میزان قابل توجهی از این حرارت توسط دیواره‌های سیلندر و پیستون‌ها جذب می‌شود بنابراین باید خنك‌كاری به اندازه‌ای صورت پذیرد كه دما بیش از حدود ۲۳۰ درجه نشود.

دماهای بالاتر باعث كاهش ضخامت فیلم روغن می شود و خواص روغن به شدت افت می‌كند كه این مسئله موجب افزایش استهلاك قطعات و ازدیاد دمای آنها خواهد شد.

در موتورهای احتراق داخلی مقدار محدودی از انرژی سوخت برای قوای محركه موتور استفاده می‌شود. تقریبا حدود ۲۸ درصد انرژی سوخت به كار مفید تبدیل می‌شود. ۳۰ درصد به واسطه خنك كاری، ۳۲ درصد به وسیله خروج گازهای داغ و ۱۰ درصد باقیمانده توسط اصطكاك و عوامل دیگر به هدر می‌رود. میزان حقیقی و دقیق انرژی تدیل شده به كار مفید در پروسه احتراق موتور به مشخصه‌های فیزیكی اجزای موتور بستگی دارد.

همان‌طور كه گفته شد، دما در طول احتراق در سیلندر موتورهای درون سوز به بیش از ۲۰۰۰ درجه می‌رسد. این دما بیش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراین با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد می‌شود و باید دمای كارموتور در محدوده ای خاص حفظ شود. در یك نمونه سیستم خنك كاری آبی موتور این دما در محدوده ۹۵-۷۵ قرار دارد كه برای خنك كاری هوایی این میزان كمی بیشتر است.

خنك كاری در موتور دو علت دارد:

1- نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی كه روغنكاری مؤثر در آن ممكن باشد.

2- نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یك محدوده خاص به طوری كه به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.

نحوه عملكـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنك كاری تأثیر می‌گذارد و این كاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، كارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنك كاری معمولا شامل وسایلی است كه زمینه فعالیت خنك كـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می‌كننـد.

هنگام راه اندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، به سرعت افزایش می‌یابد؛ پس وقتی موتور به دمای بهره برداری می‌رسد باید سیستم خنك كاری فعالیتش را آغاز كند.

ن سیستم خنك كاری موتور برای حداقل كردن حجم و وزن رادیاتور است كه در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی می‌شود. با درجه حرارت متوسط آبی كه از رادیاتور عبور می‌كند حتی الامكان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زیاد باشد.

البته این درجه حرارت نباید از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز كند زیرا در آن صورت قسمتی از آب تبخیر می شود و فشار داخل رادیاتور به شدت افزایش می‌یابد. گرچه با طراحی درپوش مناسب برای رادیاتور آب داخل تحت فشار است تا دیرتر به نقطه جوش برسد، هوا نیز باید پس از عبور از رادیاتور به اطراف بدنه موتور جریان یابد.

جهت عكس جریان به دو دلیل مناسب نیست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن كه به هر حال روی بدنه موتور وجود دارد آلوده می‌شود و این ناخالصی‌ها روی منافذ رادیاتور رسوب می كند و از راندمان آن می‌كاهد و ثانیا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا می رود و موجب كاهش قدرت خنك كنندگی رادیاتور می‌شود.

برای درك نیاز موتور به سیستم خنك كاری، اثرات افزایش یا كاهش دمای كاركرد موتور در ذیل آمده است:

● اثرات افزایش دمای كاركرد موتور

▪ بهره برداری در دماهای بالا، بارهای زیاد با سرعت بالا بدون عملیات خنك كاری باعث اكسیداسیون روغن روغنكاری می‌شود. در این شرایط ممكن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شكل گیرد؛ به طوری كه رینگ پیستون نتواند كار خود را انجام دهد؛ ضمن این كه خراش خوردن رینگ نیز باعث اختلال عملكرد آن می‌شود. به همین ترتیب اكسیداسیون روغن می‌تواند باعث خوردگی و سایش بعضی از انواع یاتاقان‌ها شود.

▪ اگر دمای كاركـرد خیلـی زیاد شـود، نقاطی از پیستون‌ها و قسمت‌هایی از میل لنگ كه در یاتاقان می‌چرخند، منبسط می‌شوند كه این موضوع باعث خروج آنها از لقی مجاز می شود و این تغییرات صدمات جدی در یاتاقان‌ها و رینگ‌ها به بار می­آورد.

▪ سطوح داخل محفظه احتراق از قبیل پای سوپاپ خروجی و شمع ممكن است آن قدر گرم شود كه جرقه زودتر اتفاق بیفتد؛ این شرایط جرقه پیش رس نامیده می‌شود كه اگر برای مدتی ادامه یابد، خسارت عمده به موتور می‌زند.

▪ اگر مخلوط تازه وارد شده به سیلندر خیلی گرم شود، چگالی آن كاهش خواهد یافت و در نتیجه قدرت آن كاسته می‌شود؛ به خصوص در موتورهای بنزینی.

▪ با افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منیفولد ورودی، اصطكاك مكانیكی افزایش می یابد و از قدرت خروجی موتور می‌كاهد.

