Đồ án khảo sát hệ thống làm mát và tính toán kiểm tra két làm mát động cơ CA498

MỤC LỤC 1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI .6 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 .7 2.3.CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ CA498 2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu truyền 2.3.2 Cơ cấu phân phối khí 10 2.3.3 Hệ thống nhiên liệu động CA498 .11 2.3.4 Hệ thống bôi trơn động CA498 12 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 13 3.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 14 3.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: 14 3.1.2 Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên: .15 3.1.3 Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng bức: 17 3.1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín vịng: .17 3.1.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn hai vòng: .18 3.1.3.3 Hệ thống làm mát vòng hở: 20 3.2.1 Hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao kiểu bốc bên ngoài: .21 3.2.2 Hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt nước nhiệt khí thải: 22 3.3 KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 24 3.3.2 Kết cấu bơm nước .28 3.3.2.1 Bơm ly tâm .28 3.3.2.2.Bơm piston 30 3.3.2.4 Bơm cánh hút 32 3.3.2.5 Bơm guồng .33 3.3.3.Kết cấu quạt gió 34 3.3.4.Van nhiệt 35 3.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ (GIĨ) .37 SVTH: Lê Văn Khoa - Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp 3.5 SO SÁNH ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KIỂU LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ KIỂU LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ 44 5.KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 .46 4.1 SƠ ĐỒ, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÀM MÁT 46 4.1.1 Sơ đồ hệ thống làm mát: 46 4.1.2 Mục đích hệ thống làm mát: .47 4.1.3 Yêu cầu hệ thống làm mát: .47 4.2 CÁC BỘ PHẬN VÀ MÔI CHẤT LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ CA498.47 4.2.1 Két làm mát: .47 4.2.1.1 Công dụng yêu cầu: 47 4.2.1.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .48 4.2.2 Nắp két: .49 4.2.2.1 Công dụng yêu cầu: 49 4.2.2.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .49 4.2.3 Bơm nước: 50 4.2.3.1 Công dụng yêu cầu: 50 4.2.3.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .50 4.2.4 Van nhiệt 52 4.2.4.2 Kết cấu nguyên lý hoạt động 52 4.2.5 Quạt gió .53 4.2.5.1 Công dụng yêu cầu: 53 5.3.5.2.Kết cấu nguyên lý làm việc: 54 4.3.6 Dung môi làm mát 54 CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT 55 5.2 CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA 55 5.2.1 Két làm mát: .56 5.2.2 Nắp két: .57 5.2.3 Bơm nước: 57 5.2.4 Van nhiệt: 58 5.2.5 Quạt gió: 58 SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp 5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 58 5.3.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: 58 5.3.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: 59 5.3.3 Kiểm tra tượng tắc két nước: 60 5.3.4 Kiểm tra van nhiệt: 60 5.3.5 Kiểm tra, điều chỉnh truyền đai: 61 5.3.6.Thông rửa hệ thống làm mát: 61 5.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP, XẢ NƯỚC TRONG HỆ THỐNG LÀM MÁT.63 5.4.1 Cấp nước làm mát: 63 5.4.2 Xả nước làm mát: .63 6.TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM NHIỆT KÉT LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ CA498 63 6.1 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH CÓ CÁNH 63 6.