ĐỀ TAI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG LAM MÁTTRÊN XE YAMAHA EXCITERTrong đề tài tốt nghiệp này, nhóm nghiên cứu đã tiên hành tạo ra một dungdich làmmát mới cho xe Yamaha Exciter băng cách sử dụng hợp chất đồng oxit có kích thướcnano phân tán vào dung dich nước làm mát thông thường để tăng hiệu suất truyền nhiệttrong quá trình hoạt động của xe.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE YAMAHA EXCITER SVTH : MSSV : SVTH : MSSV : Khố : Ngành : CƠNG NGHỆ KĨ TḤT Ơ TƠ GVHD: Tp Hồ Chí Minh, tháng xxx năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE YAMAHA EXCITER SVTH : MSSV : SVTH : MSSV : Khoá : 2017 Ngành : CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ GVHD: Tp Hồ Chí Minh, tháng x năm 2021 I CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô MSSV: MSSV: Lớp: Giảng viên hướng dẫn: Ngày nhận đề tài: ĐT: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN II CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn III CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) IV LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài “ Nghiên cứu cải tiến hệ thống làm mát xe Yamaha Exciter” nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn – TS Nguyễn Văn Trạng, thầy tận tình hướng dẫn, hướng nghiên cứu, quan tâm động viên thời gian hoàn thành đề tài tốt nghiệp Cũng xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên môn nhiệt trung tâm Quatest hướng dẫn nhóm q trình mô đo đạc thông số dung dịch nước làm mát Một lần xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô, anh chị khóa trước cho nhóm nghiên cứu tài liệu vơ q giá để hồn thành đề tài cách tốt Cuối cùng, trình độ điều kiện nghiên cứu hạn chế nên đề tài khơng trách khỏi thiếu sót, hạn chế Rất mong sự đóng góp ý kiến tất quý thầy cô bạn Xin chân thành cảm ơn! TP, Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 Sinh viên thực V TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE YAMAHA EXCITER Trong đề tài tốt nghiệp này, nhóm nghiên cứu tiến hành tạo dung dịch làm mát cho xe Yamaha Exciter bằng cách sử dụng hợp chất đồng oxit có kích thước nano phân tán vào dung dịch nước làm mát thông thường để tăng hiệu suất truyền nhiệt trình hoạt động xe Nhóm nghiên cứu tiến hành so sánh dung dịch nước làm mát có bổ sung 0.3% CuO dung dịch nước làm mát thông thường bằng cách đo thông số nhiệt độ sôi, độ nhớt động học, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng hai mức nhiệt độ 30℃ 80℃ Từ lấy thơng số để tiến hành mô bằng phần mềm Comsol Multiphysics 5.6, với két nước điệu kiện gần giống với môi trường thực tế mà xe hoạt động Sau q trình thí nghiệm mơ nhóm nghiên cứu nhận thấy nhiệt độ tăng độ dẫn nhiệt dung dịch có bổ sung 0.3% CuO có độ dẫn nhiệt cao so với dung dịch làm mát thơng thường, q trình truyền nhiệt cho thấy dung dịch có bổ sung 0.3% CuO truyền nhiệt tốt dung dịch làm mát thông thường lên đến 10% Qua kết trên, nhóm nghiên cứu cho thấy đề tài chứng minh tính khả thi việc ứng dụng oxit kim loại vào việc làm mát động đốt xe Từ tiến hành cải tiến dung dịch nước làm mát thay thế cho sản phẩm làm mát thị trường VI ABSTRACT GRADUTION TOPIC RESEARCH IMPROVEMENT OF COOLING SYSTEM IN YAMAHA EXCITER In this graduation project, the research team has created a new cooling solution for Yamaha Exciter cars by using nano-sized copper oxide compounds dispersed into ordinary coolant solutions to increase efficiency heat transfer rate during vehicle operation The research team compared the coolant solution with 0.3% CuO addition and the conventional coolant solution by measuring parameters such as boiling point, kinematic viscosity, density, specific heat capacity at two temperatures of 30℃ and 80℃ From there, take the above parameters to conduct simulations using Comsol Multiphysics 5.6 software, along with the water tank and conditions that are most similar to the actual environment in which the vehicle operates After the experiment and simulation process, the research team found that when the temperature increased, the thermal conductivity of the solution with 0.3% CuO addition had a higher thermal conductivity than the conventional cooling solution, in terms of heat transfer It also shows that the solution with the addition of 0.3% CuO transfers heat better than the normal cooling solution up to 10% Through the above results, the research team shows that the topic has proved the feasibility of applying metal oxides to the cooling in internal combustion engines on current vehicles From there, it will proceed to improve the new coolant solution to replace the current cooling product on the market VII MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ xiii TÀI IỆU THAM KHẢO xvii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Các nghiên cứu và ngoài nước 1.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 20 1.4 Mục tiêu đề tài 22 1.5 Đối tượng nghiên cứu 22 1.6 Nhiệm vụ đề tài 22 1.7 Giới hạn đề tài 22 1.8 Phương pháp tiếp cận nghiên cứu 22 1.8.1 Phương pháp tiếp cận 22 1.8.2 Phương pháp nghiên cứu 23 Chương 2: 24 VIII CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 2.1 Hệ thống làm mát xe máy 24 2.1.1 Chức hệ thống làm mát xe gắn máy 24 2.1.2 Phân loại hệ thống làm mát xe mát 24 2.2 Cấu tạo hệ thống làm mát xe Exciter 28 2.3 Tính chất lý hóa Đồng Oxit (CuO) 34 2.4 Tính chất lý hóa Ethylene Glycol (EG) 34 2.5 Xác định tính chất lưu chất nano CuO/Ethylene Glycol/nước 36 2.5.1 Khối lượng riêng lưu chất 36 2.5.2 Tốc độ truyền nhiệt 36 2.5.3 Hệ số Reynolds 37 2.5.4 Độ nhớt lưu chất 37 2.5.5 Độ dẫn nhiệt lưu chất 37 2.5.7 Hệ số Nusselt (Nu) 38 2.5.8 Hệ số Prandtl (Pr) 38 MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH TRUYỀN NHIỆT CỦA BỘ TẢN NHIỆT 39 3.1 Chuẩn bị mơi chất thí nghiệm 39 3.1.1 Chuẩn bị hóa chất dụng cụ làm thí nghiệm 39 3.1.2 Quá trình tạo môi chất làm mát 43 3.2 Khảo sát thực nghiệm đặc tính dung dịch nước làm mát có chứa Oxit đồng nano 44 3.2.1 Dộ nhớt động lực học môi chất 44 3.2.2 Khối lượng riêng môi chất 45 3.2.3 Độ dẫn nhiệt môi chất 47 3.2.4 Nhiệt dung riêng môi chất 48 3.2.5 Nhiệt độ sôi môi chất 49 3.2.5 Tính tốn tốc độ truyền nhiệt mơi chất 50 3.3 Mô đặc tính truyền nhiệt mơi chất tản nhiệt phần mềm Comsol Multiphysics 53 IX Hình PL1.8: Chọn vật liệu cho khối khơng khí Chọn vật liệu cho kênh tản nhiệt Vào Built-In ≻ chọn vật liệu nhôm Aluminum≻ click phải chuột vào Aluminum chọn Add to selection ≻ click chuột vào kênh tản nhiệt mô hình đồ họa, hình PL1.9 75 Hình PL1.9: Chọn vật liệu cho kênh tản nhiệt Chọn vật liệu Ethylene Glycol cho khối lưu chất bên kênh tản nhiệt 76 Hình PL1.10: Chọn vật liệu cho dịng lưu chất Vào khung Add Material ≻ chọn Liquids and Gases ≻ chọn Liquids ≻ chọn Ethylene Glycol ≻ click chọn vào dòng lưu chất mơ hình đồ họa, hình PL1.10 Thiết lập thông số cho môi chất Để tạo môi chất mới, nghiên cứu ta tiến hành cài đặt giá trị cho bốn thơng số mẫu lưu chất: Độ nhớt động lực học (eta), giá trị cài đặt bảng 3.1 Khối lượng riêng (rho), giá trị cài đặt bảng 3.2 Độ dẫn nhiệt (k), giá trị cài đặt bảng 3.3 Nhiệt dung riêng đẳng áp (Cp), giá trị cài đặt bảng 3.4 Trong phần Materials chọn phần Basic (def) ≻ chọn Dynamic Viscosity (eta) để vào phần thiết lập giá trị độ nhớt động lực học cho môi chất ≻ trang Settings ta nhập giá trị sau: 77 • mục label ta đặt tên cho thơng số mơi chất, ví dụ Dynamic Viscosity • mục Function name nhập ký hiệu cho thơng số, ví dụ như: eta • Nhập giá trị độ nhớt động lực học theo nhiệt độ vào bảng t – f(t) Hình PL1.11: Thiết lập thơng số độ nhớt động lực học cho môi chất Tương tự phần thiết lập giá trị cho độ nhớt động lực học, thơng số cịn lại mơi chất như: khối lượng riêng (rho), độ dẫn nhiệt (k), nhiệt dung riêng đẳng áp (Cp) làm tương tự Cài đặt miền và điều kiện biên Trong mục này, ta thiết lập thông số điều kiện biên cho tốn truyền nhiệt mơ hình Thiết lập điều kiện biên đầu vào khối khơng khí xung quanh két tản nhiệt Trong khung Model Builder ≻ click phải chuột vào Heat Transfer (ht) ≻ chọn Temperature - Click chuột vào bề mặt khối khơng khí mơ hình muốn tạo điều kiện đầu vào 78 - Trong khung Settings vào ô Temperature To ≻ nhập nhiệt độ đầu vào cho khối khơng khí thổi qua kênh tản nhiệt, hình PL1.12 Hình PL1.12: Thiết lập nhiệt độ đầu vào cho khối khơng khí Thiết lập điều kiện biên đầu khối khơng khí xung quanh két tản nhiệt Trong khung Model Builder ≻ click phải chuột vào Heat Transfer (ht) ≻ chọn Outflow ≻ click chuột vào bề mặt khối khơng khí mơ hình muốn tạo điều kiện đầu ra, hình PL1.13 79 Hình PL1.13: Thiết lập nhiệt độ đầu cho khối khơng khí Thiết lập điều kiện biên đầu vào dòng lưu chất Trong khung Model Builder ≻ click phải chuột vào Heat Transfer (ht) ≻ chọn Temperature - Click chuột vào bề mặt dịng lưu chất mơ hình muốn tạo điều kiện đầu vào (phần màu xanh mơ hình phần chọn) - Trong khung Settings vào ô Temperature To ≻ nhập nhiệt độ đầu vào cho dòng lưu chất chảy kênh tản nhiệt, hình PL1.14 80 Hình PL1.14: Thiết lập nhiệt độ đầu vào cho dòng lưu chất Thiết lập điều kiện biên đầu dòng lưu chất Trong khung Model Builder ≻ click phải chuột vào Heat Transfer (ht) ≻ chọn Outflow ≻ click chuột vào bề mặt đầu dịng lưu chất mơ hình, hình PL1.15 81 Hình PL1.15: Thiết lập nhiệt độ đầu cho dịng lưu chất Thiết lập đặc tính đầu vào cho dịng khơng khí thổi qua két Trong trang Model Builder ≻ click phải chuột vào phần Turbulent Flow, k(spf) để vào phần đặc tính dịng chảy ≻ chọn Inlet 1≻ click chuột vào bề mặt khối khí vào mơ hình ≻ trang Settings nhập giá trị tốc độ gió qua kênh tản nhiệt Velocity field Uo 82 Hình PL1.16: Thiết lập đặc tính đầu vào cho dịng khơng khí Tương tự phần đặc tính đầu dịng khơng khí (Outlet 1) ta làm tương tự phần Inlet Thiết lập đặc tính đầu vào dòng lưu chất chảy kênh tản nhiệt Trong trang Model Builder ≻ click phải chuột vào phần Turbulent Flow, k- (spf) để vào phần đặc tính dịng chảy ≻ chọn Inlet - Click chuột vào bề mặt dịng lưu chất mơ hình muốn tạo điều kiện đầu vào (phần màu xanh mơ hình phần chọn) - Trong khung Settings vào mục Boundary Condition để thiết lập điều kiện biên ≻ chọn dòng chảy khối Mass Flow ≻ Nhập giá trị lưu lượng dịng chảy khối Normal mass flow rate, hình PL1.17 83 Hình PL1.17: Thiết lập đặc tính đầu vào cho dịng lưu chất Thiết lập đặc tính đầu dòng lưu chất chảy kênh tản nhiệt Trong trang Model Builder ≻ click phải chuột vào phần Turbulent Flow, k(spf) để vào phần đặc tính dịng chảy ≻ chọn Outlet ≻ click chuột vào bề mặt dịng lưu chất mơ hình đầu (phần màu xanh mơ hình phần chọn), hình PL1.18 84 Hình PL1.18: Thiết lập đặc tính đầu cho dòng lưu chất Tạo lưới giải mơ hình Trong trang Model Builder ≻ chọn mục Mesh để vào phần tạo lưới ≻ Đến khung Settings ≻ vào Element Size ≻ click chọn kích thước mắt lưới, ta chọn Normal ≻ click vào Build All để thực trình tạo lưới, xem hình PL1.19 85 Hình PL1.19 Q trình tạo lưới cho mơ hình Giải mơ hình Trong Model Builder đến mục Study ≻chọn Step 1: Stationary ≻chọn Slover Configurations ≻chọn Stationary Slover ≻chọn Direct Qua khung Settings ≻click chọn Compute để thực q trình tính tốn mơ phỏng, hình PL1.20 86 Hình PL1.20: Thiết lập q trình mơ Xử lý xuất kết mô : Trong trang Model Builder vào mục Results chọn Solution ≻click chuột phải vào Study/Solution (Sol1) chọn Selection ≻xuất khung Setting selection ≻vào ô Geometric entity level chọn kiểu hình học vật thể muốn xuất, ta chọn Domain (chọn phần mơ hình muốn xuất kết quả) ≻click vào mơ hình 3D phần muốn xuất kết (phần chọn có màu xanh) - Click chuột phải vào mục Result chọn 3D plot Group để xuất liệu theo không gian 3D - Trong khung Settings 3D plot Group vào ô Data set click chọn Study/Solution (Sol1) tương ứng với mơ hình vừa tạo phần 3D plot Group, hình PL1.21 87 Hình PL 1.21: Quá trình xuất liệu Tiếp đến, khung Model Builder click phải chuột vào 3D plot Group chọn kiểu biểu diễn liệu muốn xuất ra, ta chọn kiểu xuất liệu theo bề mặt Surface - Đến khung Settings 3D Plot Group click vào ô Data set chọn phần Study/Solution (Sol1) tương ứng muốn xuất - Đến mục Expression gõ tìm thơng số muốn xuất liệu ra, ta gõ Temperature để hiển thị giá trị nhiệt độ - Vào ô Unit để chọn đơn vị độ C (degC) - Ở ô Title type chọn Manual ≻Nhập tên cho mô hình - Đến Color table chọn màu sắc cho phần mơ phỏng, ta chọn RainbowLight Ngồi phần mềm Comsol 5.6a cịn thiết lập nhiều thơng số có sẵn để ta truy xuất nghiên cứu Ta vào thư viện kết tính tốn Comsol để xuất kết cần thiết hình PL1.22 88 Hình PL1.22 Kết sau mơ xong 89 ... hệ thống làm mát xe mát Hệ thống làm mát xe gắn máy phân thành loại: - Hệ thống làm mát bằng khơng khí - Hệ thống làm mát bằng chất lỏng (như nước, dầu hay nhiên liệu) Hình 2.1: Hệ thống làm. .. 24 2.1 Hệ thống làm mát xe máy 24 2.1.1 Chức hệ thống làm mát xe gắn máy 24 2.1.2 Phân loại hệ thống làm mát xe mát 24 2.2 Cấu tạo hệ thống làm mát xe Exciter ... 2.1: Hệ thống làm mát bằng khơng khí Hình 2.2: Hệ thống làm mát bằng dung dịch Hình 2.3: Hệ thống làm mát bằng khơng khí đơn giản Hình 2.4: Hệ thống làm mát bằng gió cưỡng Hình 2.5: Hệ thống