Hệ thống làm mát bằng nước hiệu quả không? Cấu tạo ra sao?

Hệ thống làm mát bằng nước là một bộ phận quan trọng bởi nó có chức năng hạ nhiệt và duy trì hoạt động ổn định cho động cơ. Hệ thống làm mát này được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và sản xuất. Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó sẽ giúp người sử dụng máy móc, thiết bị an toàn.

Hệ thống làm mát bằng nước là gì?

Hệ thống làm mát bằng nước là phương pháp tận dụng quá trình bốc hơi, tính chất áp suất bề mặt cũng như dòng đối lưu của nước để giảm nhiệt độ cho động cơ. Bên cạnh đó, hệ thống này kết hợp với một số bộ phận như lưới tản nhiệt, quạt gió để tăng năng suất, tuổi thọ cho máy móc, thiết bị. Điều này còn giúp hạn chế các rủi ro, sự cố có thể phát sinh do tình trạng quá tải nhiệt gây nên.

Hệ thống làm mát bằng nước được sử dụng để hạn chế tình trạng quá tải nhiệt

Cấu tạo của hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước có chi tiết đặc trưng nào để đảm bảo hoạt động hiệu quả? Dưới đây là mô tả cụ thể các bộ phận quan trọng tạo thành nên hệ thống làm mát:

Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước

• Thân máy và nắp máy: là lớp vỏ bên ngoài, có tác dụng như là một lớp áo giáp để bảo vệ và cách nhiệt cho các bộ phận bên trong từ các yếu tố bên ngoài.

• Đường nước nóng: có nhiệm vụ dẫn nước từ động cơ đến các bộ phận tản nhiệt trong hệ thống.

• Van hằng nhiệt: có vai trò điều chỉnh lượng nước và kiểm soát nhiệt độ để duy trì mức nhiệt ý tưởng.

• Két nước/ Bình nước: là nơi lưu trữ nước dùng cho hệ thống, đảm bảo cung cấp nước liên tục và ổn định cho quá trình làm mát.

• Quạt gió: tạo ra luồng không khí để tản nhiệt và làm mát nước trong quá trình lưu thông.

• Ống nước nối tắt: giúp nước dễ dàng lưu thông từ két nước đến các bộ phận tản nhiệt.

• Bơm nước: có vai trò tạo áp suất và lực đẩy nước qua các ống dẫn và các bộ phận khác của hệ thống.

• Puli và đai truyền: có nhiệm vụ kích thích quá trình lưu thông nước.

• Két làm mát dầu: được sử dụng như chất xúc tác làm mát giúp duy trì nhiệt độ lý tưởng cho dầu trong quá trình hoạt động.

• Ống phân phối nước lạnh: truyền nước lạnh từ nguồn cung cấp để làm mát hệ thống.

Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước với các bộ phận có chức năng riêng biệt nhưng chúng tương tác, hỗ trợ lẫn nhau để đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả.

>>> Có thể bạn quan tâm: Vì sao hệ thống làm mát bằng không khí không còn được sử dụng

Phân loại hệ thống làm mát bằng nước 

Hệ thống làm mát bằng nước gồm mấy loại là câu hỏi được nhiều người quan tâm bởi hiện nay có rất nhiều loại hệ thống làm mát khác nhau.

Tuy nhiên, dựa theo phương pháp áp dụng đối với dòng chảy, hệ thống làm mát bằng nước được chia làm 3 loại: làm mát bằng nước bay hơi, nhờ nước đối lưu và hạ nhiệt bằng áp suất bề mặt nước. Mỗi phương pháp sẽ có cách thức hoạt động cũng như ưu và nhược điểm riêng.

Hệ thống làm mát bằng nước bay hơi

Hệ thống này có cấu tạo khá đơn giản với hai bộ phận là khoang chứa và bình chứa nước. Nên khi hệ thống được vận hành, lượng nước trong bình chứa nóng lên do nhiệt lượng từ ống lót xilanh truyền vào. Khi nước đạt đến độ sôi nhất định, sẽ nổi lên mặt thoáng của thùng chứa và bốc hơi ra ngoài. Sau quá trình đó, nước bắt đầu nguội dần, tỷ lệ nước tăng lên bị chìm xuống tạo thành hệ thống đối lưu tự nhiên.

Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này có thể dẫn đến khả năng làm mát không đồng đều khiến tình trạng vùng làm mát bị chênh lệch nhiệt độ và tiêu hao nhiều nước do đặc điểm của nước bốc hơi nhanh.

Hiện nay, hệ thống làm mát bằng nước bốc hơi không thích hợp để tản nhiệt cho động cơ ô tô mà thường dùng ở một số động cơ hoạt động với công suất nhỏ và có xilanh đặt nằm ngang như trong nông nghiệp.

Hệ thống làm mát bằng áp suất bề mặt (nước cưỡng bức)

Phương pháp làm mát này dựa trên việc sử dụng dòng nước lưu thông thông qua áp lực từ máy bơm tạo áp suất lên bề mặt nước hay còn gọi là nước cưỡng bức. Hệ thống này lại được chia nhỏ thành hai loại là hệ thống tuần hoàn và hệ thống không tuần hoàn.

Hệ thống làm mát nước tuần hoàn

Hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn gồm có các thành phần như két nước, van nhiệt, bơm, quạt gió, các ống dẫn và các khoang nước trong động cơ.

Với công nghệ này, nước trong hệ thống sẽ lưu thông theo một vòng tuần hoàn liên tục. Khi hệ thống được kích hoạt thì van hằng nhiệt sẽ tiến hành đo nhiệt độ của nước. 

• Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 70 độ C thì nước nóng sẽ được lưu thông từ két nước, qua ống dẫn nước đến máy bơm và sau đó lại trở về két nước.

• Nếu nhiệt độ ở mức trên 70 độ C thì nước mát sẽ được cung cấp từ két nước thông qua van nhiệt. Đồng thời, hệ thống ống dẫn sẽ được sử dụng để làm mát động cơ bằng cách giảm nhiệt độ xuống mức an toàn.

Phương pháp này có ưu điểm là nước không bị rò rỉ ra ngoài tránh tình trạng bốc hơi. Do đó, lượng nước tiêu hao trong quá trình vận hành được giảm thiểu tối đa.

Hệ thống làm mát bằng nước không tuần hoàn

Khác với hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn, hệ thống làm mát này sẽ không có két nước, van nhiệt và không có quạt gió. Với cấu tạo hở này, nước mát sẽ đi trực tiếp vào trong hệ thống để hạ nhiệt rồi đi ra ngoài, chứ không thực hiện một vòng lặp lại thông quá két nước. 

Khi động cơ hoạt động, vai trò của máy bơm được phát huy qua việc bơm nước từ địa điểm bên ngoài như sông, suối, ao, hồ,.. thông qua lưới lọc để đưa nước vào trong khoang chứa. Sau khi việc hạ nhiệt hoàn thành, lượng nước nóng ở khoang chứa nước được xả ra ngoài. Do đó, hệ thống làm mát này được gọi là hệ thống tuần hoàn cưỡng bức hở để hạ nhiệt.

Phương pháp này có ưu điểm lớn là khả năng làm mát hiệu quả. Tuy nhiên, do không tuần hoàn nên hệ thống cũng tiêu tốn một lượng nước đáng kể.

Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu

Cuối cùng là phương pháp làm mát đối lưu với cách thức tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ của dòng nước tại một khu vực nhất định.

Hệ thống làm mát bằng nước dựa trên nguyên tắc đối lưu sẽ bao gồm các thành phần  như két nước, quạt gió, lớp màn nước bên trong và nắp động cơ. Trong hệ thống đó, két nước sẽ được liên kết với động cơ thông qua ống dẫn cao su. Đồng thời, các chi tiết của quạt gió sẽ được nối với động cơ thông qua cơ cấu puli.

Khi hệ thống bắt đầu khởi động nguồn nước nóng sẽ di chuyển theo ống vào phía trên của két nước. Sau đó nước chảy theo ống dẫn nhỏ. Kết hợp với chức năng hút và đẩy không khí của quạt gió làm giảm nhiệt độ nước và giúp nước di chuyển xuống dưới két nước. Sau đó theo ống dẫn và quay trở lại két để làm mát bộ phận động cơ. 

Hệ thống làm mát này có một cấu trúc phức tạp với nhiều bộ phận khác nhau. Tuy nhiên, nó mang lại ưu điểm như có khả năng tự động điều chỉnh lưu thông của nước giúp làm mát các bộ phận hiệu quả hơn. Hiện nay, hệ thống làm mát bằng nước đối lưu thường sử dụng ở một số loại động cơ tĩnh, có công suất vận hành nhỏ và xilanh thẳng đứng. 

>>> Xem thêm: 

• Bao lâu thay nước làm mát ô tô? Hướng dẫn thay nước làm mát ô tô
• Tác dụng của nước làm mát ô tô. Top 5 loại nước làm mát ô tô

Vai trò của hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước có vai trò vô cùng quan trọng không chỉ đối với động cơ máy móc, người sử dụng mà còn giúp bảo vệ môi trường được thể hiện qua các lợi ích dưới đây:

Hệ thống làm mát bằng nước giúp khắc phục tình trạng cháy nổ

• Đối với máy móc, thiết bị: giúp máy móc vận hành trơn tru, bền bỉ bằng việc duy trì với một mức nhiệt độ cho phép với các động cơ hoạt động ở bên trong. Từ đó tăng năng suất sử dụng cũng như tuổi thọ của máy móc.

• Đối với người sử dụng: khắc phục được các sự cố cháy, nổ ngoài ý muốn do máy móc bị quá tải nhiệt. Đồng thời tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí bảo hành máy móc, thiết bị.

• Đối với môi trường: cải thiện chất lượng không khí, hạn chế sự ô nhiễm do khí thải hoặc nước thải ra môi trường góp phần tạo nên một cuộc sống an toàn, sạch đẹp hơn.

Nguyên lý của hệ thống làm mát bằng nước 

Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát bằng nước được lý giải đơn giản qua ba trường hợp sau: 

Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát bằng nước

• Trường hợp 1: Khi nhiệt độ trong nước làm mát thấp hơn so với nhiệt độ quy định

Trong trường hợp này, van hằng nhiệt của hệ thống sẽ đóng đường ống để ngăn nước chảy vào két. Đồng thời mở một đường để nước làm mát đi vào máy bơm. Sau đó, nước sẽ được đưa vào để làm mát vào để làm mát động cơ.

• Trường hợp 2: Khi nhiệt độ nước làm mát bằng với nhiệt độ quy định

Đầu tiên, van hằng nhiệt của máy sẽ thực hiện mở một phần đường ống cho nước làm mát về két để làm mát nước. Đồng thời mở một phần đường ống khác cho nước làm mát đến máy bơm để đưa nước làm mát vào làm mát động cơ. 

• Trường hợp 3: Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn nhiệt độ quy định

Trong trường hợp này, van hằng nhiệt sẽ giúp mở hoàn toàn đường ống cho nước làm mát về két nước để làm mát nước, kết hợp với đóng đường ống nước để ngăn không cho nước làm mát chảy vào bơm nước. Cuối cùng đưa nước làm mát vào làm mát động cơ.

Nhờ sự chặt chẽ của sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước nên hệ thống làm này có những đặc điểm vượt trội so với hệ thống làm mát bằng không khí như:

• Hiệu quả làm mát cao hơn, làm mát đồng đều hơn

• Hạn chế tiếng ồn khi hoạt động

• Động cơ khỏe hơn

Hệ thống làm mát bằng nước có những ưu điểm vượt trội hơn so với hệ thống làm mát 

Hệ thống làm mát bằng nước thường xuyên được sử dụng trong ô tô vì có khả năng giảm nhiệt độ của động cơ trong môi trường nhiệt độ cao của xe hơi hiệu quả. Bên cạnh đó, hệ thống làm mát bằng nước có thiết kế đơn giản và dễ bảo trì. Việc kiểm tra và thay thế nước làm mát, kiểm tra áp lực, và sửa chữa các phần như bơm nước hay van một cách dễ dàng.

Như vậy, hệ thống làm mát bằng nước là một bộ phận bảo vệ của các động cơ, máy móc, thiết bị giúp chúng hoạt động ổn định, bền vững và lâu dài. Từ đó đem lại hiệu suất cao, năng suất tốt cho người sử dụng. 

Với mục tiêu giúp người sử dụng ô tô nắm được các thông tin về chi phí vận hành cho chiếc xe mơ ước, Nuoixe.vn ra mắt Công cụ tính chi phí sử dụng xe ô tô tại Việt Nam. Để tìm hiểu thêm về công dụng và tham khảo chi phí vận hành xe ô tô, bạn có thể truy cập trang chủ của Nuôi xe để được hỗ trợ hiệu quả nhất.