Chương 11: Tính toán hệ thống làm mát

Ch­¬ng 11 TÝnh to¸n hÖ thèng lµm m¸t TÝnh to¸n hÖ thèng lµm m¸t b»ng n­íc: X¸c ®Þnh l­îng nhiÖt tõ ®éng c¬ truyÒn cho n­íc lµm m¸t: NhiÖt ®é tõ ®éng c¬ truyÒn cho n­íc lµm m¸t cã thÓ coi gÇn b»ng sè nhiÖt l­îng ®­a qua bé t¶n nhiÖt truyÒn vµo kh«ng khÝ, l­îng nhiÖt truyÒn cho hÖ thèng lµm m¸t cña ®éng c¬ x¨ng chiÕm kho¶ng 20 ¸ 30%, cßn cña ®éng c¬ ®iªden chiÕm kho¶ng 15 ¸ 25% tæng sè nhiÖt l­îng do nhiªn liÖu to¶ ra. NhiÖt l­îng Qlm cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau ®©y: Qlm = q’lm Ne, (J/s) ; (11.2) Trong ®ã: q’lm- L­îng nhiÖt truyÒn cho n­íc lµm m¸t øng mét ®¬n vÞ c«ng suÊt trong 1 ®¬n vÞ thêi gian (J/kW.s); §èi víi ®éng c¬ x¨ng: q’lm = 1263 ¸ 1360 J/kW.s (1300 ¸ 860 kcal/ml.h) §èi víi ®éng c¬ ®iªden: q’lm = 1180 ¸ 1138 J/kW.s ( 760 ¸ 720 kcal/ml.h). Cã trÞ sè Qlm, ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc l­îng n­íc Glm tuÇn hoµn trong hÖ thèng trong 1 ®¬n vÞ thêi gian: (11.3) Trong ®ã : Cn - Tû nhiÖt cña n­íc lµm m¸t (J/kg.®é ); N­íc: Cn = 4187 J/kg®é (1,0 kcal/kg.®é ), £tylen glucon Cn = 2093J/kg®é (0,5kcal/kg. ®é). Dtn - HiÖu nhiÖt ®é n­íc vµo vµ ra bé t¶n nhiÖt: Víi ®éng c¬ « t« m¸y kÐo Dtn = 5 ¸ 100C. Víi ®éng c¬ tµu thuû Dtn = 5 ¸ 200C khi dïng víi hÖ thèng lµm m¸t hë vµ 7 ¸ 150C víi hÖ thèng kÝn. TÝnh to¸n hÖ thèng lµm m¸t th­êng tÝnh ë chÕ ®é c«ng suÊt cùc ®¹i. TÝnh kÐt n­íc: Bao gåm viÖc x¸c ®Þnh bÒ mÆt t¶n nhiÖt ®Ó truyÒn nhiÖt tõ n­íc ra m«i tr­êng kh«ng khÝ xung quanh. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cña mÆt t¶n nhiÖt trªn c¬ së lý thuyÕt truyÒn nhiÖt. TruyÒn nhiÖt trong bé t¶n nhiÖt chñ yÕu lµ ®èi l­u. KÐt n­íc t¶n nhiÖt cña ®éng c¬ « t« m¸y kÐo cã mét mÆt tiÕp xóc víi n­íc nãng vµ mÆt kia tiÕp xóc víi kh«ng khÝ. Do ®ã truyÒn nhiÖt tõ n­íc ra kh«ng khÝ lµ sù truyÒn nhiÖt tõ m«i chÊt nµy ®Õn m«i chÊt kh¸c qua thµnh máng. Nh­ vËy qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt cã thÓ ph©n ra lµm ba giai ®o¹n øng víi ba ph­¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt sau: - Tõ n­íc ®Õn mÆt thµnh èng bªn trong: Qlm = a1 F1 (tn - td1), J/s; (11-4) - Qua thµnh èng : Qtm = l.F1 ( td1- td2)/d J/s; (11-5) - Tõ mÆt ngoµi cña thµnh èng ®Õn kh«ng khÝ : Qlm= a2 F2 (td2 - tkk), J/s; (11-6) Trong ®ã : Qlm - NhiÖt l­îng cña ®éng c¬ truyÒn cho n­íc lµm m¸t b»ng nhiÖt l­îng do n­íc dÉn qua bé t¶n nhiÖt (J/s); a1 - HÖ sè t¶n nhiÖt tõ n­íc lµm m¸t ®Õn thµnh èng cña bé t¶n nhiÖt (W/m2.®é); l - HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµm èng dÉn nhiÖt W/m.®é (kcal/m.h0C); d - ChiÒu dµy cña thµnh èng (m); a2 - HÖ sè t¶n nhiÖt tõ thµnh èng cña bé t¶n nhiÖt vµo kh«ng khÝ, tÝnh W/m2. ®é (kcal/m.h0C); F1 - DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc víi n­íc nãng (m2); F2 - DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc víi kh«ng khÝ (m2); td1,td2 - NhiÖt ®é trung b×nh cña bÒ mÆt trong vµ ngoµi cña thµnh èng; tn,tkk - NhiÖt ®é trung b×nh cña n­íc lµm m¸t trong bé t¶n nhiÖt vµ cña kh«ng khÝ ®i qua bé t¶n nhiÖt. Gi¶i c¸c ph­¬ng tr×nh trªn ta cã: F2 (tn - tkk) = kF2 (tn - tkk) (11-7) DiÖn tÝch tiÕp xóc víi kh«ng khÝ F2 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: lµ hÖ sè truyÒn nhiÖt tæng qu¸t cña kÐt n­íc. DiÖn tÝch F2 th­êng lín h¬n diÖn tÝch F1 v× F2 cßn tÝnh ®Õn diÖn tÝch cña c¸c c¸nh t¶n nhiÖt. Tû sè gäi lµ hÖ sè diÖn tÝch, ®èi víi lo¹i kÐt dïng èng n­íc dÑp cã thÓ chän j = 3 ¸ 6. NhiÖt ®é trung b×nh cña n­íc lµm m¸t trong kÐt n­íc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau ®©y : ; Trong ®ã, nhiÖt ®é n­íc vµo tnv vµ nhiÖt ®é n­íc ra tnr cña kÐt n­íc cã thÓ lÊy b»ng nhiÖt ®é n­íc vµo vµ nhiÖt ®é n­íc ra cña ®éng c¬. NhiÖt ®é trung b×nh cña kh«ng khÝ lµm m¸t: . NhiÖt ®é kh«ng khÝ vµo (tkkv) phÝa tr­íc bé t¶n nhiÖt lÊy b»ng 400C. Chªnh lÖch nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ qua bé t¶n nhiÖt Dtkk lÊy b»ng 20 ¸ 300C. Víi: tkkr = tkkv + Dtkk. HÖ sè a1 cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm. TrÞ sè thÝ nghiÖm cña hÖ sè a1 thay ®æi trong kho¶ng a1= 2326 ¸ 4070 (W/m2.®é). H×nh 11-1. Quan hÖ cña hÖ sè truyÒn nhiÖt k víi tèc ®é kh«ng khÝ wkk HÖ sè l cña ®ång l¸ l = 83,9 ¸ 126 (W/m.®é) cña hîp kim nh«m 104,8 ¸ 198 (W/m.®é) cßn cña thÐp kh«ng gØ 9,3 ¸ 18,6 (W/m.®é). HÖ sè a2 phô thuéc chñ yÕu vµo tèc ®é cña kh«ng khÝ wkk. Khi thay ®æi wkk tõ 5 ¸ 60 m/s th× hÖ sè a2 thay ®æi ®ång biÕn tõ 40,6 ¸ 303 (W/m2.®é). HÖ sè k cho bé t¶n nhiÖt kiÓu èng cã thÓ x¸c ®Þnh theo ®å thÞ k = f(wkk) trªn h×nh (11-1). Theo sè liÖu thÝ nghiÖm, x¸c ®Þnh bÒ mÆt lµm m¸t cña bé t¶n nhiÖt, cã thÓ lÊy k » a2 vµ cã thÓ tÝnh gÇn ®óng a2 = 11,38 (W/m2.