● اثرات كاهش دمای كاركرد موتور

1- افزایش خنك‌كاری باعث كاهش راندمان حرارتی، همچنین مانع تبخیر مناسب سوخت می‌شود كه موجب رقیق شدن روغن می‌گردد.

2- تبخیر نامناسب سوخت ، فیلم روغن بر روی دیواره‌های سیلندر را از بین می‌برد و باعث افزایش فرسایش سطح داخلی سیلندر می‌شود.

1- به طور كلی خنك كاری بیش از حد باعث كاهش قدرت، ضرر اقتصادی مصرف بیشتر سوخت و كاهش طول عمر قطعات موتور می شود.

● ملاحظات طراحی رادیاتور

طراحی رادیاتور باید براساس درجه حرارت هوا در گرمترین منطقه ای كه وسیله ممكن است در آن كار كند، صورت گیرد. در آب و هوای سردتر مقدار آب در گردش رادیاتور به وسیله ترموستات تنظیم می‌شود؛ به نحوی كه فقط سنجش از قدرت خنك كنندگیرادیاتور مورد استفاده قرار گیرد. افزایش دمایی بین ۸ تا ۱۲ درجه برای هوای جاری در رادیاتور منظور می‌شود. افزایش دمای بیشتر متداول نیست؛ به خصوص كه در هوای گرم موجب تبخیر بنزین در پمپ بنزین و لوله‌های رابط در موتور بنزینی می‌شود و از رسیدن سوخت به موتور جلوگیری به عمل می‌آید.

به منظور پیشگیری از سروصدای زیاد و مصرف بیش از اندازه توان موتور به وسیله پروانه، افت فشار سمت هوا كمتر از kpa ۱منظور می‌شود. توان مصرفی پروانه باید به قدری باشد كه در دور كم موتور و قدرت زیاد بتواند هوای كافی از رادیاتور عبور دهد. برای این كه حجم رادیاتور كوچك باشد معمولا از لوله‌های تخت پره دار استفاده می‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بیشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگی سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب می‌شود كه تعداد پره ها بین ۴۰۰ و ۶۰۰ پره در هر متر باشد.

● رادیاتور و نحوه انتقال حرارت از سیال گرم به هوا

رادیاتور دستگاهی است در سیستم خنك كننده موتور كه حجم زیادی از آب این سیستم را در تماس نزدیك با هوا نگه می داردتا انتقال حرارت از آب به هوا به خوبی و به سـرعت امكـان پذیر باشـد. همچنین می‌توان گفت رادیاتور وسیله ای است كه برای نگهداری مقدار زیادی آب در مجاورت حجم بزرگی از هوا به كار می‌رود؛ به طوری كه حرارت بتواند از آب به رادیاتور و از رادیاتور به هوا منتقل شود.

اجزای رادیاتور از مخزن بالایی و مخزن پایینی و هسته (شبكه) رادیاتور تشكیل شده كه خود شبكه از لوله‌ها و پره‌ها به وجود آمده است. همچنین به مخزن بالایی یك گلویی كه به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.

سیال خنك كننده توسط پمپ به جداره‌های سیلندر جریان می‌یابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سیال ترموستات مسیر را باز می‌كند و سیال گرم از طریق لوله ورودی رادیاتور كه در مخزن ورودی آن تعبیه شده است، وارد رادیاتور می شود و پس از خنك شدن به مخزن خروجی جریان می یابد و پس از خروج توسط لوله خروجی رادیاتور، سیكل خود را ادامه می‌دهد.

انتقال حرارت در رادیاتور خودرو به این صورت است كه آب گرم در طول مسیر حركت در رادیاتور، گرمای خود را به لوله‌ها منتقل می كند و این گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل می شود و سپس گرمای انتقال یافته به پره‌ها نیز توسط جریان هوای اجباری از آنها دفع می‌شود.

● انواع رادیاتور

شبكه رادیاتورها شامل دو نوع فین تیوب و كروگیت است:

1- رادیاتور فین تیوب (fin-Tube) : در این نوع رادیاتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستای پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور می‌كنند.

2- رادیاتورهای كروگیت (crougate): در این نوع رادیاتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمی‌كنند بلكه پره‌ها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روی نوك فین قرار داده می‌شوند.

در حالت كلی مونتاژ رادیاتورهای كروگیت راحت تر و سریع تر از نوع فین تیوب است و امكان اتوماسیون آن وجود دارد ولیرادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یكدیگر، استحكام مكانیكی بیشتری دارند. رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع

آلومینیمی و مسی و برنجی تقسیم می شوند كه تكنولوژی ساخت هر یك می‌تواند Soldering و Brazing اشد.

دانشنامه مرجع مهندسی ایران
www.smsm.ir

مطالب تصادفی:

آشنایی با رشته پزشکی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته حسابداری - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته ریاضی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته دندانپزشكی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته زیست‌شناسى - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته بیوتكنولوژی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته حقوق - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته كتابداری - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته فلسفه - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته گرافیك - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته صنایع دستی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته های نوازندگی ساز ایرانی و جهانی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته علوم سیاسی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته بهداشت محیط - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته گفتاردرمانی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته كاردرمانی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته روانشناسی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
آشنایی با رشته هوانوردی – خلبانی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - خودرو
نوشته شده در دوشنبه ۹ اسفند ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |