Luận văn mô hình hóa hệ thống làm mát trong Động cơ Đốt trong

Tác giả nhận thấy việc cản thiết xây dựng một mô hình tính toán tổng thế hệ thống làm mát động cơ có tính đến các yếu tổ tổn thất, kết hợp với việc kiếm nghiệm thực tiến sẽ giúp chơ quá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

aR

NGUYEN MANH DONG

MÔ HÌNH HÓA HE THONG LAM MAT

TRONG DONG CO DOT TRONG

LUAN VAN THAC Si KHOA HOC

KY THUAT DONG CO NHIET

HÀ NỘI - NĂM 2012

LỜI CAM ĐOAN

Téi xin cam đoan đây là để tài nghiên cứu của tâi Nội dung và các kết quả nều trong luận văn là trung thực, chua

từng được công bồ trong các công trình nào khác!

Hà Nội, tháng 03 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Mạnh Dũng

PHAN MO DAU

Khi tỉnh toán và kiểm nghiệm động cơ đối Irong thì vai trù của hệ thống làm mát là rất quan Irọng Trong khi đó, các tài liện về tính toán động cơ lại thường coi nhẹ vấn đẻ làm mát hoặc thường tỉnh toán đơn lẻ các cụm chỉ tiết như kế! nước, quật giỏ, bơm nước hoặc là lấy theo các số liệu thực tế nên thường không chính xác,

rời rạc và không xây dụng được mô hình tính toán tổng quát sát với thực tế

Tác giả nhận thấy việc cản thiết xây dựng một mô hình tính toán tổng thế hệ thống làm mát động cơ có tính đến các yếu tổ tổn thất, kết hợp với việc kiếm

nghiệm thực tiến sẽ giúp chơ quá trình tính toán nhiệt của động cơ chính xác, sát

với thực tế và tổng quát hơn

Để khắc phục những vấn để nêu trên cân phải xây dựng rnột mô hình tỉnh toán tổng thể hệ thông làm mát Trên cơ sở đỏ xảy dựng một hệ phương trình mô tả quả

trình trao đổi nhiệt giữa các gụm chỉ tiết trong hệ thông Kết hợp với các ứng dụng,

công nghệ thông tin, tin hoc vao tink toán và giải hệ phương trình sẽ giúp tim được

nhiệt độ môi chất vào, ra khi động cơ làm việc

Kết quả tính toản trên sẽ được kiểm nghiệm thực tế thông qua một số cụm chi

tiết hoặc toàn bô hệ thẳng đề có thể kết luận tính đúng dan của mô hinh tổng quát

trên giúp cho quả hình tính toán nhiệt của động cơ chính xác hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thấy, cô cùng toàn (hễể các bạn Irmg bộ mỗn Động cơ đổi trong - Viên cơ khí Đông lực đã giúp để, tạo điểu kiên để em hoàn

thành luận văn Em xìn chân thành cảm ơn thấy giáo, GS.TS§ Phạm Minh Tuần,

nguời đã trực tiếp huớng dẫn và tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện để em hoán thành luận văn tốt nghiệp của mình

1.5 8o sánh hệ thống làm mát bằng không khi và hệ thông làm mát bằng nước 18

1.6 Phương pháp tỉnh hệ thống làm mái thông (hưởng 20

1.7.1 Các đề tài đã nghiên cứu về bệ thẳng lâm mắt c.ccoo.211

MO HINH HOA HE THONG LAM MAT TRONG ĐỘNG CƠ 22 2.1, Ky dung m6 Dinh tinh ecscussassssessnscnseectcisessnan seas stssnse 22

2.2 Xác định các tốn thất áp suất Series 24

3.3.1 Tấn thất qua kết nước làm mắt 24 22.2 Tén that qua bom nude ty tam 24 3.2.3 Tân thẤt qua uan hằng nhiệt - 24 3.2.4 Tân that qua đường Ông dẫn, e4 3.2.5 Tân thất qua các góc bởMH cccccnnnHeeeiroio41

3.3.1 Nhiệt tuần từ động cơ qua vách xy lanh cho nước 24

2.8.2 Nhiệt truyễn từ nước trong kết cho không khí

L Nhiệt lượng do bơm nước tải đi

2.3.4 Nhiét do quat gid mang incessant DB

3.1.3 Công suất về hiệu suẤL, cai DE

3.1.4 Die tink cha bom IT =fiQ) 33 3.2 Điểm làm việc va su dién chinh diém lam viée ctia bom - 35

3.2.1 Điềm làm ViỆc «cao eeeiaaioeasaoeoo 3

3.22 Phượng pháp điều chỉnh điểm làm việc của hệ thông 6 3.3 Thiết lập đặc tính bơm muước - 39

3.5 Lưu lượng nước si neneierrieriiearororseooou42 3.6 Lưu lượng không khi do quạt cung cấp "

3.7 Tính thông số của két - - 44

3.7.1 118 98 tan nhiat của nước đến thành ông 45

3.7.3 Xác định diện tích Fụ, và diện ch Fà ceeeoeoooooeo.4Đ) 3.7.8 Xác định hệ sễ lân nhiỆN 6y ceeeeeeeiiraoeeeooeoo.SO

MAY DUNG CIIUGNG TRINII TINIT BANG NGON NGU LAP TRÌNH

4.1, Vài nét về ngôn ngữ lập trình Csharp (C#) «icceeeoe.Ÿ7

4.3 Xây đựng chương trình tính se nneiereiraroresoeoreouBD

4.3.1 Tính nhiệt lượng làm mới của động cơ truyền cho nước làm mắt 62

4.3.3 Tính các thông số của két „63

4.4 Chương lrình chúnh theo

4.5 Kél qua

CHUONG 5

TINH TOAN KIEM NGHIEM HỆ THONG LAM MAT CUA BONG CO DSO

5.1 Giới thiệu hệ thống làm mát của động cơ D50

5.2 Dùng phần mâm kiếm nghiệm cho hệ thẳng làm mát của động ca D50

3.2.1 Nhập thông số động cơ

3.22 Nhập thông số cho bơm

3.2.3 Nhập thông số cha lưới và tìm điêm làm việc của bơm

3.24 Nhận thông số cha quạt

CHƯƠNG L

TONG QUAN HE THONG LAM MAT TRONG DONG CO

sir ngành động cơ đất trong

1.1

Lich sử ngành động cơ đốt trong được biết đến là chiếc động cơ đốt trong đâu

tiên được ch tạo vào năm 1860 do Lendir, một nhả kỹ thuật nghiệp đư Vào năm

và ngành até, điểu này đã góp phan lớn vào sự phát triển chung của nhân loại

Những cải tiên chủ yếu thường giải quyết các vẫn để sau:

-_ Không ngừng tăng công suất và tăng tính kinh tế, hiện đại hóa công nghệ sân xuất và tự động hóa quả trình điều khiển động cơ nhằm đạt tinh kinh lễ và độ tin cây cao, chống ô nhiễm môi trưởng và giảm giá thành

-_ Do nhu cảu về trang bị động lực cho các phương liện vận tải nên ngày càng, đồi hỏi sự hoàn thiện về kết cầu cũng như các tính năng kỹ thuật, chẳng hạn như

công suất cao, tốc độ lớn, tăng tải trọng, động cơ lảm việc ở các điển kiện khắc

nhiệt khác nhan Nên việc tăng công snất của đông cơ vả tăng tính tự động hóa, giảm tiêu hao nhiên liệu và phái thải sé giúp giảm giá thành và mang lại hiệu quả sử dụng, hiệu quả kinh tế cao

Trong vận tài đường bộ, trọng tải của xe rất đa đang trong khoảng tử 0,5 đến

700 tan và công suất động cơ cũng tăng từ 10 đến 1500 mã lực Đối với vận tải đường Thủy thì càng thể hiện rõ tính ưu việt của động cơ đốt trong Tâu biển cỏ thể đạt trọng tải từ vài nghin tắn đến cả triệu tấn, công suất động co tàu thủy đạt 30.000 đến 50.000 mã lực Céng suất của một xy lanh cũng đã vượt qua 4000 mã lực Các

hãng nỗi tiếng vẻ động cơ cỡ lớn như MAN (Dức), FLAT (ý), SULZEE (Thụy

Điển), MITSUBITSIT (Nhat)

Hiện nay, các hãng vẫn đang tiếp tục nghiên cửu khả răng tăng công suất và giảm suất tiêu hao nhiền liệu

Nhinh lai lich sử phát triển của ngành động cơ đốt trong, ta thấy động cơ của

Lenoir chỉ đạt công suất 2 mà lục, hiệu suất đạt 3%, đến nay cỏng suất động co da

đạt 100.000 mã lực (hãng Huyndai) và hiệu suất đạt khoảng 37-39% Ngày nay,

việc phát triển động cơ đốt trong luân phải quan tâm đến điều kiện phát thải khi thái nhằm giảm ö nhiễm môi trường, đây là điều rất quan trọng đất với lịch sử phát triển

của ngành động cơ đốt trong

Công suất đông cơ phụ thuộc vào rất nhiền thông số theo công thức sau đây:

(LD

Trang đó

pe — Áp suất có Ích trung bình của chủ trình công tác (MN¿n2)

Vh- Dung tích công tác của xylanh (drn3)

¡ -số xylanh

n -tốc độ trục khủy (vỏng/

+ - sở kỳ của đông cơ

Nhu vay, dé tăng công suất của động co phải tiền hành các biện pháp tăng các thông,

số pe, Vh, ¡ và n hoặc giảm số kỷ %

Khả năng tăng áp suất trung binh của động cơ lä một trong những biện pháp

rất cơ bản hên quan trực tiếp đến việc nghiên cứu cải thiện quá trinh cháy trong,

động cơ, cái thiện quá trình hình thành khí hỗn hợp và dạng buồng cháy mới cho dong co diesel và đông cơ xăng

Kết cầu buồng chảy động cơ đioscl rất đa đạng, tuy nhiên đều trân theo một trong bến nguyễn lý hình thành khí hỗn hợp và đốt chảy nhiên liệu sau đây: - Qua trình chảy không gian, toàn bộ các tỉa phun nhiên liệu không được chạm vào mặt

buồng chảy

-_ Quá trình chảy nửa không gian, một phẩn tia nhiên liệu phun vào hoặc được dòng xoáy quét chạm vào mặt buồng chảy

= Quả trình cháy màng (thường gọi là chảy M) do kỹ sư Meurer người Đức phát mmỉnh Quả trinh cháy màng ngược hẳn vỏi quá trinh chảy không gian, hâu như toản

bộ tỉa nhiên liệu đếu phun lên mặt buồng chảy, tia mỗi chỉ chiếm 7 - 8% Nhiên liệu thu nhiệt bốc hơi và cháy từng lớp một như một mảng nhiên liệu Quá trình chảy

màng có ưu điểm lớn là chảy rất êm, tý sẽ AP/A@ không quả lớn như quá trình chảy

Tăng Vh: tăng dung tích công tác để tăng công suất động cơ thể hiện khả rõ

trong xat hướng tăng đường kính và hành trinh piston (như động cơ tàu thủy) Ngày nay, đường kinh xylanh D đã vượt quá 1000 mưn và hành trinh 43 dat đến 2000 mm Những loại động cơ nảy kích thước thường rất Tỏn, đải từ 20-25 m, rộng từ 7 — 8m, cao từ 11 — 12m vả trọng lượng động cơ thường nặng tử 3000 — 4000 tấn (như

động cơ kiểu con trượt)

Tăng số xylanh ¡ thường được áp dụng rộng rãi, nhất lả ngảnh ở

công suất trung binh Khi tăng số xyÌanh, tỉnh càn bằng của động cơ tốt hơn, tỉnh

với động oơ

kinh tế cũng tăng nhưng rất phức tạp (như động cơ hình sao dùng cho máy bay và

tàn thủy cao tốc)

Tăng sổ vàng quay n, phương pháp tăng số vòng quay n đề tăng công suất la

rất phổ biển Irong các loại đông cơ ô tô và động cơ công suấi nhỏ, trang bình Khi

tăng số vòng quay, công suất tăng khả nhanh, động cơ gọn nhẹ nhưng đổng thời lực

quỏn tỉnh cũng tăng theo, độ hao mũn sẽ tăng nhanh, tuổi thọ động cơ giảm, vỡ vậy

số vũng quay thưởng chỉ tăng đến mỳc đụ nhỏt định

Giảm số kỳ động cơ +, giảm số kỳ động cơ cũng làm tăng nhanh cụng suất

Ngày nay động cơ 2 kỹ và động cơ 4 kỳ đuợc phõn biệt Khả rừ ràng về phạm vị và tớnh năng sử dụng,

Hiện đại húa cụng nghệ sản xuất vả tự ddooongj hộa quả trỡnh điều khiển động

cơ nhằm đạt tớnh kinh tế và độ tin cậy cao, chống ử nhiễm mỗi trường,

Cụng nghệ sản xuất động co đốt trang ngày nay đó trở thành mệt ngành cụng

nghiệp cú vỡ trớ cao trong nờn kinh tế thể giới Việc hiện đại húa nờn sản suất là xu

hướng IÃI yờu, những đõy truyền sản xuất được lựa động hỏa lỗi đa, những ứng,

dung cia vật liệu mới, những thành tựa mới của điển khiển học, tin học, ký thuật số,

đó mang lại cho ngành động cơ những buớc đột phả khụng ngừng, đúng vai trũ

quan trọng trong sự phỏt triển chung toàn cảt

Những nghiờn cứu về tự động điểu khiển cỏc thụng số của quỏ trỡnh nạp, quỏ trỡnh cung cấp nhiờn liệu, quả trỡnh chảy và thành phần khi thải, đó được thực hiện chỉnh xỏc bằng bộ điểu khiển điện tử ECUƯ Việc giảm ụ nhiễm mụi trường, œ,œ

