Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cấu trúc mới cho mái xe ô tô nhắm mục đích nâng cao hiệu quả ngăn chặn dòng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) Lê Thị Sen ii CẢM TẠ Tác giả xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn tiến độ Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn TS NGUYỄN VŨ LÂN, dù bận rộn với cơng việc giảng dạy, cơng tác phịng Quan hệ hợp tác Quốc tế thầy dành thời gian quan tâm, hướng dẫn tận tình cho tơi suốt q trình nghiên cứu, thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2015 iii ABSTRACT In the recent years, energy demand has increased due to the hight-energy consumption in different fields Energy sources are gradually depleted and contributed to environmental pollutants Renewable energy will play a role as an alternative energy source for the foreseeable future One of prospective techniques of storing thermal ennery is the application of phase change materials(PCM) Thermal energy storage through PCM is capable of storing and releasing larger amounts of energy This is material that ability to reuse and environmentally friendly but other materials can hardly be compared Topic “ study, design and manufacture new structure for the roof of cars aimed at improving the efficiency blocking heat flo” has applied phase change material to store heat flow into the cabin space Not only contribute to environmental protection by considering different methods of heat-resistant for cars, the introduction of phase change materials in the roof structure to prevent hot car is not too complex, but giving practical effect simultaneously lower costs for fuel problem to cool The study of the subject begins with comparing two structural design car roof by using the ANSYS simulation software Continued, with selected structural design to compare with experimental and simulation results to see the efficiency of the use of phase change materials in new structural than normal structural With the best structure of the two test results and simulation parameters have shown that the new design has better thermal performance than normal roof structure of the vehicle is available In the experimental conditions mentioned, the new design could help reduce up to 40% of the energy needed for cooling by heat comes down from the roof into the cabin Savings rate may be much higher in the case of external natural wind or the vehicle to move when in use By doing this study, accurate calculation and comparison of methods to improve the thermal conductivity of the PCM during heat retention iv TÓM TẮT Trong năm gần đây, nhu cầu lượng tăng lên tiêu thụ lượng lớn lĩnh vực khác Các nguồn lượng dần bị cạn kiệt góp phần khơng nhỏ gây nhiễm mơi trường Năng lượng tái tạo đóng vai trị nguồn lượng thay tương lai gần Một tiềm việc lưu trữ lượng ứng dụng vật liệu biến đổi pha Vật liệu biến đổi pha có khả lưu giữ giải phóng lượng lớn lượng Đây loại vật