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA KÉT NƯỚC, BƠM NƯỚC VÀ QUẠT GIÓ 68 6.3 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ KIỂM TRA KÉT NƯỚC 69 6.4 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CƠ TRUYỀN CHO NƯỚC LÀM MÁT 72 6.5 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT KÉT LÀM MÁT TRUYỀN RA MÔI TRƯỜNG 74 6.6 TÍNH KIỂM NGHIỆM QUẠT GIĨ: 78 6.7 TÍNH KIỂM NGHIỆM BƠM NƯỚC 83 7.KẾT LUẬN 84 8.TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Sau trình học tập trang bị kiến thức chuyên ngành động lực, sinh viên giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp khái quát lại kiến thức học, từ kiến thức sở đến kiến thức chuyên ngành Qua trình thực đồ án sinh viên tự rút nhận xét kinh nghiệm cho thân trước bước vào công việc thực tế Em nhận đề tài tốt nghiệp: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 ” Trong phạm vi đồ án này, em giới hạn tìm hiểu cách tổng quát phương pháp làm mát động cơ, cấu hệ thống động CA498, sâu vào tính tốn kiểm tra két làm mát Do kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo cịn điều kiện thời gian khơng cho phép nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy môn bảo để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, em xin SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp chân thành cảm ơn cô giáo KS Nguyễn Thị Băng Tuyền, thầy giáo TS Huỳnh Văn Hồng, thầy giáo mơn bạn giúp em hồn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007 Sinh viên thực LÊ VĂN KHOA SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Trong q trình hoạt động động cơ, nhiệt độ buồng cháy tỏa lớn 2000÷2500 C Với nhiệt độ không làm mát làm mát không đủ gây nhiều tác hại như: cháy xupáp, dầu nhờn biến chất, gây bó piston xecmăng xilanh, giảm hiệu suất công suất động Do hệ thống làm mát động hệ thống để giải vấn đề Mục đích đề tài là: - Giúp cho sinh viên hiểu rõ phương án làm mát động vận dụng vào động cụ thể - Khảo sát hệ thống làm mát động CA498 Phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống làm mát - Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát theo thông số thực tế rút nhận xét Với mục đích đề tài có ý nghĩa khơng phần quan trọng sinh viên ngành Cơ khí Giao thông Thông qua việc làm đề tài góp phần cho sinh viên củng cố lại kiến thức học tập cho sinh viên cách nghiên cứu làm việc độc lập, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 Động CA498 động diesel bốn kỳ, bốn xilanh xếp thành dãy thẳng hàng, dung tích xilanh 3,168lít, thứ tự nổ 1-3-4-2 làm mát chất lỏng theo phương pháp cưỡng tuần hoàn vịng kín Động Trung Quốc sản xuất cơng ty khí tơ Đà Nẵng lắp ráp xe tải 2.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ CA498 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động cơ: Tên thông số - Tên động Ký hiệu Giá trị CA498 Đơn vị - Cách bố trí xilanh Thẳng hàng - Số xi lanh - Thứ tự nổ 1-3-4-2 - Đường kính xilanh D 98 mm - Hành trình piston S 105 mm - Dung tích xilanh Vh 3,168 lít - Tỉ số nén ε 18,5 - Công suất cực đại Ne 62,5 kW - Số vịng quay ứng với cơng nđm 3600 vịng/phút 196 N.m 1900÷2100 vịng/phút ≤ 220 g/kW.h suất cực đại - Momen cực đại Memax - Tốc độ ứng với momen cực nM đại Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ ge đầy tải -Chiều quay động Ngược chiều kim đồng hồ - Hệ thống bôi trơn SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Cưỡng