€ộng c+ diezen đ- 1p hỖ thềng tự ng lac khÃi, ứ,c

động cn xng ding bộ cfm bidn ôxy (cfm biGn 4) â6 cheng

b,o cho ECU đidu chonh hộ sộ A, hỖ thềng lu#n hải kh? xf

EGR, hỗ thờng xúc t,c khử đỏc h!: trong khí xƒ Nguy nay

ấộ chính x,œ trong ceng nghd chd tio ấ- có nhšệu tin bế

v-it bee n*n tan thit do ma g,t đ- gifm đ ng kễ Bảng

thời vide nghitn cou sở dụng n"ng l-ấng của khể Lth{i vụ n-fc Ium m,t của động cơ cồng nŠng cao hệ sề lĩi đụng nhiệt tzng hấp Tð nh:ng tiến bộ của thimh tix khoa hae, công nghỏ, rính kinh tế của đẽng cx thộ hidn beng suẾt ti*u hao nhớ*n liệu ge (g/mèh) đó giảm rừ rệt

1.3 Ít cú khả năng cải tiến trong động cơ đắt trong

Ngành động cơ đổi trong đó cú bề dõy lịch sử và phỏt triển hảng trằm nấm với

việc ứng dụng nhữmg tiờn bó khoa học kỹ thuật, động cơ ngảy cảng được cải tiờn và

hoàn thiện vẻ mặt kết cầu

Đến nay, ngành động cơ đốt trong đà đạt được sự hoàn thiện cao cả về mặt kết

cõu cũng như quả trỡnh điển khiển mả i† cú sự đột biờn nào Sự hopn thiộn cao

vO on bĐn khd c& thộ c& nheng thay đei lin vO kột cfu

e,c chỉ tiết nói ri*ng cồng nh- %ộng cơ nói chung Nhờ eng đụng hùp lý e,c thụnh tầu tiỖn bề của c,c ngụnh khoa

hac, động co *&t trcng nguy nay cồng %- đ:C đ-ic nheng

tính n'ng k5 thuất @ mec hopn thiện nh- chữ Ei*u vỒ tềc

Ê6 ving quay, vd ceng auft, vd suft titu hao nhitn liỗu

Có thế nói nghy nay sự honn thiện về kốt cõu đếng cơ cụng nh- c,c tớnh nng kủ thuất của #ộng cơ đềt trong

kidu piston đ- đ:t đốn trxnh đ b-o hop

Hiộn nay si ph,t triộn cfia t'ng ,p %ang co kheng phfi lp một gifi ph,p mii mf trong qu, trxnh ph,t triộn

của động cao đềL trong Tuy đ- đ:t #-?c nhiệu thụnh tựu

trong ltinh vic t"ng ,p beng tuộcbin- w,y nBn cho động co

ei lin vp trung bxnh nh-ng vide t"ng ,p cho động cơ xe

t4i beng tuộebin- m,y nụn m.i đếna nh:ng n"m 70 mii 9-fc

.p dộng 88 dit nh- vEy vx:

Phim vi lym vide cfia động on ô te rộng han nhidu,

tec la chd đ6 công suft, sộ ving quay thay Sei trong

phim vi lin vp luen thay %œi, thay Sei đ&t ngột

Công nghd vEt lidu ch-a đ,p ang ấ-ic y*u cợai cho

vide ,p dộng t"ng p beng tuộcbin- m.y ndn cho động co

ci nha Đ&c bidt đ bế tuềcbin- m,y nén thích hùp cho fộng on ci mpy phới có kích th-ớc nhỏ, hiệu suất cao,

1-u 1-ùng khỶ thích hp vii chẽ độ vấng quay nhỏ của

đÊng cơ

1.3 Vai trò của hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt đo các chỉ tél may (piston, xupap, nip xylanh, thanh xylanh) tiếp xúc với khi cháy chiếm khoảng 25- 30% nhiệt lượng do nhiên liệu chảy trong buồng chảy tỏa ra Vì vậy các chỉ tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ đỉnh piston có thể lên đến 600C, còn nhiệt

độ nắm xupap có thể lên đến 906°C

Nhiệt độ các chỉ tiết máy cao có Thẻ dẫn tới các tác hại đổi với động cơ như

sau:

-_ Giảm sức bên, giảm độ cứng vững, giảm tuổi thọ các chỉ tiết

-_ Bỏ kẹt giữa các cặp chỉ tiết chuyên động nh pistan-xylanh, trụe khuỷu- bạc lót

- _ Giảm hê số nạp nên giảm công snất đông cơ

- Bai với động cơ xăng để xây ra hiện tượng kích nỗ

~_ Do nhiệt độ cao, độ nhớt câa đâu bôi Iron giám nên tổn thất ma xát lắng

Để khắc phục hiện tượng trên cẩn phải làm mát cho động cơ Hệ thống lắm: mát của động cơ có nhiệm vụ thực hiện quả trình truyền nhiệt từ khí chảy qua thành

buồng chảy đến môi chất làn mát để đảm bảo cho các chỉ tiết không quả nóng,

nhưng cũng không quá nguội Quả nóng sẽ gy ra cáo hiện tượng như trên, còn quá

nguội nghĩa la động cơ được lam mat quá nhiều vì thể tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt

luong ding dé sinh công sẽ giảm đo đó hiện suất của đông cơ nhỏ

Ngoài ra nhiệt độ động cơ thập, độ nhớt của dẫu bôi trơn tăng khiến cho dâu

khó lưu thông vì vậy làm tăng lồn thất cơ giới và tốn thất ma sả Do vậy nhiệt độ

thành xylanh tháp quá, nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bẻ mật thành làm cho mang dẫu

bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rửa sạch

Tỏm lại mức độ làm rnát cho động cơ có ảnh hưởng rất lớn tới các chỉ tiêu

kinh tế và công suất của động cơ

Dưới đây trình bày môi quan hệ của suất tiêu hao nhiên liện và nhiệt đô của

nước lam mat khi thí nghiệm động cơ 6C:275A, hình L.L [L]

Đường 1 — động cơ làm việc với chế độ toàn tải

Đường 2 — động cơ làm việc ting vai 75% tai

Đường 3 - động cơ làm việc ứng với 50% lãi

Qua đó ta thấy nhiệt độ làm mát tối ưu trong trường hợp nảy kừ 700C + 800C

1-4 Các loại hệ thông làm nưát

Căn cứ vào môi chất làm mắt ta phân biệt các loại hệ thống làm mát thể hiện

trên hình 1.2

Hệ thông làm mát bằng Hệ thong lim mat

Làm mát tuân hoàn Lam mát đôi lưu tự Lâm mát kiêu

Một vòng kín Hai vòng tuần hoàn Một vòng hở

Hình 1.2 Phân loại hệ thống làm mát

1.4.1, Hệ thông làm mát bằng nước

Hệ thông làm mát bằng nước trong động cơ có đặc điểm là hiệu quả làm mat

cao nhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ xung nước làm mát, vì nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chỉ tiết

Tùy thuộc vảo tính chất lưu động của nước trong hệ thông làm mát, ta có các phương an lam mat sau

