بازی آنلاین
آپلود عکس
06-01-2012، 18:45
ميزان قابل توجهي از اين حرارت توسط ديواره‌هاي سيلندر و پيستون‌ها جذب مي‌شود بنابراين بايد خنك‌كاري به اندازه‌اي صورت پذيرد كه دما بيش از حدود ۲۳۰ درجه نشود.
دماهاي بالاتر باعث كاهش ضخامت فيلم روغن مي شود و خواص روغن به شدت افت مي‌كند كه اين مسئله موجب افزايش استهلاك قطعات و ازدياد دماي آنها خواهد شد.
در موتورهاي احتراق داخلي مقدار محدودي از انرژي سوخت براي قواي محركه موتور استفاده مي‌شود. تقريبا حدود ۲۸ درصد انرژي سوخت به كار مفيد تبديل مي‌شود. ۳۰ درصد به واسطه خنك كاري، ۳۲ درصد به وسيله خروج گازهاي داغ و ۱۰ درصد باقيمانده توسط اصطكاك و عوامل ديگر به هدر مي‌رود. ميزان حقيقي و دقيق انرژي تديل شده به كار مفيد در پروسه احتراق موتور به مشخصه‌هاي فيزيكي اجزاي موتور بستگي دارد.
همان‌طور كه گفته شد، دما در طول احتراق در سيلندر موتورهاي درون سوز به بيش از ۲۰۰۰ درجه مي‌رسد. اين دما بيش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراين با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد مي‌شود و بايد دماي كارموتور در محدوده اي خاص حفظ شود. در يك نمونه سيستم خنك كاري آبي موتور اين دما در محدوده ۹۵-۷۵ قرار دارد كه براي خنك كاري هوايي اين ميزان كمي بيشتر است.
خنك كاري در موتور دو علت دارد:
1- نگه داشتن دماي اجزاي موتور در دمايي كه روغنكاري مؤثر در آن ممكن باشد.
2- نگه داشتن دماي اجزاي مختلف موتور در يك محدوده خاص به طوري كه به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
نحوه عملكـرد موتور در انتخاب و طراحي سيستم خنك كاري تأثير مي‌گذارد و اين كاملا به نوع گازهاي احتراق و اجزاي موتور وابسته است. وقتي موتور سرد است، كارايي پاييني دارد بنابراين سيستم خنك كاري معمولا شامل وسايلي است كه زمينه فعاليت خنك كـاري نرمـال را بـراي حفظ گرمـاي مناسب موتور مهيـا مي‌كننـد.
هنگام راه اندازي موتور دماي قطعات داخلي آن، به سرعت افزايش مي‌يابد؛ پس وقتي موتور به دماي بهره برداري مي‌رسد بايد سيستم خنك كاري فعاليتش را آغاز كند.
ن سيستم خنك كاري موتور براي حداقل كردن حجم و وزن رادياتور است كه در وسايل نقليه از اهداف مهم تلقي مي‌شود. با درجه حرارت متوسط آبي كه از رادياتور عبور مي‌كند حتي الامكان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زياد باشد.
البته اين درجه حرارت نبايد از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز كند زيرا در آن صورت قسمتي از آب تبخير مي شود و فشار داخل رادياتور به شدت افزايش مي‌يابد. گرچه با طراحي درپوش مناسب براي رادياتور آب داخل تحت فشار است تا ديرتر به نقطه جوش برسد، هوا نيز بايد پس از عبور از رادياتور به اطراف بدنه موتور جريان يابد.
جهت عكس جريان به دو دليل مناسب نيست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن كه به هر حال روي بدنه موتور وجود دارد آلوده مي‌شود و اين ناخالصي‌ها روي منافذ رادياتور رسوب مي كند و از راندمان آن مي‌كاهد و ثانيا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا مي رود و موجب كاهش قدرت خنك كنندگي رادياتور مي‌شود.
