Calculul Si Constructia Sistemului de Răcire la Un Motor cu Aprindere Prin Scânteie cu Puterea Nominală de 95 Kw cu Turatia de 5200 [rotmin]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI

TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL: INGINERIA AUTOVEHICULELOR

PROGRAMUL DE STUDIU: AUTOVEHICULE RUTIERE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

Calculul și construcția sistemului de răcire la un motor cu aprindere prin scânteie cu puterea nominală de 95 kW cu turația de 5200 [rot/min].

COORDONATOR ȘTINȚIFIC:

CONF. DR. ING. CHIOREANU NICOLAE

ABSOLVENT:

MOHACSI ROBERT

SZABOLCS

ORADEA

2016

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

Departamentul de Inginerie Mecanica si Autovehicule

TEMA 15

Lucrare de finalizare a studiilor a studentului: MOHACSI ROBERT SZABOLCS

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: Calculul și construcția sistemului de răcire la un motor cu aprindere prin scânteie cu puterea nominala de 95 kW cu turația de 5200 [rot/min].

2). Termenul pentru predarea lucrării: 29.06.2016

3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor: Documentarea din bibliografia selectivă recomandată și studiul sistemului de răcire din laboratorul universitați

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor: Lucrarea va cuprinde doua parții partea scrisă și partea grafică. Partea scrisă a lucrării va cuprinde trei capitole: construcția sistemului de răcire; componentele sistemului de răcire; și calculul sistemului de răcire. La capitolul Construcția sistemului de răcire se vor prezenta schemele constructive și construcția elementelor de baza a sistemului de răcire. La capitolul, Componentele sistemului de răcire, se vor prezenta componentele sistemului de răcire: pompă; radiator; ventilator, termostat, supapa de siguranță, vas de expansiune. La capitolul, Calculul sistemului de răcire se va prezenta metodologia de calcul a sistemului de răcire cu o aplicație numerică pentru un motor cu aprindere prin scînteie cu puterea nominală de 95 kW. Partea scrisă a lucrării se termină cu lista bibliografică care a fost consultată pentru elaborarea lucrării.

Partea grafică cuprinde două desene de ansamblu, format A1, și un desen de execuție, utilizând proiectarea asistată de calculator.

5). Material grafic: Schema sistemului de răcire cu lichid, format A1; pompa de răcire desen de execuție format A2 ; turbina pompei de răcire, format A3.

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării: Laboratorul de motoare și biblioteca de la Universitatea din Oradea.

7). Data emiterii temei: 05.10.2015

Director de department, Conducător științific,

______________________________ __________________________________

Absolvent,

_________________________________

Nr…………../……………

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE A LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR

Titlul lucrării: Calculul și construcția sistemului de răcire la un motor cu aprindere prin scânteie cu puterea nominala de 95 kW cu turația de 5200[rot/min].

Autorul lucrării: MOHACSI ROBERT SZABOLCS.

Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea -susținerii examenului de diplomă organizat de către Facultatea de INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ din cadrul Universității din Oradea, sesiunea iulie 2016 a anului universitar 2015-2016.

Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP):

MOHACSI ROBERT SZABOLCS [anonimizat], declar pe proprie răspundere că această lucrare a fost elaborată de către mine, fără nici un ajutor neautorizat și că nici o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.

Declar, de asemenea, că în lucrare nu există idei, tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Oradea, Semnătura

Data_______________ ______________

REZUMAT

Tema lucrării de finalizare a studiilor are titlul: Calculul și construcția sistemului de răcire la un motor cu aprindere prin scânteie cu puterea nominală de 95 kW cu turația de 5200 [rot/min].

Partea scrisă a lucrarii cuprinde trei capitole: construcția sistemului de răcire; componentele sistemului de răcire; și calculul sistemului de răcire.

1. La capitolul Construcția sistemului de răcire sunt prezentate scheme constructive și construcția elementelor de baza a sistemului de răcire folosite la construcția motoarelor pentru autovehicule.

2. La capitolul, Componentele sistemului de răcire, sunt prezentate componentele sistemului de răcire: pompă; radiator; ventilator, termostat, supapa de siguranță, vas de expansiune. Sunt prezentate pompele de lichid de tip centrifugal. Radiatorul reprezintă partea de răcire și este alcătuit dintr-un număr mare de țevi nervurate prin care trece lichidul de răcire.Ventilatorul realizează disiparea călduri în atmosferă. Sunt prezentate ventilatoarele axiale, care au un randament bun în cazul căderilor mici de presiune ce se produc în radiatoarele cu lichid ale acestor sisteme de răcire. Termostatul este elementul de reglarea automată a temperaturii lichidului de răcire, care este o supapă care deschide sau închide circulația lichidului de răcire prin radiator. La motoarele pentru autovehicule se foloseste în general termostat cu pastă.

3. La capitolul, Calculul sistemului de răcire este prezentată metodologia de calcul a sistemului de răcire cu o aplicație numerică pentru un motor cu aprindere prin scânteie cu puterea nominală de 95 kW.

Partea scrisă a lucrări se termină cu lista bibliografică care a fost consultată pentru elaborarea lucrării.

Partea grafică cuprinde un desen de ansamblu, format A1, cu Schema sistemului de răcire, un format A2 cu asamblu Pompei de apă , un format A3 cu desen de executie Rotor pompă.

CUPRINS

Introducere…………………………………………………………………………………….6

Capitolul I

Construcția sistemului de răcire…………………………………………………………..8

Capitolul II

Componentele sistemului de răcire…………………………………………………………..10

Pompa de lichid………………………………………………………………………….10

Radiatorul………………………………………………………………………………..12

Ventilatorul………………………………………………………………………………15

Termostatul………………………………………………………………………………17

Supapă de siguranță……………………………………………………………………..20

Lichide de răcire…………………………………………………………………………21

Vasul de expansiune…………………………………………………………………….22

Capitolul III

Reparația și ȋntreținerea sistemului de răcire………………………………..…………..24

Defecte ȋn exploatare ale instalației de răcire……………………………………………25

Reparația instalației de răcire……………………………………………………………27

Capitolul IV

4.1 Calculul sistemului de răcire……………………………………………………………31

4.2 Calculul termic al sistemului de răcire………………………………………………….34

Bibliografie………………………………………………………………………..………..58

INTRODUCERE

Instalația de răcire este destinată să asigure un regim termic corespunzător unei bune funcționări a motorului, cu randament ridicat.