Trang Đồ án tốt nghiệp - Hệ thống làm mát Bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng - Hệ thống khởi động Bằng điện - Trọng lượng G 245 Kg - Dài x rộng x cao h (684 x 603 x 722) mm 2.3.CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ CA498 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hình 2.1: Kết cấu động CA498 1-Thân máy , 2-Trục khuỷu, 3-Bộ điều tốc, 4-Thanh truyền, 5-Đường nạp khơng khí, 6-Vịi phun, 7-Lị xo xupáp, 8-Trục cị mổ, 9-Đường thải, 10-Xupáp, 11-Đũa đẩy, 12Pittơng, 13-Con đội, 14-Trục cam, 15-Đối trọng, 16-Chân máy, 17-Bầu lọc dầu, 18- Các te 2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu truyền SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Trục khuỷu truyền nối với nhờ hai bulông tạo thành cấu Cơ cấu cấu làm việc động Nó có tác dụng biến đổi chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu, biến đổi lực môi chất công tác cháy tác dụng lên piston thành momen quay trục khuỷu Cơ cấu gồm có: Piston, secmăng, chốt piston, truyền, trục khuỷu bánh đà + Trục khuỷu động CA498: Hình 2.2: Trục khuỷu động CA498 1- Má khuỷu, 2- Chốt khuỷu, 3- Cổ trục khuỷu, 4- Đối trọng Trục khuỷu chi tiết chịu lực động nên đúc gang đặc biệt có độ bền cao Trục khuỷu động CA498 bao gồm có khuỷu, phần đầu trục, đuôi trục đối trọng Trên má khuỷu có khoan lỗ nghiêng để dẫn dầu từ cổ trục khuỷu lên bôi trơn chốt khuỷu Phần đầu trục khuỷu có lắp puly nhờ then hình bán nguyệt để giúp trục khuỷu dẫn động cấu phân phối khí bơm dầu bơi trơn động Thanh truyền gồm có ba phần: đầu nhỏ, thân đầu to Đầu to truyền có hai phần: phần liền với thân truyền, phần tháo rời, nắp đầu to Hai phần đầu to lắp với nhờ hai bulông Bên lỗ đầu to có lắp hai nửa bạc Thân truyền hợp kim thép phủ lớp 42CrMo Phần thân mở rộng dần phía đầu to Đầu nhỏ truyền dùng để lắp chốt với lỗ bệ đỡ chốt piston tạo thành cấu lề Ở hai đầu chốt piston có vịng hãm để chống chốt piston dịch chuyển ngang + Piston secmăng: SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Piston đúc hợp kim nhôm chịu tải trọng cao Trên đỉnh piston có hình dạng ω để tạo thành buồng cháy thống Piston có ba secmăng, hai secmăng khí secmăng dầu Piston làm mát dầu bôi trơn hệ thống bôi trơn theo phương pháp vung tóe Trên bệ chốt piston có khoét rãnh dầu vào làm mát đỉnh piston 2.3.2 Cơ cấu phân phối khí Cơ cấu phân phối khí có tác dụng điều chỉnh q trình nạp, xả khí động thơng qua việc đóng mở xupáp nạp xupáp thải Cơ cấu phân phối khí gồm chi tiết chính: trục cam, trục cị mổ, xupáp, đũa đẩy, cị mổ… Hình 2.3 Cơ cấu phân phối khí động CA498 1-Bulơng cị mổ, 2-Cị mổ, 3-Giá đỡ trục cị mổ, 4-Lót lị xo cị mổ, 5-Lị xo định vị cị mổ, 6-Đai ốc, 7-then, 8- Vít chỉnh khe hở nhiệt, 9- Đũa đẩy, 10-Con đội, 11-Chốt, 12Trục cị mổ, 13,14-Móng ngựa, 15- Chén chặn, 16-Lị xo xupáp, 17- 18-Vòng chặn lò xo, 19-ống dẫn, 20,22- Vòng xupáp, 21,23-Xupáp Nguyên lý làm việc làm việc cấu phân phối khí động CA498 Động CA498 động bốn xilanh; xilanh có xupáp nạp xupáp xả Khi động làm việc, trục khuỷu quay dẫn động trục cam nhờ cấu bánh gắn trục khuỷu bánh trục cam thông qua bánh trung gian phải đảm bảo tỉ số truyền làm việc hai trục (trục khuỷu quay hai vòng trục cam quay vịng) Khi trục cam quay, nhờ cấu cam biến SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 10 Trang Đồ án tốt nghiệp Hình 6.3 Sơ đồ tính tốn két nước - Tính F3: F3=F3’-F3” F3’ - diện tích mặt ngồi ống nước F3’ = P1.h.n P1 - chu vi tiết diện ống h- chiều dài làm việc ống h = 480 (mm) P1 = 2.c + π.2 = 2.13 + 3,14.2 = 32,28 (mm) F3’ = P1.h.n = 32,28.480.57.2=1766361,6 (mm2) F3” - Diện tích mặt ngồi ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt F3” = P1.n.