Nghiên cứu cải tiến két nước trên xe tay ga bằng bộ tản nhiệt kênh mini nhằm nâng cao hiệu quả truyền nhiệt

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page iv TÓM TT Mc nghin hành gia hai b i nhit kênh  c tính truyn nhit ca chúng trong nhu kii sau: lot làm ving khng và vn tc gió. i nghiên ct k ch to thành công b i nhit kênh Mini dùng công ngh  dán gia tm nhôm và tm PMMA li vi nhau. Kích c b i nhit kênh Mini ch bc ca b i nhit c ca nhà sn xut; tuy nhiên, kh n nhit ca b i nhit c bc bit khi vn tc thit lp  ng ci t n 4,1 g/s. Bên c  c nghi   y rng hiu qu truyn nhit cc qua b i nhit lu qu truyn nhit ca hn hc  ethylen. Kt qu ng thun vi các nghiên liên quan.  i nhic s dng, nó tn dng ng bc ca xe mà không cn qu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page v ABSTRACT An experimental method has been carried out between a minichannel heat exchanger and a radiator on the scooter to compare and evaluate their heat transfer phenomena under changing conditions: types of working fluid, mass flow rate, and air velocity. The research has successfully designed and manufactured a minichannel heat exchanger using UV light technology to bond between aluminum and PMMA plates together. The minichannel heat exchanger size is only 64% the size of the radiator which made from manufacturer; however, the heat transfer rate obtained from the minichannel heat exchanger is higher than or equal to that obtained from the radiator, particularly when air velocity is from 1.2 m / s to 3.5 m / s and the mass flow rate of the fluid varies from 2.46 g / s to 4.1 g / s. Besides, the experimental method also shows that the heat transfer efficiency obtained from the heat exchanger with water as the working fluid is higher than that obtained from the heat exchanger with ethylene solution as the working fluid. The results are in good agreements with the relevant research. In addition, when the minichannel heat exchanger is used, it will take advantage of the forced convection by scooter moving, so the scooter will not need the fan as it is using. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page vi MC LC TRANG Lý lch khoa hc i L ii Cm t iii Tóm tt iv Abstract v Mc lc vi Danh mc các ký hiu và ch vit tt viii Danh mc các hình ix Danh mc các bng xi Chng 1 TNG QUAN 1 1.1. Tính cp thit c tài 1 1.2. Tng quan kt qu nghiên cu liên quan 2 1.3. M tài 14 1.4. Nhim v c tài và gii h tài 15 1.5. Phng pháp nghiên cu 15 Chng 2 C SỞ LÝ THUYT 16 2.1 Lý  16 2.2 Làm lnh - gia nhii lu và h s truyn nhit 18   21  22 2.5 Dòng chy lu cht 22 2.6 Navier-Stokes chu nén yu 28 Chng 3 PHNG PHÁP THC NGHIM 29 3.1 Mô hình thc nghim 29 3.2 Dng c thí nghim 33 t s liu 35  35 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page vii u lng 36 3.4 Phân tích sai s 36 Chng 4 CÁC KT QU VÀ THO LUN 38 4.1 Kt qu thc nghim lu cht làm vic là nc 38 4.1.1 Lu lng khi lng ca lu chi 38 4.1.2 Vn ti 47 4.2 Kt qu thc nghim vi lu cht làm vic là hn hp nc  ethylen 55 4.2.1 Két nc 55 4.3.2 B i nhit kênh Mini 56 4.3.3 Két nc và kênh Mini vi lu cht làm vic là hn hp nc -ethylen 57 Chng 5 KT LUN VÀ KIN NGH 59 5.1 Kt lun 59 5.2 Kin ngh 60 TÀI LIU THAM KHO 