براي درك نياز موتور به سيستم خنك كاري، اثرات افزايش يا كاهش دماي كاركرد موتور در ذيل آمده است:
● اثرات افزايش دماي كاركرد موتور
▪ بهره برداري در دماهاي بالا، بارهاي زياد با سرعت بالا بدون عمليات خنك كاري باعث اكسيداسيون روغن روغنكاري مي‌شود. در اين شرايط ممكن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شكل گيرد؛ به طوري كه رينگ پيستون نتواند كار خود را انجام دهد؛ ضمن اين كه خراش خوردن رينگ نيز باعث اختلال عملكرد آن مي‌شود. به همين ترتيب اكسيداسيون روغن مي‌تواند باعث خوردگي و سايش بعضي از انواع ياتاقان‌ها شود.
▪ اگر دماي كاركـرد خيلـي زياد شـود، نقاطي از پيستون‌ها و قسمت‌هايي از ميل لنگ كه در ياتاقان مي‌چرخند، منبسط مي‌شوند كه اين موضوع باعث خروج آنها از لقي مجاز مي شود و اين تغييرات صدمات جدي در ياتاقان‌ها و رينگ‌ها به بار ميآورد.
▪ سطوح داخل محفظه احتراق از قبيل پاي سوپاپ خروجي و شمع ممكن است آن قدر گرم شود كه جرقه زودتر اتفاق بيفتد؛ اين شرايط جرقه پيش رس ناميده مي‌شود كه اگر براي مدتي ادامه يابد، خسارت عمده به موتور مي‌زند.
▪ اگر مخلوط تازه وارد شده به سيلندر خيلي گرم شود، چگالي آن كاهش خواهد يافت و در نتيجه قدرت آن كاسته مي‌شود؛ به خصوص در موتورهاي بنزيني.
▪ با افزايش دماي مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منيفولد ورودي، اصطكاك مكانيكي افزايش مي يابد و از قدرت خروجي موتور مي‌كاهد.
● اثرات كاهش دماي كاركرد موتور
1- افزايش خنك‌كاري باعث كاهش راندمان حرارتي، همچنين مانع تبخير مناسب سوخت مي‌شود كه موجب رقيق شدن روغن مي‌گردد.
2- تبخير نامناسب سوخت ، فيلم روغن بر روي ديواره‌هاي سيلندر را از بين مي‌برد و باعث افزايش فرسايش سطح داخلي سيلندر مي‌شود.
1- به طور كلي خنك كاري بيش از حد باعث كاهش قدرت، ضرر اقتصادي مصرف بيشتر سوخت و كاهش طول عمر قطعات موتور مي شود.
● ملاحظات طراحي رادياتور
طراحي رادياتور بايد براساس درجه حرارت هوا در گرمترين منطقه اي كه وسيله ممكن است در آن كار كند، صورت گيرد. در آب و هواي سردتر مقدار آب در گردش رادياتور به وسيله ترموستات تنظيم مي‌شود؛ به نحوي كه فقط سنجش از قدرت خنك كنندگيرادياتور مورد استفاده قرار گيرد. افزايش دمايي بين ۸ تا ۱۲ درجه براي هواي جاري در رادياتور منظور مي‌شود. افزايش دماي بيشتر متداول نيست؛ به خصوص كه در هواي گرم موجب تبخير بنزين در پمپ بنزين و لوله‌هاي رابط در موتور بنزيني مي‌شود و از رسيدن سوخت به موتور جلوگيري به عمل مي‌آيد.
به منظور پيشگيري از سروصداي زياد و مصرف بيش از اندازه توان موتور به وسيله پروانه، افت فشار سمت هوا كمتر از kpa ۱منظور مي‌شود. توان مصرفي پروانه بايد به قدري باشد كه در دور كم موتور و قدرت زياد بتواند هواي كافي از رادياتور عبور دهد. براي اين كه حجم رادياتور كوچك باشد معمولا از لوله‌هاي تخت پره دار استفاده مي‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بيشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگي سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب مي‌شود كه تعداد پره ها بين ۴۰۰ و ۶۰۰ پره در هر متر باشد.
● رادياتور و نحوه انتقال حرارت از سيال گرم به هوا
رادياتور دستگاهي است در سيستم خنك كننده موتور كه حجم زيادي از آب اين سيستم را در تماس نزديك با هوا نگه مي داردتا انتقال حرارت از آب به هوا به خوبي و به سـرعت امكـان پذير باشـد. همچنين مي‌توان گفت رادياتور وسيله اي است كه براي نگهداري مقدار زيادي آب در مجاورت حجم بزرگي از هوا به كار مي‌رود؛ به طوري كه حرارت بتواند از آب به رادياتور و از رادياتور به هوا منتقل شود.
