Nghiên cứu khảo sát và tính toán khả năng cách nhiệt của vỏ xe buýt

Trình bày tổng quan về khung vỏ ô tô và cơ chế truyền nhiệt. Khảo sát khả năng cách nhiệt của vỏ xe buýt. Tính toán khả năng cách nhiệt của vỏ xe buýt bằng phần mềm Solidworks. Giải pháp nâng cao tính chịu nhiệt của vỏ xe buýt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS HỒNG THĂNG BÌNH HÀ NỘI - 2013 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Hồng Thăng Bình Đề tài thực mơn Ơ tơ xe chuyên dụng – Viện Cơ khí Động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2013 Tác giả Nguyễn Hùng Cường DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Giải thích T Nhiệt độ tuyệt đối vật °K m Khối lượng phần tử kg ϖ k Vận tốc trung bình chuyển động tịnh tiến phần tử Hằng số Bonzman Đơn vị m/s J/K Q dẫn nhiệt Nhiệt dẫn nhiệt Q đối lưu h Hệ số truyền nhiệt đối lưu W/m2K K Hệ số dẫn nhiệt W/mK A Diện tích bề mặt m2 10 E Cơng suất phát xạ W/m2 11 ATTĐ An tồn thụ động 12 ATTC An tồn tích cực 13 CB Nhiệt đối lưu J J Cảm biến DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Tên hình vẽ, bảng biểu Hình 1-1 Vỏ xe chịu tải bao kín Hình 1-2 Thanh tăng cứng cửa trước Hình 1-3 Vỏ xe khách (kết cấu giàn) Hình 1-4 Vỏ xe khơng chịu tải Hình 1-5 Liên kết kiểu cao su sử dụng cho loại vỏ khơng chịu tải Hình 1-6 Vỏ xe chịu tải hồn tồn Hình 1-7 Vỏ xe dạng Hình 1-8 Vỏ xe có khung xe chịu lực riêng biệt Hình 1-9 Khung xe Toyota Innova Hình 1-10 Khung xe dạng thang Hình 1-11 Cơ chế dẫn nhiệt Hình 1-12 Cơ chế truyền nhiệt đối lưu Hình 1-13 Đối lưu tự nhiên Hình 1-14 Đối lưu cưỡng Hình 1-15 Lớp biên tốc độ Hình 1-16 Cơ chế truyền nhiệt lớp biên Hình 1-17 Giải bước sóngcủa xạ nhiệt với xạ khác Hình 1-18 Tương quan hấp thụ, phản xạ xuyên qua bề mặt Hình 2-1 Xe buýt 29 chỗ Hình 2-2 Sơ đồ tổng thể xe buýt 29 chỗ Hình 2-3 Sơ đồ bố trí ghế ngồi Hình 2-4 Sát xi xe bt 29 chỗ Hình 2-5 Bản thiết kế sàn xe Hình 2-6 Kết cấu thuộc sàn xe Hình 2-7 Khung xương thành phải xe Hình 2-8 Khung xương thành trái xe Hình 2-9 Kết cấu thuộc thành trái thành phải xe Hình 2-10 Khung xương đầu xe Hình 2-11 Khung xương xe Hình 2-12 Khung xương xe Hình 2-13 Các chi tiết thuộc xe Hình 2-14 Cấu tạo lớp vỏ xe Hình 2-15 Cấu tạo máng dẫn khơng khí điều hịa Hình 2-16 Vị trí cảm biến gắn xe Hình 2-17 Đồ thị phân chia nhiệt độ Hình 3-1 Mơ hình 3D xe Lamborghini Hình 3-2 Chi tiết thuộc thành phải xe Hình 3-3 Thơng số kỹ thuật chi tiết thuộc thành phải xe Hình 3-4 Chi tiết xe có biến dạng cong Trang 14 14 15 16 16 17 18 19 19 20 26 27 28 29 29 30 31 32 35 35 36 37 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 44 45 48 50 52 52 53 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 Hình 3-5 Thơng số kỹ thuật chi tiết thuộc xe Hình 3-6 Đường sinh chi tiết thuộc xe Hình 3-7 Mơ hình 3D thành phải xe Hình 3-8 Mơ hình 3D thành trái xe Hình 3-9 Mơ hình 3D sàn xe Hình 3-10 Mơ hình 3D xe Hình 3-11 Mơ hình 3D đầu xe Hình 3-12 Mơ hình 3D xe Hình 3-13 Mơ hình 3D khung xương hồn chỉnh Hình 3-14 Mặt phẳng sở Solidworks Hình 3-15 Chèn ảnh vẽ 2D xe buýt 29 chỗ Hình 3-16 Nhập kích thước vẽ 2D xe buýt Hình 3-17 Khung hình tổng thể sau nhập kích thước Hình 3-18 Extrude cắt theo biên dạng Hình 3-19 Khối tổng thể lớp vỏ ngồi xe Hình 3-20 Tạo cửa thành phải xe Hình 3-21 Tạo cửa thành trái xe Hình 3-22 Tạo cửa mặt trước xe Hình 3-23 Tạo cửa mặt sau xe Hình 3-24 Mơ hình 3D lớp vỏ ngồi xe chưa có cửa kính Hình 3-25 Mơ hình 3D lớp vỏ ngồi có cửa kính Hình 3-26 Gán màu bề mặt Hình 3-27 Mơ hình 3D lớp vỏ ngồi xe bt Hình 3-28 Mơ hình 3D lớp cách nhiệt Hình 3-29 Mơ hình 3D lớp gỗ Hình 3-30 Mơ hình 3D lớp da Hình 3-31 Sàn gỗ Hình 3-32: Tổng thể mơ hình 3D vỏ xe bt Hình 3-33 Vào mơi trường phân tích Hình 3-34 Chọn phân tích nhiệt đặt tên Hình 3-35 Gán vật liệu Hình 3-36 Chọn vật liệu Hình 3-37 Thay đổi thơng số vật liệu Hình 3-38 Chọn Temperature để gán nhiệt độ Hình 3-39 Gán thơng số nhiệt độ cho chi tiết Hình 3-40 Mơ hình vỏ xe sau gán nhiệt độ Hình 3-41 Nhập thơng số chia lưới Hình 3-42 Kết chia lưới Hình 3-43 Các thơng số mơ Hình 3-44 Thay đổi thơng số đầu Hình 3-45 Qúa trình chạy phân tích nhiệt Hình 3-46 Kết phân tích nhiệt 53 54 55 55 56 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 72 72 73 73 74 74 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Hình 3-47 Chọn Probe xác định điểm nhiệt độ Hình 3-48 Vị trí khảo sát nhiệt độ Hình 3-49 Chọn biểu đồ có hình đồng hồ Hình 3-50 Đồ thị nhiệt độ vỏ xe theo thời gian Hình 4-1 Vật liệu amiang Hình 4-2 Vật liệu lõi xốp tổ ong Polypropylen Hình 4-3 Vật liệu sợi carbon Hình 4-4 Bơng sợi khống –Rockwool Hình 4-5 Bơng sợi thủy tinh - Glasswool Hình 4-6 Bơng gốm Ceramic Hình 4-7 Đồ thị nhiệt độ vỏ xe theo thời gian Bảng 1-1 Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu Bảng 1-2 Hệ số truyền nhiệt đối lưu số chất Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật xe buýt 29chỗ Bảng 2-2 Kết cấu chi tiết mảng Bảng 2-3 Tên cảm biến gắn xe Bảng 2-4 Kết khảo sát Bảng 2-5 Kết khảo sát cảm biến ghi lại Bảng 4-1 Hệ số dẫn nhiệt Bông sợi thủy tinh – Glasswool 75 75 76 76 78 80 81 83 84 85 86 27 30 34 43 45 46 47 85 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHUNG VỎ Ô TÔ VÀ CƠ CHẾ TRUYỀN NHIỆT 10 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SẢN PHẨM TRONG VÀ NGỒI NƯỚC LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN ĐỀ TÀI 10 1.1.1 Tình cấp thiết đề tài 10 1.1.2 Mục tiêu đề tài 11 1.1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 1.1.4 Phương pháp tiếp cận nghiên cứu 12 1.1.5 Nội dung nghiên cứu 12 1.2 TỔNG QUAN VỀ KHUNG, VỎ Ô TÔ 12 1.2.1 Khái niệm khung, vỏ ô tô 12 1.2.2 Chức khung, vỏ ô tô 13 1.2.3 Cấu tạo khung, vỏ ô tô 13 1.2.4 Phân loại khung, vỏ ô tô 15 1.2.5 Yêu cầu khung, vỏ ô tô 20 1.3 CƠ CHẾ TRUYỀN NHIỆT 24 1.3.1 Khái niệm nhiệt 24 1.3.2 Cơ chế truyền nhiệt 25 CHƯƠNG II: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT CỦA CỦA VỎ XE BUÝT (XE BUÝT 29 CHỖ) 34 2.1 TỔNG QUAN XE BUÝT 29 CHỖ 34 2.1.1 Các thông số kỹ thuật 34 2.1.2 Sơ đồ tổng thể xe buýt 29 chỗ 35 2.1.3 Phương án bố trí ghế ngồi cửa lên xuống 36 2.1.4 Thiết kế mảng 37 2.1.5 Kết cấu vỏ xe 43 2.2 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT 44 2.2.1 Điều kiện khảo sát thực tế 44 2.2.2 Trình tự tiến hành khảo sát 44 CHƯƠNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS 50 3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 50 3.