Thể tích thùng theo lưu lượng bơm, nhiệt tổn thất của hệ, khả năng tỏa nhiệt tự nhiên của thùng và công suất bộ làm mát cần thêm.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Dầu thủy lực nóng quá 60 °C sẽ loãng, rò nhiều, phớt nhanh hỏng, dầu nhanh hỏng. Bài toán chọn thể tích thùng dầu theo lưu lượng bơm, ước tính nhiệt tổn thất của hệ, lượng nhiệt thùng tự tỏa ra môi trường, và công suất bộ làm mát cần thêm.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Mọi phần năng lượng bơm đưa vào mà không thành công việc có ích đều biến thành nhiệt trong dầu, giống phanh xe nóng lên. Thùng dầu như cái nồi để nguội: thùng to thì có nhiều mặt để tỏa nhiệt và dầu có thời gian nghỉ, lắng cặn, tách bọt. Nếu nhiệt sinh ra nhiều hơn nhiệt thùng tỏa được, cần thêm két làm mát.
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị · 0.12 công suất, hiệu suất · 0.15 lưu lượng
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| Q | Lưu lượng bơm | L/ph | Từ TB10 |
| kt | Hệ số thể tích thùng (số phút lưu lượng bơm) | – | Máy công nghiệp 3–5; máy di động 1–2 |
| Pin | Công suất vào bơm | kW | Từ TB10 hoặc nhãn động cơ |
| η | Hiệu suất tổng của hệ thống | – | Tiết lưu nhiều 0,5–0,6; hệ tốt 0,75–0,85 |
| ta, tm | Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ dầu tối đa cho phép | °C | Xưởng Việt Nam mùa hè 35–40 °C; dầu nên 40–60 °C |
| k | Hệ số truyền nhiệt của thùng | W/m²K | Không khí tĩnh 10–15; có quạt 20–25 |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Thể tích thùng
Theo kinh nghiệm Rexroth, thùng chứa được 3–5 phút lưu lượng bơm:
V = kt·Q
Bước 2. Diện tích tỏa nhiệt
Xấp xỉ cho thùng hình hộp (V tính bằng lít):
A ≈ 0,065·V^(2/3)
Bước 3. Nhiệt tổn thất
Phần công suất không thành công có ích:
Pl = Pin·(1 − η)
Bước 4. Nhiệt thùng tự tỏa
Tỉ lệ với diện tích và chênh nhiệt độ dầu – môi trường:
Pd = k·A·(tm − ta)
Bước 5. Công suất làm mát cần thêm
Phần nhiệt còn lại phải do két làm mát lấy đi:
Pc = max(0 ; Pl − Pd)
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Lưu lượng bơm | Q | 40 | L/ph | |
| 2 | Hệ số thể tích thùng | kt | 4 | Công nghiệp 3–5 × Q/ph; di động 1–2 | |
| 3 | Công suất vào bơm | Pin | 11 | kW | |
| 4 | Hiệu suất tổng hệ thống | η | 0,7 | Tiết lưu nhiều: 0,5–0,6; hệ tốt 0,75–0,85 | |
| 5 | Nhiệt độ môi trường | ta | 35 | °C | |
| 6 | Nhiệt độ dầu tối đa | tm | 55 | °C | Khuyến nghị 40–60 °C |
| 7 | Hệ số truyền nhiệt thùng | k | 15 | W/m²K | Không khí tĩnh 10–15; có quạt 20–25 |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | THỂ TÍCH THÙNG | V | 160 | L | V = (3–5)·Q |
| 9 | Diện tích tỏa nhiệt ước tính | A | 1,92 | m² | A ≈ 0,065·V^(2/3) (V tính lít) – xấp xỉ thùng hộp |
| 10 | Nhiệt tổn thất | Pl | 3 300 | W | P = Pvào·(1 − η) |
| 11 | Nhiệt thùng tự tỏa | Pd | 574,7 | W | P = k·A·Δϑ |
| 12 | CÔNG SUẤT LÀM MÁT CẦN THÊM | Pc | 2 725 | W |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: THỂ TÍCH THÙNG = 160 L; CÔNG SUẤT LÀM MÁT CẦN THÊM = 2 725 W.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Chọn két làm mát gió (Hydac OK-EL, AKG, Emmegi) hoặc nước theo công suất riêng (kW/°C chênh nhiệt độ) trong catalogue, với Pc cộng dự phòng 20–30 %.
- Ở Việt Nam nhiệt độ xưởng cao nên chênh nhiệt (tm − ta) nhỏ, thùng gần như không tự tỏa đủ nhiệt; hầu như mọi bộ nguồn chạy liên tục đều cần két làm mát.
- Giảm nhiệt tận gốc: dùng bơm thể tích thay đổi hoặc biến tần, giảm tiết lưu, xả tải bơm khi máy chờ.
- Lỗi hay gặp: dùng công suất định mức động cơ thay vì công suất thực trung bình trong chu kỳ; quên rằng nhiệt độ môi trường trong tủ máy kín cao hơn nhiệt độ xưởng.