اجزاي رادياتور از مخزن بالايي و مخزن پاييني و هسته (شبكه) رادياتور تشكيل شده كه خود شبكه از لوله‌ها و پره‌ها به وجود آمده است. همچنين به مخزن بالايي يك گلويي كه به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سيال خنك كننده توسط پمپ به جداره‌هاي سيلندر جريان مي‌يابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سيال ترموستات مسير را باز مي‌كند و سيال گرم از طريق لوله ورودي رادياتور كه در مخزن ورودي آن تعبيه شده است، وارد رادياتور مي شود و پس از خنك شدن به مخزن خروجي جريان مي يابد و پس از خروج توسط لوله خروجي رادياتور، سيكل خود را ادامه مي‌دهد.
انتقال حرارت در رادياتور خودرو به اين صورت است كه آب گرم در طول مسير حركت در رادياتور، گرماي خود را به لوله‌ها منتقل مي كند و اين گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل مي شود و سپس گرماي انتقال يافته به پره‌ها نيز توسط جريان هواي اجباري از آنها دفع مي‌شود.
● انواع رادياتور
شبكه رادياتورها شامل دو نوع فين تيوب و كروگيت است:
1- رادياتور فين تيوب (fin-Tube) : در اين نوع رادياتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستاي پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور مي‌كنند.
2- رادياتورهاي كروگيت (crougate): در اين نوع رادياتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمي‌كنند بلكه پره‌ها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روي نوك فين قرار داده مي‌شوند.
در حالت كلي مونتاژ رادياتورهاي كروگيت راحت تر و سريع تر از نوع فين تيوب است و امكان اتوماسيون آن وجود دارد وليرادياتورهاي فين تيوب به دليل درگير شدن لوله و پره با يكديگر، استحكام مكانيكي بيشتري دارند. رادياتورها از لحاظ جنس به دو نوع
آلومينيمي و مسي و برنجي تقسيم مي شوند كه تكنولوژي ساخت هر يك مي‌تواند Soldering و Brazing اشد
دماهاي بالاتر باعث كاهش ضخامت فيلم روغن مي شود و خواص روغن به شدت افت مي‌كند كه اين مسئله موجب افزايش استهلاك قطعات و ازدياد دماي آنها خواهد شد.
در موتورهاي احتراق داخلي مقدار محدودي از انرژي سوخت براي قواي محركه موتور استفاده مي‌شود. تقريبا حدود ۲۸ درصد انرژي سوخت به كار مفيد تبديل مي‌شود. ۳۰ درصد به واسطه خنك كاري، ۳۲ درصد به وسيله خروج گازهاي داغ و ۱۰ درصد باقيمانده توسط اصطكاك و عوامل ديگر به هدر مي‌رود. ميزان حقيقي و دقيق انرژي تديل شده به كار مفيد در پروسه احتراق موتور به مشخصه‌هاي فيزيكي اجزاي موتور بستگي دارد.
همان‌طور كه گفته شد، دما در طول احتراق در سيلندر موتورهاي درون سوز به بيش از ۲۰۰۰ درجه مي‌رسد. اين دما بيش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراين با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد مي‌شود و بايد دماي كارموتور در محدوده اي خاص حفظ شود. در يك نمونه سيستم خنك كاري آبي موتور اين دما در محدوده ۹۵-۷۵ قرار دارد كه براي خنك كاري هوايي اين ميزان كمي بيشتر است.
خنك كاري در موتور دو علت دارد:
1- نگه داشتن دماي اجزاي موتور در دمايي كه روغنكاري مؤثر در آن ممكن باشد.
2- نگه داشتن دماي اجزاي مختلف موتور در يك محدوده خاص به طوري كه به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
نحوه عملكـرد موتور در انتخاب و طراحي سيستم خنك كاري تأثير مي‌گذارد و اين كاملا به نوع گازهاي احتراق و اجزاي موتور وابسته است. وقتي موتور سرد است، كارايي پاييني دارد بنابراين سيستم خنك كاري معمولا شامل وسايلي است كه زمينه فعاليت خنك كـاري نرمـال را بـراي حفظ گرمـاي مناسب موتور مهيـا مي‌كننـد.