61 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page viii DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT A c : din tích mt ct, m 2  : b i nhit D h : c, m F : h s ma sát Fanning H : h s ta nhi 2 K k : h s truyn nhit tng, W/m 2 K L : chiu dài kênh mini, m m : ng khng, kg/s NTU : ch s truyn nhi (Number of Transfer Unit) Nu : ch s Nusselt p : áp sut, Pa P : t, m Q : ng nhit truyn qua thit b, W q : m dòng nhit, W/m 2 Re : ch s Reynolds T : nhi, K  :  nhng lc hc, Ns/m 2  : khng riêng, kg/m 3  : h s dn nhit, W/m K  : vn tc, m/s  : hiu sut  : ch s hoàn thin, W/kPa T : nhi chênh lch, K p : tn tht áp sut, Pa Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page ix DANH MC CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1: S phân b ng trong xe [1] 3 Hình 1.2: Nhi u vào 95 0 C 4 Hình 1.3: Nhi ra 86.94 0 C 4 Hình 1.4: Nhi u vào 35 O C 5 Hình 1.5: Nhi ra 61.25 O C 5 Hình 1.6: Mô hình làm mát trên xe 7 Hình 1.7: H thng làm mát bng gió cng bc 9 Hình 1.8: Mu thit k hình hc áo nu xylanh 10 Hình 1.9: M dòng nhit tu xylanh 12 Hình 1.10: H s truyn nhii lu và kích thc kênh [17] 13 Hình 1.11: B i nhit micro ngc chiu dùng vt liu thép không g. 14 Hình 1.12: B i nhit micro hp thành b i nhit riêng l 14 Hình 2.1: Tám loi làm mát i lu 19 Hình 3.1: Mô hình thc nghim 29 Hình 3.2: nh h thng thí nghim két nc 30 Hình 3.3: Kích thc mu thí nghim 31 Hinh 3.4: B i nhit kênh Mini c dùng vt liu nhôm 32 Hình 3.5: B thit b ng nhi 33 Hình 3.6: nh kt ni h thng thí nghim 34 Hình 4.1:  chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  vn tc gió 0,8 m/s 39 Hình 4.2: So sánh lng nhit ca két nc và kênh Mini  vn tc gió 0,8 m/s 39  chênh nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  vn tc gió 1,2 m/s 40 Hình 4.4: So sánh lng nhit truyn ra môi trng ca kênh Mini và két nc  vn tc gió 1,2 m/s 41 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page x  chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  vn tc gió 2,2 m/s 42 Hình 4.6: So sánh nhit lng ta ra ca kênh Mini và két nc  2,2 m/s 43 Hình 4.7: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc 44 Hình 4.8: So sánh lng nhit ta ra ca kênh Mini và két nc 45 Hình 4.9: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  3,5 m/s 46 Hình 4.10: So sánh t truyn nhit ca kênh Mini và két nc  3,5 m/s 47  chênh nhi ca két nc và kênh Mini  1,64 g/s 48 Hình 4.12: So sánh nhit lng ca kênh Mini và két nc  cùng lu lng 1,64 g/s 49  chênh nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  2,46 g/s 50 Hình 4.14: So sánh nhit lng ca kênh Mini và két nc  cùng lu lng 2,46 g/s 51  chênh nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc  3.28 g/s 52 Hình 4.16: So sánh nhit lng ta ra ca kênh Mini và két nc  3,28 g/s 53 Hình 4.17: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc 4,1 g/s 54 Hình 4.18: So sánh nhit lng ta ra ca kênh Mini và két nc  3,28 g/s 55 Hình 4.19: So sánh s  chênh nhi giu ra T ca nc và hn hp nc  ethylen cho két nc 56 Hình 4.20: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca nc và hn hp nc  ethylen cho b tn nhit Kênh Mini 57 Hình 4.21: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc dùng hn