دارات التبريد في محركات الجرارات والآلات الزراعية
ينخفض أداء المحركات في حال ارتفاع درجة حرارتها عن مقدار معين؛ فأثناء عملية احتراق الوقود تصل درجة حرارة المحركات حتى 2500 درجة مئوية وبما أن المعادن المستعملة في المحركات لا تتحمل هذه الدرجات العالية من الحرارة؛ فكان من الضروري تبريدها للتخلص من كمية الحرارة الزائدة من أجل بلوغ درجة الحرارة المثالية المحصورة في المجال 95-70 درجة مئوية؛ حيث إنه عند هذه الدرجة المثالية يعمل المحرك بمردود عال، واستهلاك اقتصادي، واهتراء منخفض لأجزائه، أما في حال ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها عن الدرجة المثالية؛ فسيؤدي ذلك إلى حدوث خلل واضح في نظام عمل المحرك وأجزائه. يوجد طريقتان لتبريد المحركات هما :
1. نظام التبريد بالهواء.
2. نظام التبريد بالسوائل.
1- نظام التبريد بالهواء:
انتشر نظام التبريد بالهواء في المحركات صغيرة الاستطاعة، ثم ما لبث أن اتسع استعماله في المحركات ذات الاستطاعة المتوسطة والكبيرة التي بلغت حدود 90 حصاناً الشكل (1).
الشكل (1) يبين مقطعاً عرضياً لمحرك بتبريد هوائي.
1 جسم المحرك. 2- ريش التبريد.
تتم عملية التبريد بالهواء بالاعتماد على ملامسة الهواء المتحرك لأجزاء المحرك الساخنة؛ حيث يزداد مردود عملية التبريد طرداً مع زيادة مساحة سطح التماس وسرعة الهواء؛ يتم زيادة مساحة سطح التماس عن طريق تزويده بريش تعمل على زيادة الإشعاع الحراري، كما تُستخدم مروحة هوائية تقوم بدفع الهواء باتجاه أجزاء المحرك الساخنة بواسطة صفائح خاصة، تستمد المروحة حركتها من العمود المرفقي. يتمتع نظام التبريد بالهواء بالمزايا الآتية: سهل التصنيع، خفيف الوزن، رخيص الثمن، سهل الصيانة.
2- نظام التبريد بالسوائل :
يتم تبريد أجزاء المحرك الساخنة عن طريق مرور كمية من السائل في دارة مغلقة؛ فيقوم السائل بنزع كمية الحرارة الزائدة من الأجزاء التي يلامسها، وينقلها إلى المبرد (المشع) ؛ ليتم التخلص منها إلى الجو المحيط بواسطة مروحة تستمد حركتها من العمود المرفقي، الشكل (2). يدور سائل التبريد بطريقتين؛ إما بشكل طبيعي وفق مبدأ فرق الكثافة (السيفون الحراري)،
الشكل (2) يبين مخططاً توضيحياً لمبدأ عمل التبريد بالسوائل.
1- فتحة تعبئة سائل التبريد، 2- أنابيب المشع. 3- خزان تجميع السائل. 4- تيار جريان السائل
أو بشكل قسري بواسطة استخدام مضخة.
1.2: التبريد الطبيعي (تيارات الحمل): تعتمد هذه الطريقة على قانون فيزيائي مفاده ان كثافة الماء البارد أكبر من كثافة الماء الحار؛ مما يجعل الماء الحار يطفو فوق الماء البارد، وبحكم وجود فرق في درجات حرارة سائل التبريد الحار الملامس للأجزاء الساخنة للمحرك والماء البارد الموجود في المبرد فإن ذلك يؤدي إلى جريان الماء ضمن دارة التبريد؛ فيقوم الماء الحار بدفع الماء البارد من المبرد الى جسم المحرك، كما هو موضح بالشكل (3). لا تستخدم هذه الطريقة في محركات الآليات والجرارات الثقيلة لعدم فاعليتها وجدواها في هذه الحالة؛ حيث إن الفرق البسيط في الكثافة لا يحقق جريان سائل التبريد بشكلٍ كافٍ؛ لذا فإن استخدامها يقتصر على المحركات الصغيرة فقط.
الشكل (3) يبين مخططاً توضيحياً لدارة التبريد الطبيعية
1- مستوى سائل التبريد. 2- فتحة دخول سائل التبريد للمبرد. 3- مروحة تهوية. 4- مجرى سائل التبريد. 5- قنوات سائل التبريد.
تزود الدارة بمروحة هواء لزيادة تدفقه، ورفع كفاءة التبريد، وهنالك إجراءات ترفع كفاءة دارة التبريد؛ مثل جعل دارة التبريد مغلقة باستمرار، المحافظة على مستوى سائل التبريد في الدارة لمستوى أعلى من مستوى فتحات دخوله. تتميز عملية التبريد بارتفاع درجة حرارة سائل التبريد بشكل سريع. ومن عيوب دارة التبريد بالسوائل حاجتها لكميات كبيرة من سائل التبريد، ولمشع كبير الحجم، ولتعويض مستمر للسائل في الدارة.
2.2: التبريد القسري : تعتمد طريقة التبريد القسري على تحريك سائل التبريد ضمن قنوات التبريد بواسطة مضخة تسريع من المبرد إلى المحرك وبالعكس، تستمد حركتها من العمود المرفقي، وتؤمن هذه المضخة دوران سائل التبريد ضمن دارة مغلقة الشكل (4).
الشكل (4) يبين مقطعاً توضيحياً لدارة تبريد قسري في المحركات.
1- مضخة تسريع. 2- مروحة تبريد. 3- أنابيب المشع. 4- قنوات سائل التبريد. 5- حوض علوي وسفلي. 6- غطاء فتحة المشع.
يعتبر المشع من الأجزاء الرئيسة في دارة التبريد بالسوائل، فهو الذي يقوم بتبريد السائل الساخن القادم من المحرك بعد نزع كمية الحرارة الزائدة ونقلها للهواء المار من خلال المشع عن طريق الإشعاع والمدفوع بمروحة التبريد، عندما يكون عدد دورات المحرك منخفضاً، تنخفض كمية الهواء المتدفقة حول المحرك وتكون غير كافية لإتمام عملية تبريد السائل بسرعة. وللتغلب على هذه الظاهرة يتم زيادة كمية سائل التبريد، عن طريق زيادة حجم المشع المستخدم في دارة التبريد.
يتكون المشع الشكل (5) من الأجزاء الآتية:
- الإطار الحامل.
- جسم المشع.
- الحوض العلوي لسائل التبريد الحاوي على أنبوب مرن، وفتحة لتعبئة السائل اللازم لدارة التبريد.
- الحوض السفلي لسائل التبريد الحاوي على أنبوب مرن وصنبور تفريغ سائل التبريد عند اللزوم.
يركب المشع على الجرار في المكان المعد له، بعد وضع المخمدات اللبادية بينه وبين مقعده للتخفيف من الاهتزازات أثناء عمل الجرار.
الشكل (5) يبين مخططاً توضيحياً لأجزاء الرئيسة للمشع.
1- غطاء فتحة التعبئة . 2 - حلقة إحكام الإغلاق . 3- صفيح علوية . 4- الحوض العلوي . 5- أنبوب تعبئة . 6- الجزء العلوي للمشع. 7 - أنبوب الراجع . 8 - أنابيب مبسطة . 9- زعانف التبريد . 10- الجزء السفلي للمشع. 11- الحوض السفلي. 12- وصلة مرن . 13- صفيحة جانبية. 14- دعامة جانبية. 15- صفيحة تثبيت. 16 - صفيحة سفلية. 17- حامل الصفيحة السفلية. 18- صنبور تفريغ.
تقسم المشعات لأنواع عديدة مثل المشعات ذات العناصر المنفصلة، وذات الأنابيب المسطحة، والأنابيب الهوائية، والأنابيب السائلة.
* المشعات ذات الأجزاء المنفصلة: يتألف المشع من عدة أجزاء منفصلة عن بعضها الشكل (6) تعرفه هذه الأجزاء بعناصر المشع ، تركب وتربط بحوضي المشع العلوي والسفلي.
شكل (6) يبين مخططاً توضيحياً لمشع بأجزاء منفصلة.
1- عنصر المشع.
* المشعات ذات الأنابيب المسطحة: تقسم المشعات ذات الأنابيب المسطحة إلى نوعين هما:
- مشعات ذات أنابيب مستوية.
- مشعات ذات أنابيب متعرجة.
تتكون أنابيب التبريد من صفيحتين متقابلتين تتصلان بحوضي المشع عن طريق اللحام كما هو موضح في الشكل (7).
الشكل (7) يبين مقطعاً توضيحياً لمشع ذي الأنابيب المسطحة.
آ- مشعات ذات أنابيب مستوية. ب - مشعات ذات أنابيب متعرجة.
1- اتجاه تيار هواء التبريد . 2 - اتجاه تيار ماء التبريد . 3- صفائح معدنية.
* المشعات ذات الأنابيب الهوائية :
تتكون هذه المشعات من مجموعة من أنابيب أفقية مثبتة فوق بعضها ومنضدة فوق حوضي المشع الشكل (8) .
هيكل (8) يبين مقطعاً توضيحيا من مشع ذي أنابيب هوائية.
1- اتجاه تيار هواء التبريد . 2- اتجاه تيار سائل التبريد.
يمر عبر هذه المشعات هواء التبريد القادم من المروحة، أما سائل التبريد فيسيل من حول أنابيب التبريد ملامساً سطحها الخارجي قادماً من الحوض العلوي باتجاه الحوض السفلي.
* المشعات ذات الأنابيب المائية : يتصل الحوض العلوي والسفلي للمشع بأنابيب مرتبة ترتيباً شاقولياً متوازياً ، تخترق صفائح رقيقة مرتبة ترتيباً أفقياً تساعد على توجيه تيار هواء التبريد نحو الأنابيب التي يمر ضمنها سائل التبريد الشكل (9)، يعتبر هذا النوع من أكثر أنواع المشعات انتشاراً واستعمالاً نظراً؛ لبساطة تركيبه، وجودة أدائه، وارتفاع مردوده، بالمقارنة مع أنواع المشعات الأخرى.
الشكل (9) يبين مقطعاً توضيحياً لمشع ذي الأنابيب المائية
1- أنابيب مرور سائل التبريد. 2- اتجاه تيار هوا هواء التبريد.
ملحقات دارة التبريد وأجهزة تنظيم درجة حرارة سائل التبريد:
غالباً ما تزود دارة التبريد لمحرك الجرار بأجهزة إضافية وظيفتها المحافظة على درجة حرارته المثلى التي تنحصر في حدود وذلك عن طريق التحكم بدرجة حرارة سائل التبريد. وهنالك عدة اجهزة تحكم نذكر منها :
- غطاء المشع.
- الصمام الحراري.
- مقياس حرارة سائل التبريد.
* غطاء المشع:
هو عبارة عن حاجز قماشي أو جلدي سميك يوضع أمام المشع (ستارة)، ويستعمل عند الضرورة للتحكم بكمية هواء التبريد المارة خلال المشع الشكل (10).
الشكل (10) يبين صورة توضيحية لغطاء المشع.
يُغطى المشع بشكل جزئي أو كلي عن طريق إسدال الستارة حسب الحاجة، لاسيما عندما تكون درجة حرارة سائل التبريد منخفضة، مما يؤدي إلى التقليل من تدفق الهواء المحيط بالمشع، وبالتالي تأخر عملية التبادل الحراري بين المشع والهواء المحيط؛ لتبدأ بعدها درجة حرارة سائل التبريد بالارتفاع حتى تصل إلى الحد الأمثل لعمل المحرك.
* الصمام الحراري (الترموستات):
يساهم الصمام الحراري في تأمين وصول درجة حرارة سائل التبريد للحد الأمثل لعمل المحرك، وذلك بجعل دارة التبريد دارة صغرى عندما يكون المحرك بارداً؛ حيث يتم ذلك بمنع مرور سائل التبريد عبر المشع، حتى لحظة بلوغ درجة حرارة السائل الحد المقبول الواقع في المجال 70 - 80 [درجة مئوية]؛ عندها يفتح الصمام ذاتياً؛ ليسمح لسائل التبريد بالمرور عبر المشع، لتصبح في هذه الحالة دورة التبريد دورة كبرى الشكل (11).
شكل (11) يبين مخططاً توضيحياً لمبدأ عمل الصمام الحراري.
1- الصمام مفتوح. 2- الصمام مغلق. 3- مضخة سائل التبريد.
يمكن الاستغناء عن هذا الصمام في المناطق الحارة نظراً لكون درجة حرارة السائل قريبة من الحدود المقبولة. كما أن إلغاءه يعمل على التخلص من بعض المشاكل التي قد تظهر بسببه وتتسبب أحياناً بتعطيل عمل دارة التبريد.
* مقياس درجة حرارة سائل التبريد :
هو عبارة عن ميزان حرارة (ترمومتر) يستعمل لقياس درجة حرارة سائل التبريد الموجود في حوض المشع العلوي وإظهار قيمتها باستمرار على شاشة خاصة أمام السائق، قد يستبدل ميزان الحرارة في بعض الأحيان بمصباح أحمر يضيء عند ارتفاع درجة سائل التبريد بشكل مفاجئ نتيجة تعرض دارة التبريد لأي عطل طارئ مثل ؛ نقص مستوى سائل التبريد، أو انسداد أنابيب المشع ، أو توقف مروحة الهواء عن العمل. يعد الماء من أكثر سوائل التبريد استعمالاً وينبغي أن يكون نظيفاً وخالياً من الأملاح. تستعمل في المناطق الباردة سوائل تبريد صناعية التي يتم خلطها بمواد خاصة لمنع الصدأ (كرومات الصوديوم، فوسفيت الصوديوم) والتكلس (فحمات الصوديوم، حمض كلور الماء، حمض الحليب) والتجمد (غليكول الإيتيلين؛ الميتانول، الغليسيرين) بنسب معينة.
نصائح ووصايا حول عمليات صيانة دارة التبريد :
- التأكد قبل تشغيل المحرك من مستوى سائل التبريد حتى الحد المطلوب.
- تنظيف المشع من الخارج وازالة كل ما هو عالق به لتسهيل مرور تيار هواء التبريد من خلاله.
- استعمال الماء الصافي لتجنيب دارة التبريد من انسداد مجاريها نتيجة الترسبات فيها.
- الحفاظ على مستوى سائل التبريد دائماً بحيث يكون أعلى من فتحة دخوله إلى المشع.
- تنظيف المشع كل 50 [ساعة عمل] بشكل دوري وعند الضرورة.
- عدم فتح غطاء فوهة المشع عندما يكون المحرك ساخناً.
- عدم صب الماء البارد على المشع الساخن.
- ضبط شد سير مروحة الهواء ومضخة الماء بشكل مناسب.
- إضافة مواد مانعة للتجمد أو تفريغ سائل التبريد من المشع ليلاً وتعبئته صباحاً بسائل تبريد حار للحد من تجمد سائل التبريد في المشع.
- العمل على إذابة السائل المتجمد في المشع بالماء الساخن قبل إقلاع المحرك.
- الاحتفاظ بسير احتياطي لمروحة التبريد والمضخة دوماً .
الاكثر قراءة في المكائن والالات الزراعية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
