Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống làm mát
tải về 4.69 Mb.
|
IR2110
4 5 6 7 8 93 21 Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 1,5. Ống dẫn nước; 2. Gió làm mát; 3. Két nước; 4. Nắp két nước; 6. Quạt gió; 7. Thân máy; 8. Xy-lanh; 9. Áo nước Nguyên lý làm việc Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và nguội. Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong trong két nước. Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của buồng đốt làm nhiệt độ tăng lên (khối lượng riêng giảm), nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (3). Quạt gió 6 được dẫn động bằng pu-li từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két làm giảm nhiệt độ của nước trong két (khối lượng riêng tăng). Nước có nhiệt độ thấp hơn sẽ chìm xuống khoang dưới của két và đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn. Độ chênh áp lực nước phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước. Khi mới khởi động, nhiệt lượng cấp cho nước thấp vì vậy nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ làm việc. Sau đó nhiệt độ động cơ tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ tăng làm tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ. Hệ thống có nhược điểm là nước vận tốc lưu động của nước nhỏ v = 0,120,19 m/s. Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xi-lanh được làm mát không đều. Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra. Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các hệ thống làm mát sau: Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín; Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức một vòng hở; Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín Cấu tạo 6 5 4 3 2 1 7 11 8 Hình 1.3: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín Thân máy; 2. Đường nước ra khỏi động cơ; 3. Bơm nước; 4. Ống nước nối tắt vào bơm; 5. Nhiệt kế; 6. Van hằng nhiệt; 7. Két làm mát; 8. Quạt gió; 9. Ống dẫn nước về bơm; 10. Két làm mát dầu; 11. Vít xả nước Hệ thống bao gồm: Các áo nước bao bọc buồng đốt động cơ; Két nước và các đường ống dẫn nước; + Đường dẫn nước số 2 là đường nước từ động cơ về két làm mát; + Đường dẫn nước số 4 là đường nước dẫn nước quay lại động cơ khi van hằng nhiệt đóng; + Đường dẫn nước 9 là đường dẫn nước từ két làm mát về động cơ; Van hằng nhiệt có nhiệm vụ đóng mở đường nước từ động cơ về két nước; Bơm nước và quạt gió được dẫn động bởi động cơ nhờ dây đai Nguyên lý làm việc Khi động cơ hoạt động, bơm ly tâm quay nhờ đai truyền từ puly trục khuỷu. Nước làm mát từ bơm nước qua ống phân phối vào các khoang chứa của các xilanh ở thân máy. Sau đó, nước được đẩy lên nắp máy để làm mát buồng cháy. Nước hấp thu nhiệt từ các bộ phận của động cơ sẽ nóng lên và theo ống dẫn đến van hằng nhiệt. Tại đây, nước được chia làm 2 dòng: Khi nhiệt độ nước vượt quá nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt, van mở cho nước ra két làm mát, qua bình làm mát dầu bôi trơn rồi trở về đường nước vào của bơm nước. Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo vòng tuần hoàn lớn. Khi nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ mở của van hằng nhiệt, van đóng nước trở về đường nước vào của bơm nước. Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo vòng tuần hoàn nhỏ. Khi mới khởi động, nhiệt độ động cơ còn thấp nên nước làm mát sẽ lưu động theo vòng tuần hoàn nhỏ. Điều này giảm bớt thời gian hâm nóng máy. Khi đạt nhiệt độ cần làm mát, van bằng nhiệt sẽ mở để nước tuần hoàn theo vòng tuần hoàn lớn hoặc cả hai vòng tuần hoàn. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hở Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín. Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 1000C hoặc cao hơn. Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài). Do đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ. So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xi-lanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên. Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xi-lanhvào nước làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này không có lợi cho chế độ làm mát. 5 4 3 Hình 1.4: Hệ thống làm mát một vòng hở Đường nước phân phối; 2. Thân máy; 3. Nắp máy; 4. Van hằng nhiệt; 5. Đường nước ra vòng hở; 6. Đường nước vào bơm; 7. Đường nước nối tắt về bơm; 8. Bơm nước. 1.2.3.3. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín và hở Cấu tạo 6 5 4 Hình 1.5: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn kín và hở Đường nước phân phối; 2. Thân máy; 3. Nắp xi-lanh; 4. Van hằng nhiệt; 5. Két làm mát; 6. Đường nước ra vòng hở; 7. Bơm nước vòng hở; 8. Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9. Đường nước tắt về bơm vòng kín; 10. Bơm nước vòng kín. Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn như nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy. Nguyên lý làm việc Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xi-lanh đến két làm mát nước ngọt (5). Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5). Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài 2 3 4 5 6 Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài Động cơ; 2. Van tiết lưu; 3. Bộ tách hơi; 4. Quạt gió; 5. Bộ ngưng tụ nước;6. Không khí làm mát; 7. Bơm nước. Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7). Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ). Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau: Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng nhiệt trước cho nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8). Nước tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2. Từ động cơ nước lưu động 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 do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2> t’ra> tra nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PK > P1 Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải Động cơ; 2. Tuabin tăng áp; 3. Đường thải; 4. Bộ tăng nhiệt cho hơi nước; 5. Bộ tăng nhiệt cho nước ra; 6. Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ tách hơi; 7,9. Van tiết lưu; 8. Bộ tách hơi nước; 10. Tuabin hơi; 11. Bộ ngưng tụ; 12,14,15,16. Bơm nước; 13. Thùng chứa nước. Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10), rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi. Nước làm mát của vòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để pít-tông làm mát nước trong mạch kín Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu này. Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ của các chi tiết máy cao. Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt. Ngoài ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn. Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát nhiệt độ cao: Ưu điểm: Có thể nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ lên khoảng 6 7%. Chẳng hạn dùng hệ thống làm mát có nhiệt độ cao có thể nâng hiệu suất của động cơ khoảng 0,46 0,47 trong khi dùng hệ thống làm mát thông thường chỉ đạt hiệu suất 0,40 0,42. Giảm được lượng tiêu hao nước và không khí làm mát, do đó có thể giảm được kích thước bộ tản nhiệt. Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng. Nhược điểm: Tuy nhiên, hệ thống làm mát loại này có nhiều nhược điểm là nhiệt độ của các chi tiết máy tương đối cao nên chú ý đảm bảo khe hở lắp ghép bằng cách sử dụng vật liệu chế tạo các chi tiết có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ; tăng độ bền nhiệt của các bộ phận hệ thống làm mát cũng như phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt hơn. Đối với động cơ xăng cũn phải chú chống hiện tượng kích nổ. tải về 4.69 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|