Cooling system in Automobile
Cooling system in Automobile:शीतलन प्रणाली:- जिस तरह हमारे शरीर को ठंडा करने के लिए हवा और पानी की आवश्यकता होती है| उसी प्रकार इंजन को भी कूलिंग की आवश्यकता होती है।
शीतलन प्रणाली के तीन प्राथमिक कार्य हैं।
1. इंजन से अतिरिक्त गर्मी निकालें।
2. एक इंजन के ऑपरेटिंग तापमान को स्थिर बनाए रखें।
3. जब तक इंजन ठंडा चले तब तक कूलिंग सिस्टम में लगे थर्मोस्टेट वाल्व को बंद स्थिति में बनाए रखना ताकि जल्दी से ठंडे इंजन का तापमान बढ़ाएं जा सके।
ऑटोमोबाइल में कूलिंग की आवश्यकता:-
देखा गया है कि सिलेंडर दीवारों को दी जाने वाली ऊष्मा की मात्रा काफी होती है और यदि यह ऊष्मा सिलेंडर से हटाई न जाए, तो इससे चार्ज समय से पहले ज्वलन हो सकती है। साथ ही, लब्रिकेंट भी जल सकता है, जिससे पिस्टन शीज़ हो जाएगा। अतिरिक्त तापमान से सिलेंडर सामग्री को भी नुकसान हो सकता है।
इंटर्नल-कम्बस्चन इंजन के सिलेंडर को ठंडा करने की आवश्यकता होती है क्योंकि यह सम्भव नहीं है कि जो भी ऊर्जा इंजन मे उत्पन्न होती है, उसे सभी ऊर्जा को उपयोगी काम में बदले सके। लिक्विड कूलिंग अधिकांश आईसी इंजन में उपयोग किया जाता है, चाहे वे ऑटोमोबाइल के उपयोग के लिए हों या कहीं और। पानी (कूलैंट) सिलेंडर के चारों ओर सर्कुलेट किया जाता है ताकि वह गर्मी को ले सके और फिर उसे रेडिएटर में से गुज़रते हुए गर्मी को छोड़ दे। आम तौर पर इस सिस्टम में एक थर्मोस्टैट होता है जो वॉटर जैकेट के तापमान को 71⁰C से 82⁰C तक नियंत्रण मे बनाए रखता है। कूलिंग सिस्टम को आम तौर पर दबाव डालकर रखा जाता है ताकि कूलैंट के उबलने के बिंदु को बढ़ाया जा सके और इससे रेडिएटर की हीट ट्रांसफर क्षमता को बढ़ाया जा सके।
इंजन सिलेंडर में उत्पन्न ईंधन ऊर्जा केवल 20 प्रतिशत क्रैंक शाफ्ट पर उपयोगी कार्य मे बदलती है।
सिलेंडर की दीवारों को हानि = 35 प्रतिशत
निकास/एग्ज़ॉस्ट गैसों में हानि = 35 प्रतिशत
घर्षण में हानि = 10 प्रतिशत
उपरोक्त कारकों को ध्यान में रखते हुए, देखा गया है कि सिलेंडर दीवारों से अतिरिक्त ऊष्मा को कम करना आवश्यकत है, ताकि तापमान को निश्चित सीमा के नीचे रखा जा सके। इंजन 70 से 85 डिग्री सेल्सियस तापमान पर सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन देता है, जिसे आदर्श तापमान सीमा (ओपटिम्म टेम्परेचर ) कहा जाता है।
ऑटोमोबाइल इंजन की कूलिंग के लिए विभिन्न तरीके इस्तेमाल किए जाते हैं:
एयर कूलिंग (Air Cooling):
इस तरीके में प्रमुख सिद्धांत है कि धातु की गरम सतह जिससे ऊष्मा निकलती है उस पर लगातार हवा का संपर्क होना चाहिए।
ऊष्मा प्रसार निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है:
1.धातु की कितनी सतह हवा के संपर्क में।
- वायु किस दर से प्रवाहित हो रही है। .
- गर्म सतह और हवा के बीच तापमान मे अंतर।
- इंजन के लिए प्रयुक्त धातु की चालकता।
बेहतर तापीय चालकता के कारण हिट ट्रान्सफर को बेहतर बनाने के लिए तांबा, एल्यूमीनियम और स्टील मिश्र धातुओं का उपयोग किया गया है।
पानी कूलिंग( water cooling ):
वॉटर कूलिंग में, इंजन सिलेंडर वॉटर जैकेट्स द्वारा घिरे होते हैं, जिसमें से कूलेंट बहता है। ऊष्मा सिलेंडर दीवारों से कूलेंट में जाती है जो रेडिएटर में जाता है कूलेंट रेडिएटर के ऊपरी टेंक से निचले टेंक मे जाते हुये अपनी ऊष्मा को हवा में खो देती है। वॉटर कूलिंग सिस्टम दो तरह के होते हैं।
(अ) थर्मो-साइफन सिस्टम
(ब) पंप सर्कुलेशन सिस्टम
आधुनिक ऑटोमोबाइलों में, पंप सर्कुलेशन सिस्टम का उपयोग किया जाता है क्योंकि इस सिस्टम में आवश्यक रेडिएटर का आकार थर्मो-साइफन सिस्टम की तुलना में बहुत छोटा होता है और साथ ही कूलिंग भी तेज होती है।
सिलेंडर कूलिंग के अन्य तरीके ऊपर चर्चा किए गए वायु कूलिंग और पानी कूलिंग के अलावा, परिस्थितियों के आधार पर कूलिंग क्षमता को बढ़ाने के लिए अन्य तरीके भी इस्तेमाल किए गए हैं। इन तरीकों में शामिल हैं:
तरल कूलिंग(Liquid cooling):
कभी-कभी पानी के बजाय, उच्च बोइलिंग पॉइंट वाले अन्य तरल पदार्थों का इंजन कूलिंग में उपयोग किया जाता है। उदाहरण हैं ग्लाइसरिन (उबाल बिंदु 290⁰C) और इथिलीन ग्लाइकोल (उबाल बिंदु 195⁰C)। उच्च बोइलिंग पॉइंट/उबाल बिंदु से तरल की ऊष्मा को ले जाने की क्षमता बढ़ती है और इससे कूलैंट और रेडिएटर का वजन कम होता है।
प्रेशर सील्ड कूलिंग(Pressure sealed cooling)दबाव सीलबंद शीतलन:
उच्च दबाव पर पानी का क्वथनांक बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शीतलक और रेडिएटर का वजन कम हो जाता है और उच्च परिचालन तापमान के कारण इंजन की थर्मल दक्षता बढ़ जाती है। दबाव में लगभग 10 kN/m2 की वृद्धि के लिए, क्वथनांक 2.5⁰C बढ़ जाता है। इस विशेष दबाव को प्राप्त करने के लिए, एक सीलबंद रेडिएटर कैप का उपयोग किया जाता है। प्रेशर ब्लो ऑफ वाल्व तब खुलता है जब सिस्टम में दबाव एक निश्चित पूर्व निर्धारित मान, मान लीजिए 50 kN/m2 से अधिक हो जाता है। यदि अंदर की भाप अचानक संघनित होकर वैक्यूम बन जाती है तो वैक्यूम के कारण रेडिएटर के फटने से बचाव के लिए एक वैक्यूम वाल्व प्रदान किया जाता है।
कुछ इंजनों में ओवरफ्लो पाइप के स्थान पर एक स्टोरेज टेंक प्रदान किया जाता है। यह रेडिएटर के साथ इस प्रकार जुड़ा हुआ है कि यह इंजन के तापमान के रूप में अतिरिक्त ठंडा पानी प्राप्त करता है और इसलिए ठंडा पानी का तापमान बढ़ जाता है। जब ठंडा पानी ठंडा हो जाता है, तो इसकी मात्रा कम हो जाती है और स्टोरेज टेंक से ठंडा पानी रेडिएटर में वापस आ जाता है। स्टोरेज टेंक आमतौर पर पारभासी प्लास्टिक से बना होता है ताकि यह किसी भी समय शीतलक के स्तर को इंगित कर सके।
प्रेशर सील्ड कूलिंग प्रणाली के लाभ:
- कूलेंट का कोई नुकसान नहीं होता है।
- अधिक ऊंचाई पर जहां कम तापमान और दबाव है कूलिंग प्रणाली की दक्षता कम नहीं होती है।
वॉटर शीतलन प्रणाली के घटक
कूलिंग प्रणाली मे इंजन ब्लॉक और हेड के अंदर मार्ग/गेलरी बनी होती है,जिसे वॉटर जेकेट कहते है शीतलक को ट्रान्सफर करने के लिए एक वॉटर पंप, शीतलक के तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक थर्मोस्टेट, शीतलक को ठंडा करने के लिए एक रेडिएटर, रेडिएटर मे दबाव को नियंत्रित करने के लिए एक रेडिएटर कैप होता है। सिस्टम, और कुछ प्लंबिंग, जिसमें इंजन से रेडिएटर तक शीतलक को स्थानांतरित करने के लिए इंटरकनेक्टिंग होज़ शामिल हैं।
- रेडिएटर
- रेडिएटर कूलिंग पंखे
- प्रेशर कैप और रिजर्व टैंक
- वॉटर पम्प
- थर्मोस्टेट
- बाईपास प्रणाली
- हेड गास्केट और इनटेक मैनिफोल्ड गास्केट
- नली/ होज पाइप
- वॉटर जेकेट
कूलिंग सिस्टम कैसे काम करता है?
एक कूलिंग प्रणाली इंजन ब्लॉक और हेड में मार्ग के माध्यम से एक तरल शीतलक भेजकर काम करती है। जैसे ही शीतलक इन मार्गों से प्रवाहित होता है, यह इंजन से गर्मी ग्रहण करता है। गर्म तरल पदार्थ रबर की नली के माध्यम से इंजन के सामने लगे रेडिएटर तक जाता है। जैसे ही यह रेडिएटर में बनी पतली ट्यूबों के माध्यम से बहता है, तब कार के सामने से आने वाली वायु रेडिएटर कोर से पास होते हुये गर्म कूलेंट की गर्मी को अवसोषित कर लेती है और कूलेंट ठंडा हो जाता है। एक बार जब कूलेंट ठंडा हो जाता है, तो यह अधिक गर्मी को अवशोषित करने के लिए इंजन में वापस आ जाता है। वॉटर पंप का काम रेडिएटर से होज के द्वारा इंजन मे बनी वॉटर जेकेट मे कूलेंट को प्रवाहित रखना है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि कूलेंट एक पूर्व निर्धारित तापमान से ऊपर रहे, इंजन और रेडिएटर के बीच एक थर्मोस्टेट लगाया जाता है। यदि कूलेंट तापमान इस तापमान से नीचे चला जाता है, तो थर्मोस्टेट रेडिएटर में शीतलक प्रवाह को रोक देता है, जिससे कूलेंट बाईपास के माध्यम से सीधे इंजन में वापस चला जाता है। शीतलक तब तक इसी तरह प्रसारित होता रहेगा, जब तक कि यह कार्यकारी तापमान तक नहीं पहुंच जाता है, जैसे ही यह उस तापमान को प्राप्त कर लेता है, थर्मोस्टेट वाल्व खुलेगा और शीतलक को रेडिएटर के माध्यम से वापस जाने देगा।
The main components of IC engine?
प्रश्न-उतर:-
प्रश्न. ऑटोमोबाइल में कूलिंग सिस्टम इंजन से ………… को हटा देता है।
उतर : अतिरिक्त ऊष्मा
प्रश्न. कूलिंग सिस्टम एक इंजन ………………. को स्थिर बनाए रखने में मदद करता है।
उतर : तापमान
प्रश्न. कूलिंग का उद्देश्य ………………. को कम करना होता है।
उतर : तापमान
प्रश्न. एक मोटरसाइकिल में कौन सा कूलिंग सिस्टम प्रयोग किया जाता है?
उतर : एयर कूलिंग सिस्टम
प्रश्न. कूलिंग फैन ______________लगाया जाता है।
उतर : इंजन और रेडिएटर के बीच लगाया जाता है
प्रश्न. वॉटर कूलिंग में, जैकेट में पानी सिलेंडर से ऊष्मा प्राप्त करता है जो कि ____________के कारण होता है।
उतर : conduction
प्रश्न: एक आंतरिक दहन इंजन में, दहन के दौरान उत्पन्न लेटन्ट हिट का लगभग _____ सिलेंडर दीवार से होकर शीतलन प्रणाली में गुजरता है।
उतर : 35
प्रश्न : पंप सर्कुलेशन सिस्टम में, निम्नलिखित पंप का उपयोग किया जाता है
उतर : सेंटरीफ्यूगल पंप
प्रश्न: इंजन सिलेंडर में उत्पन्न ईंधन ऊर्जा कितने प्रतिशत क्रैंक शाफ्ट पर उपयोगी कार्य मे बदलती है।
उतर : केवल 20 प्रतिशत
प्रश्न: इंजन का आदर्श तापमान सीमा (ओपटिम्म टेम्परेचर ) होता है?
उतर : 70 से 85 डिग्री सेल्सियस
प्रश्न: वॉटर कूलिंग सिस्टम कितने प्रकार के होते हैं।
उतर : वॉटर कूलिंग सिस्टम दो तरह के होते हैं- (अ) थर्मो-साइफन सिस्टम (ब) पंप सर्कुलेशन सिस्टम
प्रश्न: ग्लाइसरिन और इथिलीन ग्लाइकोल का उबाल बिंदु /बोइलिंग पॉइंट कितना होता है?
उतर : ग्लाइसरिन -290⁰C और इथिलीन ग्लाइकोल-195⁰C
प्रश्न: रेडिएटर आमतौर पर…………… से बना होता है?
उतर : एल्यूमिनियम, कॉपर
प्रश्न: थर्मोस्टेट वाल्व का कार्य ….…… हैं?
उतर : कूलेंट के तापमान को नियंत्रित करना |
प्रश्न: थर्मोस्टेट वाल्व कहाँ लगाया जाता हैं?
उतर : रेडिएटर और इंजन के बीच
प्रश्न: रेडिएटर कोर निम्नलिखित प्रकार के इस्तेमाल होती हैं?
उतर : A -ट्यूबलर टाइप b – प्रेस्ड ट्यूब टाइप C – हनीकोम्ब टाइप
प्रश्न: शीतलन प्रणाली के भीतर रेडिएटर पर प्रेशर कैप का उपयोग ____।
उतर : वायुदाब बढ़ाता है|
प्रश्न : सबसे अच्छा सर्वश्रेष्ठ एंटीफ्रीज सोल्यूशंस माना जाता है|
उतर : एथिलीन ग्लाइकोल( Ethylene glycol)
प्रश्न : वॉटर कूलिंग सिस्टम के मुख्य कोम्पोनेंट्स कोन से है?
उतर : रेडिएटर, कूलिंग पंखे , प्रेशर कैप और रिजर्व टैंक ,वॉटर पम्प , वॉटर जेकेट ,थर्मोस्टेट ,नली/ होज पाइप