liệu mà khả tái sử dụng thân thiện với mơi trường mà vật liệu khác khó so sánh Đề tài “ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo kết cấu cho mái xe ô tô nhằm mục đích nâng cao hiệu ngăn chặn dòng nhiệt” ứng dụng vật liệu biến đổi pha để lưu giữ dịng nhiệt truyền vào khơng gian cabin Khơng góp phần bảo vệ mơi trường mà so với phương pháp chống nóng khác cho xe ô tô việc đưa vật liệu biến đổi pha vào kết cấu mái xe để chống nóng khơng q phức tạp đem lại hiệu thiết thực đồng thời giảm chi phí cho vấn đề sử dụng nhiên liệu để làm mát Nghiên cứu đề tài bắt đầu với việc so sánh thiết kế kết cấu lớp mái xe ô tô phương pháp mô phần mềm ANSYS Tiếp chọn thiết kế tối ưu để thực nghiệm so sánh với kết mô để thấy hiệu việc sử dụng vật liệu biến đổi pha kết cấu so với kết cấu bình thường Với cấu trúc tốt hai kết thí nghiệm mô thông số thiết kế có hiệu suất nhiệt tốt so với kết cấu mái bình thường xe có sẵn Trong điều kiện thí nghiệm đề cập, thiết kế giúp giảm lên đến khoảng 40% lượng cần thiết để làm mát nhiệt xuống từ lớp mái xe vào cabin Tỷ lệ tiết kiệm cịn cao nhiều trường hợp bên ngồi có gió tự nhiên xe di chuyển sử dụng Hướng nghiên cứu dự kiến, tính tốn xác so sánh phương pháp nâng cao hệ số truyền nhiệt PCM trình lưu giữ nhiệt v M ỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận cán hướng dẫn Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách hình ix Danh sách bảng xii Chương Tổng quan 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài, đối tượng nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.5 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 1.6 Kế hoạch thực Chương 10 Vật liệu biến đổi pha kết cấu mái xe ô tô 10 2.1 Giới thiệu chung vật liệu biến đổi pha (PCM) 10 2.2 Cơ sở lý thuyết chọn PCM để lưu nhiệt 12 2.3 Phương trình truyền nhiệt PCM 19 2.4 Kết cấu lớp mái xe ô tô 20 Chương ……………………………………………………………………….… 25 Phương pháp thiết bị thí nghiệm 25 vi 3.1 Trang thiết bị thí nghiệm 25 3.2 Chuẩn bị mơ hình mơ thí nghiệm 27 3.3 Phần mềm mô 29 3.4 Phương pháp thí nghiệm 29 3.5 Mơ hình tốn học 31 3.6 Xác định lượng Paraffin cần sử dụng 36 Chương 38 Mơ thí nghiệm q trình lưu giữ nhiệt kết cấu mái xe 38 4.1 Giới thiệu 38 4.2 Mơ q trình lưu giữ nhiệt ứng với kết cấu khác mái xe 39 4.3 Kết thực nghiệm 46 4.4 So sánh kết mô thực nghiệm 50 Chương 56 Kết luận hướng phát triển 56 5.1 Kết luận 56 5.2 Hướng phát triển 56 Tài liệu tham khảo 57 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT PCM : Phase Change Material ADAM: Advantech ADAM PDE: Partial Differential Equations CAD: Computer Aided Design viii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: PCM - Ứng dụng y tế Hình 1.2: PCM - Ứng dụng sưởi ấm Hình 1.3: PCM - Ứng dụng làm mát Hình 1.4: PCM - Ứng dụng làm mát áo Hình 2.1: Chu trình làm việc PCM 11 Hình 2.2: Sơ đồ phân loại PCM 12 Hình 2.3: Hình ảnh sáp Parafin C22H46 17 Hình 2.4: Đóng gói PCM Polymer 18 Hình 2.5: Đóng gói PCM vỏ bọc