- Buồng cháy dự bị
4. Két làm mát; 5 Đường nước lạnh; 6 Quạt gió
9.2.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cƣỡng bức
Nguyên lý làm việc:
Do lưu tốc nước trong hệ thống làm mát tuần hoàn đối lưu bé, nên để tăng lưu tốc nước, người ta thường dùng hệ thống tuần hồn cưỡng bức. Trong đó nước lưu động do sức đẩy của bơm nước.
Bơm ly tâm 7 đẩy nước qua ống 8 vào các khoang chứa rồi lên nắp xi lanh theo đường 5 đến van hằng nhiệt 2. Từ van hằng nhiệt được nước chia ra hai dòng: một phần nước qua van ly tâm đến két làm mát; một phần nước theo ống 8 trở về động cơ. Lưu lượng các dòng này phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát và do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh. Ống 4 dẫn khơng khí và hơi nước từ bơm ra khi động cơ bị nóng.
Bộ mơn Cơ khí Ơ tơ, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Van xả hơi nước làm
việc khi áp suất lớn hơn 0,115 0,125 MN/m2 (1,15 1,25 kg/cm2), hình 9.4a. Cịn van hút khơng khí sẽ mở khi áp suất từ 0,095 0,09 MN/m2 (0,95 0,9 kg/cm2 ), hình 9.4b. Làm mát kiểu tuần hồn kín có áp suất trong hệ thống làm mát bao giờ cũng cao và hiệu suất của làm mát bao giờ cũng tốt hơn so với làm mát tuần hồn hở.
Hình 9.3. Sơ đồ làm mát tuần hoàn cưỡng bức
1. Két làm mát; 2. Van hằng nhiệt; 3. Nhiệt kế; 4. ng dẫn bọt nước; 5. ng dẫn nước nóng vào két nước; 6. ng dẫn nước khi nhiệt độ thấp; 7. ng dẫn nước nóng vào két nước; 6. ng dẫn nước khi nhiệt độ thấp; 7.
Bơm nước; 8. ng phân phối nước; 9. Van xả nước; 10. Bình làm mát dầu nhờn; 11. Đường nước về bơm; 12. Quạt gió
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức được phân làm hai loại:
- Hệ thống làm mát tuần hồn kín: nước được bơm đẩy từ khoang nước trong thân máy, qua két làm mát rồi trở về bơm, tạo thành một vòng tuần hồn kín.
- Hệ thống làm mát tuần hồn hở: nước được bơm hút từ nguồn nước từ bên ngoài động cơ để làm mát động cơ. Sau khi làm mát động cơ nước được. Hệ thống làm mát này thường được dùng cho các trạm phát điện diesel hoặc động cơ tàu thủy. Trong hệ thống tuần hoàn, nắp két làm mát có hai van: van xả hơi và van hút khơng khí. Kết cấu giới thiệu trên hình 9.4.
Hình 9.4 Nắp két nước
Khi áp suất bên trong két nước cao hơn áp suất mơi trường thì nhiệt độ sơi của nước trong hệ thống làm mát kín cao hơn 1000C (nhiệt độ sơi của nước trong hệ thống tuần hồn kín có thể đạt được 1100C) do đó làm giảm lượng nước bốc hơi, (ở chế độ toàn tải, lượng nước bốc hơi giảm từ 6 8 lần). Ưu điểm này rất thuận lợi cho các loại xe chạy đường dài ở vùng hiếm nước. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức được dùng rộng rãi trong các loại động cơ ô tô, máy kéo.
Động cơ tàu thủy có thể dùng cả hai hệ thống làm mát: tuần hồn hở, hình 9.5 và tuần hồn kín hình 9.6.