1.4.1.1 Hé théng lam mat kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi là hệ thông làm mát kiểu đơn giản nhất (hinh 13)

Bộ phận chứa nước bao gồm các khoang chứa nước làm mát của thân máy 1, nắp xylanh 7, và bình bốc hơi 6 lắp với than may |

Khi động co làm việc, tại

những khoang chửa nước bao

bọc quanh buồng, chấy nước sẽ

sơi Nước sồi nêu tỷ trọng giảm

nên sẽ nổi lên mặt thống của

bình 6 và bếc hơi mang theo

nhiệt ra ngồi khi quyển Nước

nguội cĩ tý trọng lớn sẽ chìm

xuống điển chỗ cha nước nĩng

đã nỗi lên, do đỏ tạo thành lưu

động đối lưu lự nhiền

Do làm mắt bằng cách bốc

Hình 1.3 Hệ thống làm mắt kiểu bắc hơi

1 Thén may; 2 Piston: 3 Thanh truyén; 4

Tiệp cdete truc khaju; 5 Thing nhién liéu;

6 Binh béc hot; 7 Ndp xylanh

hơi, nên nếu khơng cĩ nguồn rước bổ sung kịp thời, mức nước trong thùng chứa sẽ

giảm đi nhanh chĩng, Vì

đặt trên ơ tơ máy kéo,

ay kiểu làm mát này khơng thích hợp cho loại động øơ

Hệ thẳng làm mmát kiểu bốc hơi đơn giản và do đặc tỉnh lưu động đất lưu đã nĩi trên niên hay đùng cho động cơ đt nằm ngang dùng trong nơng nghiệp

4.4.1.3 Hệ thống lầm mét kiêu đốt lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mái bằng phương pháp đổi lưu tư nhiên (hình 1.4), nước lưu động tuần hồn nhớ độ chênh áp lực giữa hậ cột nước nĩng vả lạnh

Dộ chênh áp lực được tinh theo céng thức sau:

p: khôi lượng riêng của nước

Từ công thức ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ At của hai cột nước, vi thé cuởng độ làm mắt có thể tự động điển chỉnh theo phụ tải

Nhược điểm của phương pháp này là vận tốc lưu đ? "+ +2

nước vào và ra lớn do đó làm mat khang ddu Mug Tilt £4 So d6 ho thang

—

" eg det suất bằng nước kiểu

thì kích thước của hệ thống lớn, nên kiểu làm mát 44; jew tae ahicn dài

kiêu động cơ tĩnh tại

1.4.1.3 Hệ thông làm mái kiêu tuần hoàn cưỡng bức

Do tốc độ hưu động của nước trong hệ thống luân hoàn đổi lưu bẻ, vỉ vậy để tăng tốc độ lưu đông của nước người ta thưởng dùng hệ thông luân hoàn cưỡng bức Trong hệ thông này nước lưu động được không phải đe hiện tượng đổi lưu má do sức đây của cột rước do boin tạo ra

1.4.1.3.1 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kín một vòng,

Mink 1.5 Hà thắng lồn mắt cường

bức tuần hoàn tắn một vòng

4 Thân my; 2 Nắp xylanh; 3 Đường nước ra khỏi động cũ, 4 Ông

dẫn bợi nước; 5 Van hằng nhiệt ú

Niip rot nite; 7 Ket lam mat, 8 Quat

gid: 9 Puli; 10 Ông nỗi tit vd bom:

11 Đường nước vào động cơ, 12 Bom muước; 13 Kát lâm mái đâu; 14

Ông phân phối nước

1iệ thẳng làm mát tuần hoàn cưỡng búc của động cơ ô t6 — máy kéo một hàng

xylanh được trình bảy ở hình L5

Nước làm mái có nhiệt độ thấp được bơm 12 bủi từ binh chứa phía dưới két

nước 7 qua ông I1 rồi qua két 13 để làm mát dầu rồi sau đó vào động cơ Để phân

phối đồng thời nước làm mát đồng đêu cho các xylanh va lam mat déng déu cho

mỗi xylaah, nước sau khi bom vào thản máy 1 chảy qua ống phân phối 14 đúc sẵn

trong thân máy Sau khi làm mát xvianh, nước lên làn mát nấp máy rồi theo đường ống 3 ra khôi động cơ với nhiệt đỗ cao tới van hẳng nhiệt 5 Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phia trên của két nước Tiếp theo nước từ bình chứa phía trên đi qua các ống mỏng có gắn các cánh lân nhiệt Tại đây nước được lâm mát bởi đòng không khi qua kết đo quạt 8 tạo ra Quạt đuợc dẫn động bằng puli từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chủa phía duới của két làm mát, nước có nhiệt độ

thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trinh làm mát trân hoàn,

Dổ thực hiểu rõ thêm nguyên lý làm việc nêu trên, cần khảo sát đặc điểm kết cấu

các bộ phận của hệ thắng

Van hằng nhiệt 5 thực chất là tổ hợp của hai van Tại đây, nước được chua ra

lâm hai đông, một đồng tới két làm mát và một đông theo đường ống 9 trổ lại bơm vào động cơ

Ông 4 có tác dụng đẫn bọi khi và hơi sinh ra trong bơm 12 qua van bằng nhiệt

qua két đùng cho đồng cơ tinh tai Số cánh quạt thường không lớn hơn 6 và góc giffa các cánh có thể không đều nhau nhằm giảm ổn

Nap két nuớc có hai van Van 1 cỏ tác đụng giảm áp khi áp suất trong hệ thông cao khoảng 1,15 1.25kG/cm2 do bọt khi sinh ra trong hệ thông, nhất là khi động cơ quả nóng Còn van hút 2 sẽ mở để bổ sung không khí khi áp suất chan

không trong hệ thống lớn hơn giá trị cho phép khoảng 0,05 — 0,1kG/crn2

1.4.1.3.2 Hệ thống lâm mát tuân hoàn cưỡng bức hai vòng,

Trong hệ thống nảy

(hình 1.6) nước lảm mắt tại

két nước 4 không phải bằng

dòng không khí do quạt giỏ

tạo ra mả bằng nước có nhiệt

đô tháp hơn, ví du nước

sông hay nước biển Hệ

thống có hai vòng tuân hoàn

Hình 1.6 Hệ thông làm mát cưỡng bức hai vòng

1 Thân máy; 2 Nắp xylanh; 3 Van hằng nhiệt,

4 Kết làm mát, Š Đường nước ra vòng hở; 6 Bơm vòng hở; 8 Bơm nước vòng kín

là nước vòng kín Vòng thứ 2 nước sông hay nước biển được bơm 6 chuyển tới két lam mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, ra biển nên gọi lả nước vòng hở Hệ thông làm mát hai vòng được dùng phỏ biển cho động cơ tàu thủy