hp nc -ethylen 58 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page xi DANH MC CÁC BNG TRANG Bng 1.1: Kt qu thc nghim ca công ty 3 Bng 1.2: Tóm tt kt qu CFD 6 Bng 1.3: So sánh gia kt qu thc nghim và kt qu CFD 6 Bng 1.4: Kt qu nh hng ca khong cách. 7 Bng 3.1: Thông s k thut ca két nc 30 B chính xác và các da dng c th nghim 35 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page 1 Chng 1 TNG QUAN 1.1. Tính cp thit của đ tài Hin nay ti các thành ph lng nh kiu p, h thng truyng vô ci s dng không cn sang s  có nht cu h thng  có nhiu khác bit so vi xe s. Toàn b thân bao kín, t  thp dù xe chuyng  t cao. Ngoài ra, hu hu s dng h truyng vô cp. So vi loi truyng xích trên xe s thì h thng này to ra nhiu nhin xut ng la chn mt trong hai gii pháp: dùng qut thng b hoc thit k h thng làm mát bng dung dch. Vi kiu thng bn công sut làm quay qut. Không khí t c hút vào, chng gió làm mát thân máy. y thì qut quay. Kt cu và nguyên lý làm vic ca h thn. Tuy nhiên,      - nó      . H thng làm mát bng dung dch  c s dng trên mt s dòng xe m k   móp méo Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Page 2       két      còn  nn                              nâng cao hiu    . 1.2. Tng quan kt qu nghiên cu liên quan Xut phát t quá trình làm vic ct trong, nhit truyn cho các chi tit máy tip xúc vi khí cháy (piston, m xupap, thành xylanh) chim khong 25%  35% nhing do nhiên liu cháy trong bung cháy ta ra. Vì vy các chi ting b t nóng mnh lit: nhi nh piston có th lên ti 600 o C, nhi nm xupap có th lên ti 900 o C. Hình 1.1 th hin s phân b ng m 30% là ti nhit làm mát, 35% là ti nhit theo khí thi ng nhit có ít [1] [...]... trong bộ t n nhiệt két nước trên xe ô tô và xe gắn máy liên quan Lựa chọn thiết kế bộ trao đổi nhiệt phù hợp để thay thế cho bộ t n nhiệt két nước trên xe tay ga hiện nay Phân tích đánh giá quá trình trao đổi nhiệt c a bộ t n nhiệt đã lựa chọn so với bộ t n nhiệt két nước trên xe tay ga bằng phương pháp thực nghiệm Do kh năng và th i gian có h n nên em chỉ tập trung vào phân tích quá trình trao đổi nhiệt. .. n nhiệt Một phân tích tr ng thái truyền nhiệt ổn trên phần đầu xylanh đã được thực hiện b i Andrew[14] T i nhiệt c a mặt độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh với phương th c truyền nhiệt đối lưu từ không khí phía trên cánh t n nhiệt đầu xylanh và màng dầu trên các bộ phận trục khuỷu Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh đã được thể hiện trong hình 1.5 Hình 1.9: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên. .. nhiệt cực đ i c a bộ này có thể đ t tới 1 MW Page 13 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Hình 1.11: Bộ trao đổi nhiệt micro ngược chiều dùng vật liệu thép không gỉ Hình 1.12: Bộ trao đổi nhiệt micro hợp thành b i năm bộ trao đổi nhiệt riêng lẻ 1.3 M c đích của đ tài Đề tài này tập trung nghiên c u đánh giá quá trình t n nhiệt trong bộ t n nhiệt kênh Mini khi được ng dụng vào trong bộ t n nhiệt két. .. sự truyền nhiệt Số lượng cánh lớn tương ng độ dày cánh nhỏ để gi i nhiệt cho xe phân khối lớn thì dùng khá phổ biến, kết qu làm cho kh năng trao đổi nhiệt cao hơn Pulkit cùng cộng sự [8] đã nghiên c u sự truyền nhiệt