موضوع :
پروژه سیستم خنک کاری موتور
( فایل word قابل ویرایش )
تعداد صفحات : ۷۲
مقدمه :
موازنه جریان های مختلف انرژی ، توسط محقیقن بسیاری در موتور های احتراق داخلی مورد بررسی قرار گرفته است . نتایج نشان می دهد که میزان انرژی که از طریق انتقال حرارت از موتور دفع می شود . سهم عمده ای از کل انرژی است که به موتور داد ه می شوند در برخی موارد ( بخصوص در دور های کم ) حتی بیشتر از کار خروجی موتور می باشد .
به طور متوسط میزان انرژی دفع شده از طریق انتقال حرارت در حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد کل انرژی ورودی به موتور را می تواند شامل شود . بنابر شرایط کارکرد موتور ، شرایط هوا دهی روی آن ، تخلیه هوا از محفظه موتور و روغن کاری ، دفع درصدی از این انرژی حرارتی بر عهده رادیاتور خواهد بود . البته در طراحی سیستم خنک کاری ، ضریب اطمینان لازم برای اعمال این درصد در نظر گرفته می شود .
ضرورت خنک کاری در موتور احتراق داخلی :
موتور های احتراق داخلی که از سوختهای هیدروکربنی استفاده می کنند . در دمای کاری بالایی قرار می گیرند به طوری که گاز های درون سیلندر ، به دمائی بیش از ۲۵۰۰ K می رسند و این موجب گرم شدن قطعات می شود . حال اگر این قطعات توسط خنک کننده ای مثل آب و یاهوا خنک نشوند ، شاهد آسیب دیدگی کلی موتور خواهیم بود . زیرا در دمای بالا مقاومت مکانیکی قطعات درگیر تا حدود زیادی کاهش می یابد و نیز در هنگام احتراق پدیده کوبش را شاهد هستیم .این دو عامل در یکدیگر و حتی هر یک به تنهایی ، به قطعات آسیب شدید می رسانند .
در برخی موارد نیز به دلیل انبساط بیش از حد ، قطعات درگیر ، در یکدیگر گیر خواهند کرد . همچنین دمای کاری بالا ، راندمان حجمی نا مطلوب را به دنبال دارد . که این در کنار پدیده کوبندگی موجب افت راندمان موتور خواهد شد . بنابراین با توجه به مقدمات فوق سه دلیل مهم لزوم خنک کاری را به شکل زیر می توان خلاصه نمود :
- افزایش راندمان حجمی
- اطمینان از یک احتراق مناسب
- اطمینان از عملکرد مناسب قطعات مکانیکی
میزان خنک کاری باید در حد نیاز و به اندازه باشد ، زیرا دمای کاری پایین موتور نیز معایب خاص خود رادارد . به عنوان مثال در موتور سرد ، اختلاط سوخت و هوا ، به دلیل تبخیر نا مناسب سوخت ، خوب انجام نمی گیرد که این نامطلوب و غیر اقتصادی بودن کارکرد موتور را موجب می شود و یا اینکه دمای کاری پایین موتور به دلیل افزایش ویسکوزیته روغن ، موجب خشک کار کردن موتور می شود . بنابراین با توجه به دلایل و موارد ذکر شده ، می توان گفت : طراحی سیستم خنک کاری برای قرار گیری موتور و سیستم خنک کاری در شرایط بهینه از حساسیت ویژهای برخوردار است .
برای درک کافی از از نیاز موتور به سیتم خنک کاری اثرات افزایش یا کاهش دمای کارکرد موتور در زیر آمده است :
اثرات افزایش دمای کارکرد موتور
- بهره برداری در دماهای بالا ، بار های زیاد با سرعت بالا بدون عملیات خنک کاری باعث اکسیداسیون روغن روغنکاری می شود . در این شرایط ممکن است با بالا رفتن دما لعاب و رسوب شکل بگیرد به طوری که رینگ و پیستون نتواند کار خود را انجام دهد و موجب ایجاد خراش در سیلندر شود . به همین ترتیب اکسیداسیون روغن می تواند باعث خوردگی و سایش بعضی از انواع یاتاقان ها می شود
- اگر دمای کارکرد خیلی بالا باشد نقاطی از پستون ها و قسمت های از میل لنگ که در یاتاقان ها می چرخند منبسط می شود و باعث خروج آنها از لقی مجاز می شود که این تغییرات سبب صدمات جدی در یاتاقان ها و رینگ ها می شود .
- سطوح داخل محفظه احتراق از قبیل پای سوپاپ خروجی و شمع ممکن است آنقدر گرم شوند که جرقه در زمان زودتر اتفاق بیفتد .این شرایط همانطور که میدانیم جرقه پیشرس نامیده می شود که اگر برای مدتی ادامه یابد باعث خسارت عمده به موتور می شود .
- اگر مخلوط تازه وارد شده به سیلندر خیلی گرم شود . چگالی آن کاهش می یابد و در نتیجه قدرت آن کاهش می یابد مخصوصا در موتور های بنزینی .
- با افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت به محفظه احتراق و افزایش فشار در مانیفولد ورودی ، اصطکاک مکانیکی افزایش یافته و از قدرت خروجی موتورمی کاهد .
اثرات کاهش دمای کارکرد موتور
- افزایش خنک کاری باعث کم شدن راندمان حرارتی می شود همچنین مانع تبخیر مناسب سوخت می شود که باعث کاهش راندمان موتور و همچنین رقیق شدن روغن می شود .
- عدم تبخیر مناسب سوخت ، فیلم روغن بر روی دیواره های سیلندر را از بین می برد و باعث افزایش فرسایش سطوح داخلی سیلندر می شود .
- روغن روغنکاری موتور در زمان هایی که دمای عملکرد پایین است قادر به نگهداری مناسب قطعات نیست .لزجت زیاد باعث عدم جریان مناسب روغن می شود بنابراین افزایش اصطکاک مکانیکی به وجود می آید و راندمان کاهش می یابد
به طور کلی خنک کاری بیش از حد باعث کاهش قدرت ، ضرر اقتصادی مصرف بیشتر سوخت و کاهش طول عمر قطعات موتور را به همراه دارد .
فهرست :
مقدمه
ضرورت خنک کاری در موتور احتراق داخلی
اثرات افزایش دمای کارکرد موتور
اثرات کاهش دمای کارکرد موتور
فصل اول : تئوری انتقال حرارت
تاثیر شرایط عملکرد
فصل دوم : سیستم خنک کاری و اجزای آن
سیستم خنک کاری آبی
ضد یخ
ترموستات
رادیاتور
محاسبه سطح انعکاس حرارتی رادیاتور
درب رادیاتور
واتر پمپ
پروانه
سیستم خنک کننده هوائی
محاسبات سطح برای سیستم هوا خنک
پروژه سیستم خنک کاری موتور