1.4.1.3.3 Hệ thông làm mát tuân hoản cưỡng bức một vòng hở

Hình 1.7 Hệ thống làm mát

một vòng hởi

1 Thân máy; 2 Nắp máy: 3

Van hằng nhiệt: 4 Đường

nước ra: Š Lưới lọc; 6 Bơm

nên chênh lệch nhiệt độ lớn Điều đỏ dẫn tới ứng suất nhiệt của các chỉ tiết máy là

khá lớn

1.4.2 Hệ thẳng làm mát bằng không khí

Hệt thông làm mát

bằng không khí (hinh

1.8) con gọi là hệ thông

lam mat bang gid co cau

tao đơn giản Quạt giỏ 1

được dẫn động tử trục Hình 1.8 Hệ thông làm mát bằng không khi

khuỷu cung cấp không 1 Quạt giỏ: 2 Cảnh tản nhiệt, 3 Tắm hướng

khí làm mát cho động gió: 4 Vỏ bọc; 3 Đường thoát không khí

cơ Đề rút ngắn quá trình

quả độ từ trạng nguội khi động cơ khởi động đến trạng thái nhiệt độ ôn định, quạt

gió được trang bị ly hợp điện từ hoặc thủy lực Bản hướng giỏ 3 có tác dụng phân

phổi không khí sao cho các xylanh va từng xylanh được làm mát đồng đều nhất Các chỉ tiết cân làm mát như xylanh, nắp xylanh phải có các gân tán nhiệt để tăng

diện tích lam mat

1.5 So sánh hệ thông làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước

Khi thiết kế bất kỳ hệ thông làm mát nào cũng phải đảm bảo yêu câu kỹ thuật sau đây:

~_ Đảm bảo động cơ làm việc tốt ở mọi chế đô vả mọi điều kiện khí hậu cũng như

điều kiện đường sả

~_ Tiêu hao công suất cho lảm mát tương đối bé

~_ Kết câu của hệ thống làm mát phải gọn nhẹ

- Ket cau don gian dé ché tao va lap ráp sửa chữa, vật liệu phải đảm bảo điều kiện

truyền nhiệt tốt vả rẻ tiên

Xuất phát từ những yêu cầu trên ta thấy, động cơ làm mát bằng nước so với

đông cơ làm mát bằng không khí có những ưu điểm sau đây:

Hiệu quả làm mát của động cơ làm mát bằng nước cao hơn do đó trạng thái nhiệt của các chỉ tiết lắm mái bằng nước thấp hơn Vì vậy nến các điều kiện phụ lái

ở động cơ như nhau thì phải giảm tỷ số nén của động cơ cácbuaralơ làm mái bằng, không khi để tránh hiện tượng kích nó

Độ đài của thân động co làm mát bằng rước ngắn hơn so với thân động cơ lắm: mát bằng không khí 10 + 15%, trọng lượng nhỏ hơn 8 + 15% Sở đĩ như vậy là do ta

có thể đủe các xylanh liên thành một khối nên khoảng cách giữa các xylanh có thể giảm xuống đến múc tôi thiểu Do giảm được độ dài thân động cơ nên có thể tăng,

được độ cứng của thân động cơ, trục khuỷu và trục cam

Khi làm việc động cơ làm mắt bằng nước cỏ tiếng ồn nhỏ hơn

Tên thất công suất để đẫn động quạt gió của động làm mat bằng nước nhê

hơn động cơ làm mái hằng không khi

Tuy vậy động cơ làm bắng nước ơiing có những nhược điểm sau đây

Kết cầu thản máy và nắp xylanh rất phúc tạp khó chế tạo

Phải dùng kết nước tản nhiệt bằng đồng Kết câu của két nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo và đúng những vật liệu quỷ như đồng thiếc

Dễ bị rò rỉ nước xuống các te nên có thế ảnh hưởng xẩu tới chất lượng dẫu

nhén ở cáo le

Khi trởi lạnh, nước có thể bị đóng băng trong két nước và áo nước làm vỡ hệ

thống làm mát Vì vậy khi động cơ lâm việc ở vũng cỏ nhiệt độ thấp thường phải

ding han hop nước có hòa trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước lám mát, Dung dịch chứa glyxêrin hay glycôn tủy theo thanh phan dung

dich mả nhiệt độ đông đặc của nước có thể hạ thấp xuống đến 450°C

Phải thưởng xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bắn hoặc nước cứng đóng cặn

làm giảm khả năng truyền nhiệt

Không thuận lợi khi sử dụng ở những vùng hiểm nước

1.6 Phương pháp tính hệ thông làm mát thông thường

Tỉnh toán hệ thống làm mát là một trơng những nhiệm vụ chỉnh khi thiết kế và kiểm nghiệm động cơ Trong các sảch về động cơ vi dụ [1] chỉ trình bày các phương pháp tính riêng từng cụm của hệ thống như két nước, quạt giỏ, bơm nước Ngoài ra khi tỉnh toán các cụm chỉ tiết của hệ thống làm mát thi thuờng các số liệu

đều được chọn theo số liệu kinh nghiệm Chẳng hạn như, khi xây dựng phương

trình hệ số truyền nhiệt của kết nước

Tỷ số Fa/TF = @ lá hệ số điện tích, đổi vớt két nước dùng ống nước det chon p =

6

Chênh lệch nhiệt độ của không khí qua bộ tân nhiệt A 20- 30°C

Chẻnh lệch nhiệt độ của nước vào và nước ra bộ lần nhiệt Al„ 9 = 10°C

_ Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống của bộ tản nhiệt ơị chợn theo

số liệu kinh nghiém a, = 2326 + 4070W/m” độ

Hệ số ; cũng chọn theo tốc độ lưu động của không khi Khi tốc độ lưu động

Qua đây ta thấy khí tính toán hệ thống làm mát theo phương pháp trên chưa

thể hiện được mỗi liên hệ chặt chế giữa các cụm chỉ tiết với nhau Và bải toán

không sắt với thực tế Để khắc phục nhược điểm nói trên trong cuốn đồ án này em xin trình bảy mô hình tỉnh toản tổng thể hệ thông làm mát có kể đến đặc tính tôn

thất thủy lực, cho kết quả sát với thực tế han và có thể dùng để tính toán thiết kẻ,

lựa chọn các cụm hoặc kiểm nghiệm toàn bộ hệ thống làm mát

1.7 Nội dung và nhiệm vụ của luận văn

1.7.1 Các để tài đã nghiên cứu về hệ thắng làm mất -

Tỉnh hệ thống lâm mát bằng nước - Kết cẩu và tính toán động cơ đốt trong [tập 3] NXP đại học và trung học chuyên nghiệp 1977, chủ biên: Nguyễn Đức Phú

và tắc giả Trân Văn Tẻ, Nguyễn Tát Tiền

Phạm Minh Tuan Tinh toán tổng thể hệ thống làm mát động cơ Hội nghị

khoa học 50 năm Dại học Hảng Hải, Hải Phòng 3/2006,

1.732 Nội đụng và nhiệm vụ cũa luận văn

1.7.3.1 Tên đề tài

Mã hình hóa hệ thống lâm mát trong động cơ đốt trong

1.7.3.3 Cơ sử khoa học và thực tiễn của đồ tài

Xây dựng mỏ hình tỉnh toản tổng thể hệ thẳng làm mái động cơ giúp cho qua trình tính (oán thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống làm mải được thực hiện trong một

mỏ hình tổng thể sát với thực tiễn Trong mỏ hình gỏm các phương trình vì phân,

phải kế đến mô hình đỏng, chảy cỏ tính đến các tồn thất áp suất trong hệ thông,

Sau đỏ từn phương pháp phủ hợp đẻ giải hệ phương trình đã lập và áp đụng cho một

trường hợp động cơ cu thé lam mát bằng nước

1.7.3.3 Các vẫn đỗ cẩu giải guuết

Thiết lập hệ phương trình trao đổi nhiệt, trao đổi năng lượng của dòng chảy,

cùng các điều kiện biên

Xây dung chương trình máy tính thán thiện với người sử đụng để giải hệ

phương trình để lập áp đụng cho một động cơ cụ thể làm mái bằng nước

Tiên hành tính toán khí thay đổi các thông số của hệ thống làm mát, qua đó rút

ra kết luận vẻ phương pháp mô phỏng

Ngoài ra đưa vào mô hình tổng thé nay ta cỏ thế triển khai và áp dụng cho những mỏ hinh tỉnh toán tổng thể khác chẳng hạn như mô hinh tính toán tổng thể

của hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng tuân hoàn, một vòng tuân hoàn, đối lưu

tr nhiền

ty Nhiệt độ nước vào động cơ, tự:

Trên hình 2.1 ta thấy nước nguội được bơm 4 hút từ phía dưới của két lãm mát

Nhiệt độ nước ra động cơ,

vào động cơ và làm mát cho động cơ Sau khi lảm mát cho động cơ nước lại trở lại

két lảm mắt và được làm mát, Quạt có tác đụng hút gió phía trước của két lắm mát

để làm mát két, quạt gió và bơm nước được lắp đồng trục

Trên mồ hinh cho thấy nhiệt độ của không khí vào tạ„ được chọn theo nhiệt

độ mỗi trường Không khí cỏ lưu lượng Gụ, được quạt giỏ (3) hút qua két lảm mát

có nhiệt độ ra là tạo Lưu lượng, nuớc đi làm mát động cơ là G„ được bơm nước (4) hút từ khoang chứa nước phía đười của két làm mát (2) Nước làm mat khi vào động

cơ nước có nhiệt độ là t„„ và sau khi ra khỏi động cơ nước có nhiệt độ là tự và nhiệt

độ này cũng là nhiệt độ rước vào két làm tát

Tế thiết lập đặc tính lưới cho hệ thông làm mát, ta án dụng lý thuyết thủy lực

đường ống với các đường ông phúc tạp Tủy theo từng trường hợp cu thé ma ta ap

dụng cho phú hợp:

Đối vỏi dng nai tiếp thì lưu lượng là không đổi và tổn that bằng tổng tổn thất các doạm:

Q-QiT-Q:— TQ

Vhy = Eh, | Thy |

Di với ổng song song thì hưu lượng bằng tổng lưu lượng các ống và tổn thất thì không đổi:

°

Uh, = Dh,= Dh,= = H, - By =H

Trình tự giải bài toán làm mát như sau:

Bước 1: Tìm quan hệ giữa lưu lượng và áp suất của các thành phân có làm mát trong hệ thống

Bước 2: Tìm đặc tính lưới chung cña hệ thông làm mát

Bude 3: Thiél lap đặc tinh làm mái của bơm mước

Bước 4: Điểm làm việc của hệ thông chính là gian điểm của đặc tỉnh lưới và

đặc linh bơm nước

2.1.2 Cac gid thidt cia mé hinh tinh todn

Chế độ tính toán được chọn là chế độ làm việc én định của động cơ ở chế độ

định múc Ở chế độ định mức là chế độ động cơ làm việc khắc nghiệt nhất nên khi tính toán cho chế độ định mức thỏa mãn thi các chế độ khác của đông cơ củng dược thỏa màn

Để đơn giản †a chỉ xét trao đổi nhiệt đối lưu và bỏ qua các tôn thất nhiệt, Do

đó nhiệt độ ra khỏi động cơ bằng nhiệt độ nước vào két làm rnải và nhiệt độ ra khôi kết nước cũng chính la nhiệt độ nước vào động cơ

Ngoài ra, thea giả thiết này thí nhiệt lượng do môi chất trong xylanh truyền

cho nước làm mat trong động cơ bằng nhiệt lượng trao đổi giữa nước và không khí

tại két nước Đây cũng chỉnh là nhiệt hượng mà bơm nước và quạt mang đi #an đây

ta sẽ linh cụ thé các đại lượng này để xây dựng hệ phương trình mê lâ hệ thẳng

3.2 Xác định các (ôn thất án suất

3.3.1 Tân thất qua kết nước làm mắt

2.2.2 Tân thất qua bơm nước ly tâm

2.2.3 Tân thất qua van hằng nhiệt

2.24 Tân thất qua dường ông dẫn

3.2.5 Tân thẮt qua các gác bon

1.3 lệ phương trình tính toán

2.3.1 Nhiệt tryễn từ động cơ qua vách x ÍaHÍt cíta nước

Cẻ thể linh toản lượng nhiệt truyền từ động cơ cho nước làm mái theo các phương pháp sau đây

3.4.1.1 Phương pháp cân bằng nhiệt

Nhiệt lượng từ động cơ truyền cho nước làm mát có thể xác định bằng phương,

trình cân bằng nhiệt của động cơ và được xác định theo cêng thức (20-3) [1]

Qn Qo= (QF On + Qa + Qa Qa) Trong đỏ

Qo: nbiét lượng tổng cộng đưa vào động cơ khi động cơ làm việc ở một trạng thái phụ tải đã cho

Q¿: nhiệt lượng tương đương với cảng có ích của động cơ

Q¡¡ nhiệt lượng do khí thải đcm ra ngoài

Qá¿¿ nhiệt lượng tốn thất de cháy Không hoàn toàn

Qz nhiệt lượng truyền cho dẫu bôi trơn

Qc: nhiệt lượng tương đương với các tổn thắt nhiệt lượng khác không tỉnh vào các thành phần nói trên của phương trinh cân bằng nhiệt

Các thành phần nhiệt lượng trên đều được tính theo công thức giới thiệu trong

4 cân bằng nhiệt của đồng eơ của [2]

3.3.1.3 Phương pháp thông kê thực nghiệm

Lượng nhiệt tử động cơ truyền cho nước làm mái tỉnh theo phương pháp sử dụng số liệu thống kê thực nghiệm khi nghiên cứu cân bằng nhiệt động cơ

Nếu tính theo phần trăm của toán bộ số nhiệt lượng đua vào động cơ thủ nhiệt lượng, được xác định theo công thúc (20-4) [1]

Gig: Im lượng nhiên liệu liêu thụ (kg⁄) Œạ g N, với

s„ suất tiêu thụ nhiên liệu cóich — (g/mlh)

Qu: nhiét trị của nhiên liệu (kg)