thép 18 Hình 2.6: Đóng gói PCM ống kim loại 18 Hình 2.7: Dán kính (phim) cách nhiệt miếng dính phản quang 20 Hình 2.8: Hình ảnh kết cấu mái xe thơng thường 22 Hình 2.9: Kết cấu mái xe thông thường 23 Hình 2.10: Hình ảnh kết cấu mái xe 23 Hình 2.11: Cấu trúc hình vng 24 Hình 2.12: Cấu trúc hình trịn 24 Hình 2.13: Kết cấu mái xe 24 Hình 3.1: Cặp nhiệt điện 26 Hình 3.2: Đèn halogen 26 Hình 3.3: Bộ chuyển đổi tín hiệu 26 Hình 3.4: Sơ đồ thiết lập thí nghiệm 26 Hình 3.5: Minh họa mơ hình bình thường 27 Hình 3.6: Minh họa mơ hình thứ 27 Hình 3.7: Minh họa mơ hình thứ hai 28 Hình 3.8: Mơ hình thí nghiệm có/ khơng có PCM 28 Hình 3.9: Hệ thống thí nghiệm với mơ hình bình thường 30 ix Hình 3.10: Hệ thống thí nghiệm với mơ hình có lớp PCM 31 Hình 4.1: Mật độ thơng lượng nhiệt mơ hình mơ 40 Hình 4.2: Mơ hình chia lưới mái xe thơng thường 41 Hình 4.3: Mơ hình chia lưới kết cấu 41 Hình 4.4: Mơ hình chia lưới kết cấu 42 Hình 4.5: Phân bố nhiệt độ lớp mái xe thông thường 43 Hình 4.6: Phân bố nhiệt lượng lớp mái xe thông thường 43 Hình 4.7: Phân bố nhiệt độ lớp mái xe kết cấu 44 Hình 4.8: Phân bố nhiệt lượng lớp mái xe kết cấu 44 Hình 4.9: Phân bố nhiệt độ lớp mái xe kết cấu 45 Hình 4.10: Phân bố nhiệt lượng lớp mái xe kết cấu 45 Hình 4.11: Mơ hình thí nghiệm kết cấu mái xe có / khơng có PCM 47 Hình 4.12: Giao diện đo nhiệt độ ………………………………………………….47 Hình 4.13: Biểu đồ đáp ứng nhiệt độ mơ hình có / khơng có PCM (khơng có gió bên ngồi)……………………………………………………… ….48 Hình 4.14: Đáp ứng nhiệt độ mơ hình có / khơng có PCM ( có gió bên ngồi)………………………… ………………………….……….… 50 x DANH SÁCH CÁC BẢNG HÌNH TRANG Bảng 1.1 Kế hoạch thực luận văn ……………………………………… …….9 Bảng 2.1 Số liệu số vật liệu chuyển pha 15 Bảng 2.2 Đặc tính lý nhiệt Parafin C22H46 ……17 Bảng 2.3 Hấp thụ màu sơn ………………………………………… ……21 Bảng 4.1 Thông số vật liệu dùng mơ hình 39 Bảng 4.2 Tổng hợp nhiệt độ …………………………………… ……………46 Bảng 4.3: Trích khoảng thời gian thí nghiệm…………………………… ……49 Bảng 4.4: So sánh kết thí nghiệm ……………………………… …………….52 Bảng 4.5: Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường xung quanh ………………… … 53 Bảng 4.6: Ảnh hưởng cuả tốc độ gió ……………………………… …………….54 Bảng 4.7: Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nóng chảy ………………… ……………… 54 Bảng 4.8: Ảnh hưởng nhiệt ẩn PCM …………………… ……………… 55 xi Hình 4.9, hình 4.10: Kết nhiệt độ nhiệt lượng lớp PCM kết cấu Hình 4.9: Phân bố nhiệt độ lớp mái xe kết cấu Hình 4.10: Phân bố nhiệt lượng lớp mái xe kết cấu 45 Thơng qua q trình mơ kết nhiệt độ tổng quát bảng 4.2 Màu sắc PCM T1max( 0C) T2max( 0C) Xám Không 111,77 80,30 Xám Có 108,36 65,25 Xám Có 109,68 67,69 Như qua kết mô chọn mô hình số để tiến hành thí nghiệm 4.3 Kết thí nghiệm Mục tiêu thí nghiệm đo nhiệt độ điểm mơ hình nhằm kiểm tra độ xác kết mơ 4.3.1 Quy trình thí nghiệm Q trình thí nghiệm thực phịng kín nhiệt độ khơng khí xung quanh giữ 250C Bật đèn halogen để đạt đến cường độ xạ 950W/m2 chiếu sáng liên tục giờ, sau