δ’.m δ’ - Độ dày cánh tản nhiệt Thông số thực tế δ’= 0,2(mm) m- Số lớp cánh tản nhiệt, m = 374 F3” = P1.n.δ’.m = 32,28.57.2.0,2.374=275258,012 (mm2) F3=F3’-F3” = 1766361,6-275258,012=1490367,6(mm2) =1,49 (m2) - Tính F4: SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 71 Trang Đồ án tốt nghiệp 480 mm 32 mm 6,5 mm 470 mm F4 = 374.b’.l.i.k k - số cánh tản nhiệt (k = 56) b’ - bề rộng cánh tản nhiệt b’= 6,5 l - chiều dài cánh tản nhiệt.Tính theo bề dày két l = B = 32(mm) i - số bề mặt tiếp xúc không khí cánh tản nhiệt i = F4 = 374.6,5.32.2.56 = 8712704(mm2) Hay F4 = 8,7 (m2) Vậy diện tích két nước tiếp xúc với khơng khí là: F2 = 1,49 + 8,7 = 10,19 (m2) 6.4 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CƠ TRUYỀN CHO NƯỚC LÀM MÁT Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát coi gần số nhiệt lượng đưa qua két làm mát truyền vào khơng khí Lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát động diesel CA498 chiếm khoảng 15 ÷ 35% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu tỏa Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát xác định phương trình cân nhiệt động Theo [1] ta có: Qo = Qlm + Qe + Qth + Qch + Qd + Qcl (6-23) Trong đó: Qo - nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc trạng thái phụ tải cho (J/s) SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 72 Trang Đồ án tốt nghiệp Qe - nhiệt lượng tương đương với cơng có ích động (J/s) Qth - nhiệt lượng khí thải đem ngồi (J/s) Qch - nhiệt lượng tổn thất cháy khơng hồn tồn (J/s) Qd - nhiệt lượng truyền cho dầu bôi trơn (J/s) Qcl - nhiệt lượng tương ứng với tổn thất nhiệt lượng khác khơng tính thành phần nói phương trình cân nhiệt (J/s) + Nhiệt lượng tổng cộng Q0 tiêu hao đơn vị thời gian Qo = QH.Gnl (J/s) (6-24) QH - nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Động khảo sát động dùng nhiên liệu điezel Theo [1] có GH = 42,5.106 (J/kg) Gnl - lượng nhiên liệu tiêu thụ giây (kg/s) Gnl = ge.Ne (kg/s) Ne – Công suất định mức động Ne = 62,5(kW) ge - suất tiêu hao nhiên liệu Theo [5] có ge = 225 (g/kW.h) Gnl = 225.62,5 = 3,9.10-3 (kg/s) 1000.3600 + Nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc phụ tải cho (xét công suất định mức) Q0 = 42,5.106.3,9.10-3 = 165750 (J/s) + Nhiệt lượng tương đương với cơng có ích động Qe=Ne= 62,5 (kW)= 62500 (W) + Nhiệt lượng vật lý đem theo khí thải tính theo phần trăm toàn nhiệt lượng đưa vào động qthải = Qthai 100% Q0 (6-25) Động khảo sát động diesel nên nhiệt lượng khí thải chiếm khoảng qthải =25÷40% Theo [1] Ta chọn qthải = 35% SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 73 Trang Đồ án tốt nghiệp Từ (6-25) ta tính Qthải Qthải = Q0.qthải/100 =165750.0,35=58012,5 (J/s) + Nhiệt lượng mát đem theo nhiên liệu chưa cháy Qch =ΔQtk.Gnl (J/s) Đối với động diesel : Qch = + Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát Q lm, tính theo phần trăm tồn nhiệt lượng đưa vào động Theo [1] ta có: qlm = Q lm 100% Q0 (6-26) Theo [2] có qlm = 15 ÷ 35% Động khảo sát động không tăng áp đường ống thải nên có qlm thấp Ta chọn qlm = 20% Từ (6-26) ta tính Qlm: Qlm = Qo.qlm/100 = 165750.0,2 = 33150 (J/s) Lượng nước làm mát tuần hoàn hệ thống đơn vị thời gian Theo [2] ta có: G lm = Qlm C n ∆ tn (kg / s) (6-27) Trong đó: Cn – Tỷ nhiệt nước làm mát (J / kg.