] S  S0 n  35,21.58  2042,18[mm2 ] - Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu ống nước Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F1: F1  F0 n (1.5) Trong đó:F0: Diện tích tiếp xúc ống [m2]; n: Số ống ngăn két; F1  F0 n - (1.6) h: Chiều dài ống (m); p1: Chu vi thành ống; p1= 2.c + π.d = 2.(29,6-2.(1,2/2))+ π.1,2=60,57 [mm] F0= 810.60,57= 49061,6 [mm2] F1= 49061,6.56= 2747449,6 [mm2]=2,7 [m2] Diện tích tiếp xúc với khơng khí F2: Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn két nước `12 F2= F3+F4 F3: Diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí F4: Diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí F3  Hình 3.30 Sơ đồ tính tốn chi tiết két nước P2 H n (1.7) P2: Chu vi tiết diện ống P2=2.C+ π.1,6= 2.28,4+ 3,14.1,6= 61,824 [mm] C= 30- 2(1,6/2)=28,4[mm] +h: Chiều dài làm việc ống tiếp xúc với khơng khí H= h-k.s= 810- 0,2.475=715[mm] h: Chiều dài làm việc ống, h= 810 [mm] s: Chiều dài cánh tản nhiệt k: Số cánh tản nhiệt n: Số ống F3= 61,824.715.56= 2475432,96 [mm2]= 2,5 [m2 ] Diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí F4: `13 Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn két nước F4  F41  F42 (1.8) F41: Diện tích tồn cánh tản nhiệt F41=475.70.10.58=19285000 [mm2]= 19,285 [m2] F42: Diện tích lỗ ống nước cánh tản nhiệt F42  n.S2 k (1.9) n= 56.2=112: Số ống nước k: Số cánh tản nhiệt S2: Diện tích ngồi ống S2= 30.1,6+ π.(1,6)2/4=50 [mm2] F42= 112.50.475=2660000 [mm2]=2,66 [m2] Vậy F4= 19,285-2,66=16,625 [m2] F2= 2,5+ 16,625= 19,125 [m2] Diện tích tản nhiệt cần thiết két làm nước là: Fk  Qlm [m2] k  tn  tkk  (1.10) Trong đó: k: Hệ số truyền nhiệt tổng quát nước môi chất làm mát k= F2 α1 F1 + δ F2 λ F1 (1.11) + α2 Hệ số α1 xác định cơng thức thực nghiệm Trị số thí nghiệm hệ số α1 thay đổi khoảng α1=2326÷4070[W/m2.độ] Chọn α1=4070 [W/m2.độ] Hệ số  đồng   83,9  126 [W/m.độ], hợp kim nhơm   104,8 198 [W/m.độ], thép không gỉ `14   9,3  18,6 [W/m.độ] Chọn vật liệu làm ống tản nhiệt hợp kim nhôm,   150 [W/m.độ] Hệ số α2 phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ khơng khí kk Khi thay đổi ωkk từ ÷ 60 m/s hệ số α2 thay đổi đồng biến từ 40,6 ÷ 303 [W/m2.độ] Hệ số k cho tản nhiệt kiểu ống xác định theo đồ thị k = f(ωkk) Theo số liệu thí nghiệm, xác định bề mặt làm mát tản nhiệt, lấy k ≈ α2 tính gần α2 = 11,38 kk 0,8 (W/m2.độ) Trong đó: + ωkk: Tốc độ khơng khí qua tản nhiệt (m/s) Chọn ωkk= 30m/s 0,8 Vậy α2 = 11,38 60 k  301 (W/m2.độ)  197,16 19,125 2.104 19,125   4070 2,7 150 2,7 301 Thay vào công thức (3.5) ta có nhiệt lượng làm mát két làm mát là: Qlm  F2 k.(t n  t kk ) [J/s] (1.12) + tn: Nhiệt độ trung bình nước làm mát, [0C]; tn  tnv  tnr [ C] (1.13) + tkk: Nhiệt độ trung bình khơng khí làm mát tkk  tkkv  tkkr Nhiệt lượng làm mát két thứ + tnv: Nhiệt độ nước vào tnv = 1000C + tnr: Nhiệt độ nước vào tnr = 800C (1.14) `15 + tn: Nhiệt độ trung bình nước làm mát, [0C]; 100  80  90 [ C] + tkk: Nhiệt độ trung bình khơng khí làm mát, [0C]; tn  70  40  55 [ C] + tkkv: Nhiệt độ khơng khí phía trước tản nhiệt tkkv = 700C tkk  Qlm1  19,125.197,16.(90  55)  131973,98[J / s] Nhiệt lượng làm mát két thứ : + tnv: Nhiệt độ nước vào tnv = 800C; + tnr: Nhiệt độ nước tnr = 400C; + tn: Nhiệt độ trung bình nước làm mát, [0C]; 80  40  60 [ C] + tkk: Nhiệt độ trung bình khơng khí làm mát, [0C]; tn  50  30  40 [ C] + tkkv: Nhiệt độ khơng khí phía trước tản nhiệt tkkv = 400C tkk  Qlm2  19,125.197,16.(60  40)  75413,7[J / s] Vậy nhiệt lượng tổng cộng két tản nhiệt Q  Qlm1  Qlm2  131973,98  75413,7  207387,68[J / s] Vậy két làm mát chọn đảm bảo yêu cầu hệ thống làm mát băng thử 3.3.4 Tính tốn quạt gió hệ thống làm mát Lưu lượng khơng khí cần thiết mà quạt gió cần cung cấp Gkk  Qlm kk C p tkk Trong đó: (1.15) `16 + ρkk: Khối lượng riêng khơng khí [kg/m3], ρkk = 1,1[kg/m3] + Cp: Nhiệt dung riêng nước, Cn=1005 [J/kg.độ]; + ∆tkk: Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt, ∆tkk lấy 20÷300C Chọn ∆tkk = 300C Gkk  408405.1,163  14,32[kg / s] 1,1.1005.30 Vì cần lựa chọn quạt cho thỏa mãn lưu lượng cung cấp cần thiết 3.3.5 Thiết kế, chế tạo thiết bị 3.3.5.1 Két làm mát Từ phần tính tốn kiểm nghiệm ta thấy kết nước chọn có thơng số sau: + Chiều dài làm việc ống: l=810 mm; + Chiều rộng ngăn két: a= 620 mm; + Chiều dày ngăn két: b= 70 mm; + Số ống ngăn: n= 56 ống; + Số dãy ống: dãy; + Cách xếp ống: thẳng hàng; + Kích thước ngồi ống 30x1,6 mm; + Chiều dày thành ống 0,2 mm; + Số cánh tản nhiệt k= 475 mm + Chiều dày cánh tản nhiệt 0.12 mm 3.3.5.2 Bơm nước Kết luận: Qua phân tích ta chọn bơm ly tâm làm bơm cấp nước cho hệ thống làm mát `17 Ta chọn bơm lưu lượng DK THT 1.5DK-24 1HP có thơng số sau: Bảng 3-2 Thơng số bơm DK THT 1.5DK-24 1HP Công suất ( HP/Kw) 1HP Cột áp ( m) 22 Lưu lượng ( L / phút) 266 Đầu vào – Đầu ( mm) 49-49 Nguồn điện 220V- phase- 50Hz 3.3.5.3 Bình chứa 3.3.5.4 Quạt gió Để tối ưu hóa q trình làm mát ta sử dụng quạt có thơng số sau: + Kiểu quạt : Quạt hướng trục; + Lưu lượng: 23600- 39600 m3/h; + Áp suất tĩnh 90; + Mô tơ có cơng suất 2,2 kW với số vòng quay max 1440 vòng/phút `18 3.3.5.5 Thiết kế khung để lắp đặt hệ thống làm mát 3.3.6 Thiết kế lắp đặt hệ thống điều khiển điện tử cho hệ thống làm mát 3.3.6.1 Giới thiệu mạch vi điều khiển Arduino UNO R3 3.3.6.2 Sơ đồ bố trí lắp đặt 3.3.6.3 Lắp đặt cảm biến nhiệt điện trở 3.3.6.4 Lắp đặt biến tần điều khiển mô tơ quạt 3.3.7 Xây dựng chƣơng trình điều khiển 3.3.7.1 Sơ đồ thuật tốn 3.3.7.2 Chương trình cho vi điều khiển 3.4 TÍNH TỐN KÉT LÀM MÁT DẦU BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ 3.4.1 Tính tốn lƣu lƣợng dầu bôi trơn lƣu lƣợng bơm dầu 3.4.2 Tính tốn két làm mát dầu bơi trơn động Để tối ưu hóa q trình làm mát ta sử dụng két làm mát dầu có thơng số sau: + Chiều dài làm việc ống: l=520 mm; + Chiều rộng ngăn két: a= 600 mm; + Chiều dày ngăn két: b= 50 mm; + Số ống ngăn: n= 56 ống; + Cách xếp ống: thẳng hàng; + Kích thước ống 20x1,6 mm; + Chiều dày thành ống 0,2 mm; + Số cánh tản nhiệt k= 475 mm + Chiều dày cánh tản nhiệt 0.12 mm 3.5 KẾT LUẬN Sau phân tích lựa chọn phương án, việc thiết kế chế tạo hệ thống làm mát băng thử hoàn thành: `19 - - Các thiết bị đo cảm biến chọn phù hợp với hệ thống Chương trình vi điều khiển chế tạo kết hợp mạch điều khiển Arduino UNO R3 thu thập xử lí tín hiệu điện áp thành giá trị đại lượng có độ xác cao Hệ thống đảm bảo ổn định nhiệt độ nước đầu vào cho hệ thống `20 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ 4.1 THỰC NGHIỆM ĐO 4.1.1 Mục đích thực nghiệm Việc thực nghiệm nhằm mục đích sau: - Đánh giá làm việc cảm biến hệ thống làm mát - Đánh giá khả ổn định nhiệt độ hệ thống làm mát 4.1.2 Hệ thống thực nghiệm 4.1.2.1 Mơ hình lắp đặt thực nghiệm 4.1.3 Quy trình thực Kiểm tra thiết bị lắp đặt phải chắn, kiểm tra vị trí lắp ghép trục đăng chắn bảo vệ Kiểm tra nước làm mát hệ thống phải đầy đủ Kiểm tra đường dây điện dây tín hiệu cảm biến phải kết nối gọn gàng, nguồn điện cho máy tính nguồn điện từ ắc quy phải cung cấp đầy đủ Khởi động máy tính chương trình phần mềm Khởi động hệ thống làm mát khơng có báo hiệu từ chương trình phần mềm chương trình xác nhận tín hiệu thu đầy đủ chương trình hoạt động khơng bị lỗi Thu thập thông số: nhiệt độ T1 nước làm mát đầu vào, nhiệt độ T2 nước làm mát đầu hệ thống Thiết lập nhiệt độ cho T1 đầu vào hệ thống làm mát Cho hệ thống hoạt động đo kết 4.2 KẾT QUẢ ĐO 4.2.1 Hệ thống hoạt động với nhiệt độ đầu vào hệ thống làm mát T1 = 550C với thời gian 10 phút Nổ máy động cho băng thử hoạt động, nhiệt độ đầu vào hệ thống làm mát T1=550C Ta thiết lập hệ thống điều khiển `21 để T1=350C, bắt đầu cho hệ thống làm mát làm việc sau thời gian 10 phút ta có số liệu theo phụ lục 4.1 Ta xây dựng đồ thị nhiệt độ đầu ra, đầu vào, tốc độ cánh quạt hệ thống làm mát: Nhiệt độ [0C] /Tốc độ 100*[vòng/phút] 60 50 40 30 Nhiệt độ T1 20 Nhiệt độ T2 10 Tốc độ quạt 0 200 400 600 800 Thời gian [s] Hình 4.4 Đồ thị làm việc lúc T1=550C Trong đó: T1 nhiệt độ đầu vào hệ thống làm mát T2 nhiệt độ đầu hệ thống làm mát Qua đồ thị ta thấy sau thời gian khoảng 400[s] nhiệt độ đầu hệ thống làm mát T2 =350C Từ đồ thị ta nhận thấy từ khởi động hệ thống điều khiển điều khiển cánh quạt hoạt động hết công suất để đưa nhiệt độ T1=350C Sau thời gian khoảng 10 phút ta nhận thấy hệ thống điều khiển đưa nhiệt độ gần với giá trị cần thiết Chênh lệch nhiệt độ đầu đầu vào khoảng 150C 4.2.2 Hệ thống hoạt động với nhiệt độ đầu vào hệ thống làm mát T1 = 500C với thời gian 14 phút Nổ máy động cho băng thử hoạt động, nhiệt độ đầu vào hệ thống làm mát T1=500C Ta thiết lập hệ thống điều khiển `22 để T1=350C, bắt đầu cho hệ thống làm mát làm việc sau thời gian 14 phút ta có số liệu theo phụ lục 4.2 Ta xây dựng đồ thị nhiệt độ đầu ra, đầu vào, tốc độ cánh quạt hệ thống làm mát: 60 Nhiệt độ/Tốc độ 100*[vòng/phút] 50 40 30 Nhiệt độ T1 20 Nhiệt độ T2 Tốc độ quạt 10 0 500 1000 Thời gian [T] Hình 4.5 Đồ thị làm việc lúc T1=500 Từ đồ thị ta nhận thấy từ khởi động hệ thống điều khiển điều khiển cánh quạt hoạt động gần hết công suất để đưa nhiệt độ T1=350C Sau thời gian khoảng 14 phút ta nhận thấy hệ thống điều khiển đưa nhiệt độ gần với nhiệt độ yêu cầu hệ thống Sau thời gian khoảng phút nhiệt độ đầu hệ thống làm mát T2=350C Qua ta thấy hệ thống hoạt động có hiệu 4.2.3 Hệ thống làm việc đồng thời với băng thử Lúc nhiệt độ đầu hệ thống làm mát T1= 400C Ta cho hệ thống điều khiển T1=350 ta có kết theo phụ lục 4.3 Ta xây dựng đồ thị sau Nhiệt độ [0C] /Tốc độ 100*[vòng/phút] `23 45 40 35 30 25 20 15 10 Nhiệt độ T1 Nhiệt độ T2 Tốc độ quạt 200 400 600 800 Thời gian [T] Hình 4.6 Đồ thị làm việc T1=400C Qua đồ thị ta nhận thấy nhiệt độ đầu vào hệ thống T1 nhiệt độ đầu T2 khơng có chênh lệch nhiệt độ dẫn đến hệ thống điều khiển hoạt khoảng 25% cơng suất đủ trì nhiệt độ cần thiết để cấp cho hệ thống 4.3 KẾT LUẬN Quá trình thực nghiệm đánh giá hiệu hệ thống làm mát cách xác Duy trì nhiệt độ cần thiết cấp cho băng thử `24 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu chế tạo hệ thống làm mát cho băng thử chế tạo thành công có kết luận sau: Hệ thống làm mát thiết lập nhiệt độ ổn định cần thiết cung cấp cho hệ thống khác Hệ thống sử dụng cảm biến có độ xác cao có sẵn thị trường nên dễ dàng cần thay Tính kỹ thuật hệ thống ổn định nhiệt độ nước làm mát phù hợp với việc sử dụng cho băng thử công suất động Hệ thống hoàn toàn đáp ứng mục tiêu phục vụ công tác đào tạo sinh viên chuyên ngành nghiên cứu động HƢỚNG PHÁT TRIỂN Do giới hạn nội dung nghiên cứu nên đề tài chưa thể giải vấn đề tồn Tiếp tục nghiên cứu, chế tạo hoàn chỉnh hệ thống làm mát dầu bôi trơn cho động nằm băng thử Hiện băng thử công suất EBLE chưa hoàn chỉnh nên hệ thống ổn định nhiệt độ nước làm mát chưa kết nối hoàn chỉnh lên băng thử Vì vậy, có hệ thống băng thử cơng suất, việc đo đạt tính kỹ thuật động giúp ích cho việc hồn thiện hệ thống ổn định nước làm mát ... “Ngun cứu, thiết kế ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát dầu bôi trơn động cho băng thử ELBE Mục tiêu nghiên cứu Trên sở hệ thống băng thử kiểu khí, ta thiết kế lắp đặt hệ thống làm mát bao gồm thiết. .. 1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát băng thử cơng suất giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống ổn định nhiệt độ nƣớc làm mát dầu bôi trơn cho động băng thử công suất... thống làm mát cho băng thử công suất thủy lực ELBE 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp ổn định nhiệt độ nước làm mát dầu bôi trơn cho động băng thử công suất thủy lực ELBE