®é). Trong ®ã: wkk - Tèc ®é cña kh«ng khÝ ®i qua bé t¶n nhiÖt (m/s), Khi kh«ng tÝnh ®Õn c¸c tæn thÊt nhiÖt: Qlm = Ckk Gkk(tkkr - tkkv) (11-8) Do ®ã: . T­¬ng tù, tõ c«ng thøc (11-3) chóng ta t×m ®­îc nhiÖt ®é cña n­íc khi ra khái kÐt n­íc. . Víi ®éng c¬ « t« m¸y kÐo, trÞ sè Gkk cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm: Gkk = (0,053 ¸ 0,102)Ne, kg/s Trong ®ã: Ne- C«ng suÊt cùc ®¹i (kW) (trong hÖ ®¬n vÞ cò Gkk tÝnh kg/h, Ne tÝnh theo m· lùc th×: Gkk = 140 ¸ 270 Ne, kg/h). DiÖn tÝch F2 còng cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm gÇn ®óng: F2 = f2 Ne (m2) Trong ®ã: f2 - HÖ sè diÖn tÝch lµm m¸t cña kÐt n­íc øng víi mét ®¬n vÞ c«ng suÊt m2/kW; Ne - C«ng suÊt cã Ých cùc ®¹i cña ®éng c¬ (kW). Víi ®éng c¬ « t« du lÞch f2 = 0,136 ¸ 0,313 m2/kW (0,10 ¸ 0,23 m2/m· lùc), ®éng c¬ « t« t¶i f2 = 0,024 ¸ 0,408 m2/kW (0,15 ¸ 0,30 m2/m· lùc) vµ cho ®éng c¬ m¸y kÐo f2 = 0,408 ¸ 0,543 m2/kW (0,30 ¸ 0,40m2/m· lùc). Dung tÝch cña hÖ thèng lµm m¸t b»ng chÊt láng øng víi mét ®¬n vÞ c«ng suÊt (Vlm/Ne) th­êng trong kho¶ng: §éng c¬ « t« du lÞch : 0,163.10-3 ¸ 0,354.10-3m3/kW (0,12 ¸ 0,26 l/m· lùc). §éng c¬ « t« t¶i : 0,272.10-3 ¸ 0,816.10-3 m3/kW (0,20 ¸ 0,60 l/m· lùc). §éng c¬ m¸y kÐo : 0,816.10-3 ¸ 2,04.10-3m3/kW (0,6 ¸ 1,5 l/m· lùc ). TÝnh b¬m n­íc: X¸c ®Þnh l­u l­îng n­íc tuÇn hoµn trong hÖ thèng lµm m¸t vµ cét ¸p H - L­u l­îng n­íc tuÇn hoµn trong hÖ thèng lµm m¸t phô thuéc vµo nhiÖt l­îng do n­íc lµm m¸t mang ®i vµ chªnh lÖch nhiÖt ®é cña n­íc trong ®éng c¬, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (11-3): , kg/s ; Trong ®ã: Qlm - NhiÖt l­îng truyÒn cho n­íc lµm m¸t (J/s); Cn - Tû nhiÖt cña n­íc (J/kg. ®é); tnr, tnv - NhiÖt ®é n­íc ra vµ nhiÖt ®é n­íc vµo ®éng c¬. - Søc c¶n chuyÓn ®éng cña n­íc trong hÖ thèng lµm m¸t ®­îc tÝnh theo cét n­íc H vµ phô thuéc vµo søc c¶n cña tõng bé phËn: kÐt n­íc, èng dÉn, v¸ch n­íc trong th©n vµ n¾p m¸y v.v ... Th­êng søc c¶n tæng qu¸t cña hÖ thèng lµm m¸t khi tÝnh to¸n gÇn ®óng cã thÓ lÊy H = 3,5 ¸ 15 mH2O. X¸c ®Þnh l­îng n­íc lµm m¸t tiªu hao Glm vµ cét ¸p H, ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc kÝch th­íc c¬ b¶n cña b¬m n­íc. L­u l­îng cña b¬m n­íc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ; kg/s (11-9) Trong ®ã: H×nh 11-2. S¬ ®å tÝnh to¸n b¬m n­íc li t©m h- HÖ sè tæn thÊt cña b¬m: h= 0,8 ¸ 0,9. KÝch th­íc chñ yÕu cña b¬m ph¶i c¨n cø vµo sù chuyÓn ®éng cña chÊt láng trong b¬m. Víi lo¹i b¬m ly t©m c¸c ph©n tö chÊt láng ®ång thêi tham gia hai chuyÓn ®éng (h×nh 11-2). 1 - VËn tèc vßng: N­íc quay cïng c¸nh b¬m víi vËn tèc (t¹i ®iÓm vµo A: vËn tèc lµ ; t¹i ®iÓm B, vËn tèc lµ ). 2 - VËn tèc t­¬ng ®èi theo h­íng tiÕp tuyÕn ví c¸nh qu¹t (t¹i A: vËn tèc t­¬ng ®èi lµ ; t¹i B vËn tèc t­¬ng ®èi lµ ). Nh­ vËy ph©n tö n­íc chuyÓn ®éng víi vËn tèc tuþÖt ®èi lµ : ; (t¹i A cã vËn tèc tuyÖt ®èi ; t¹i B cã vËn tèc tuyÖt ®èi ). Lç n­íc vµo b¬m ph¶i ®¶m b¶o cung cÊp ®ñ l­îng n­íc tÝnh to¸n cÇn thiÕt, KÝch th­íc cña nã ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: , m2 ; (11-10) Trong ®ã: Gb - L­îng n­íc tÝnh to¸n cña b¬m (kg/s); r1 - B¸n kÝnh trong cña b¸nh c«ng t¸c (m); r0 - B¸n kÝnh ë b¸nh c«ng t¸c (m); c1- VËn tèc tuyÖt ®èi cña n­íc khi ®i vµo c¸nh, b»ng 2 ¸ 5 (m/s); rn- MËt ®é cña n­íc (kg/m3). Tõ ph­¬ng tr×nh (11-10) rót ra: ; m, (11-11) B¸n kÝnh ngoµi r2 cña b¸nh c«ng t¸c ®­îc x¸c ®Þnh tõ vËn tèc vßng u2 ë ®iÓm B. , m/s (11-12) VËy: ; m, (11-13) Trong ®ã: a1,a2 - Gãc gi÷a c¸c ph­¬ng tr×nh cña vËn tèc vµ vµ a1= 900 vµ a2= 8 ¸ 120 ; b1,b2 - Gãc kÑp gi÷a c¸c ph­¬ng cña vËn tèc t­¬ng ®èi víi ph­¬ng cña theo h­íng ngù¬c l¹i (ë A cã b1, ë B cã b2); th­êng b2= 12 ¸ 150, khi t¨ng b2 th× cét n­íc do b¬m t¹o nªn sÏ t¨ng, do ®ã khi ng­êi ta dïng b¬m víi b2= 35 ¸ 500, hoÆc ®Æc biÖt cã b¬m b2= 900; g - Gia tèc träng tr­êng =9,81 m/s2; H - Cét ¸p cña b¬m (m); hb- HiÖu suÊt cña b¬m = 0,6 ¸ 0,7; wb- Tèc ®é vßng cña b¸nh c«ng t¸c (1/s); nb - Sè vßng quay cña b¸nh c«ng t¸c (vg/p). Th«ng th­êng a1= 900 khi ®ã b1 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (11-14) TrÞ sè cña b1 n»m trong kho¶ng 40 ¸ 550 còng cã thÓ nhá h¬n. Quan hÖ gi÷a tèc ®é u1, u2 biÓu thÞ theo c«ng thøc sau : u1= u2. (11-15) ChiÒu cao cña c¸nh b¬m ë lèi vµo vµ ë lèi ra ®­îc x¸c ®Þnh: ; (11-16) Trong ®ã: d1, d2 - ChiÒu dµy cña c¸nh ë lèi vµo vµ ë lèi ra, tÝnh ra(m) cã thÓ lÊy d1= d2 = d3 = 3 ¸ 5 mm ; cr - Tèc ®é ly t©m cña n­íc ë lèi ra (m/s) ; cr = c2sina2 = tga2 ; (11-15) z - Sè c¸nh cña b¸nh c«ng t¸c th«ng th­êng z = 4 ¸ 8 ; B¬m n­íc dïng cho ®éng c¬ « t« m¸y kÐo ngµy nay th­êng cã : b1 = 12 ¸ 35 mm ; b2 = 10 ¸ 25 mm ; Sau khi ®· cã gi¸ trÞ kÝch th­íc cã thÓ tiÕn hµnh thiÕt kÕ d¹ng c¸nh b¬m theo tr×nh tù sau ®©y: 1 - VÏ hai ®­êng trßn ®ång t©m cã b¸n kÝnh r1 vµ r2; 2 - Trªn vßng cña r2, lÊy ®iÓm B, qua B, dùng gãc EOB = b2 (xem h×nh 11-2). 3 - Tõ t©m O, kÎ mét ®­êng c¾t vßng r1 ë k sao cho OK lµm víi OB mét gãc (b1 + b2). 4 - KÐo dµi ®­êng BK, c¾t vßng r1 t¹i A; 5 - KÎ ®­êng trung trùc LE cña ®o¹n AB, ®­êng trung trùc ®ã gÆp BE t¹i E; 6 - §iÓm E lµ t©m cña cung trßn qua AB (d¹ng cña c¸nh b¬m) b¸n kÝnh moay¬ ë b¸nh c«ng t¸c R2 = OE. L­u l­îng b¬m vµ cét ¸p do b¬m t¹o ra phô thuéc vµo d¹ng c¸nh b¬m. L­u l­îng b¬m n­íc Gb, cét ¸p H vµ c«ng suÊt tiªu thô cña b¬m Nb phô thuéc vµo sè vßng quay cña b¸nh c«ng t¸c theo quan hÖ: Gb = A nb; H = Bn n2b; Nb= C n2b ; ë ®©y : A, B, C - C¸c hÖ sè. H×nh 11-3. S¬ ®å tÝnh qu¹t giã C«ng suÊt tiªu hao cho b¬m n­íc tÝnh theo c«ng thøc sau ®©y: , KW; (11-19) Trong ®ã: hcg - HiÖu suÊt c¬ giíi cña b¬m: hcg= 0,7 ¸ 0,9. Trong ®éng c¬ « t« m¸y kÐo c«ng suÊt tæn thÊt cho b¬m n­íc kho¶ng Nb= (0,068 ¸ 0,0136) Ne (kW). TÝnh qu¹t giã: L­îng kh«ng khÝ, ¸p suÊt ®éng do qu¹t t¹o ra vµ c«ng suÊt tæn thÊt cho qu¹t phô thuéc vµo sè vßng quay cña trôc qu¹t: l­îng kh«ng khÝ tû lÖ bËc nhÊt, ¸p suÊt tû lÖ bËc hai vµ c«ng suÊt tû lÖ bËc ba víi sè vßng quay. H×nh 11-4. Quan hÖ Khi tÝnh to¸n qu¹t giã, cÇn l­u ý r»ng: §èi víi lo¹i ®éng c¬ m¸y kÐo Gkk cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc (13-8) nh­ng khi tÝnh qu¹t giã cña ®éng c¬ « t« nªn tÝnh ®Õn ¶nh h­ëng cña tèc ®é giã g©y ra do tèc ®é chuyÓn ®éng cña « t«. Do ®ã l­u l­îng thùc tÕ cña qu¹t th­êng lín h¬n l­u l­îng tÝnh to¸n Gkk. Møc ®é lín bÐ cña l­u l­îng thùc tÕ phô thuéc vµo tèc ®é cña « t«. Khi tèc ®é « t« lín, l­u l­îng giã thùc tÕ ®i qua kÐt n­íc t¨ng lªn, nªn l­u l­îng kh«ng khÝ do qu¹t cung cÊp gi¶m xuèng râ rÖt. L­u l­îng cña qu¹t giã Gq phô thuéc vµo kÝch th­íc cña qu¹t giã, cã thÓ x¸c l­u l­îng qu¹t giã theo c«ng thøc sau ®©y: S¬ ®å tÝnh to¸n giíi thiÖu trªn h×nh (11-3). kg/s (11-20) Trong ®ã: rkk = 11,7 - Khèi l­îng riªng cña kh«ng khÝ (kg/m2) ; R,r - B¸n kÝnh ngoµi vµ b¸n kÝnh trong cña qu¹t (m); b - ChiÒu réng c¸nh (m); nq = (1,0 ¸ 2)n - Sè vßng quay cña qu¹t (vg/ph) n - Sè vßng quay trôc khuûu. a - Gãc nghiªng cña c¸nh. Z - Sè c¸nh. hkk - HÖ sè tæn thÊt tÝnh ®Õn søc c¶n cña dßng kh«ng khÝ khi ë cöa ra d­íi n¾p ®Çu xe. HÖ sè hkk phô thuéc vµo tû sè ; ë ®©y fk - diÖn tÝch tiÕt diÖn cöa ra cña kh«ng khÝ d­íi n¾p ®Çu xe. Quan hÖ cña hÖ sè hkk víi tû sè giíi thiÖu trªn h×nh (11-4). C«ng suÊt tiªu thô cña qu¹t giã x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: kW (11-21) TÝnh hÖ thèng lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ. TÝnh to¸n hÖ thèng lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ bao gåm tÝnh to¸n c¸c phiÕn t¶n nhiÖt ë ®éng