هنگام راه اندازي موتور دماي قطعات داخلي آن، به سرعت افزايش مي‌يابد؛ پس وقتي موتور به دماي بهره برداري مي‌رسد بايد سيستم خنك كاري فعاليتش را آغاز كند.
ن سيستم خنك كاري موتور براي حداقل كردن حجم و وزن رادياتور است كه در وسايل نقليه از اهداف مهم تلقي مي‌شود. با درجه حرارت متوسط آبي كه از رادياتور عبور مي‌كند حتي الامكان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زياد باشد.
البته اين درجه حرارت نبايد از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز كند زيرا در آن صورت قسمتي از آب تبخير مي شود و فشار داخل رادياتور به شدت افزايش مي‌يابد. گرچه با طراحي درپوش مناسب براي رادياتور آب داخل تحت فشار است تا ديرتر به نقطه جوش برسد، هوا نيز بايد پس از عبور از رادياتور به اطراف بدنه موتور جريان يابد.
جهت عكس جريان به دو دليل مناسب نيست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن كه به هر حال روي بدنه موتور وجود دارد آلوده مي‌شود و اين ناخالصي‌ها روي منافذ رادياتور رسوب مي كند و از راندمان آن مي‌كاهد و ثانيا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا مي رود و موجب كاهش قدرت خنك كنندگي رادياتور مي‌شود.
براي درك نياز موتور به سيستم خنك كاري، اثرات افزايش يا كاهش دماي كاركرد موتور در ذيل آمده است:
● اثرات افزايش دماي كاركرد موتور
▪ بهره برداري در دماهاي بالا، بارهاي زياد با سرعت بالا بدون عمليات خنك كاري باعث اكسيداسيون روغن روغنكاري مي‌شود. در اين شرايط ممكن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شكل گيرد؛ به طوري كه رينگ پيستون نتواند كار خود را انجام دهد؛ ضمن اين كه خراش خوردن رينگ نيز باعث اختلال عملكرد آن مي‌شود. به همين ترتيب اكسيداسيون روغن مي‌تواند باعث خوردگي و سايش بعضي از انواع ياتاقان‌ها شود.
▪ اگر دماي كاركـرد خيلـي زياد شـود، نقاطي از پيستون‌ها و قسمت‌هايي از ميل لنگ كه در ياتاقان مي‌چرخند، منبسط مي‌شوند كه اين موضوع باعث خروج آنها از لقي مجاز مي شود و اين تغييرات صدمات جدي در ياتاقان‌ها و رينگ‌ها به بار ميآورد.
▪ سطوح داخل محفظه احتراق از قبيل پاي سوپاپ خروجي و شمع ممكن است آن قدر گرم شود كه جرقه زودتر اتفاق بيفتد؛ اين شرايط جرقه پيش رس ناميده مي‌شود كه اگر براي مدتي ادامه يابد، خسارت عمده به موتور مي‌زند.
▪ اگر مخلوط تازه وارد شده به سيلندر خيلي گرم شود، چگالي آن كاهش خواهد يافت و در نتيجه قدرت آن كاسته مي‌شود؛ به خصوص در موتورهاي بنزيني.
▪ با افزايش دماي مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منيفولد ورودي، اصطكاك مكانيكي افزايش مي يابد و از قدرت خروجي موتور مي‌كاهد.
● اثرات كاهش دماي كاركرد موتور
1- افزايش خنك‌كاري باعث كاهش راندمان حرارتي، همچنين مانع تبخير مناسب سوخت مي‌شود كه موجب رقيق شدن روغن مي‌گردد.
2- تبخير نامناسب سوخت ، فيلم روغن بر روي ديواره‌هاي سيلندر را از بين مي‌برد و باعث افزايش فرسايش سطح داخلي سيلندر مي‌شود.
1- به طور كلي خنك كاري بيش از حد باعث كاهش قدرت، ضرر اقتصادي مصرف بيشتر سوخت و كاهش طول عمر قطعات موتور مي شود.