tắt đèn cho q trình làm mát 46 Đèn Lớp mái Phịng kín Hình 4.11: Mơ hình thí nghiệm kết cấu mái xe có / khơng có PCM Kết thí nghiệm hiển thị hình máy tính với giao diện đo nhiệt độ qua cảm biến chuyển đổi tín hiệu hình 4.12 Hình Giao diện đo nhiệt độ Hình 4.12: Giao diện đo nhiệt độ 47 4.3.1 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm đo thời gian tám ghi lại để phân tích mơ hình mái xe nghiên cứu Các thông tin liệu thí nghiệm bao gồm: + Khoảng thời gian kể từ nhiệt độ bắt đầu tăng lên vài giây, giai đoạn 20 giây + Nhiệt độ tức thời tất điểm thực nghiệm vào cuối giai đoạn Hình 4.13 biểu đồ so sánh cho thấy thay đổi nhiệt độ theo thời gian cho mơ hình có khơng có PCM kết cấu lớp mái xe, mặt khơng khí cabin xe, tương ứng điều kiện khơng có gió bên ngồi (hình ảnh xe đậu trời nắng) 120 80 60 40 20 8:00 7:30 7:00 6:30 6:00 5:30 5:00 4:30 4:00 3:30 3:00 2:30 2:00 1:30 1:00 0:30 0:00 Temperature (oC) 100 Time (hours) Hình 4.13: Biểu đồ đáp ứng nhiệt độ mơ hình có / khơng có PCM (khơng có gió bên ngồi) 48 Bảng 4.3 trích khoảng thời gian thí nghiệm để thấy rõ giá trị biến thiên nhiệt độ theo thời gian với mơ hình có/ khơng có PCM (bên ngồi khơng có gió) Bảng 4.3: Trích khoảng thời gian thí nghiệm 49 Khi xe lưu thơng, ln ln có gió với vận tốc đấy, nghiên cứu ta xét gió thổi theo phương ngang bề mặt mái xe tương tự hình ảnh xe chuyển động đường (chẳng hạn sử dụng quạt gió với vận tốc 5m/s) Các ảnh hưởng bên ngồi ngày bầu trời có nắng gió nhẹ (vận tốc gió trung bình khoảng 5m/s vận tốc xe di chuyển 20km/giờ) thể biểu đồ đáp ứng nhiệt độ mơ hình hình 4.13 80 70 Temperature (oC) 60 50 40 30 20 10 8:00 7:30 7:00 6:30 6:00 5:30 5:00 4:30 4:00 3:30 3:00 2:30 2:00 1:30 1:00 0:30 0:00 Time (hours) Hình 4.14: Đáp ứng nhiệt độ mơ hình có / khơng có PCM ( có gió bên ngồi) Như qua quan sát kết thí nghiệm ta thấy xe q trình lưu thơng ln có gió thổi ảnh hưởng đến q trình xạ nhiệt khơng lớp mái xe mà xe 4.4 So sánh kết mô thực nghiệm Trong phần này, với kết cấu số mơ hình thí nghiệm chế tạo bước thí nghiệm thực tế tiến hành hình 4.11 50 Trong thí nghiệm, nhiệt độ khơng khí xung quanh ln giữ 25 0C, đèn bật lên liên tục tắt cho giai đoạn làm mát Trong đó: Ta nhiệt độ mơi trường xung quanh T1 nhiệt độ bề mặt lợp T2 nhiệt độ bề mặt lợp Ti nhiệt độ khơng khí trung bình bên không gian cabin Các giá trị nhiệt độ thí nghiệm cao so với giá trị người ta tìm thấy điều kiện thực tế thời tiết ngồi trời Bởi thí nghiệm tiến hành mà khơng có gió bên ngồi xạ mặt trời mô 950W/m2 (tương đương với xạ mặt trời ngày bầu trời có nắng) Kết phần nhỏ nhiệt hấp thụ lớp mái xe phát trở lại bầu khơng khí bên ngồi đối lưu tự nhiên xạ tự nhiên phần lớn nhiệt chuyển vào cabin qua lớp mái Đây điều kiện thời tiết cần thiết để tốc độ truyền nhiệt qua lớp mái vào cabin tốt Rõ ràng, thiết kế lớp mái làm việc tốt điều kiện vậy, giải pháp tuyệt vời điều kiện thời tiết bình thường mà thật dễ chịu Bên cạnh đó, điều kiện thí nghiệm giúp giảm yếu tố bên can thiệp bất ngờ kết so sánh nhiệt phản ứng mơ hình xác Kết thu từ thí nghiệm (Hình 4.11) cho thấy giá trị nhiệt độ điểm đo mơ hình lớp mái thơng thường cao so với mơ hình có chứa PCM Điều chứng tỏ việc bổ sung lớp PCM thực làm tăng tổng lượng nhiệt lớp mái Hơn nữa, tăng tổng lượng nhiệt giá trị khơng đổi mà dạng phi tuyến tính thay đổi pha PCM Trong trình PCM nóng chảy, dịng nhiệt hấp thụ hồn tồn có lượng nhiệt nhỏ xâm nhập vào không gian cabin với nhiệt độ nhỏ nhiệt độ nóng chảy PCM Q trình nóng chảy PCM kéo dài đáng kể bên ngồi có gió thổi bề mặt lớp mái (hình 4.14) với tốc độ gió 5m/s (Điều kiện xảy với thời tiết có gió nhẹ xe chạy tốc độ thấp) Bởi nhiệt đối lưu tăng nhiều dòng nhiệt giảm xuống nhỏ so với điều kiện 51 thí nghiệm khơng có gió bên ngồi Do đó, khả hấp thụ lượng PCM kéo dài lâu Điều chứng minh từ giá trị nhiệt độ khơng khí khơng gian kín hình 4.13 Kết cung cấp đề nghị thiết kế lớp mái xe có thêm PCM phải dựa điều kiện thời tiết khu vực cụ thể Khi lượng PCM sử dụng bên ngồi có gió thổi Như vậy, rõ ràng PCM giúp làm giảm lưu lượng nhiệt vào cabin giai đoạn hấp thụ nhiệt khơng có xạ lượng mặt trời lớp mái xe Điều quan sát thấy từ khoảng thời gian làm mát hai hình 4.13 Hình 4.14 Phía lớp mái nhiệt nhanh chóng giảm xạ lượng mặt trời tắt, nhiệt lưu trữ bên PCM truyền tăng trở lại Hiệu làm mát theo hướng ưa chuộng nhờ vào đối lưu cưỡng gió bên ngồi (nếu có) (Hình 4.14) Vì lý này, tổng nhiệt vào cabin suốt thời gian qua lớp mái xe có chứa PCM nhiều so với lớp mái xe bình thường Kết thí nghiệm mơ hình màu xám tóm tắt Bảng 4.4 Các giá trị nhiệt độ bảng xuất phát sau chiếu sáng Tỷ lệ tiết kiệm lượng cao cho mơ hình Điều chứng tỏ việc thiết kế kết cấu lớp mái thực giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu cho mục đích điều hịa khơng khí khơng gian cabin Bảng 4.4: So sánh kết thí nghiệm Màu sắc Gió bên ngồi PCM T1( 0C) T2( 0C) Ti( 0C) Xám Không Không 106,2 74,9 54 Xám Khơng Có 108,7 60,6 44,5 Xám Có Khơng 75,1 45,9 38,6 Xám Có Có 73,3 32,9 30,8 (%) 40,04 40,06 52 4.4 Kết tính tốn phân tích Căn vào phương trình giá trị thu phần 3, mơ mơ hình thực phần mềm ANSYS 4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường xung quanh Khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên, nhiệt thoát từ mái xe bầu khơng khí xung quanh Theo đó, dịng nhiệt xuống vào khơng gian cabin trở nên mạnh Bên cạnh đó, nhiệt độ mơi trường xung quanh cao nhiệt nóng chảy PCM, khơng khí xung quanh đóng góp nhiệt vào cabin suốt thời gian làm mát Trong trường hợp này, sức nóng lưu trữ PCM khơng thể phát trở lại với khơng khí bên ngồi Vì lý này, nhiệt độ nóng chảy PCM nên lựa chọn tùy thuộc vào nhiệt độ thời tiết vùng / miền Bảng 4.5 cho thấy biến động tỷ lệ tiết kiệm lượng theo thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh Các mơ tính tốn với PCM khơng có gió bên ngồi tất thơng số nhiệt khác giữ nguyên Bảng 4.5: Ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường xung quanh Màu sắc Gió bên ngồi PCM Nhiệt độ mơi trường (0C) (%) Xám Khơng Có 25* 40,03 Xám Khơng Có 35 38,13 Xám Khơng Có 45 32,04 ( * điều kiện thí nghiệm) 4.4.2 Ảnh hưởng gió bên ngồi Gió bên ngồi đóng góp tích cực cho hiệu suất nhiệt thiết kế (Bảng 4.6) Đó bên ngồi có gió thổi, đối lưu cưỡng diễn mạnh bề mặt lớp mái Điều dẫn đến dòng chảy thấp nhiều làm giảm nhiệt thời gian gia nhiệt nhiệt nhiều từ mái xe q trình làm mát khơng khí mơi trường xung quanh Theo đó, khơng gian bên cabin 53 nhận nhiệt tồn chu kỳ làm mát, tiết kiệm lượng cao Các mô tính tốn với PCM với vận tốc gió bên ngồi khác tất thơng số nhiệt khác giữ nguyên Bảng 4.6: Ảnh hưởng cuả tốc độ gió Vận tốc Vận tốc (m/s) (km/h) Có 5* 18 40,06 Có Có 10 36 70,71 Có Có 15 54 88,90 Màu sắc Gió bên ngồi PCM Xám Có Xám Xám (%) ( * điều kiện thí nghiệm) 4.4.3Ảnh hưởng nhiệt độ nóng chảy PCM Để ước tính tác động nhiệt độ nóng chảy PCM hiệu suất nhiệt kết cấu mới, ba giá trị nhiệt độ nóng chảy khác giả định cho PCM sử dụng, 300C, 390C 500C tương ứng Các mô tính với giả định khơng có gió bên ngồi tất thông số nhiệt khác giữ nguyên Kết (Bảng 4.7) cho thấy nhiệt độ nóng chảy thấp , q trình nóng chảy ngắn Bảng 4.7: Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nóng chảy Màu sắc Gió bên ngồi Nhiệt độ nóng Điểm nóng chảy chảy (C0) (C0) PCM (%) Xám Khơng Có 30 31 46,56 Xám Khơng Có 39* 40 40,03 Xám Khơng Có 50 47 32,04 ( * điều kiện thí nghiệm) 54 4.4.4 Ảnh hưởng nhiệt dung tiềm ẩn PCM Bảng 4.8 cho thấy tác dụng nhiệt dung tiềm ẩn PCM sử dụng Rõ ràng cao giá trị suất nhiệt ẩn PCM, sức nóng bị ngăn cản khoảng thời gian nóng chảy dài Kết thiết kế có PCM mơ hình lớp mái xe để trì thời gian tan chảy nhiều cho điều kiện thời tiết Bên cạnh đó, khả tiết kiệm lượng cao trường hợp nhiệt ẩn PCM cao Các mô tính tốn với giả định khơng có gió bên ngồi tất thơng số nhiệt khác giữ với PCM Bảng 4.8: Ảnh hưởng nhiệt ẩn PCM Nhiệt ẩn Thời gian (kJ/kg) nóng chảy Có 60 23 21.13 Khơng Có 88* 40 40.03 Khơng Có 120 66 62.04 Màu sắc Gió bên ngồi PCM Xám Khơng Xám Xám (%) ( * điều kiện thí nghiệm) Kết thu trình mơ thí nghiệm ảnh hưởng nhiều yếu tố, yếu tố bản: ảnh hưởng nhiệt dung tiềm ẩn PCM, ảnh hưởng nhiệt độ nóng chảy, ảnh hưởng cùa gió, ảnh hưởng nhiệt độ môi trường xung quanh thực cho thấy hiệu thực mà vật liệu chuyển pha mang lại kết cấu mái xe 55 Chương KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Thông qua nghiên cứu này, thơng số đặc điểm q trình lưu giữ nhiệt lớp vật liệu biến đổi pha xem xét phân tích Với phương pháp mơ thực nghiệm kiểm chứng, kết sau rút ra: - Phương pháp mô phương pháp thí nghiệm cho thấy mơ hình có lớp PCM nhiệt độ cabin thấp hẳn so với mô hình bình thường - Các kết cho thấy phương pháp mơ dự đốn tương đối khả lưu giữ nhiệt lớp vật liệu biến đổi pha kết cấu mái xe Như hai kết thí nghiệm mô thông số thiết kế có hiệu suất nhiệt tốt so với kết cấu mái bình thường xe có sẵn Trong điều kiện thí