Vậy lượng nhiệt được tính theo phương pháp thực nghiệm được xác định theo công thức sau:

Qin = Gn Qn Be Ne

3.3.1.3 Phương pháp truyền nhiệt

Ta dùng phương trình Newton — Richman

Q=øF(- tr)

F: điện tích trao đổi nhiệt giữa môi chất trơng xylanh với vách các chỉ tiết khác œ: hệ số trao đổi nhiệt, thường tính theo cỏng thức thực nghiệm của Woschni +: nhiệt độ của môi chat trong xylanh

ty: nhiệt độ vàch các chỉ tiết

Phương pháp nay khả chính xác nên được sử dụng tuơng đổi phổ biến nhưng đời hỏi nhiều thông số phức tạp khi tính ơ và khối lương tính toán khá nhiều

3.32 Nhiệt truyền từ nước trong két cho không Khí

Tỉnh toán kết nước bao gẩm việc xác định bê mặt tán nhiệt để trưyền nhiệt từ

nước vào môi trưởng không khi xung quanh

Xác định bé mặt lán nhiệt để truyền nhiệt đựa lrên cơ sở lý thuyết Iruyễn nhiệt Quả trình truyền nhiệt rong bộ tản nhiệt chủ yếu là tiếp xúc đối lưu còn truyễn

nhiệt búc xa rất bé không đáng kẻ nên không tính Két nước tân nhiệt của đồng cơ ö

tô mảy kéo có một mặt tiếp xúc với nước nóng, và mặt kia tiếp xúc với không, khí

Do đỏ truyền nhiệt tù ước vào không klủ là sự truyền nhiệt từ môi chất nảy tới môi chất khác qua thành mỏng Như vậy quá trình truyền nhiệt cở thể phân làm ba giai

đoạn ứng vỏi ba phương trình truyền nhiệt sau

Từ nước đến mặt thành ông bên trong,

Qin = Ore Pre tị) Ó.1)

Qua thánh ông,

Qin =A Fue Girt S (2.2)

Từ mặt ngoài của thành óng đến không khí

Qu = Ose Fag testa) (2.3)

Que! nhiét Inong của động cơ truyền cho nước làm mát bằng lượng nbiét din

qua bộ tân nhiệt (1⁄4)

ơ„ : hệ số tân nhiệt từ nước làm mát đến thảnh áng của bộ tán nhiệt

(Wim) độ)

hệ số tản nhiệt từ thành ống của bộ tàn nhiệt vào không khí (WimÌ độ)

2; hệ số đẫn nhiệt của vật liêu làm Sng lan nhiệt (W/m độ),

Fy, dign tích bể mặt tiếp xúc với nuớc nóng an’)

Fy, điện tích bẻ mặt tiếp xúc với không khi (mộ

tạ„, tạ: nhiệt độ trung bình của bể mặt trong vả ngoài của thành ống,

t„ tạ: nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong bộ tản nhiệt và của không

khi đi qua hộ tàn nhiệt

4.3.3 Nhiệt lượng do barH nước tãi đi

Lưu lượng nước tuần hoàn trong, hệ thông làm mát phụ thuộc vào nhiệt lượng

do nước làm mát mang đi và chênh lệch nhiệt độ của nuớc được xác định thao công, thức (20-8) [1] Ở đây có tính đến tôn thất áp suất được tính như sau:

G„ Lưu lượng bơm nue (ke/s)

Qạ„: nhiệt lượng truyền cho nước làm mát (⁄4)

C,: tỷ nhiệt của nước (1/kg độ)

3.3.4 Nhiệt do quạt gió mang đi

Lưu lượng không khí qua két phụ thuộc vào nhiệt hưọng mà quạt gió mang đi

và chênh lệch nhiệt độ của khẳng khi truớc và sau két làm mắt được xác định theo công thức (20-14) [1]

Qui Cúc- Giác (hạ: — tàu) @.8)

Gia: lưn lượng không khí (ke/S)

Cá; nhiệt dung riêng của không khi (J/kgÌC)

thể

ING 3

TÍNH TOÁN BƠM NƯỚC, QUẬT GIỎ, KÉT NƯỚC THEO YEU CAU CUA

MÔ HÌNH TÍNH TOAN TONG THE 3.1 Các thông số làm việc cơ bản cửa máy thủy lực

Hình 3.1 Nắng lượng của máy thas} lực

Năng lượng đơn vị tại mặt cắt A-A 1a:

œ: hệ số điển chỉnh động năng

Z, y: độ cao và trọng lượng riêng chất lòng,

Chẻnh lệch năng lượng đơn vị của dòng chất lỏng qua máy thuỷ lực giùa Á vả Bla:

egy — Po Pa 4 fn ¥A— My 4(L, hy)

Nếu:

Aopx >0, có nghĩa là động chất lông được máy thuỷ lực cung cấp năng lượng, khi đó máy thuý lực là bơm

Aea < 0, có nghĩa là máy thuỷ lục được đỏng chất lỏng cung cấp năng lượng,

khi đó máy thuỷ lực là động cơ thuỷ lực

Ae thường ký hiệu lâ I1, tính bằng mét cột chất lỏng, gọi lá cột áp của máy thủy lục

Vậy cội áp của máy thuỷ lực là năng lượng đơn vị của dòng chảy Irao đổi được với máy thuỷ lực

Lượng chất lỏng chuyển động qua máy thủy lực trong một đon vị thời gian gọi

là lưu lượng Lưu lượng có thể tỉnh bằng đơn vị thể tích hoặc trọng lượng:

Q Gọi là lưu lượng thể tích, 66 đơn vị là: m⁄h, mì

31

G: Gọi là lưu lượng khối lượng, có đơn vị là: kg⁄s, tân/h

Quan hệ giffa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng lả

6=+.Q./8)

Trong đó

+: trọng lượng riễng,

8: gia tốc trọng trưởng (m/s”)

3.1.3 Công suÃi và hiệu suất

Công suất thửy lực của máy thủy lực lả cơ năng mà chất lỏng trao đôi với máy

trong một đơn vị thời gian, lý hiệu là Nụ Vậy có thể suy ra công suất thuỷ lục của

máy thuỷ lực chính bằng tích của cột áp với luu lượng trọng lượng của mắy

Nu=+Q.H Công suất lảm việc của máy thủy lực là công suất trên trục của máy khi làm việc, ký hiệu là N Mều máy lâm việc không cỏ tên thất thí N = Nụ Nhưng trong

thực tế máy thủy lực nào lam việc cũng có tổn thất, do đó công suất trên trục của

máy khác với công suất thuỷ lục

Đi voi bam: N > Ny

Hé sé 1 < | goi la higu suat cia bom

Hiệu suất của mảy thủy lực đánh giá tổn thất năng lượng trong quá trình máy trao đỗi năng lượng với chất lỏng

Tân thất năng lượng trong máy Thưỷ lực gỗm có ba loại:

Tổn thất cột áp của đông chảy qua máy gọi là tẳn thất thu lục, được đánh giả

bằng hiệu suất thuỷ lực còn gọi lá hiệu suất oột ap, ky higu la ny

Tổn thất ma sát của các bộ phận cơ khí trong máy thủy lục gọi là tổn thất cơ

khí, được đánh giá bằng hiệu suật cơ khí, ký hiệu là nị

Tổn thải đe rõ rí chất lông làm giảm lưu lượng làm việc của máy, gọi lả tốn

thất lưu lượng, được đánh giá bằng hiệu suất lưu lượng, ký hiệu là 'ịc,

Vậy hiệu suất tổng của máy thủy lực:

1 Ne Te Ne

3.1.4 Dặc tính của bơm II =ƒ(QO)

3.1.4.1 Đặc tính lý thuyết của bơm

Xét bơm ly tâm thể hiện trên hình về 3.2

Tình 3.2 Cánh quạt bơm by tam Cột áp mà máy tạo được phụ thuộc vào sự biển đổi năng lượng của đông chất lỏng và khả năng sinh công của lực Ïy tâm

Ở đây ta xây đụng quan hệ giữa cột áp mảy tạo được và các thánh phân tốc độ

đặc trưng cho hai quả trình trên

Như đã biết tù thủy lực học, năng lượng bảnh xe công tác truyền cho chất lưu được xác định bởi các tốc độ tuyệt đổi, tương đổi và tắc đô vòng tại các tiết điện

Ó đây: p.Q.c-r:, 6.Q.ouri lá moment động lượng ở các tiết diện vào và ra

trong một đợn vị thời gian At = 1 giâỵ

Thay ác giá trị rị, r+, © ©ôsơi, ợcosơ: từ tam giác tốc độ ta đượo giá trị

mmoment tác đông của cảnh quạt và đòng chất lỏng,

Mặt khác, công suật còn có thể xác định từ cội áp Ở đây ta coi công suất bánh

xe cung cấp cho đòng là công cần thiết để nâng lượng chất lỏng san 1 giây p.Q, kg/s lên đô cao H, m

(md,n} neolgB,

3600g 60gb, Nến số vòng quay là hằng số và kích thróc máy cho trước, tức lả n = const và

Ở trên là đường đặc tính lý thuyết, chưa kẻ đến tổn thất trong bơm Để lê đến

tấn thất trong bơm ta cân đi xác định đưởng đặc tính thực nghiệm

Độ có được đặc tính thực nghiệm của bơm ta yêu cần nhả sản xuất cung cấp, nêu không có được đặc lính do nhà sản xuất cung cấp, la sẽ xảy đựng đặc tính Thue nghiệm của bơm nhờ bằng thử đường đặc tính của bơm thẻ tích Khi đà có bơm nước ta sẽ lắp đặt bơm lên băng thờ rồi tiến hành đo để lấy đặc tính của bơm

3.2 Điểm Bm việc và sự điều chỉnh điểm làm việc của bơm

3.2.1 Điễm làm việc

Bơm bao giờ cũng làm việc trong 4

một hệ thống cụ thể nảo đẩy Khi bơm làm

việc ôn định thì cột áp (đấy) của bơm bằng H (A) A

cột áp (cắn) của hệ thông, Hay một chế độ

Hb

lam việc của bom trong một hệ thống có thé biểu dién bằng giao điểm của hai Tic

đường đặc tính (của bơm và của hệ thông) aay Q

Hình 3.4, Diém lam vide của hệ

trong củng một hệ toa độ Giao điểm đó gọi

thẳng bơ — lưới

lả điểm làm việc của hệ thống

Trên hỉnh 3.4, điểm A (gian điểm của hai đường đặc tỉnh của bơm và hệ

thẳng) biểu thị một chế độ làm việ của hệ thông bơm với cội áp Hạ và lưu lượng,

Gà

3.32 Phương pháp điều chính điểm làm việc cũa hệ thông

Trong quả trình làm việc do yêu cầu kỹ thuật nhiều Khi cần phải thay đổi điểm

làm việc của hệ thống bon, túc là thay đổi chế độ làm việc của bơm (hoặc của hệ

thống) Quả trình thay đổi điểm làm việc của bơm theo một yêu cầu nảo đỏ gọi là quả trinh điều chỉnh

Đổi vỏi một hệ thẳng bơm thông thường, có hai phương pháp điển chỉnh như

sau

Điều chỉnh bằng khoả: mục đích của phương pháp nảy là lạo nên sự thay đổi

đường đặc tính lưới bằng cách điều chỉnh (đóng hoặc mở) khoá ở ống đẩy để thay đổi lưu lượng của hệ thông (không điều chỉnh khoá ở ống hút vi có thể gây nên hiện

tuợng xâm thục trong bom)

36

Hình 3.5 Điều chỉnh bơm bằng khố

Trên Hình 3.5 khi mở khố hồn toản thì cĩ điểm làm việc A ŒIạ Qạ) Khi

đĩng bớt khoa lại thi tốn thất khố sẽ tăng lên (C„- €¿) lưu lượng của hệ thống giảm

di, nghia là đường đặc linh lưới sẽ thay đổi, đốc hơn, trong khi đỏ đường đặc tính

bơm vẫn khơng đổi, và như vậy điểm làm việc từ A chuyển đến B (Hạ, Qs)

Phương pháp điều chỉnh này đơn giản, thuận tiện nhưng khơng kính tế vi gây thêm tổn thất ở khỏa (Chà¡) khi điển chính và chỉ điều chính được trong pham vì

hạn chế

Điệu chỉnh bằng số vẻng quay của trục bơm

Nội dung của phương pháp này là làm thay đổi đường đặc lính riêng của bơm

bằng cách thay đổi số vịng quay của trục bơm

37

Op Qn Q

Hình 3.6 Diễu chính bam bang thay déi sỐ vàng quay

Trên hình 3.6 thẻ hiện nội dung của phương pháp diểu chỉnh này, Điểm lắm:

việc A (Hy, Q,) tng với số vòng quay nạ Khi tăng số vòng quay đến ng > nạ thì

đường đặc tính của bơm sẽ kháe đi, trong khi đó đường đặc tính lưới không thay

đổi, điểm làm việc từ A chuyển đến B (Hạ, Qs)

Phương pháp điểu chỉnh này được đùng cho cáo bơm có thiết bị thay đổi số

vòng quay So với phương pháp điều chỉnh bằng khoá, phương pháp này kinh tế hơm Nhưng đổi với những bơm không có thiết bị thay đối số vòng quay làm việc thì

điều chỉnh bằng khoá là phương pháp thing dung

38

3.3 Thiết lập đặc tính bơm nước

Hình 3.7 Cảnh quạt bơm nước

Tiể thiết lập đặc tính bơm nước đâu tiên ta tỉnh toán bơm nước theo các thông

số của bom

Các thông số của bơm saur

Góc giữa các phương vận tốc C¡ và Ca tương ứng là | mị và a»

Tỷ số truyền của bơm i

Số vòng quay ctia bom ny vgiph

Chiễn dày cảnh bơm tại cửa vào và của ra m ø ø|mm

39