bằng phương pháp mô phỏng số CFD Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc c a xe, hình d ng cánh t n nhiệt và nhiệt độ xung quanh vận tốc 40 km/h, 60 km/h và 72 km/h hệ số truyền nhiệt. .. a các bộ trao đổi nhiệt, với việc thay đổi hình d ng cánh và vật liệu mới Nghiên c u đã được tiến hành so sánh m c độ hoàn thiện c a chúng với nhau Kết luận cho thấy rằng bộ t n nhiệt mới với d ng cánh hình sóng và vật liệu là bọt grafit có độ hoàn thiện cao hơn so với bộ trao đổi nhiệt thông thư ng Lo i vật liệu mới đã phát huy được hiệu qu truyền nhiệt cao và điều quan trọng là khi ng dụng bộ trao... phía trên c a substrate nh hư ng c a đư ng kính quy ước đến quá trình truyền nhiệt trong kênh micro được mô t trong hình 10 cho môi chất làm việc là nước và không khí dưới điều kiện dòng ch y tầng đã phát triển hoàn toàn Sự tăng nhanh hệ số truyền nhiệt đối lưu khi gi m kích thước kênh đã minh ch ng rõ ràng trên hình 10 Hình 1.10: Hệ số truyền nhiệt đối lưu và kích thước kênh [17] Với bộ trao đổi nhiệt. .. phát sinh nhiệt bên trong, T là nhiệt độ, Cp là nhiệt dung riêng đẳng áp,  là hệ số dẫn nhiệt Với những điều kiện thực nghiệm trong nghiên c u này, những đặc tính c a lưu chất như mật độ dòng nhiệt, hiệu suất truyền nhiệt, tổn thất áp suất và chỉ số hoàn thiện c a bộ trao đổi nhiệt sẽ được đề cập như sau Q = mwCp(Tw0 – Twi) (2 - 11) Trong đó: Q là tốc độ truyền nhiệt mw là khối lượng Cp là nhiệt dung... micro được mô t trên hình 11, mật độ lưu lượng khối lượng có thể đ t được 2000 kg/m2s được đo với môi chất làm việc là nước và có tổn thất áp suất là 0,5 MPa trên mỗi pass Để lưu lượng khối lượng qua bộ trao đổi nhiệt micro lớn, nhiều bộ trao đổi nhiệt có thể được ghép song song với nhau Hình 12 mô t một bộ trao đổi nhiệt micro được ghép từ năm bộ trao đổi nhiệt riêng lẻ Bộ trao đổi nhiệt này được làm... ng cách Nhiệt độ phía ống Nhiệt đô Nhiệt độ Nhiệt độ Hệ số phía ống phía vỏ phía vỏ truyền đầu ra đầu vào đầu ra nhiệt đầu vào Hiệt suất nhiệt 1 12 95 86,94 35 61,25 53,37 42,85 2 10 95 88,1 35 59,3 49,41 40,98 3 14 95 85,14 35 60,12 51,1 41,78 Yadav cùng Singh [3] đã phân tích so sánh giữa các chất làm mát khác nhau trên két nước xe ô tô Chất làm mát đã sử dụng là nước và các hỗn hợp c a nước trong... két nước c a hệ thống làm mát bằng dung dịch trên xe tay ga Mục đích c a đề tài nhằm nghiên c u để làm tăng hiệu qu làm mát cho động cơ, giúp động cơ ho t động ổn định hơn, kh năng vận hành êm ái, tiết kiệm nhiên liệu Thêm vào đó kết cấu bộ t n nhiệt nhỏ ngọn Page 14 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM 1.4 Nhi m v của đ tài và gi i h n đ tài Tập trung nghiên c u đánh giá quá trình trao đổi nhiệt . T ca kênh Mini và két nc 44 Hình 4.8: So sánh lng nhit ta ra ca kênh Mini và két nc 45 Hình 4.9: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh Mini và két nc. truyn nhit ca kênh Mini và két nc  3,5 m/s 47  chênh nhi ca két nc và kênh Mini  1,64 g/s 48 Hình 4.12: So sánh nhit lng ca kênh Mini và két nc  cùng. kênh Mini và két nc  3.28 g/s 52 Hình 4.16: So sánh nhit lng ta ra ca kênh Mini và két nc  3,28 g/s 53 Hình 4.17: So sánh s chênh lch nhi giu ra T ca kênh