● ملاحظات طراحي رادياتور
طراحي رادياتور بايد براساس درجه حرارت هوا در گرمترين منطقه اي كه وسيله ممكن است در آن كار كند، صورت گيرد. در آب و هواي سردتر مقدار آب در گردش رادياتور به وسيله ترموستات تنظيم مي‌شود؛ به نحوي كه فقط سنجش از قدرت خنك كنندگيرادياتور مورد استفاده قرار گيرد. افزايش دمايي بين ۸ تا ۱۲ درجه براي هواي جاري در رادياتور منظور مي‌شود. افزايش دماي بيشتر متداول نيست؛ به خصوص كه در هواي گرم موجب تبخير بنزين در پمپ بنزين و لوله‌هاي رابط در موتور بنزيني مي‌شود و از رسيدن سوخت به موتور جلوگيري به عمل مي‌آيد.
به منظور پيشگيري از سروصداي زياد و مصرف بيش از اندازه توان موتور به وسيله پروانه، افت فشار سمت هوا كمتر از kpa ۱منظور مي‌شود. توان مصرفي پروانه بايد به قدري باشد كه در دور كم موتور و قدرت زياد بتواند هواي كافي از رادياتور عبور دهد. براي اين كه حجم رادياتور كوچك باشد معمولا از لوله‌هاي تخت پره دار استفاده مي‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بيشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگي سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب مي‌شود كه تعداد پره ها بين ۴۰۰ و ۶۰۰ پره در هر متر باشد.
● رادياتور و نحوه انتقال حرارت از سيال گرم به هوا
رادياتور دستگاهي است در سيستم خنك كننده موتور كه حجم زيادي از آب اين سيستم را در تماس نزديك با هوا نگه مي داردتا انتقال حرارت از آب به هوا به خوبي و به سـرعت امكـان پذير باشـد. همچنين مي‌توان گفت رادياتور وسيله اي است كه براي نگهداري مقدار زيادي آب در مجاورت حجم بزرگي از هوا به كار مي‌رود؛ به طوري كه حرارت بتواند از آب به رادياتور و از رادياتور به هوا منتقل شود.
اجزاي رادياتور از مخزن بالايي و مخزن پاييني و هسته (شبكه) رادياتور تشكيل شده كه خود شبكه از لوله‌ها و پره‌ها به وجود آمده است. همچنين به مخزن بالايي يك گلويي كه به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سيال خنك كننده توسط پمپ به جداره‌هاي سيلندر جريان مي‌يابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سيال ترموستات مسير را باز مي‌كند و سيال گرم از طريق لوله ورودي رادياتور كه در مخزن ورودي آن تعبيه شده است، وارد رادياتور مي شود و پس از خنك شدن به مخزن خروجي جريان مي يابد و پس از خروج توسط لوله خروجي رادياتور، سيكل خود را ادامه مي‌دهد.
انتقال حرارت در رادياتور خودرو به اين صورت است كه آب گرم در طول مسير حركت در رادياتور، گرماي خود را به لوله‌ها منتقل مي كند و اين گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل مي شود و سپس گرماي انتقال يافته به پره‌ها نيز توسط جريان هواي اجباري از آنها دفع مي‌شود.
● انواع رادياتور
شبكه رادياتورها شامل دو نوع فين تيوب و كروگيت است:
1- رادياتور فين تيوب (fin-Tube) : در اين نوع رادياتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستاي پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور مي‌كنند.
2- رادياتورهاي كروگيت (crougate): در اين نوع رادياتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمي‌كنند بلكه پره‌ها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روي نوك فين قرار داده مي‌شوند.
در حالت كلي مونتاژ رادياتورهاي كروگيت راحت تر و سريع تر از نوع فين تيوب است و امكان اتوماسيون آن وجود دارد وليرادياتورهاي فين تيوب به دليل درگير شدن لوله و پره با يكديگر، استحكام مكانيكي بيشتري دارند. رادياتورها از لحاظ جنس به دو نوع
آلومينيمي و مسي و برنجي تقسيم مي شوند كه تكنولوژي ساخت هر يك مي‌تواند Soldering و Brazing اشد
![[-]](http://www.flashkhor.com/forum/images/collapse.gif "[-]")
