Instalatia de racire a motorului

Instalatia de racire are rolul de a prelua, transporta si transmite mediului inconjurator o parte din caldura dezvoltata in cilindrii motorului pentru a mentine un regim termic optim a pieselor motorului. Performantele de durabilitate ale motorului sunt influentate de oscilatiile regimului termic al pieselor mecanismului motor fata de valoarea optima. Astfel, la temperaturi scazute ale peretilor camerei de ardere si cilindrilor combustibilul poate condensa si spala pelicula de ulei accentuand procesele de uzura; la temperaturi ridicate rezistenta mecanica a piselor se diminueaza, in plus pelicula de ulei poate fi distrusa prin ardere si daca se asociaza si cu cresterea dilatarii pieselor se poate ajunge la gripajul cuplei cinematice, cilindru-piston. In figura 6.1.5., este prezentata instalatia de racire:

Figura 6.5.1. Instalatia de racire

1,2,3,4,5,13,16 - conducte; 6 - vas de expansiune; 7 - camasa cilindrului; 8 - capac radiator; 9 - teava radiator; 10 - elice ventilator; 11 - ventilator; 14 - curea; 15 - pompa de lichid; 17 - termostat.

La proiectarea instalatiei de racire la MAS, se adopta acele solutii constructive prin care se poate mentine o temperatura relativ constanta camasilor de cilindru pentru a asigura o functionare corecta a grupului camasa-segment-piston. Intensitatea racirii chiulasei se stabileste din conditia asigurarii unui coeficient de umplere ridicat si a unor pierderi minime prin racire. Performantele de putere si economicitate sunt mai bune la motoarele la care se asigura intensitati de racire mai ridicate ale chiulasei in raport cu cilindrul, de asemenea apare si o diminuare a nivelului unor componente nocive din gazele de evacuare.

Indiferent de tipul motorului instalatia de racire trebuie sa raspunda urmatoarelor cerinte:

a) Sa asigure desfasurarea proceselor de schimb de gaze cu pierderi minime;

b) La toate regimurile de functionare ale motorului si conditiile climaterice si de drum sa asigure un regim termic optim;

c) Consum mic de putere pentru antrenarea diverselor elemente;

d) Siguranta si durabilitate in functionare;

e) Constructie simpla cu dimensiuni de gabarit cat mai reduse;

Reglarea debitului de lichid:

Dispozitivul de reglare a debitului asezat in circuitul lichidului de racire se numeste termostat.  

Figura 6.5.2. Termostat

In cazul in care temperatura lichidului nu depaseste o anumita valoare, termostatul este inchis. Cu cresterea temperaturii are loc ridicarea treptata a supapei termostatului de pe sediu. Dupa ce se atinge temperatura limita termostatul se deschide complet si tot fluidul trece prin radiator.

Calculul radiatorului:

Flux de caldura evacuat prin radiator:

unde:

t_ml - temperatura medie a lichidului;

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

t_ma - temperatura medie a aerului;

t_il, t_el, t_ia, t_ea - temperaturile de intrare/iesire a lichidului respectiv a aerului din radiator

a)                                                 b)

Figura 6.5.3.

a - Variatia temperaturii aerului si lichidului la intrarea si iesirea din radiator

b - Schema de calcul a radiatorului

Se recomanda:

t_il=85115⁰C t_il=95⁰C

t_ia=4045⁰C t_ia=40⁰C

t_el= t_il+(612) ⁰C t_el=85⁰C

t_ea= t_ia+(1012)⁰C t_ea=50⁰C

=>t_ml=(95+85)/2=90⁰C; t_ma=(40+50)/2=45⁰C; ∆t_m=90-45=45⁰C;

; - coefficient de nervurare (7÷10)

c_e=(25÷33)∙10³ kJ/m²hK ; c_aer=85÷500 kJ/m²hK; - coeficienti de convectie

δ si λ reprezinta grosimea si conductibilitatea tevii;

Adoptam: c_e=28000 kJ/m²hK; A_aer/A_l=8,5;

λ_Al=730 kJ/mhK; δ=0,2 mm=0,2∙10^-3m; c_aer=350 kJ/m²hK;

Se determina:

S-a determinat statistic A_aer/P_emax=0,15÷0,2; P_emax=1,1∙P_enom;

Rezulta: A_aer=0,18∙57,2=10,296 m²;

316∙10,296∙45= 166795 kJ/h

Determinam φ_com - coeficient de compactitate si A_f - aria frontala

; ;

Pe baza incercarilor lui Bussien, considerand W_aer prin radiator egal cu 15m/s si

l_rad=55 mm => ∆t_m=60⁰

Viteza lichidului prin radiator W_l=0,6÷0,8 m/s

Adoptam: W_l=0,7 m/s

Numarul de tevi se calculeaza cu relatia:

;

A_t - aria sectiunii transversale a tevii adoptam

A_t=3,2x20=64 mm²;

∆t_l=10⁰C; c_pl=2,9 kJ/kg⁰C - etilenglicol; ρ_l≈930 kg/m³

Deci ;

Numarul de tevi se verifica cu relatia:  ; ;

l_t - perimetrul sectiunii transversale a tevii

l_t=2∙3,2+2∙20=46,4 mm; ;

;

Volum de lichid din circuit de racire:

; z_t=10÷20 treceri/min; z_t=15 treceri/min; V_l=7 l;

Se recomanda pentru puterea data a motorului:

V_l=0,11÷0,22 l/kW => V_l=5,8÷11,6 l; se verifica

Din calcul a rezultat φ_com=624 m²/m³ deci se poate folosi radiator vechi din alama, totusi de preferat este cel din aluminiu.

Pompa de lichid:

Figura 6.5.4. Pompa de lichid

1 - rotorul pompei; 2 - corpul pompei; 3 - garnitura de etansare.

Pompa de lichid are rolul de asigura recircularea lichidului in sistemul de racire, si se utilizeaza in general pompa de tip centrifugal. Presiunea necesara acestor pompe este de 0,0350,15 MPa. Asigurarea unei circulatii in bune conditiuni prin canalizatii se realizeaza la o presiune de 0,030,05 MPa, in realitate se cauta ca presiunea din sistemul de racire sa fie mai mare cu 0,080,1 MPa fata de necesar pentru a impiedica formarea vaporilor in anumite puncte ale instalatiei de racire

Circuitul de aer al sistemului de racire:

Circuitul de aer este asigurat de ventilator. Debitul de aer prin radiator este dat de:

;

unde: ∆_max=10⁰C; c_pa=1kJ/kgK; ρ_a≈1,29 kg/m³;

Ventilatorul adoptat este cu o singura treapta. Puterea ventilatorului se determina din:

 - debitul de aer la iesirea din radiator

∆p_v=600 N/m²=0.006 bar; ∆t_ma=10⁰C; t₀=20⁰C; η_v=0,6÷0,8 adoptam η_v=0,8;

m³/s;

;