Trong kiểu tuần hoàn hở, nước bên ngoài thành tàu được bơm vào làm mát cho động cơ rồi lại đổ ra ngồi. Trên hình 9.5, bơm 3 hút nước bên ngồi tàu qua lưới lọc 1, bầu lọc 2, đường ống chính 4 và bình làm mát dầu 5 rồi theo đường ống 10 vào làm mát động cơ, sau khi làm mát, một phần nước nóng qua van 7 đổ ra ngồi tàu, một phần qua van bằng nhiệt 8 trở lại ống 6 để vào bơm 3. Sơ đồ hệ thống làm mát tuần hồn kín giới thiệu trên hình 9.6; Trong kiểu tuần hồn kín, nước ngọt làm mát đi theo chu trình như sau: Bơm 13 - đường ống 11 - động cơ - thùng giản nở 10 - két 9. Nước ngọt được làm mát bởi nước ngoài tàu bơm vào do bơm 3, qua lưới lọc 1, lọc 2 , qua các bình làm mát 5, làm mát dầu và bình làm mát 9 làm mát nước ngọt rồi qua van 8 để đổ ra ngoài tàu. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt của nước ngọt cịn thấp, van hằng nhiệt 6 đóng đường đi qua bình làm mát nước ngọt 9; vì vậy nước làm mát ở vịng làm mát ngoài đi theo ống 7 qua van 8 rồi ra ngồi. Có thể đặt van hằng nhiệt 6 ngay trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước thấp, nó sẽ đóng đường nước đi vào bình làm mát 9. Sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt 6 rồi theo đường ống 12 trở về bơm nước ngọt 13 bơm trở lại động cơ.
Theo dõi áp suất và nhiệt độ của nước bằng áp kế M và nhiệt kế T.
Hệ thống làm mát hở của động cơ tàu thủy tuy có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhiệt độ nước làm mát phải giữ trong khoảng 500C 600C để giảm bớt sự kết tủa của các muối ở thành xi lanh. Do nhiệt độ làm mát thấp nên ứng suất nhiệt sẽ tăng lên. Vách áo nước bị đóng cặn muối nên truyền nhiệt từ xi lanh vào nước làm mát kém, ngoài ra nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi nên nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn, nhất là ở cửa nước vào động cơ, khơng có lợi cho chế độ làm mát.
Hình 9.5. Sơ đồ hệ thống làm mát tuần hồn hở Hình 9.6. Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn (một kín một hở).. 9.2.4. Làm mát nhiệt độ cao
Trong hệ thống làm mát nhiệt độ cao, nước có thể làm hơi ngay trong áo nước làm mát (bốc hơi bên trong); hoặc trong một thiết bị riêng (tạo hơi bên ngoài).
Hình 9.7 là sơ đồ làm mát nhiệt độ cao tuần hoàn cưỡng bức bốc hơi bên ngoài. Trong hệ thống này có hai vùng khác nhau. Một vùng có áp suất p1 từ bộ tách hơi 3 qua bộ ngưng tụ 4 đến bơm tuần hồn 6. Quạt gió 5 dùng để quạt mát bộ ngưng tụ 4. Vùng thứ hai có áp suất p2 p1 từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu 2, van này điều chỉnh độ chênh áp suất p = p2 - p1. Trong vùng áp suất cao p2 nước khơng sơi mà chỉ nóng lên áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 tra nên nước chỉ sơi ở bộ tách hơi có áp suất p1 p2
Bộ mơn Cơ khí Ơ tơ, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
Hình 9.8 là hệ thống làm mát nhiệt độ cao bốc hơi bên ngoài lợi dụng nhiệt của nước làm mát và nhiệt của khí thải. Hai vịng tuần hồn:
Vịng I: Bộ tách hơi 8 - bơm tuần hoàn 14 động cơ diesel 1 - bộ tăng nhiệt trước của nước tuần hoàn 5 - bướm tiết lưu 7- bộ tách hơi 8. Nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát kín nhờ bơm 11, bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 và đưa vào động cơ áp suất p2. Từ động cơ nước lưu thông ra với áp suất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt 5, ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra . Nhưng áp suất của nước p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > t’ra > tra nên nước không sôi trong động cơ diesel và cả trong bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bướm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.
Hình 9.7. Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài