Chương 1 TONG QUAN

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỆ CAO ĐẲNG NGHẾ MƠN: NGUN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (Thời gian: 30 tiết) - - Phân bố thời gian: + Lên lớp: 15 tiết + Tự học: 30 tiết Hình thức thi: + Giữa kỳ- tự luận (45p) + Cuối kỳ- tự luận (45p) Chương 1: TỔNG HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ QUAN Trang -1- 1.1 Lịch sử điều hòa khơng khí tơ Máy điều hòa tơ Máy tính điều khiển tự động bắt đầu phát triển vào năm 1960, 1970, 1980, 1990 Hình 1-1: Lịch sử điều hòa khơng khí tơ Điều hồ khơng khí điều khiển nhiệt độ xe Nó hoạt động máy hút ẩm có chức điều khiển nhiệt độ lên xuống Điều hồ khơng khí giúp loại bỏ chất cản trở tầm nhìn sương mù, băng đọng mặt kính xe Điều hòa khơng khí hệ thống quan trọng xe Nó điều khiển nhiệt độ tuần hồn khơng khí xe giúp cho cảm thấy dễ chịu ngày nắng nóng mà giúp giữ độ ẩm lọc khơng khí 1.2 Mới quan hệ giữa người và mơi trường Khơng có tiêu chuẩn giống cho tất người Bình thường thể người được xem cỗ máy nhiệt, có thân nhiệt ~37 0C Do thể ln ln sinh lượng nhiệt nhiều cần thiết người để trì ổn định thân nhiệt, thể người ln thải mơi tường xung quanh lượng nhiệt Tuỳ theo mức độ hoạt động, vận động mà lượng nhiệt thải khác Lượng nhiệt theo hình thức: đối lưu, xạ, bay Trường hợp đối lưu lớp khơng khí tiếp xúc thể nóng lên nhận nhiệt từ thể có xu hướng lên, lớp khơng khí lạnh tiến đến chỗ, từ hình thành nên chuyển động tự nhiên lớp khơng khí quanh thể, chuyển động lấy lượng nhiệt thể Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc độ chênh lệch nhiệt độ “mơi trường” “bề mặt thể.” Bức xạ hình thức thể thải nhiệt xung quanh có nhiệt độ thấp thể Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ “cơ thể” “khơng gian điều hồ.” Khi độ chênh lệch nhiệt độ giảm “ lượng nhiệt ” phát từ thể đối lưu xạ giảm xuống Ta gọi lượng nhiệt nạy “nhiệt hiện” (q h) HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -2- Q trình bay nhỏ nhiệt độ khơng khí thấp tăng dần nhiệt độ khơng khí tăng Cho dến nhiệt độ khơng khí lớn 35 0C thể thải nhiệt qua đường bay nước bề mặt da (sự mồ hơi) Nếu độ ẩm cao tốc độ khơng khí thấp người cảm thấy ngột ngạt khó chịu thể khơng thể giải nhiệt được Khi nhiệt lượng vào mơi trường thơng qua hình thức được gọi “nhiệt ẩn.” (qa) Các yếu tố mơi trường ành hưởng đến mức độ trao đổi nhiệt mơi trường thể: nhiệt độ, độ ẩm tương đối đặc điểm chuyển động khơng khí Theo nghiên cứu vùng nhiệt độ từ 22 0C – 270C thích hợp cho người Độ ẩm tương đối: Độ ẩm ảnh hưởng đến xự bay ẩm từ thể người mơi trường Kinh nghiệm cho thấy nhiệt độ khơng khí 27 0C độ ẩm tương đối 50% tạo cảm giác dễ chịu Tốc độ khơng khí: Để cảm giác dễ chịu Vkk từ 0,25 m/s 0.3m/s Bảng biểu diễn tương quan giữa nhiệt độ và tớc độ khơng khí: Nhiệt độ, 0C 21 Tốc độ khơng 0,15 – 0,20 khí, m/s 22 23 24 0,20 – 0,24 0,25 – 0,30 0,30 – 0,35 1.3 Lý thút điều hòa khơng khí ơtơ Am hiểu tường tận lý thuyết hệ thống điều hồ khơng khí tơ (điện lạnh tơ) điều quan trọng kỹ thuật viên điện lạnh tơ Nhờ nắm vững hệ thống điện lạnh tống khử được nóng cabin tơ ngồi để thay vào luồng khơng khí mát tinh khiết, ta đủ khả bảo trì sửa chữa xác hệ thống điện lạnh tơ Tất hệ thống điện lạnh được thiết kế dựa đặc tính sau đây: dòng nhiệt, hấp thu nhiệt, áp suất điểm sơi Dòng nhiệt Hệ thống điện lạnh được thiết kế để xua đuổi nhiệt từ vùng sang vùng khác Nhiệt có đặc tính truyền dẫn từ vật nóng sang vật lạnh hay từ vật nóng sang vật lạnh Chênh lệch nhiệt độ hai vật lớn dòng nhiệt lưu thơng mạnh Nhiệt truyền từ vật sang vật theo ba cách: Dẫn nhiệt (conduction) Sự đối lưu (convection) Sự xạ (radiation) HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -3- a) Dẫn nhiệt Sự dẫn nhiệt xảy hai vật thể chúng được tiếp xúc trực tiếp với Nếu đầu đoạn dây đồng tiếp xúc với lửa, nhiệt độ lửa truyền nhanh chóng xun qua đoạn dây đồng Trong dây đồng nhiệt lưu thơng từ phân tử sang phân tử Một vài vật chất có đặc tính dẫn nhiệt nhanh vật chất khác Như :vàng, bạc đồng … b) Sự đới lưu Nhiệt truyền dẫn từ vật thể sang vật thể nhờ khối khơng khí bao quanh chúng Đặc tính hình thức đối lưu Lúc khối khơng khí được đun nóng bên vật thể nóng, khơng khí nóng bốc lên phía tiếp xúc với vật thể nguội để làm nóng vật thể Trong phòng, khơng khí nóng bay lên trên, khơng khí nguội xuống tạo thành vòng ln chuyển khép kín, nhờ vật thể phòng được nung nóng đều, tượng đối lưu c) Sự xạ Cho dù khơng có khơng khí hai vật thể hay khơng có tiếp xúc vật lý hai vật thể với nhau, nhiệt truyền dẫn được nhờ tia hồng ngoại (infrared rays) Mắt trần khơng thể nhìn thấy tia hồng ngoại Trong trường hợp nhiệt được truyền dẫn dẫn nhiệt đối lưu q trình truyền nhiệt xảy tương đối chậm Nhưng dẫn nhiệt xạ nhiệt nhiệt được truyền với vận tốc cao Sự hấp thu nhiệt Vật chất tồn bên ngồi ba trạng thái: Thể đặc, thể lỏng thể khí Muốn thay đổi trạng thái vật thể, cần phải truyền dẫn lượng nhiệt Ví dụ lúc ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 32 0F (00C), nước đơng thành đá, thay đổi từ thể lỏng qua thể đặc Nếu đun nóng lên đến 212 0F (1000C) nước sơi bốc ( thể khí ) Ở có điều đặc biệt thú vị thay đổi nước đá ( thể đặc ) thành nước ( thể lỏng ) nước thành nước ( thể lỏng thành thể khí ) Trong q trình làm thay đổi trạng thái nước, ta phải tác động nhiệt vào, lượng nhiệt khơng thể đo lường cụ thể được Ví dụ khối nước đá nhiệt độ 320F (00C), ta nung nóng cho nước tan ra, nước đá tan giữ nhiệt độ 32 0F (00C) Đun nước nóng đến 212 0F (1000C) nước sơi Ta truyền tiếp thêm nhiều nhiệt cho nước bốc hơi, đo nhiệt độ nước thấy 2120F khơng nóng Lượng nhiệt bị hấp thu nước đá, nước sơi để làm thay đổi trạng thái nước gọi ẩn nhiệt (latent heat hay didden), gọi tên ẩn nhiệt khơng đo lường phát nhiệt kế Hiện tượng ẩn nhiệt ngun lý q trình làm lạnh ứng dụng cho tất hệ thống điều hồ khơng khí Giá trị tương đương đơn vị t0F t0C được tính theo cơng thức sau t0F = 1,8.t0C+32 t0C = 0,55.(t0F – 32) HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -4- Áp suất và điểm sơi Áp suất giữ vai trò quan trọng hoạt động máy điều hồ khơng khí Tác động áp suất mặt chất lỏng làm thay đổi điểm sơi chất lỏng Áp suất lớn, điểm sơi cao có nghĩa nhiệt độ lúc chất lỏng sơi cao so với lúc áp suất bình thường Ngược lại giảm áp suất tác động lên vật chất điểm sơi vật chất hạ xuống ví dụ điểm sơi nước áp suất bình thường 100 0C Điểm sơi tăng cao cách tăng áp suất chất lỏng đồng thời làm hạ thấp điên sơi cách giảm bớt áp suất chất lỏng đặt chất lỏng chân khơng Đối với điểm ngưng tụ nước, áp suất có tác động tương đương Hệ thống điều hồ khơng khí, hệ thống điện lạnh tơ ứng dụng ảnh hưởng áp suất bốc ngưng tụ mơi chất lỏng đặc biệt để sinh lạnh Loại chất lỏng được gọi mơi chất lạnh Lý thuyết điều hồ khơng khí tóm lược ba ngun tắc: Làm lạnh vật thể rút bớt nhiệt vật thể Mục tiêu làm lạnh được thực tốt khoảng khơng gian cần làm lạnh được bao kín, cách ly hẳn với nguồn nhiệt chung quanh Vì cabin tơ cần phải được bao kín cách nhiệt tốt Khi cho bốc chất lỏng, q trình bốc hấp thu lượng nhiệt đáng kể Ví dụ cho rượu cồn vào lòng bàn tay, cồn hấp thu nhiệt từ lòng bàn tay để bốc Hiện tượng làm cho ta cảm thấy lạnh điểm giọt cồn bốc Đơn vị đo nhiệt lượng Để đo nhiệt lượng truyền từ vật thể sang vật thể người ta thường dùng đơn vị BTU Calorie BTU chữ viết tắt British Thermal Unit Nếu cần nung pound nước (0,454 kg ) nóng đến 10F ( 0,550C ) phải truyền cho nước BTU nhiệt Clorie số nhiệt lượngcần cung cấp cho 1kg nước để tăng nhiệt độ lên 10C Năng suất hệ thống điện lạnh tơ được định rõ BTU/giờ, vào khoảng 12000 – 24 000 BTU/giờ 1.4 Lý thút làm mát Chúng ta cảm thấy lạnh chí sau bơi ngày nóng Đó bay nước lấy nhiệt từ thể Tương tự cảm thấy lạnh bơi cồn vào tay, cồn lấy nhiệt bay hơi, làm cho vật lạnh cách sử dụng tượng tự nhiên Ví dụ: Chất lỏng bay lấy nhiệt từ chất HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -5- Một bình có vòi được đặt hộp cách điện tốt chất lỏng bình bốc nhiệt độ khơng khí Khi miệng vòi được mở chất lỏng bình bay nhiệt cần thiết cho bay từ khơng khí nằm bình hộp được truyền vào chất lỏng bay ngồi Ở thời điểm nhiệt độ khơng khí hộp thấp so với nhiệt độ trước mở vòi Hình 1-2: Sự bay 1.5 Cấu tạo và ngun lý hoạt động hệ thớng điều hòa khơng khí ơtơ Mơ tả HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -6- Thiết bị lạnh nói chung thiết bị lạnh tơ nói riêng bao gồm phận thiết bị nhằm thực chu trình lạnh, lấy nhiệt từ mơi trường cần làm lạnh thải nhiệt mơi trường bên ngồi Thiết bị lạnh tơ bao gồm phận: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay (giàn lạnh), số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu Hình vẽ giới thiệu phận hệ thống điện lạnh tơ Hình 1-3: Các thành phần máy lạnh Cấu tạo A Máy nén G Bộ bay HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ F Van tiết lưu B Bộ ngưng tụ C Bộ lọc hay bình hút ẩm H.Van xả phía thấp áp Trang -7- D Cơng tắc áp suất cao I Bộ tiêu âm E Van xả phía cao áp Hình 1-4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lạnh tơ Ngun lý hoạt động Hình 1-5: Sơ đồ ngun lý hoạt động Hệ thống điều hòa khơng khí tơ hoạt động theo bước sau + Mơi chất lạnh được bơm từ máy nén (A) áp suất cao nhiệt độ bốc cao, giai đoạn mơi chất lạnh được bơm đến ngưng tụ (B) hay giàn nóng thể + Tại ngưng tụ (B) nhiệt độ mơi chất cao, quạt gió thổi mát giàn nóng, mơi chất thể được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng áp suất cao nhiệt độ thấp (ngưng tụ) + Mơi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thơng đến bình lọc hay hút ẩm (C), mơi chất lạnh được làm tinh khiết nhờ được hút hết ẩm tạp chất HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -8- + Van giãn nở hay van tiết lưu (F) điều tiết lưu lượng mơi chất lỏng chảy vào bốc (Giàn lạnh) (G), làm hạ thấp áp suất mơi chất lạnh Do giảm áp nên mơi chất từ thể lỏng biến thành thể hổm hợp hơi- lỏng bốc + Trong q trình bốc hơi, mơi chất lạnh hấp thụ nhiệt cabin tơ, có nghĩa làm mát khối khơng khí cabin Khơng khí lấy từ bên ngồi vào qua giàn lạnh (Bộ bốc hơi) Tại khơng khí bị dàn lạnh lấy nhiều lượng thơng qua tản nhiệt, nhiệt độ khơng khí bị giảm xuống nhanh đồng thời ẩm khơng khí bị ngưng tụ lại đưa ngồi Tại giàn lạnh mơi chất thể lỏng có nhiệt độ, áp suất thấp trở thành mơi chất thể có nhiệt độ, áp suất thấp Khi q trình xảy mơi chất cần lượng nhiều, lấy lượng từ khơng khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng khơng mà chuyển từ dạng sang dạng khác) Khơng khí lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo nên khơng khí lạnh Mơi chất lạnh thể hơi, nhiệt độ áp suất thấp được h út máy nén Vị trí lắp đặt hệ thớng điều hòa khơng khí tơ Hình 1-6: Sơ đồ bố trí phận hệ thống điều hòa xe du lịch - Đối với xe du lịch diện tích xe nhỏ hệ thống điều hòa được lắp phía trước (táp lơ) phía sau (cốp xe) đảm bảo được việc cung cấp khí mát vào xe cần thiết - Đối với xe khách diện tích xe lớn lắp hệ thống điều hòa giống xe khơng đảm bảo làm mát tồn xe hay q trình làm mát nhiều Vì xe khách được lắp hệ thống điều hòa trần xe để đảm bảo làm mát tồn xe tạo cảm giác thoải mái cho hành khách xe HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -9- Hình 1-7: Sơ đồ bố trí phận hệ thống điều hòa xe khách Chu trình lạnh HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -10- Hình 1-8: Sơ đồ nguyên lý Đồ thò nhiệt động lgp - h Trong sơ đồ bao gồm thiết bò sau: 1- Máy nén; 2- Thiết bò ngưng tụ; 3Van tiết lưu; 4- Thiết bò bốc Các trình chu trình là: - Quá trình 1-2: Là trình ép nén đoạn nhiệt môi chất (ở dạng ) Hơi môi chất trạng thái điểm máy nén hút ép nén lên đến trạng thái điểm trình ép nén tiêu tốn công l Ở trình có đặc điểm: S1= S2 ( ∆S = 0); nhiệt độ môi chất lạnh tăng từ T đến TK ; áp suất tăng từ p đến pK Điểm nằm vùng nhiệt - Quá trình 2-3: Quá trình làm mát & ngưng tụ đẳng áp môi chất, xảy thiết bò ngưng tụ Môi chất trao đổi nhiệt với môi trường làm mát nước không khí Khi môi chất đưa đến thiết bò ngưng tụ, môi chất làm mát hạ nhiệt độ xuống tới đường bảo hòa khô (x=1), trình này, nhiệt độ giảm áp suất không đổi Trong vùng ẩm môi chất chuyển đổi pha từ dạng bảo hòa khô sang dạng lỏng nhờ có nước làm mát (hoặc không khí) Trong trình này, áp suất không đổi p2 = p3 = pK - Quá trình - 4: Đây trình tiết lưu đẳng Enthalpy môi chất lạnh điểm tiết lưu đến điểm 4, trình tiết lưu môi chất có nhiệt độ áp suất từ tK, pK giảm xuống đến nhiệt độ áp suất t0, p0 - Quá trình - 1: Đây trình sôi bốc đẳng áp đẳng nhiệt Trong tình môi chất nhận nhiệt môi trường cần làm lạnh sôi bốc đẳng áp đồng thời sinh lạnh (đây trình mà ta cần thực hiện) Sau môi chất lạnh máy nén hút khép kín vòng tuần hoàn bắt đầu chu trình 1.6 Điều khiển tuần hoàn khơng khí tơ HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -11- Thơng gió tự nhiên Việc lấy khơng khí bên ngồi đưa vào xe nhờ chênh áp được tạo chuyển động xe được gọi thơng gió tự nhiên Sự phân bổ áp suất khơng khí bề mặt xe chuyển động được hình vẽ, số nơi có áp suất dương, số nơi khác có áp suất âm Như cửa hút được bố trí nơi có áp suất dương (+) cửa xả khí được bố trí nơi có áp suất âm (-) Thơng gió cưỡng Trong hệ thống thơng gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút khơng khí đưa vào xe Các cửa hút cửa xả khơng khí được đặt vị trí hệ thống thơng gió tự nhiên Thơng thường, hệ thống thơng gió được dùng chung với hệ thống thơng khí khác (hệ thống điều hồ khơng khí, sưởi ấm) Hình 1-9: Điều khiển tuần hồn khơng khí HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -12- [...]... trình 4 - 1: Đây là quá trình sôi và bốc hơi đẳng áp và đẳng nhiệt Trong quá tình này môi chất nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và bốc hơi đẳng áp đồng thời sinh lạnh (đây là quá trình mà ta cần thực hiện) Sau đó môi chất lạnh được máy nén hút về khép kín vòng tuần hoàn và bắt đầu một chu trình mới 1. 6 Điều khiển tuần hoàn khơng khí trên ơ tơ HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -11 - 1 Thơng gió...Hình 1- 8: Sơ đồ nguyên lý và Đồ thò nhiệt động lgp - h Trong sơ đồ bao gồm các thiết bò như sau: 1- Máy nén; 2- Thiết bò ngưng tụ; 3Van tiết lưu; 4- Thiết bò bốc hơi Các quá trình của chu trình đó là: - Quá trình 1- 2: Là quá trình ép nén đoạn nhiệt môi chất (ở dạng hơi ) Hơi môi chất ở trạng thái điểm 1 được máy nén hút và ép nén lên đến trạng thái tại... như trong hệ thống thơng gió tự nhiên Thơng thường, hệ thống thơng gió này được dùng chung với các hệ thống thơng khí khác (hệ thống điều hồ khơng khí, bộ sưởi ấm) Hình 1- 9: Điều khiển tuần hồn khơng khí HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ Trang -12 - ... đoạn nhiệt môi chất (ở dạng hơi ) Hơi môi chất ở trạng thái điểm 1 được máy nén hút và ép nén lên đến trạng thái tại điểm 2 trong quá trình ép nén này tiêu tốn một công l Ở quá trình này có đặc điểm: S1= S2 ( hoặc ∆S = 0); nhiệt độ của môi chất lạnh tăng từ T 0 đến TK ; áp suất tăng từ p 0 đến pK Điểm 2 nằm trong vùng hơi quá nhiệt - Quá trình 2-3: Quá trình làm mát & ngưng tụ đẳng áp hơi môi chất,... thiết bò ngưng tụ Môi chất trao đổi nhiệt với môi trường làm mát bằng nước hoặc không khí Khi môi chất được đưa đến thiết bò ngưng tụ, môi chất được làm mát và hạ nhiệt độ xuống tới đường bảo hòa khô (x =1) , trong quá trình này, nhiệt độ thì giảm còn áp suất thì không đổi Trong vùng hơi ẩm môi chất chuyển đổi pha từ dạng bảo hòa khô sang dạng lỏng nhờ có nước làm mát (hoặc không khí) Trong quá trình này,