nghiệm đề cập, thiết kế giúp giảm lên đến khoảng 40% lượng cần thiết để làm mát nhiệt xuống từ lớp mái vào cabin Tỷ lệ tiết kiệm cịn cao nhiều trường hợp bên ngồi có gió tự nhiên xe di chuyển sử dụng Đề tài cho thấy yếu tố việc lựa chọn loại PCM phù hợp thiết kế theo điều kiện thời tiết như: nhiệt độ mơi trường xung quanh, nhiệt độ nóng chảy nhiệt dung ẩn Đây thiết kế đầy hứa hẹn sản xuất hàng loạt kết cấu đơn giản giá hợp lý 5.2 Hƣớng phát triển đề tài - Tính tốn xác trình truyền nhiệt lưu nhiệt Paraffin thiết bị chứa PCM với dạng khác (ống ngắn đứng, cấu trúc tổ ong…) - Tính tốn xác so sánh phương pháp nâng cao hệ số truyền nhiệt PCM trình lưu giữ nhiệt 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] H Suehrcke, E.L Peterson and N Selby, sudbmitted to Journal of Energy and Buildings (2008) [2] Information on http://www.solarelectricalvehicles.com/ [3] Information on http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_vehicle [4] Information on http://www.thinksolarenergy.net/121/solar-power-in-cars/solarenergy-solarsystem/ [5] J Han, L Lu and H.X Yang, submitted to Journal of Applied Thermal Engineering (2009) [6] A Sharma, V.V Tyagi, C.R Chen and D Buddhi, submitted to Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews (2009) [7] B Frank: Phase change material for space heating and cooling, Sustainable Energy Center: University of South Australia (2002) [8] A Athienities and Y Chen, submitted to Journal of Solar Energy (2000) [9] K.P Lin, Y.P Zhang, X Xu, H.F Di, R Yang and P.H Qin, submitted to Journal of Buildings and Environment (2004) [10] K Nagano, T Mochida, K Iwata, H Hiroyoshi, R Domanski and M Rebow, in: Benner M, Hahne EWP, editors, 8th International Conference on Thermal Energy Storage (2000) [11] Information on http://www.engineersedge.com/properties_of_metals.htm [12] David E Stier, U.S Patent number: 6286754 (2001) [13] G.N Tiwari, in: Solar Energy - Fundamentals, Model, Modelling and Applications, Narosa Publishing House, Inida (2002) [14] N Ito, K Kimura and J Oka: ASHRAE Transactions (1972) 57 [15) H.P Garg, in: Treatise on solar energy, Fundamentals of Solar Energy, Vol 1., Chapter 3, Chichester: Wiley Publisher (1982) [16] C Chen, H.F Guo, Y.N Liu, H.L Yue and C.D Wang: submitted to Journal of Energy and Buildings (2008) 58 S K L 0 ... tài “ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo kết cấu cho mái xe ô tơ nhằm mục đích nâng cao hiệu ngăn chặn dòng nhiệt? ?? ứng dụng vật liệu biến đổi pha để lưu giữ dịng nhiệt truyền vào khơng gian cabin. .. việc nghiên cứu kết cấu cho mái xe tơ có sử dụng vật liệu biến đổi pha nhẳm mục đích ngăn dịng nhiệt xâm nhập vào không gian cabin, tiết kiệm nhiên liệu cho hệ thống làm mát, tạo không gian thoải... giữ nhiệt lượng kết cấu so sánh Sau đó, kết cấu tốt tiếp tục phân tích làm thí nghiệm nhằm làm rõ ảnh hưởng kết cấu đến q trình ngăn dịng nhiệt không mong muốn vào không gian cabin xe ô tô 4.1