độ) ứng với nhiệt độ 70 0C Theo [3] ta có: Cn = 4187(J / kg.độ) ∆ tn - Hiệu nhiệt độ nước vào sau qua két làm mát Với động tơ máy kéo ∆ tn = ÷ 100C Chọn ∆ tn = 70C Suy ra: Glm = 33150 = 1,131 (kg / s) 4187.7 6.5 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT KÉT LÀM MÁT TRUYỀN RA MÔI TRƯỜNG Việc xác định nhiệt lượng két làm mát truyền môi trường nhằm kiểm nghiệm khả tản nhiệt két nước thông qua thông số thực tế két nước SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 74 Trang Đồ án tốt nghiệp Xác định kích thước mặt tản nhiệt dựa sở lý thuyết truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt tản nhiệt chủ yếu tiếp xúc đối lưu, truyền nhiệt xạ bé không đáng kể, két nước mặt tiếp xúc với nước nóng từ động vào, mặt tiếp xúc với khơng khí Do đó, truyền nhiệt từ nước ngồi khơng khí truyền nhiệt từ môi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như vậy, trình truyền nhiệt hệ thống phân thành ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt, theo [2] ta có sau: + Giai đoạn một: truyền nhiệt từ nước nóng đến thành ống bên Q’lm = α1.F1.(tn - tδ1) (J / s) ( 6-28 ) + Giai đoạn hai: truyền nhiệt từ bề mặt thành ống thành ống Q’lm = λ F1.(tδ1 – tδ2) ( J/ s) δ (6-29) + Giai đoạn ba: truyền nhiệt từ mặt ngồi thành ống ngồi khơng khí Q’lm = α2.F2.(tδ2 - tδkk) ( J / s) (6-30) Trong đó: Qlm - Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua két nước làm mát - tản nhiệt ( J/ s) α - Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống két làm mát (W/ m 2.độ) Việc xác định hệ số tản nhiệt từ nước α1 phức tạp khó xác Theo [2] ta xác định α1 sau: Nu = 0,33 Re Pr (6-31) Trong đó: Nu - tiêu chuẩn Nusself, hệ số tỏa nhiệt đối lưu Re– tiêu chuẩn Reynolds Re = ω.l ν (6-32) ω - tốc độ dòng chảy ống, (m/s) ω= 1,131.10 −3 Glm = = 0,435 (m/s) 0,0026 S l - chiều cao làm việc ống, (m) υ - độ nhớt động học, (m2/s) Theo [3], υ = 0,365.10-6 (m2/s) 800C SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 75 Trang Đồ án tốt nghiệp 0,435.480.10 −3 Do đó: Re = = 572054,794 0,365.10 −6 Pr – tiêu chuẩn Prandtl, theo [3], Pr = 2,21 Do đó: Nu = 0,33 572054,794 2,21 = 325,11 Bên cạnh đó, theo [2] ta có: Nu = α l ∗ λ1 (6-33) Trong đó: λ1 - hệ số dẫn nhiệt nước làm mát két ứng với nhiệt độ tn = 800C Theo [3] có λ1 = 6740 (W/m độ) l* - chiều cao làm việc tổng ống (m) Từ phương trình (6-33) ta có: α1= α1 = Nu.λ1 l* 325,11 6740 = 40044,6 (W/m2 độ) 0,48.57.2 α2 - Hệ số tản nhiệt từ thành ống két làm mát vào khơng khí; (W/ m 2.độ) Hệ số phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lưu động khơng khí ω kk Khi thay đổi ωkk từ ÷ 60 m/s hệ số α2 thay đổi đồng biến từ 40,6 ÷ 303 (W/ m2 độ) Bên cạnh tốc độ lưu động khơng khí ωkk phụ thuộc vào tốc độ xe vxe tốc độ hút khơng khí quạt gió (đối với loại quạt khảo sát vận tốc gió quạt tạo theo chiều hướng trục vht = Cm = 12,1 m/s) Khi ta tính tốn thiết kế hay tính tốn kiểm nghiệm hệ thống làm mát ta thường tính chế độ cơng suất cực đại động Ứng với động làm việc với công suất cực đại vận tốc xe vxe = 120 km/giờ = 33,33 m/s Do động đặt phía trước xe, nên vận tốc khơng khí lưu động qua két cịn phụ thuộc vào tốc độ xe Việc tính tốn phức tạp nên ta tính chế độ hoạt xe trạng thái đứng yên ωkk=12,1 (m/s) Theo [1] ta có: α2 = 11,38.