5 .Hệ thống làm mát động cơ
5.2. Các loại hệ thống làm mát
5.2.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí
- Đối với các động cơ một hoặc hai xylanh bố trí ở vị trí thơng thống
thường áp dụng phương pháp làm mát bằng khơng khí tự nhiên. Với biện
pháp này, trên xylanh và nắp máy được đúc các cánh tản nhiệt. Khi động
cơ hoạt động, nhiệt từ bên trong xylanh được truyền ra các cánh tản nhiệt
và nhờ luồng khơng khí tự nhiên thổi qua để tản nhiệt.
- Đối với các động cơ bố trí ở vị trí khơng thơng thống phải dùng biện
pháp làm mát bằng khơng khí kiểu cưởng bức. Trên các xylanh động
cơ được đặt các bản hướng gió và hệ thống quạt gió cưởng bức,
trên thân máy và nắp máy cũng được đúc các cánh tản nhiệt. Khi
động cơ hoạt động, khơng khí từ quạt gió sẽ thổi vào các bản hướng gió,
đi qua các cánh tản nhiệt để làm mát động cơ.
Hình 5.1: Hệ thống làm mát bằng khơng khí
5.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước
Trong hệ thống làm mát này, nước được dùng làm môi chất trung gian để tản nhiệt khỏi các chi tiết động cơ. Tùy thuộc đặc tính hoạt động và điều kiện tản nhiệt ta có các kiểu làm mát sau:
5.2.2.1. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên.
Sơ đồ cấu tạo:
Hình 5.2: Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
1.Thân máy. 2.Xylanh.3.Khoang nước làm mát.4.Đường ra két nước.5.Nắp két nước.6.Két nước làm mát.7.Khơng khí làm mát.8.Quạt gió.9.Đường nước vào đ/cơ.
Hoạt động:
- Khi động cơ làm việc sẽ tỏa nhiệt và truyền ra các khoang nước làm mát
làm nước nóng lên do hấp thu nhiệt. Khi nước càng nóng khối lượng riêng
của chúng càng giảm và nổi lên trên theo đường ống đi ra két nước làm
mát. Nước làm mát ở phần dưới két đã được làm nguội nhờ quạt gió sẽ
theo đường nướcvào động cơ đi vào các khoang chứa trong thân máy để
hấp thu nhiệt. Quá trình cứ diển ra theo một vịng tuần hồn kín.
- Với phương pháp làm mát này, tốc độ lưu động của nước làm mát rất thấp
do đó Dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra rất lớn làm cho quá
trình làm mát không đều, tốc độ giải nhiệt thấp và động cơ nóng hơn.
Muốn cải thiện yếu tố này thì phải tăng kích thước két nước và tăng chiều
cao lắp đặt hệ thống làm cho kích thước rất cồng kềnh. Phương án này chỉ áp dụng cho một số động cơ tỉnh tại.
5.2.2.2. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.
Để tăng tốc độ lưu động của nước trong hệ thống, nhà chế tạo bố trí hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức. Trong hệ thống này tốc độ lưu động của nước sẽ do bơm nước quyết định. Ta có các dạng làm mát tuần hồn cưỡng bức sau:
5.2.2.2.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.
Hình 5.3: Hệ thống làm mát một vịng tuần hồn kín
1. Thân máy.2.Nắp máy.3.Đường nước ra.5. Van hằng nhiệt.6. Nắp rót nước. 7. Két làm mát.8. Quạt làm mát.9. Puly. 10. Ống Dẫn nước tắt về bơm.11. Đường nước vào.12. Bơm nước.13. Két làm mát dầu.
b. Hoạt động:
- Khi động cơ làm việc, nước làm mát trong két nước được bơm nước hút
từ két nước đẩy vào các khoang chứa nước làm mát bên trong thân máy
hấp thu nhiệt từ xylanh động cơ. Nước làm mát tiếp tục bị đẩy lên nắp
máy để thu nhiệt từ nắp máy sau đó theo đường nước ra, qua van hằng
nhiệt để ra két nước.
- Tại két làm mát, nước được chảy theo các ống nhỏ trong két và được quạt
giải nhiệt làm mát. Sau khi được tản nhiệt nước làm mát lại tiếp tục đi
vào thân máy nhờ bơm nước. Cứ như thế quá trình làm mát được thực
hiện cưỡng bức theo một vịng tuần hồn kín.
5.2.2.2.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn 2 vòng.
a. Sơ đồ cấu tạo:
1. Thân máy.2. Nắp máy.3. Van hằng nhiệt.4. Két làm mát.5. Đường nước ra vòng hở.6. Bơm nước vòng hở.7. Đường nước vào vịng hở.8.
Bơm nước vịng kín.
b. Hoạt động:
- Quá trình làm mát các chi tiết động cơ và tản nhiệt trong két ở vòng làm mát thứ nhất (vịng kín) tương tự như hệ thống làm mát tuần hồn kín một
vịng.
- Trên hệ thống này khơng bố trí quạt tản nhiệt nước trong két mà được bố
trí thêm một vịng làm mát thứ hai để tản nhiệt cho nước làm mát ở vịng tuần hồn thứ nhất
- Bên trong két nước ngồi sự bố trí các ống Dẫn cho nước làm mát ở vịng
kín tuần hồn cịn được bố trí các khoang chứa nước theo đường ziczac. Một đầu khoang chứa này thơng với bơm nước vịng hở, đầu kia thơng
với bên ngoài. Bơm nước vòng hở sẽ hút nước từ bên ngoài đẩy qua
khoang chứa để tản nhiệt cho nước làm mát ở vịng tuần hồn kín sau đó được xả thẳng ra ngồi.
- Đây là kiểu làm mát điển hình cho các động cơ tàu thủy hoạt động trên
biển. Vịng tuần hồn kín dùng nước ngọt để làm mát các chi tiết động cơ, vịng tuần hồn hở dùng trực tiếp nước biển. Các động cơ này bắt buộc bố trí phương án làm mát này là do động cơ được đặt trong hầm máy, điều kiện thơng gió kém và nước biển dể làm hư hỏng các chi tiết động cơ nếu làm mát trực tiếp.
5.2.2.2.3. Hệ thống làm mát một vòng hở.
a. Cấu tạo
Hình 5.5: Hệ thống làm mát một vịng tuần hồn hở
1. Thân máy.2. Nắp máy.3. Van hằng nhiệt.4. Đường nước ra.5. Lưới lọc.6. Bơm nước.
- Quá trình làm mát các chi tiết động cơ được thực hiện từ bơm nước
hút nước trực tiếp từ bên ngoài đẩy vào các khoang chứa trong thân
máy và nắp máy. Sau khi làm mát nước được xả thẳng ra ngoài.
- Đây là kiểu làm mát thông dụng cho một số động cơ công suất lớn đặt
tỉnh tại hoặc các động cơ tàu thuyền hoạt động trên sông. Kiểu làm mát này tương đối đơn giản, hiệu quả tản nhiệt cao tuy nhiên có sự chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra lớn Dẫn đến ứng suất nhiệt các chi tiết cao đồng thời nhiệt độ vận hành của động cơ có thể thấp hơn yêu cầu làm ảnh hưởng đến công suất động cơ.
- Khi bố trí hệ thống làm mát kiểu này cần tính tốn cơng suất bơm nước
vừa phải đồng thời tính tốn kích thước các đường ống phù hợp để đạt
hiệu quả tản nhiệt cho động cơ hợp lý tránh tình trạng tổn thất nhiệt
quá cao.