تحلیل ریشه‌های خرابی چندراهه دود آب خنک موتور دیزل دریایی پرسرعت
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
سید وحید حسینی
1
(استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود)
علی اکبر ثقفی
2
(کارشناس ارشد مواد، شرکت توسعه قوای محرکه دینا)
الکلمات المفتاحية: تحلیل خرابی, ترک خوردگی, چندراهه دود, پدیده جوشش, موتور دیزل دریایی,
ملخص المقالة :
در موتورهای دیزل دریایی با نسبت توان به وزن بالا، چندراهه دود به‌صورت آب‌خنک طراحی و ساخته می‌شود تا ضمن افزایش عملکرد و ایمنی کابین شناور، نرخ انتقال حرارت از مجموعه اگزوز موتور افزایش یابد. در یکی از موتورهای دیزل دریایی پرسرعت پس از گذشت 417 ساعت از کارکرد موتور، چندراهه دود آلومینومی آب‌خنک بهعلت ایجاد حفره در جداره بین راهگاه‌های دود و آب، دچار نشتی آب به داخل اتاق احتراق شده است. این پژوهش به بررسی علل خرابی این چندراهه دود می‌پردازد. نتایج نشان می‌دهد که خفگی ناشی از جوشش باعث بوجود آمدن ترک اولیه حرارتی در چندراهه دود شده است. پدیده خفگی بدلیل بوجود آمدن حباب روی سطوح داغ و تشکیل لایه‌های بخار آب باعث کاهش انتقال حرارت سطح و افزایش موضعی دما در چندراهه دود شده است. این پدیده ناشی از کاهش سرعت سیال خنککننده بدلیل وجود زائدههای ریختگی و گاها بسته شدن مسیر آب بوجود آمده است که با توجه به افزایش دمای چندراهه دود در فرایند ارتقا تشدید شده است. یافته‌ها نشان می‌دهد اگرچه پدیده جوشش دلیل اصلی شروع ترک در چندراهه دود است، ولی رشد حفره‌ها در قطعه ریخته‌گری شده آلومینومی تحت یک مکانیزم الکتروشیمیایی صورت گرفته تا به مرور زمان باعث نشت سیال خنککننده به داخل موتور شود.
1. Mohrmann, R., Seifert, T., Willeke, W., Hartmann, D., "Fatigue life simulation for optimized exhaust manifold geometry", SAE Technical Papers, 2006. https://doi.org/10.4271/2006-01-1249
2. Zieher, F., Langmayr, F., Ennemoser, A., Jelatancev, A., Hager, G., Wieser, K., "Advanced Thermal Mechanical Fatigue Life Simulation of Cylinder Heads", ABAQUS Users, vol. 1000, pp. 789–805, 2004.
3. Milanovic, R., Zhou, C.Q., Majdak, J., Cantwell, R., "CFD modeling of flow and heat transfer inside a liquid-cooled exhaust manifold", in Proceedings of the ASME Summer Heat Transfer Conference, vol. 2003, pp. 785–792, 2003. https://doi.org/10.1115/HT2003-47294
4. Korczewski, Z., "Exhaust gas temperature measurements in diagnostics of turbocharged marine internal combustion engines Part II dynamic measurements", Polish Maritime Research, vol. 23, pp. 68–76, 2016. http://dx.doi.org/10.1515/pomr-2016-0010
5. Assari, M.R., Adeli, S., "New Design and Analysis of Diesel Exhaust Manifold to Control Thermal Gradient", vol. 3, pp. 53–62, 2019.
6. Hamitt, F.g., "Bubble Dynamics of Cavitation and Boiling", 1997. https://dx.doi.org/10.22060/ajme.2018.14440.5729
7. Lienhard, IV, J. H. and Lienhard, V, J. H.}, "A Heat Transfer Textbook", Phlogiston Press, 2020, 5th edition, http://ahtt.mit.edu.
8.Mehdipour R, Nazaktabar M, Baniamerian Z, Aghanajafi C. Simulation of Heat Transfer in the Cooling Passages of the “EF7” Engine Considering Boiling Phenomenon. JER. 2010; 19 (19) :64-73
9. Kaufman, J.G., Rooy, E.L., "Aluminum Alloy Casting Properties Processes and Applications", ASM International, 2004. ISBN: 978-0-87170-803-8.
10. Sarkar, A.D., "Wear of Aluminum-Silicon Alloys", Wear, vol. 2, pp. 331-334, 1975. https://doi.org/10.1016/0043-1648(75)90167-2
11. Sharma, R., Anesh, D., Dwivedi, K., "Influence of Silicon (wt.%) and Heat Treatment on Abrasive Wear Behaviour of Cast Al-Si-Mg alloys", Materials Science and Engineering, vol. 12, pp. 274-280, 2005. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.08.013
12. حامد فتاحی، مهدی جلالی عزیزپور، " بررسی تجربی و عددی تنش پسماند در فرایند شکل دهی ورق داغ آلومینیوم 5083 با دمش گاز"، مجله مواد نوین، جلد7، شماره 1، ص 22-13، پاییز 1395.
13. Davis, J.R., Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys", ASM International, 1999. https://doi.org/10.31399/asm.tb.caaa.9781627082990
14. Videm, K., "Corrosion of Aluminum Alloys in High Temperature Water - A Survey", Journal of Nuclear Materials, vol. 2, pp. 145-153, 1959. https://doi.org/10.1016/0022-3115(59)90048-0
_||_