c¬ vµ x¸c ®Þnh l­îng tiªu thô kh«ng khÝ lµm m¸t ®Ó chän qu¹t giã . Khi tÝnh to¸n phiÕn t¶n nhiÖt, th­êng tÝnh víi c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y: - Tr¹ng th¸i nhiÖt ë c¸c phiÕn t¶n nhiÖt ®· ®­îc x¸c ®Þnh; - NhiÖt ®é vµ tèc ®é cña dßng kh«ng khÝ ë mäi ®iÓm kh¸c nhau; H×nh 11-5. §Æc tÝnh t¶i nhiÖt cña xi lanh cã phiÕn t¶n nhiÖt - Sù to¶ nhiÖt tõ phiÕn t¶n nhiÖt vµo kh«ng khÝ thay ®æi tû lÖ víi nhiÖt ®é cña phiÕn t¶n nhiÖt vµ kh«ng khÝ; - Sù to¶ nhiÖt cña phiÕn t¶n nhiÖt víi chiÒu dµy d vµ chiÒu cao h cã thÓ tÝnh t­¬ng ®­¬ng sù to¶ nhiÖt cña hai mÆt bªn cña b¶n cã chiÒu cao t­¬ng ®­¬ng h’: h’= h + . X¸c ®Þnh tèc ®é trung b×nh cña kh«ng khÝ wkk qua khe hë gi÷a c¸c phiÕn t¶n nhiÖt: Chän wkk = 20 ¸ 50 m/s (trÞ sè lín dïng cho ®éng c¬ cã ®­êng kÝnh xy lanh lín hoÆc hÖ thèng cã b¶n h­íng giã). TÝnh sè R©yn«n: (ph¶i tÝnh riªng cho th©n m¸y vµ n¾p xi lanh) H×nh 11-6. S¬ ®å tÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt ;(11-22) Trong ®ã : dt® - §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña khe gi÷a hai b¶n (m): gkk - §é nhít ®éng häc cña kh«ng khÝ qua khe (khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ b»ng 40 oC th× gkk = 16,96.10-6 m2/s ). X¸c ®Þnh hÖ sè truyÒn nhiÖt: , W/m2®é (11-23) Trong ®ã: TrÞ sè Nót xen Nu = f(Re); sau khi x¸c ®Þnh ®­îc trÞ sè Re ta sÏ x¸c ®Þnh Nu theo ®å thÞ (11-5c). l - HÖ sè dÉn nhiÖt cña kh«ng khÝ, khi tkk = 40oC th× lkk = 2,75.10-2 W/m.®é Gi¸ trÞ cña a t×m ®­îc trong kho¶ng 139 - 232 W/m2 ®é (120 ¸ 200 Kcal/m2.h.®é). TrÞ sè bÐ øng víi thµnh xylanh b»ng gang, trÞ sè lín øng víi n¾p b»ng hîp kim nh«m. X¸c ®Þnh hÖ sè truyÒn nhiÖt quy dÉn: ; W/m2®é (11-24) Trong ®ã: h’ = h + d/2 (m) hp - HiÖu suÊt cña phiÕn t¶n nhiÖt: hp = 0,5 ¸ 0,9. Gi¸ trÞ cña hp = f(mh’) ®­îc x¸c ®Þnh cho th©n vµ n¾p xylanh theo ®å thÞ (11-5b). Trong ®ã: (11.25) lµ hÖ sè kh«ng thø nguyªn; l - HÖ sè dÉn nhiÖt: §èi víi gang l = 52,3 ¸ 62,8 W/m®é §èi víi thÐp l = 41,86 ¸ 46,52 W/m®é §èi víi hîp kim nh«m l = 157 ¸ 203,5 W/m®é TÝnh l­îng nhiÖt truyÒn ®i: L­îng nhiÖt truyÒn ®i cho khÝ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: Qlm = Qth + Qn¾p ; J/s (11-26) Trong ®ã: Qth - L­îng nhiÖt truyÒn qua th©n: Qth = Fth.i.aq®(tth - tkk); J/s (11-27) Qn¾p - L­îng nhiÖt truyÒn qua n¾p: Qn¾p= Fn .i.aq®(tn¾p - tkk); J/s (11-28) ë ®©y: i - Sè xi lanh Fth - BÒ mÆt lµm m¸t quy dÉn cña thµnh xi lanh: Fth= p Doht (m2 ) Do - §­êng kÝnh ngoµi cña v¸ch xi lanh ht - ChiÒu cao cña phÇn cã phiÕn t¶n nhiÖt cña th©n m¸y Fn - BÒ mÆt lµm m¸t quy dÉn cña n¾p xi lanh: (m2 ) tn¾p, ttt - NhiÖt ®é trung b×nh ë c¸c phiÕn t¶n nhÖt ë n¾p vµ th©n. Trong ®éng c¬ lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ cã thÓ tÝnh gÇn ®óng nhiÖt l­îng do kh«ng khÝ lµm m¸t mang ®i theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Qlm = (17 ¸ 23%)Q0 Q0 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q0 = Qh.Gnl (J/s) Trong ®ã: Qh - NhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu; Gnl - L­îng nhiªn liÖu tiªu thô trong mét ®¬n vÞ thêi gian tÝnh b»ng gi©y. NhiÖt truyÒn qua n¾p xilanh Qn th­êng tõ (45 ¸ 65%)Qlm. DiÖn tÝch lµm m¸t cÇn thiÕt cho ®éng c¬, theo c¸c sè liÖu thèng kª øng víi mét ®¬n vÞ c«ng suÊt F/Ne n»m trong ph¹m vi sau: §èi víi ®éng c¬ ®iªden («t«, m¸y kÐo): 408 ¸ 612 cm2/kW (300 ¸ 450 cm2/ml). §èi víi ®éng c¬ x¨ng («t«): 545 ¸ 816 cm2/kW (400 ¸ 600 cm2/ml). X¸c ®Þnh l­îng kh«ng khÝ: L­îng kh«ng khÝ cÇn thiÕt cho lµm m¸t x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (m3/s); (11-30) Trong ®ã: Qlm - NhiÖt l­îng do kh«ng khÝ lµm m¸t mang ®i (J/s) rkk - Khèi l­îng riªng cña kh«ng khÝ (kg/m3); cp - Tû nhiÖt ®¼ng ¸p trung b×nh cña kh«ng khÝ (J/kg.®é) Dtkk - Chªnh lÖch cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ lµm m¸t tr­íc vµ sau khi qua c¸nh t¶n nhiÖt, th­êng chän kho¶ng 25 ¸ 50 oC Chän qu¹t: Chän qu¹t theo l­îng kh«ng khÝ cÇn thiÕt vµ søc c¶n khÝ ®éng mµ qu¹t cÇn kh¾c phôc. Søc c¶n toµn bé cña hÖ thèng lµm m¸t b»ng giã d­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Hq= DHth + DH®h + DHra N/m2 Trong ®ã: DHth - Søc c¶n kh«ng khÝ khi ®i qua phiÕn t¶n nhiÖt ë th©n xilanh (N/m2) DH®h - Søc c¶n kh«ng khÝ khi ®i qua phiÕn t¶n nhiÖt ë n¾p xilanh (N/m2) DHra -Tæn thÊt khÝ ®éng lèi ra cña kh«ng khÝ khi ®­a qua c¸c r·nh (N/m2). Th«ng th­êng tæng søc c¶n Hq ®èi víi c¸c ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã n»m trong ph¹m vi sau: §èi víi lo¹i ®éng c¬ cã ®­êng kÝnh xilanh D < 100 mm: Hq = 750 ¸ 1000 N/m2 §èi víi ®éng c¬ cã D > 100 mm: Hq = 1500 ¸ 2000 N/m2 C«ng suÊt tiªu thô cho qu¹t giã cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc: ; kW (11-31) Trong ®ã: hq - HiÖu suÊt cña qu¹t cã thÓ chän hq = 0,4 ¸ 0,5. Th«ng th­êng ®èi víi ®éng c¬ x¨ng: Nq = (0,04 ¸ 0,15)Ne §èi víi ®éng c¬ ®iªden: Nq = (0,03 ¸ 0,08)Ne.