Dacă răcirea este insuficientă motorul lucrează prea cald, rezultând înrăutățirea umplerii prin scăderea încărcăturii proaspete reținute în cilindri, diminuând performațele de putere, se favorizează apariția detonației, arderea peliculei de ulei de pe cilindru care poate provoca mărirea uzurii sau chiar griparea motorului.

Dacă răcirea este prea intensă motorul lucrează prea rece,astfel amestecul carburant se condensează pe traectul admisiei afectând calitatea amestecului, combustibilul condensat spală pelicula de ulei de pe cilindru rezultând creșterea uzurii, iar transferul de căldura spre exterior crește, astfel micșorându-se puterea motorului.

În instalația de răcire se produc două fenomene: transportul căldurii și disiparea acesteia. Lichidul de răcire are rolul de a transporta căldura cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului, iar disiparea este realizată de către aer cu ajutorul unui radiator, asistat de un ventilator electric sau mecanic antrenat.

Sistemul de răcire este alcătuit din totalitatea agregatelor, aparatelor si dispozitivelor care asigură evacuarea forțată prin pereți a unei părți din căldura dezvoltată în cilindrul motorului.Sistemul de răcire se clasifică după natura fluidului de răcire: răcire cu lichid și răcire cu aer, și după viteza de deplasare a fluidului de răcire: răcire naturală si răcire forțată.

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează ȋntr-o plajă foarte strânsa, de aproximativ 85-90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

Sistemul de răcire al motorului trebuie să asigure atingerea într-un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcționare, precum și menținerea acestei valori în timpul funcționării motorului.

Pentru realizarea unui calcul de dimensionare cât mai precis al elementelor instalației de răcire, se impune determinarea fluxului termic ce e nevoie a fi preluat de catre instalatia de răcire.

Temperatura din interiorul cilindrilor este de 1800-2000 °C , ceea ce ȋnrautațește ungerea, modifică proprietațile mecanice ale pieselor, reducând jocurile normale dintre piesele conjugate, și poate duce la urmări grave de gripare sau deteriorare a pieselor. Prin sistemul de răcire se elimină ȋn mediu ambiant 20-30% din căldura pieselor motorului.

Motoarele moderne utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

– răcire uniformă a pieselor motorului

– încălzirea accelerată a motorului la pornire, fiindcă încălzira lichidului în volum de câțiva litri, comportă un interval de timp ma lung (10-30 min)

– putere litrică superioară, pentru că răcirea se face mai rapid, decât cu aer

– solicitări termice mai reduse ale pieselor

Avantjele răcirii cu lichid sunt reprezentate de răcirea uniformă a motorului, posibilitatea de preîncălzire la pornire, zgomot mai redus, posibilitatea de a se realiza un bloc comun pentru cilindri, puterea consumată de sistem este mai mică, solicitări termice reduse, realizarea unei puteri litrice cu 5-10% mai mari comparative cu motoarele răcite cu aer.

Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore: transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii ȋn atmosferă.

    În funcție de modul în care se face comunicația cu atmosfera, instalațiile de răcire se categorizează în două grupe: instalații de răcire închise și instalații de răcire deschise.

Instalația de răcire deschisă are lichidul în legătură cu atmosfera, iar la instalația de răcire închisă legătura cu atmosfera se face la limită, atunci când presiunea depășește o anumită valoare (0.4-0.6 bar), astfel rezultând ridicarea nivelului termic de funcționare a motorului și obținerea unui randament superior.

Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de ungere și a termostatului. Disiparea căldurii se realizează de radiator asistat de ventilatorul electric.

CAPITOLUL I

1.1 Construcția sistemului de răcire

La motoarele pentru autovehicule se folosesc sisteme de răcire cu lichid. În sistemul de răcire se produc două fenomene: transportul căldurii și disiparea acestuia în atmosferă. Transportul căldurii de la organele motorului, se realizează de către lichidul de răcire iar disiparea acestuia se face de către curentul de aer produs de ventilatordi. Organele care contribuie la transportul căldurii sunt: pompa de lichid și conductele. Iar organele care contribuie la disiparea căldurii sunt: radiatorul și ventilatorul.

Sistemul de răcire cu lichid al motorului cu ardere internă, realizează două funcții importante:

-transportul căldurii de la piesele solicitate termic;

-evacuarea căldurii în atmosferă.

Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, care în general este bazat pe apă, cu aditivi anti îngheț, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii se face prin radiator, asistat de ventilator care poate fi electric sau mecanic antrenat. Căldura dezvoltată la producerea lucrului mecanic, este disipată în atmosferă.

La pornirea motorului pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circulă în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire al cabinei șoferului. După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85-90°C), termostatul se deschide dar nu cu deschiderea maximă și permite lichidului să treacă prin radiator, unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural mai ales în timpul iernii, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric sau mecanic.

Temperatura optimă de funcționare a motorului se situează într-un interval foarte strâns, de aproximativ 85-90 °C, la aceste temperaturi funcționarea motorului este optimă.

La pornirea motorului, pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire, care circulă în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire a habitaclului.

La pornirea motorului, nu trebuie automat să fie pornit sistemul de răcire, pentru că la rece un motor cu ardere internă poluează, pentru că arderea nu se desfășoară în cele mai bune condiții, pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circulă în circuit numai după ce motorul are 850C .După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85-90°C), termostatul se deschide dar nu de tot permițând lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura.

Schemă de principiu a sistemului de răcire se prezintă în fig. 1.1. Pompă de lichid 2 aspiră lichidul răcit din radiatorul 1 și îl refulează în canalele de răcire a motorului 7, iar în anumite cazuri este trecut și prin radiatorul de ulei, radiator încălzire habitaclu 5. La disiparea căldurii cedate de lichid în radiator participă ventilatorul 8. Lichidul încălzit, trece prin termostatul 4 în radiator și circuit se reia. În schema oricărui sistem de răcire se prevede un termostat (supapa regulatoare), care regulează limita inferioară a temperaturii motorului, închizând sau deschizând circulația lichidului de răcire prin radiator. Când motorul este rece (la pornire, de ex), termostatul închide circuitul prin radiator. Pe măsură ce lichidul se încălzește, se deschide treptat circulația și prin radiator. În acest fel se menține temperatura motorului în limite relativ strânse (în mod obișnuit între 85 – 90ºC).

Fig.1.1. Componentele sistemului de răcire cu lichid a motorului unui autovehicul

radiator răcire motor, 2. pompă de apă, 3. ventilator

4. termostat, 5. radiator încălzire habitaclu, 6. supapă, 7. motor termic, 8. flux de aer

CAPITOLUL II

2.1 Componentele sistemului de răcire

2.1.1 Pompa de apă

Pompa de apă are rolul de a recircula lichidul de răcire în instalației pentru a face permite transportul continuu al călduri de la motor la radiator.

Pentru motoarele de autovehicule aceasta este, în general, o pompă cu centrifugă, cu un singur rotor semiînchis cu dirijare unilaterală a lichidului și cu cameră spirală de refulare.

Presiunea neceasa acestor pompe este de 0,35 – 1,5 bar. Pentru asigurarea unei circulații în condiții bune prin canalizația de lichid (care are secțiuni mari) este suficientă o presiune de 0,3 – 0,5 bar, însă se caută obținerea unei rezerve de 0,8 – 1,0 bar față de presiunea de formare a aburului, pentru că în anumite puncte ale instalației de răcire temperatura lichidului este mult mai mare decât temperatura medie și bulele de abur care se formează n-au timp să se condenseze la ieșirea din cămașa de răcire a blocului.

Particularități constructive și condiții tehnice. Deși instalațiile de răcire ale motoarelor pentru autovehicule sunt în principiu, asemănătoare, acestea pot fi foarte diferite din punct de vedere constructiv, datorită necesității de amplasare specifică a componentelor acestora în spațiile relativ restrânse de pe autovehicul. În general construcția pompei de lichid este simplă fiind constituită dintr-o carcasă, un rotor cu palete și o rolă de antrenare. Acționare pompei de apă se face direct de la arborele cotit prin antrenarea cu o curea dințată sau trapezoidală.

În cazul pompelor de apă antrenate de motorul termic, debitul lichidului de răcire depinde de turația motorului. La turații scăzute ale motorului și sarcini ridicate, debitul unei pompe mecanice poate fi insuficient pentru a permite răcirea eficientă a motorului. Din acest motiv motoarele cu performanțe dinamice ridicate pot fi echipate cu pompe de apă acționate de motoare electrice.

Acționarea electrică a pompei de apă conferă flexibilitate în ceea ce privește regimul termic al motorului, debitul lichidului de răcire fiind independent de turația motorului termic.

Pompele de lichid sunt antrenate cu curele trapezoidale și foarte frecvent pe aceeași fulie de antrenare se montează și ventilatorul. Intrarea și ieșirea lichidului din pompă se prevede în mod convenabil, funcție de schema în care se montează.

Fig. 2.1. Pompă de apă:

– Rotorul pompei; 2 – Corpul pompei; 3 – Garnitură de etanșare.

Materiale și semifabricate. Corpul pompei de lichid se execută din fontă cenușie sau aliaj pe bază de aluminiu. Rotorul se execută din fontă cenușie, iar la pompele motoarelor mai mici de automobile, din tablă de aluminiu. Axul pompei se execută din oțel inoxidabil de tipul 90 C 180 STAS 3583-64.

Fig. 2.2. Schema unei pompe centrifugale cu palete:

1- ax de antrenare; 2 – rotor cu palete.

Cuplul generat de motor este rezultatul transformării, prin ardere, a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent semnificat al căldurii este absorbită de piesele mecanice ale motorului.

2.1.2. Radiatorul

Este componenta sistemului de răcire care permite scăderea temperaturii lichidului de răcire prin disiparea căldurii către mediul exterior. Radiatorul este prevăzut cu o serie de lamele profilate sudate între ele. Aceste lamele preiau căldura din lichidul de răcire și au rolul de a extinde suprafața de contact cu aerul pentru o disipare mai eficientă a căldurii.

Radiatoarele moderne sunt prevăzut cu un racord de intrare (în partea superioară), un racord de ieșire (în partea inferioară) și un orificiu pentru eliminarea lichidului de răcire. Este important ca suprafața radiatorului să nu prezinte deformații majore, în caz contrar eficiența acestuia va fi mai redusă datorită unei suprafețe de contact cu aerul mai mică.

În vecinătatea radiatorului de răcire a motorului, în funcție de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcire a aerului comprimat (intercooler), radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalației de aer condiționat.

Radiatorul introduce aproximativ jumătate din rezistențele hidraulice, astfel ȋncât apare pericolul ca la ieșirea din radiator, mai ales dacă țevile se ȋnfundă cu murdărie sau depuneri de piatră, presiunea lichidului să fie mai mică decât presiunea de vapori. În acest caz apare fenomenul de cavitație, urmat de formarea de bule de vapori care ȋn regimuri de presiuni mari sunt comprimate brusc, producându-se șocuri ce deteriorează mai ales pompa. Pentru a preveni cavitatea, presiunea lichidului la intrare ȋn pompă trebuie să fie mai mare decât presiunea de vapori.

Construcția radiatorului. Radiatorul se compune din trei părți bazinul superior 1, bazinul inferior 2 și partea centrală, de răcire 3 (fig. 2.3). Partea de răcire constituie partea principală a radiatorului și este alcătuită dintr-un număr mare de țevi nervurate prin care se trece lichidul de răcire. Bazinul superior asigură distribuția uniformă a apei încălzită, între țevile părții centrale; bazinul inferior colectează apa rece și o evacuează prin conductă 4 spre pompa. La bazinul inferior este prevăzut robinetul 5 de evacuare a lichidului din circuit. La bazinul superior se prevede orificiul de încărcare 6, închis cu un capac în care se montează supapa de siguranță și conducta de legătură cu circuitul. Uneori se prevede o sită de filtrare a apei. Radiatorul se fixează într-un cadru care se prinde cu șuruburi și se sprijină pe rama autovehiculului prin garnituri elastice, pentru a amortiza vibrațiile.

Sistemele de răcire, mai ales cele sub presiune, trebuie să asigure o etanșare perfectă, se arată punctele de etanșare în sistemul de răcire cu lichid. La orice sistem de răcire îmbinarea conductelor trebuie să fie elastică pentru a prelua deformațiile termice, vibrațiile și șocurile; de aceea se folosesc îmbinări cu furtun de cauciuc și coliere de strângere.

Fig. 2.3. Radiatorul și puncte de etanșare în sistemul de răcire cu lichid

După modul de circulație a apei se disting trei tipuri de radiatoare: cu țevi de aer sau aero tubulare, cu țevi de apă sau acvatubulare, cu benzi ori lamele sau acva lamelare.

Radiatoarele aero tubulare sunt alcătuite din țevi scurte, orizontale, cu capetele vălțuite în forme diferite și apoi lipite. Aerul circulă prin interiorul țevilor (de aici denumirea de aero tubulare), iar apa sub formă de peliculă, prin exteriorul lor. Radiatorul are o rezistență aerodinamică redusă. În schimb construcția are o rezistență mecanică insuficientă și coeficientul de compactitate redusă de aceea nu se realizează în prezent la motoarele de autovehicul. Radiatoarele acvatubulare (apa circulă prin țevi) sunt de două feluri: demontabile și lipite. Din prima grupă fac parte radiatoarele cu țevi drepte, circulare în secțiune, prevăzută

cu nervuri simple sau în spirală. Țevile se prind la capete și se etanșează cu garnituri. Construcția este simplă și permite înlocuirea ușoară a țevilor avariate, dar nu are compactitatea suficientă, coeficientul de compactitate variind între 430 și 550 /. Radiatoarele acva lamelare sunt de tipul nedemontabil și sunt confecționate din lame sau benzi de metal, pliate convenabil, astfel încât între ele rămâne un spațiu de 2…3 mm prin care se deplasează peliculă de apă (fig. 2.4). Au o tehnologie de fabricație dificilă. Pentru motoare de autovehicul se utilizează radiatoare cu țevi de apă și plăci.

a) b)

Fig. 2.5. Corp de racire cu aripioare plate și cu aripioare ondulate

Motorul cu ardere internă în funcțiune cedează mediului de răcire căldura într-o proporție aproximativ egală cu căldura transformată în lucru mecanic efectiv. Lichidul de răcire (apă sau soluție antigel) servește ca agent de transport a căldurii de la motor la radiator. Funcțiunea principală a radiatorului este să disipeze căldura excesivă aflată în lichidul de răcire și să o transfere aerului, cu scopul de a asigura regimul termic optim de funcționare a motorului.

Forma generală și dimensiunile radiatorului sunt prezentate în figura 2.5. Radiatorul este caracterizat de următorii parametri tehnici: suprafața totală de răcire []; suprafața frontală de răcire []; secțiunea de trecere a lichidului []; masa radiatorului [kg]; capacitatea radiatorului [1]; numărul total de tuburi; numărul total de aripioare.

Corpul de răcire, cunoscut și sub numele de miezul său fagurele radiatorului, este compus din tuburi de trecere a lichidului de răcire și aripioare (foițe de metal) lipite de tuburi.

Țevile pot fi plate, ovale sau rotunde și sunt așezate în coluar (unele în spatele celorlalte) sau în zigzag. În locul nervurilor individuale se folosesc plăci comune, care asigură radiatorului o mare rigiditate.

Asemenea radiatoare sunt foarte eficiente și ajung cu coeficientul de compactitate până la 1000 /. Foarte eficiente sau dovedit și radiatoarele cu țevi plate și benzi pliate, care ajung la o suprafață volumică comparabilă cu precedentă, și se confecționează mai ușor, în schimb nu au o rigiditate suficientă. În ultimul timp se utilizează radiatoare cu țevi voalate, formate din tuburi ovale turtite, imprimate în bandă.

Radiatoarele cu țevi plate și plăci dau rezultate bune pentru dimensiuni ale secțiunii țevii de (18…20) x (2,5…3,5) mm; grosimea țevi, 0,12…0,25 mm; grosimea plăci 0,08…0,15 mm; pasul între țevi pe lățimea radială, 7…15 mm, pasul pe adâncime 2,5… 7 mm; pasul dintre plăci, 1,8…4,5 mm. Se obține o compactitate ridicată și o eficiență sporită cu cât e mai redusă grosimea peliculei de apă. De aceea, pentru țevile plate se alege o grosime minimă de 2,5…3,5 mm determinată de tehnologia de fabricație și de pericolul de înfundare, mai ales cu depuneri de piatră.

Fig. 2.5. Forma și dimensiunile generale a radiatorului

Țevile radiatorului pot fi din cupru, oțel și adesea din aluminiu și alamă. Bazinele se execută din același material ca țevile, prin turnare sau din tablă prin matrițare. Soluțiile cele mai eficiente sunt acelea care la un gabarit minim asigură o suprafață de răcire maximă.Motorul cu ardere internă în funcțiune cedează mediului de răcire căldura într-o proporție aproximativ egală cu căldura transformată în lucru mecanic efectiv. Lichidul de răcire (apă sau soluție antigel) servește ca agent de transport a căldurii de la motor la radiator. Funcțiunea principală a radiatorului este să disipeze căldura excesivă aflată în lichidul de răcire și să o transfere aerului, cu scopul de a asigura regimul termic optim de funcționare a motorului.

2.1.3. Ventilatorul

Se numește ventilator, mașina pneumatică care este utilizată la deplasarea aerului. Ea are rolul de a asigura mărirea volumului de aer pentru răcirea apei din radiator. Ventilatoarele sunt axiale și centrifugale. Ventilatorul axial are o construcție simplă, și are un randament ridicat.Ventilatorul centrifugal se utilizează în cazul răcirii cu aer dar are un randament mai scăzut. În sistemul de răcire a automobilelor, pentru disiparea călduri se utilizează, de obicei, ventilatoarele axiale, care au randament mai bun în cazul căderilor mici de presiune ce se obțin în radiatoarelor de lichid ale acestor sisteme de răcire.

În timpul funcționării motorului, ventilatorul aspiră aer rece din atmosferă și-l trece cu presiune printre celulele radiatorului, răcind lichidul.

Unele motoare moderne au asigurată funcționarea ventilatorului cu intermitență, ȋn funcție de temperatura lichidului. Comanda cuplării și decuplării ventilatorului se face automat prin cuplaj electromagnetic sau pneumatic, de către o supapă termostatică.

Fig. 2.6. Tipuri de ventilatoare de răcire a radiatorului cu lichid

Debitul ventilatorului este funcție de diametrul exterior, lățimea și lungimea palatelor, și unghiul de înclinare a acestora și turația. Pe de altă parte, puterea consumată de ventilator este proporțională cu turația la puterea a treia. Rezultă că avantajul este un ventilator cu dimensiuni cât mai mari, care se poate cupla cu un radiator cu suprafață frontală mare. Totuși, dimensiunile ventilatorului sunt limitate de viteza periferică a vârfurilor paletelor, care nu trebuie să depășească 70 – 100 m/s. Unghiul de atac al paletelor se alege astfel încât să se realizeze un debit cât mai mare, cu un consum convenabil de putere. În mod obișnuit, unghiul de atac se alege de 40 – 45 pentru a avea pierderi minime prin lovirea aerului, iar unghiul de ieșire al paletei se realizează la aproximativ 30.

În fig. 2.7 se arată, schematic, un cuplaj electromagnetic. Pe axul pompei de apă 1, la un capăt, este fixat rotorul 2 iar la celalalt capăt este fixate fulia de antrenare 3 și bobină 4. Tot pe axul pompei, printr-un rulment special, se montează și ventilatorul 5, care se poate roti liber pe acest ax. Prin sistemul de perii și colectorul 6 bobina 4 se pune în contact cu bateria 7 prin intermediul termostatului 8, introdus în bazinul inferior al radiatorului. Când lichidul din bazin atinge temperatura de 822, miezul bobinei se magnetizează și atrage armatura metalică 9 a ventilatorului (care este din masă plastic); astfel ventilatorul face corp comun cu fulia, fiind antrenat de aceasta. La scăderea temperaturii lichidului, bobina este scoasă din circuitul electric tot de termostatul 8 iar ventilatorul nu se mai rotește.

Fig. 2.7 Cuplaj electromagnetic

2.4. Termostatul

Termostatul este o supapă cu acțune dublă, care deschide și ȋnchide circulația lichidului de răcire prin radiator. În poziția ȋnchis, când motorul este rece, circulația lichidului se face prin blocul motor și radiatorul de ȋncălzire al habitaclului.

Când temperature lichidului de răire ajunge la 85 °C termostatul ȋncepe să se deschidă permițând lichidului de răcire să circule prin radiator. Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acest caz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziția termostatului se stabilizează la temperature de 85-90 °C, unde rămâne partial deschis, doar o parte a lichidului de răcire fiind trecut prin radiator. În modul aceasta se asigură temperature motorului ȋn zona optima de funcționare.

Termostat ȋnchis Termostat complet deschis

A – racord de recirculare(catre pompa); B – racord de la motor; C – racord către radiator

Fig. 2.8 Modul de funcționare al termostatului

Verificarea stării de funcționare a unui termostat se face astfel: se demontează termostatul, se introduce în apă la temperatura ambiantă de 25°C, la acestă temperatură termostatul trebuie să fie complet închis, dupaia se încălzește apa până la temperatura intre 95-98 °C, termostatul introdus în apa încălzită trebuie să se deschidă complet într-un timp scurt, altfel termostatul este defect și trebuie înlocuit.

În figura 2.9 este prezentat termostatul cu lichid. Cilindrul gofrat 1, executat din tablă de alamă, este umplut cu o cantitate mică dintr-un amestec de 1/3 alcool și 2/3 apă distilată, care are punct de fierbere scăzut. Cilindrul este fixat pe partea inferioară pe jugul 2, care se prinde pe carcasa termostatului 3. Pe partea superioară a acestuia se află tija 4, pe care sunt fixate supapa 5 și supapa 6.

În figura 2.10 este prezentat termostatul cu pastă. Capsula termostatică 1 este umplută cu o pastă dilatantă 2, peste care se sertizează, prin capacul 4, membrana de cauciuc 3. În mijlocul membranei se introduce cuiul 5, care se fixează la celălalt capăt pe cadrul 6. Acesta este fixat pe corpul termostatului 7. Pe capsula 1 se fixează supapa 8 și pe cadrul 9 supapa 10. Readucerea supapei 8 în poziția închisă se face cu ajutorul arcului 11.

Fig. 2.9. Termostat cu lichid

Fig. 2.10. Termostat cu pasta

Construcția tridimensională a termostatului cu pastă este prezentată în figura 2.11.

Fig. 2.11. Componente termostat motor termic

1. supapă (către radiator), 2. cilindru cu ceară, 3. supapă recirculare (retur în pompă)

4. arc elicoidal, 5. suprafață de etanșare

2.5. Supapă de siguranță

În sistemul de răcire există pericolul apariției unei suprapresiuni, datorită vaporizării intense a lichidului, care pune în pericol radiatorul și mai ales etanșeitatea îmbinărilor. Pe de altă parte, după oprirea motorului, prin condensare a vaporilor și construcția lichidului este posibil ca presiunea din interiorul circuitului de apă să scadă sub presiunea atmosferică ceea ce poate provoca deasemenea, avarierea radiatorului. Subpresiune ca și suprapresiunea fiind periculoase, în circuitul lichidului de răcire se prevede o supapă de siguranță, numită supapă de vaporii și aer (fig. 2.12).

Fig. 2.12. Supapa de siguranță a sistemului de răcire a motorului

În corpul 1 se introduce supapa de subpresiune 2 acționată de arcul mic 3 și supapa de supra presiune 4 acționată de arcul mare 5. Prin canalul 6 supapa este în legătură cu vasul de compensare; prin canalul 7 cu mediul ambiant. Când presiunea în circuitul de lichid scade sub presiunea atmosferică (0,05 daN/), supapa 2 comprimă arcul 3 și în vasul de compensare pătrunde aer (a).

2.6. Lichide pentru răcire 

Este un amestec de apă distilată și lichid antigel. Lichidul de răcire este agentul de transport al căldurii generate de motor. Antigelul are rol multiplu în ceea ce privește sistemul de răcire al motorului, fiindcă previne înghețarea lichidului de răcire la temperaturi scăzute (min. -35 °C)

1. – asigură lubrifierea pompei de apă.

2. – are caracter antispumant și previne depunerile pe suprafețele metalice, în contact cu lichidul de racier.

3. – conferă protecție anticorozivă față de metale și este neutru față de componentele din plastic sau cauciuc.

Lichidele de răcire trebuie să îndeplinească condițiile: să aibă temperatura de congelare inferioară temperaturii de exploatare a autovehiculelor; temperatura de fierbere să fie cât mai ridicată; capacitatea de transmitere a căldurii de la piesele calde la radiator cât mai bună; vâscozitate constantă; să nu corodeze suprafețele metalice; să nu fie toxice sau inflamabile.

Starea lichidului de răcire este deosebit de importantă pentru buna funcționare a sistemului. Nivelul lichidului trebuie verificat periodic pentru a evita funcționarea necorespunzătoare a motorului mai ales la un nivel insuficient. După perioade lungi de utilizare a lichidului de răcire se degradează și-și pierde proprietățile. Din acest motiv se recomandă ȋnlocuirea regulată a lichidului de răcire.

Lichidele de răcire cele mai des utilizate sunt apa și lichidele antigel.

Răcirea cu apă. Dezavantajele răcirii cu apă: temperatură de congelare (îngheț) în jur de 0, mărirea volumului cu 10% prin înghețare, formarea depunerilor de calciu, magneziu pe suprafețele răcite. Se recomandă răcirea cu alte lichide.

Lichide antigel. Se recomandă lichide pe bază de glicoli, alcooli sau glicerină.

Glicolul, este un dialcool al etanului, incolor, vâscos, dulceag, cu punct de fierbere de 470K și temperatura de congelare 261,65K, foarte toxic și inflamabil. Amestecat cu apă nu prezintă pericol de incendiu.

 Lichidul antigel se folosește diluat cu apă dedurizată sau distilată:

1 volum produs concentrat +1 volum apă distilată are punctul de congelare 234 1K:

2 volum produs concentrat +3 volum apă distilată are punctul de congelare 246K.

În vecinătatea radiatorului de răcire a motorului, în funcție de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcire a aerului comprimat, radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalației de aer condiționat.  Din aceste motive automobilele sunt echipate cu martori luminoși care avertizează conducătorul auto, în cazul în care temperatura motorului trece peste a anumită valoare maximă (95-100 °C). Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de de lichid, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric. Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore: transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii în atmosferă.

Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric.

2.7. Vasul de expansiune 

Vasul de expansiune al sistemului de răcire are rolul de a compensa variațiile de volum ale lichidului de răcire datorită variației temperaturii (fig. 2.13). Vasul de expansiune se montează mai sus decât radiatorul pentru a permite returul lichidului din vas în instalația de răcire. Prin vasul de expansiune lichidul de răcire circulă continuu și se transportă vaporii de apă și eventualele bule de aer.

Volumul de lichid din vasul de expansiune trebuie să fie între limitele specificate de constructor. Dacă nivelul de lichid este insuficient, în circuit poate pătrunde aer. De asemenea, dacă nivelul de lichid este peste limita maximă (la temperatura ambiantă 25 °C), când temperatura lichidului ajunge la o valoare ridicată, volumul poate crește peste limita admisă ceea ce conduce la creșterea peste limită a presiunii și chiar la scăpări de lichid de răcire.

Fig. 2.13. Vas de expansiune al unui sistem de răcire motor termic

CAPITOLUL III

3.1. REPARAȚIA ȘI ÎNTREȚINEREA SISTEMULUI DE RĂCIRE

Întreținerea acestei instalații cuprinde operații de control, verificare, ungere, reglare și curațire, după cum urmează:

– verificarea etanșeității organelor componente ale instalației;

– controlul niveluiui lichidului din radiator (vasul de expansiune) zilnic, care se completează cu apă curată sau lichid antigel, ȋn timp ce motorul funcționează la temperaturii mici;

– ungerea rulmenților pompei de apă (dacă nu sunt capsulați), cu unsoare consistentă, la 10 000 km;

– verificarea ȋntinderii curelei de ventilator, la 10 000-15 000 km, care nu trebuie să facă o săgeată mai mare de 15-20 mm la o apăsare cu o forță de 30-40 N la mijlocul distanței dintre cele două fulii. În caz că e mai mare se reglează, prin modificarea poziției generatorului de curent, după slăbirea piulițelor de fixare.

După reglare, se strâng din nou piulițele; o ȋntindere insuficientă a curelei duce la răcirea insuficientă, iar o curea prea ȋntinsă duce la uzarea rulmenților pompei de apă și a generatorului de curent.

– spălarea cu jet de apă a radiatorului pentru ȋndepărtarea impurităților, la 10 000 km;

– controlul punctului de congelare a lichidului de răcire cu ajutorul termodensimetrului, anual;

– ȋnlocuirea lichidului antigel, o dată la doi ani, folosind pâlnia specială și sistemul de aerisire a instalației;

– ȋnlocuirea termostatului, la 60 000 km;

– curățirea depunerilor de piatră din instalație, care reduce capacitatea de răcire; piatra se depune sub forma de crustă calcaroasă  pe pereții organelor, provenite din săruri, ȋn urma evaporării apei, mai ales când se fac completări ale nivelului cu apa dură. Operația se execută anual.

Dizolvarea pietrei depuse se face pe cale chimică cu soluții acide pentru blocurile de aluminiu, sau bazice pentru cele din fontă.

Se utilizeaza cel mai adesea soluția bazică formată din: 10% carbonat de sodiu (soda de rufe), 5% petrol lampant si restul apă.

Soluția acidă cea mai folosită este compusă din 10% acid clorhidric și restul apă.

În funcție de blocul motor, se umple instalația cu una din aceste soluții, punându-se motorul ȋn funcțiune circa 10 min, se oprește și se lasă astfel 8-10 ore; se pune din nou motorul ȋn funcțiune circa 5 min, și apoi se golește instalația; urmează o spălare cu apă curată, cu motorul ȋn funcțiune 3-5 min, după care se golește și se umple cu apă curată, pentru funcționarea normală a motorului.

Pentru evitarea depunerilor de piatră a cărei curățire necesită o operație complicată, se recomandă utilizarea și completarea nivelului de apă evaporată, cu apă care are duritatea scăzută sau utilizând metode de reducere cu permutit (nisip fin care conține sodiu); acesta intră ȋn reacție cu sărurile de calciu și magneziu pe care le dizolvă.

3.2 DEFECTELE ÎN EXPLOATARE ALE INSTALAȚIEI DE RĂCIRE

În general, defecțiunile instalației duc la supraâncălzirea sau la ȋncălzirea insuficientă a motorului.

Supraincălzirea are drept cauze: pierderi de apă, slăbirea sau ruperea curelei de ventilator, termostatul defect sau blocat, funcționarea necorespunzătoare a pompei de apă și a ventilatorului, ȋnfundarea sau spargerea radiatorului, depunerile de piatră.

– Pierderile de apă ȋn exterior pot avea loc pe la racorduri, radiator, pompa de apă, bușoane, care se observă prin scurgeri ȋn timpul cât motorul nu este ȋn funcțiune.

– Pierderile interioare au loc datorită spargerii garniturilor de chiulasă sau inelelor de cauciuc de la cilindri, deformările suprafețelor de etanșare dintre bloc și chiulasă, strângerii insuficiente a șuruburilor de chiulasă. Se constată prin formarea de bule de aer ȋn bazinul superior al radiatorului la turație ridicată sau a picăturilor de apă galbui de pe tija de ulei.

Remedierea constă ȋn strângerea colierelor, ȋnlocuirea racordurilor defecte, ȋnlocuirea garniturii de chiulasă sau inelelor cilindrilor, strângerea șuruburilor de chiulasă ȋn ordinea indicată (de la mijioc spre exterior), rectificarea suprafețelor de imbinare a chiulasei sau blocului motor.

– Cureaua insuficient strânsa se remediază prin slăbirea piulițelor generatorului și modificarea poziței, până la ȋntinderea corectă; apoi se strâng piulițele; dacă este ruptă , cureaua se ȋnlocuiește.

-Termostatul defect sau blocat se datorește deteriorării burdufului sau capsulei, scurgerii al lichidului sau pastei din interior, ceea ce poate bloca supapa ȋn poziția ȋnchisă.

Constatarea se face prin controlul radiatorului care, dacă este rece ȋn timp ce carcasa termostatului și motorul sunt ȋncinse, la accelerarea motorului nu se observă nici o unduire ȋn radiator.

Remedierea se realizează prin ȋnlocuirea termostatului.

– Funcționarea necorespunzătoare a pompei de apă se datorește ruperii penei de fixare a rotorului (turbinei) sau depresării ei de pe arbore, iar uneori din cauza ȋnghețării apei, ruperii paletelor rotorului. Defecțiunea se depistează prin observarea unei unduiri slabe ȋn bazinul superior al radiatorului, la accelerarea motorului.

Remedierea se execută prin ȋnlocuirea penei rupte sau asigurarea unei presări corespunzătoare; ȋn cazul ruperii paletelor turbinei, se ȋnlocuiește complet rotorul pompei ȋn ateliere.

La ventilator se pot deforma sau rupe paletele.

Dacă paletele ventilatorului sunt deformate, se ȋndreaptă, iar când sunt rupte se ȋnlocuiește ventilatorul. După reparare, se face obligatoriu echilibrarea ventilatorului pentru evitarea uzării premature a rulmenților.

În unele cazuri, ruperea paletelor ventilatorului poate duce la spargerea radiatorului, ceea ce impune o reparare mai amplă ȋn atelier.

Înfundarea radiatorului se datorește impurităților sau ruginii.

Se remediază prin desfundarea chimică sau mecanică cu ajutorul unor tije, prin deplasarea longitudinală ȋn interiorul țevilor; apoi se suflă cu aer comprimat. Desfundarea se poate face și cu jet de apă sub presiune.

Radiatorul cu spărturi mici se remediază prin izolarea țevilor din porțiunea respectivă sau lipirea moale sau cu soluții speciale; uneori izolarea se face chiar prin lipiri provizorii cu săpun. Dacă spărtura este mare, radiatorul trebuie ȋnlocuit.

Depunerile de piatră se curăță cu soluții chimice acide sau bazice, după cum s-a arătat la ȋntreținerea instalației.

Încălzirea insuficientă a motorului este cauzată de blocarea supapei termostatului ȋn poziție deschisă, când apa trece spre radiator, nepermițând ȋncălzirea rapidă a motorului.

Remedierea constă ȋn ȋnlocuirea termostatului.

Defectarea indicatorului de temperatura (bec roșu de control sau termometru) presupune controlarea traductorului sau indicatorului de la bord; aparatul defect se ȋnlocuieste. La fel și pentru instalația de semnalizare a avariilor.

3.3 REPARAREA INSTALAȚIEI DE RĂCIRE

Cele mai importante defecțiuni au loc la pompa de apă, ventilator, radiator și termostat, după cum urmează:

Pompa de apă  se demontează de pe motor, desfăcând colierele și racordurile, apoi radiatorul și cureaua ventilatorului se dezasamblează, se constată defectele și se repară ȋndeosebi corpul și arborele;

– fisurile sau rupturile se repară prin sudură și ajustare sau prin lipire cu rășini epoxidice. După reparare, se face proba hidraulica la 3-4 bar;

– suprafața deformată se recondiționează prin rectificare plană, admițându-se o abatere de 0.05 mm;

– filetele uzate, inclusiv cel pentru gresor, se refac prin ȋncărcarea cu sudură, găurire și refiletare la cota nominală, sau se refiletează la cota majorată;

– rulmenții uzați se ȋnlocuiesc;

– arborele ȋncovoiat se ȋndreaptă la rece cu ajutorul presei; abaterea maximă este de 0.05 mm;

– arborele uzat se rectifică, se cromează și se rectifică rotund la cota nominală;

– canalul de pană lărgit se ȋncarcă cu sudură și se frezează un altul decalat la 180°, sau se rectifică și se ȋnlocuiește pana;

Fig. 3.1. Pompa de apă

– fisurile sau rupturile paletelor rotorului se ȋncarcă prin sudură și se rectifică; dacă sunt rupte mai mult de două palete sau ruptura este prea gravă, se ȋnlocuiește ȋntreg rotorul;

– locașul pentru axul pompei de apă uzat se recondiționează prin bucșare după alezare, după care se face rectificarea la cota nominală; după reparare, se controlează abaterea rotorului ȋn locașul din corpul pompei, jocul axial al rotorului (admis 0.08 mm), apoi se asamblează componentele. Ca prima probă, rotorul trebuie să se ȋnvârte ușor cu mâna. Se probează apoi pe standul de probă.

Ventilatorul poate prezenta ca defecțiuni:

– deformarea paletelor: se repară prin ȋndreptare liberă sau folosind un dispozitiv special;

– fisurarea sau ruperea paletelor: se impune ȋnlocuirea lor;

– slăbirea paletelor ȋn locurile de ȋmbinare: se sudează sau se nituiesc;

– deformarea orificiilor șuruburilor de fixare pe fulie: se ȋncarcă cu sudură și se găuresc la cota nominală.

Fig. 3.2. Ventilator sistemul de răcire

Radiatorul se curață mai intâi cu jet de apă și aer comprimat, apoi se fierbe ȋn soluție cu sodă caustică 10% pentru ȋndepărtarea pietrei și impurităților depuse, după care se supune controlului ȋn baia de apă, introducând ȋn interior aer comprimat sub presiunea de 1.5 bar; se constată defecțiuni ca dezlipirea bazinelor de miez, spargerea corpului (miezului) sau țevilor; remedierea se face prin lipirea cu aliaje moi.

Dacă numărul țevilor sparte este sub 5% atunci se izolează. După lipire, radiatorul se supune din nou probei de etanșare.

Fig. 3.3. Componentele de montaj și întreținere al radiatorului de racier cu lichid

Termostatul se controlează funcțional ȋntr-o baie de apă ȋncălzită progresiv, urmărind ȋn același timp cu un termometru ca ȋnceperea deschiderii supapei să se facă la 70°C, iar la 85-90°C sa fie complet deschisă. Sub 70°C supapa trebuie să se ȋnchidă.

Fig. 3.4. Termostat defect (corodat)

Termostatul este parcurs tot timpul de un lichid de răcire de la motor. Datorită acestui fapt, după o lungă funcționare cu utilizarea unui lichid de răcire degradat, termostatul se poate coroda și se poate bloca. În funcție de poziția în care s-a blocat termostatul, simptomele motorului sunt diferite:

TABEL 3.1. Defectele termostatului

În cazul în care termostatul se blochează pe poziția închis, motorul poate suferi defecte majore. Creșterea mare a temperaturii poate conduce la topirea unor componente, la reducere capacității de lubrifiere a uleiului și la fierberea lichidului de răcire.

În figura 3.5 sunt prezentate principalele componente, care trebuiesc verificate periodic.

Fig. 3.5. Un sistem de răcire al unui motor cu ardere înternă, are multe componente, care trebuiesc verificate periodic

CAPITOLUL IV

4.1 Calculul sistemului de răcire cu lichid

til, tel – temperatura lichidului la intrarea respectiv la ieșirea din radiator;

tia, tea – temperatura aerului la intrarea respectiv la ieșirea din radiator;

tma, tml – temperatura medie a aerului respectiv lichidului în radiator;

(14.4)[ Abăităncei H.,pag.237]

(14.5)[ Abăităncei H.,pag.237]

Pentru proiectare se pot adopta următoarele valori ale temperaturilor:

tia = 40…45oC;

tea = tia + (10…12)oC;

til = 85…115oC;

tel = til+ (6…12)oC. [ Abăităncei H.,pag.237]

Se adoptă:

tia = 42oC;

tea = tia + 11=42+11=53 oC;

til = 95oC;

tel = til+ 10=95+10=105oC.

[ Abăităncei H.,pag.237]

1. Calculul fluxului de căldură Qr [kJ/h] , rezultă din următoarea relație:

Unde: este ȋncărcarea specifică a sistemului de răcire ȋn kJ/kWh , pentru MAS kJ/kWh ; este puterea efectivă a motorului ȋn kW , Pe = 95 kW.

Rezultă :

2. Calculul debitului de lichid care trebuie să treacă prin radiator pentru a prelua căldura Qr:

Unde este fluxul de căldură care trebuie disipat de sistemul de răcier , ȋn kJ/h ; este densitatea lichidului antigel , = (1070 … 1085) kg/m3 ; Cpl este căldura specifică de răcire (antigel cu glicoli), Cpl = 2.9 kJ/kg*K ; este diferența de temperatură dintre curentul de aer produs de ventilator și lichidul de răcire , .

Rezultă :

3. Aria suprafeței de schimb de căldură în contact cu curentul de aer produs de ventilator, se determină cu următoarea relație:

Rezultă: = 0.17 95 = 16.15 m2

4. Aria frontala [m2] a radiatorului se determină cu următoarea relație:

Unde: este aria suprafeței de schimb de căldură , ȋn m2 ; este coeficientul de compactivitate a radiatorului , = (900 … 1300) [m2/m3] ; lrad este grosimea radiatorului , lrad = (40…70)10-3 m.

Rezultă : [m2]

5. Debitul de aer a ventilatorului se calculează cu următoarea relație:

Unde : k1 este coeficient de pierderi de presiune prin radiator , k1 = (1.1…1.2) ; k2 este coeficientul de ȋncălzire a aerului prin trecerea lui prin radiator , k2 = (1.02…1.04) ; este aria frontală a radiatorului, ȋn ; waer este viteza curentului de aer , waer = (10…20) [m/s].

Rezultă :

6. Puterea de antrenare a pompei de apă Pp [W] , se calculează cu relația:

Unde: Ql este debitul de lichid , ȋn m3/s ; este căderea de presiune prin sistemul de răcire , = (40 … 60) 103 [Pa] ; este randamentul pompei , = (0.7… 0.9).

7. Puterea de antrenare a ventilatorului Pv [W] se calculează cu următoarea relație:

Unde: Qa este debitul de aer ȋn m3/s ; este căderea de presiune prin radiator , = (800…1200) [N/m2] ; este randamentul ventilatorului , = (0.6…0.8).

Rezultă :

4.2 Calculul termic al motorului

Date initiale:

puterea nominala (maxima) Pn = 95 kW;

timpi ciclului v=4;

turația nominal n = 5200 rot/min;

aprinderea combustibilului, mas-injectie electronica monopunct.

Calculul termic sa realizat cu ajutorul programului CAD numit MathCad, care este prezentat ȋn Anexa. In urma calculului au rezultat urmatoarele valori.

cilindreea Vs = 0,66 l;

alezajul cilindriilor D = 94 mm;

cursa pistonului Sp = 95 mm;

raportul de comprimare ɛ = 9;

presiunea medie indicată Pi = 10,67 Bar;

randamentul indicat ɳi = 0,397;

momentul nominal Mn = 174,5 Nm la turația nominală n = 5200 rot/min;

BIBLIOGRAFIE

Mitran T. Calculul termic al motoarelor cu ardere internă, Univ. din Oradea, 2007

Abăităncei H. Constructia si proiectarea motoarelor , Univ. din Brașov 1997

Grunwald B. – Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, Edit. E.D.P 1980

Abăităncei D. – Fabricarea motoarelor pentru autovehicule, Univ. din Brașov, 1987.

Bățaga N. și alții, Motoare termice. București, Editura Didactică și Peda-gogică, 1979.

Bobescu Ghe. ș.a., Motoare pentru automobile și tractoare. Vol. II, Chisinău, Editura Tehnică, 1998.

Marincaș, D. Abăinntăcei, D. – Fabricarea și repararea autovehiculelor rutiere, București, Ed. Did. și Pedagogică, 1982.