ωkk0,8 (W/ m2 độ) (6-34) thay ωkk = 12,1 (m/s) α2 = 11,38.12,10,8 = 233,67 (W/ m2 độ) SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 76 Trang Đồ án tốt nghiệp λ – Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống tản nhiệt Ống tản nhiệt làm đồng thau 60% Cu, 40% Zn, theo [2]: Ta được: λ = 100 (W/ m2.độ); δ - Chiều dày thành ống Theo số liệu thực tế, ta có δ = 0,2.10-3 (m); F1 - Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng (m2); F2 - Diện tích bề mặt tiếp xúc với khơng khí (m2); tδ1 - Nhiệt độ trung bình bề mặt thành ống; tδ2 - Nhiệt độ trung bình bề mặt ngồi thành ống; tn - Nhiệt độ trung bình nước làm mát két làm mát; tn = t nv + t nr (6-35) Trong đó, tnv, tnr nhiệt độ nước vào két nước lấy nhiệt độ nước nước vào động Theo [1] ta có: tn = 80 ÷ 850C tkk - Nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiệt tkk = t kkv + t kkr (6-36) Trong đó, nhiệt độ khơng khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt ta lấy tkkv = 490C Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt ∆t kk = 20 ÷ 300C Chọn ∆t kk = 250C Với tkkr = tkkv + ∆t kk (6-37) tkkr = 49 + 25 = 74 (0C); Vậy tkk = 49 + 74 = 61,5 (0C) Giải phương trình (6-28), ( 6-29), ( 6-30) ta được: F2 (t n − t kk ) Q’lm = 1.F2 + δ F2 + = k.F2.(tn - tkk); α F1 λ.F1 α (6-38) Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt két k = 1.F2 + δ F2 + α F1 λ.F1 α SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 77 Trang Đồ án tốt nghiệp Từ phương trình (6-28) ta nhận thấy hệ số truyển nhiệt két làm mát tỷ lệ với hệ số tản nhiệt nước làm mát đến thành ống két tản nhiệt α1 = 1.10,19 0,2.10 −3.10,19 k= 225,158 (W/ m2 độ) + + 40044,6.1,6976 100.1,6976 233,67 Mặt khác, xét phương trình (6-38) ta nhận thấy khả tản nhiệt két làm mát Q’lm tỉ lệ thuận với nhiệt độ trung bình tn nước làm mát két Do đó, ta kiểm nghiệm khả tản nhiệt két làm mát ta lấy giá trị cận biên trái tn (tức lấy giá trị giới hạn nhỏ thơng số đó) để tính Q’lm chọn tn = 800C, Nếu như, Q’lm nhận có giá trị lớn Q lm nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát két tản nhiệt đảm bảo khả tản nhiệt cho nước làm mát Thay giá trị thông số k, tn, tkk, F2 vào công thức (6-38) Ta được: Q’lm = 225,158.10,19.(80 – 61,5) = 42445,75 (J/s) + NHẬN XÉT: Nhiệt lượng tối đa tỏa cho nước làm mát động số vòng quay định mức là: Qlm = 33150 (J/s) Trong khả tản nhiệt két làm mát tối thiểu mơi trường bên ngồi là: Q’lm = 42445,75 (J /s) Vậy két làm mát có thừa khả đảm bảo làm mát cho động động hoạt động số vòng quay định mức Điều cho biết thừa khả đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc động 6.6 TÍNH KIỂM NGHIỆM QUẠT GIĨ: SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 78 Trang Đồ án tốt nghiệp α l 2r 2R y Hình 6.7 Sơ đồ tính quạt gió Lưu lượng khơng khí quạt cung cấp, áp suất động quạt tạo công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc số vòng quay trục quạt (phụ thuộc vào số vịng quay trục khuỷu) Lượng khơng khí tỉ lệ bậc nhất, áp suất tỉ lệ bậc hai công suất tỉ lệ bậc ba với số vịng quay Khi tính tốn quạt gió động này, ta phải tính đến ảnh hưởng tốc độ gió gây tốc độ chuyển động tơ Do đó, lưu lượng thực tế quạt Gq thường lớn lưu lượng tính tốn Gkk Mức độ lớn bé lưu lượng thực tế quạt phụ thuộc vào tốc độ ô tô Khi tốc độ ô tô lớn, lưu lượng gió thực tế qua két nước tăng lên, nên lưu lượng khơng khí quạt gió cung cấp giảm xuống rõ rệt Tuy nhiên, để đơn giãn, tính điều kiện xe đứng yên Lưu lượng quạt gió Gq phụ thuộc vào kích thước quạt gió xác định theo sơ đồ hình (6.7) Theo [2] ta có: G q = ρ k π(R − r )nqbZηk sinα.cosα 60 (kg/s) (6-39) Trong đó: ρkk - khối lượng riêng khơng khí theo điều kiện làm việc, khơng khí phía sau tản nhiệt có nhiệt độ tkkr = 740C Theo [3] ta có ρkk = 1,029 (kg/m3) R, r – bán kính ngồi bán kính quạt (m) Theo số liệu ban đầu: R = 0,2 (m), r = 0,085 (m) b - bề rộng cánh, b = 45 (mm) SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 79 Trang Đồ án tốt nghiệp nq = i.n - số vòng quay quạt (vòng/ phút), i: tỉ số truyền động quạt, theo [2] ta có i = (1÷2) Theo [5], i = 1,05 n: số vịng quay trục khuỷu tính số vịng quay cực đại n = 3600(v/p) nq = 1,05.3600 = 3780 (vòng/ phút) α – góc nghiêng cánh, theo [5]: α = 400 Z - số cánh Thực tế xe: Z = cánh ηk - hệ số tổn thất tính đến sức cản dịng khơng khí cửa nắp đầu xe (do động đặt phía trước) Chọn ηk = 0,7 fn - diện tích tiết diện cửa khơng khí nắp đầu xe Theo [2] ta có quan f n hệ hệ số ηk với tỷ số sau: ηk Π.R 0,6 0,4 fn Π.R fn Hình 6.8 Quan hệ ηk với tỷ số Π.R 0,25 0,5 0,75 Vậy lưu lượng quạt gió Gq là: Gq = 1,029.3,14.(0,22 - 0,0852).3780.0,045.8.0,7 sin 40 cos 40 60 Gq = 1,18 (kg/s) Cơng suất quạt gió xác định sau: Nq = ρ kk g Q.H k 1000.η (kW) (6-40) Trong đó: Q – lưu lượng quạt, (m3/s); Hk – áp suất quạt, tính theo chiều cao cột chất khí, (m cột khí); ρkk – khối lượng riêng chất khí điều kiện làm việc quạt (kg/m3); Xét điều kiện nhiệt độ khơng khí phía sau tản nhiệt có tkkr = 740C SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 80 Trang Đồ án tốt nghiệp Theo [3] ta có ρkk = 1,029 (kg/m3) g – gia tốc trọng trường, (m/s2); g = 9,81 (m/s2); η - hệ số hiệu dụng quạt, η = 0,6 ÷ 0,75 Chọn η = 0,7; Ta tính thơng số cịn lại công thức (6-40) sau: + Xác định lưu lượng quạt Q= Q= Gq ρ kk (m3/s); (6-41) 1,18 = 1,146 (m3/s); 1,029 + Xác định vận tốc hướng trục quạt: Theo [4] ta có: De = 1,3 Q Cm (6-42) Do đó: Cm = 1,3 2.Q (m/s) (6-43) De2 Trong đó: Q – lưu lượng quạt (m3/s); De - đường kính đỉnh cánh quạt (m); De = 0,4(m) Vậy ta có: Cm = 1,3 2.1,146 = 12,1 (m/s) 0,4 + Xác định áp suất quạt Theo [4] ta có: Ue = 2,8.φ H , (m/s) Suy ra: H = U e2 , (mm cột H2O); (6-44) (2,8.ϕ ) Trong đó: φ - hệ số phụ thuộc dạng cánh Theo [4] ta có: φ = 2,8 ÷ 3,5; chọn φ = 3,2 Ue - vận tốc vòng quạt; (m/s), Theo [4] ta có: Ue = Π.nq De 30 (6-45) De - đường kính đỉnh cánh, De = 0,4 (m); SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 81 Trang Đồ án tốt nghiệp Do đó, Ue = 3,14.3780 0,4 = 79,128 (m/s) 30 Thay giá trị Ue vào phương trình (6-44) ta được: 79,128 H= = 77,99 (mm cột H2O) = 0,07799 (m cột H2O) (2,8.3,2) Ta đổi áp lực chất khí sang chiều cao m cột nước H20, theo [4] ta có: g.ρkk.Hk = g.ρ.H Do đó, Hk = ρ H (m cột H2O); ρ kk Thay Hk vào (6-40) ta được: Nq = γ Q.H , (kW); 1000.η (6-46) Thay giá trị g, Q, H vào (6-46) ta công suất trục quạt Nq = 9,81.1000.1,146 0,07799 = 1,253 (kW) 1000.0,7 * Xác định công suất Nđ tiêu tốn để dẫn động quạt gió Theo [4] ta có: Nđ = a.N q ηt , (kW) (6-47) Trong đó: Nq - cơng suất đặt trục quạt, tính Nq = 1,253 (kW); a - hệ số tương ứng cơng suất N q Theo [4] ta có: a = 1,1 quạt hướng trục (quạt xét) ηt - hệ số truyền động hiệu dụng Theo [4] ta có: ηt = 0,9; Vậy cơng suất động cần tiêu tốn cho dẫn động quạt là: Nđ = 1,1.1,253 = 1,531 (kW) 0,9 + NHẬN XÉT: Ta nhận thấy công suất động tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió tương đối nhỏ so với công suất động Đây ưu điểm hệ thống làm mát SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 82 Trang Đồ án tốt nghiệp 6.7 TÍNH KIỂM NGHIỆM BƠM NƯỚC Lưu lượng bơm nước hệ thống phụ nhiều vào nhiệt lượng nước mang chênh lệch nhiệt độ nước vào két Để tính tốn kiểm nghiệm bơm nước ta dựa vào thông số kết cấu thực tế bơm để tính so sánh với giá trị thông số lý thuyết bơm (thông số có catalogue) b1 r2 ro r1 r2 ro r1 Hình 6.5 sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước Theo [2] ta có: + Lưu lượng tính tốn bơm nước: Gb Gbtt = C1.ρn.π.(r12 - r02) (kg/s) (6-48) Trong đó: ρn - mật độ nước làm mát khí nạp r1- bán kính bánh cơng tác r0 - bán kính bánh cơng tác C1 - vận tốc tuyệt đối nước vào cánh Theo [2] ta có: C1 = -5 (m/s), chọn C1 = 2,2(m/s) Theo [5] ta có: r1= 21 10-3 (m) r0 = 12.10-3 (m) Vậy, lưu lượng tính tốn bơm là: SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 83 Trang Đồ án tốt nghiệp Gbtt = 2,2.1000.3,14.(212.10-6 - 122.10-6 ) Gbtt = 2,05(kg/s) Theo tài liệu [5] có Gb* = 2,166 (kg/s) + Công suất tiêu hao cho bơm nước xác định theo [1]: Gb H 9,81.10 −3 Nb = (kW) η b η cg (6-49) Trong đó: ηb - hiệu suất bơm, ηb = 0,6-0,7 ηcg - hiệu suất giới bơm, ηcg = 0,7-0,9 H - cột áp bơm, theo [5] có H = 7,3(m cột nước) 2,166.7,3.9,81.10 −3 Nb = = 0,0369 (kW) 0,7.0,8 + NHẬN XÉT: Lưu lượng tính tốn bơm nước: Gbtt = 2,05 (kg/s) Lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống: Glm = 1,131 (kg/s) Lưu lượng theo tài liệu [5]: Gb* = 2,166 (kg/s) So sánh lưu lượng nước tính tốn bơm G btt với lượng nước tuần hoàn hệ thống Glm với thông số theo tài liệu [5] G b* ta nhận thấy lượng nước bơm cung cấp đủ khả làm việc hệ thống làm mát Đồng thời, công suất tiêu hao cho việc dẫn động bơm N b nhỏ đảm bảo việc cung cấp nước đầy đủ cho hệ thống làm mát, ưu điểm bật bơm KẾT LUẬN Sau khảo sát tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát hệ thống làm mát động CA498 trang bị xe tải em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm quạt gió tương đối nhỏ khả cung cấp nước làm mát bơm khơng khí với quạt gió cho hệ thống đảm bảo SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 84 Trang Đồ án tốt nghiệp 8.TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- GS.TS Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt Nhà xuất giáo dục - 2000 [2]- Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến Kết cấu tính tốn động đốt tập Nhà xuất giáo dục - 1996 [3] - PGS.TS Hồng Đình Tín Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2001 [4] - Nguyễn Văn May Bơm, quạt , máy nén Nhà xuất khoa học kỹ kỹ thuật [5]- Catalogue động CA498 SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 85 Trang ... án làm mát động vận dụng vào động cụ thể - Khảo sát hệ thống làm mát động CA498 Phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống làm mát - Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính tốn kiểm tra nhiệt két làm. .. 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp 5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 58 5.3.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: 58 5.3.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: 59 5.3.3 Kiểm. . .Đồ án tốt nghiệp 3.5 SO SÁNH ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KIỂU LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ KIỂU LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ 44 5.KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 .46 4.1 SƠ ĐỒ, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU HỆ