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH 3D KHUNG, VỎ XE BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS 51 3.2.1 Chọn phương thức xây dựng mơ hình khung xe 51 3.2.2 Xây dựng mơ hình khung xe 51 3.2.3 Xây dựng mơ hình vỏ xe 58 3.3 TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT 68 3.3.1 Phân tích nhiệt 68 3.3.2 Đánh giá kết tính tốn 74 CHƯƠNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO TÍNH CHỊU NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT 78 4.1 Các vật liệu có khả cách nhiệt tốt cho vỏ ô tô 78 4.2 Đề xuất ứng dụng vật liệu cách nhiệt 86 KẾT LUẬN CHUNG 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 LỜI MỞ ĐẦU Trong xu phát triển giới nói chung Việt Nam nói riêng, ngành công nghiệp ô tô ngành thiếu đóng vai trị quan trọng nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa Việt Nam Khi ngành công nghiệp ô tô phát triển thúc đẩy ngành nghề dịch vụ khác phát triển theo, đồng thời phương tiện chuyên chở đáp ứng nhu cầu vận tải lại người Nền công nghiệp ô tô nước ta chưa phát triển mạnh có bước tiến đáng kể năm gần Từ việc nhập nguyên bắt đầu chế tạo lắp ráp số mẫu xe Sản xuất số phận xe khung xương, thùng hàng xe tải, xe khách điển hình nhà máy, tập đồn ơtơ lớn Việt Nam như: Trường Hải, Thành Công … Trước đây, để sản xuất sản phẩm đưa thị trường nhà sản xuất phải trải qua bước thiết kế sản phẩm vẽ 2D Kiểm tra độ bền, độ tin cậy đánh giá khả làm việc sản phẩm vẽ 2D Sau chế tạo mẫu thử tiến hành kiểm tra mẫu điều kiện thực tế đạt yêu cầu Như quy trình tốn thời gian chi phí Hiện giới tập đồn tơ lớn như: Mercedes, Toyota, Hyundai… áp dụng quy trình thiết kế nhằm giảm bớt chi phí, tiết kiệm thời gian thiết kế tính tốn mơ 3D với phần mềm có tên gọi Catia, Solidworks, Ansys Phương pháp giúp chế tạo mẫu thử đồng thời thiết kế cho phép ta thấy trước hình ảnh thực tế sản phẩm từ có nhìn tồn diện trước sản xuất hàng loạt đặc biệt vấn đề thẩm mỹ Do vậy, với mục tiêu áp dụng phần mềm 3D để thiết kế khung, vỏ ôtô không đẹp mặt thẩm mỹ mà cịn chắn, an tồn cách nhiệt tốt đáp ứng tiêu chuẩn nước quốc tế, tác giả chọn nghiên cứu đề tài có tính thực tế ứng dụng điều kiện sản xuất ôtô Việt Nam “Nghiên cứu khảo sát tính tốn khả cách nhiệt vỏ xe buýt ” Bố cục đề tài gồm 04 chương: Chương 1: Tổng quan khung, vỏ ô tô chế truyền nhiệt Chương 2: Khảo sát khả cách nhiệt vỏ xe buýt (xe buýt 29 chỗ) Chương 3: Tính tốn khả cách nhiệt vỏ xe buýt phần mềm Solidworks Chương 4: Giải pháp nâng cao tính chịu nhiệt vỏ xe buýt Do thời gian kiến thức có hạn, tài liệu cịn hạn chế, kinh nghiệm cịn nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả kính mong nhận ý kiến đóng góp từ chuyên gia để đề tài hoàn thiện Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Hồng Thăng Bình tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2013 Tác giả Nguyễn Hùng Cường Trên thư mục, mục “Result” chuột phải chọn “Probe” (Hình 3-47) Hình 3-47 Chọn Probe xác định điểm nhiệt độ Tiếp theo chọn vào vị trí cần khảo sát nhiệt độ Trong trường hợp chọn vị trí khảo sát đầu xe, xe cuối xe (Hình 3-48) Vị trí khảo sát Hình 3-48 Vị trí khảo sát nhiệt độ 75 Để xuất biểu đồ mục “Probe” chọn “Response” Chọn vào biểu đồ có hình đồng hồ (Hình 3-49) Kết xuất biểu đồ nhiệt độ theo thời gian (Hình 3-50) Hình 3-49 Chọn biểu đồ có hình đồng hồ Hình 3-50 Đồ thị nhiệt độ vỏ xe theo thời gian Đường màu đỏ: đường nhiệt độ xe phía đầu xe Đường màu xanh: đường nhiệt độ xe phía xe Đường màu nâu: đường nhiệt độ xe phía sau xe 76 Nhận xét: Dựa theo kết hình 3-50 nhận thấy đường nhiệt độ xe vị trí: đầu xe, xe cuối xe giảm theo thời gian Tại thời điểm phút 20 nhiệt độ đầu xe vào khoảng 36°C, nhiệt độ xe vào khoảng 35°C nhiệt độ cuối xe vào khoảng 32°C Khảo sát đến phút 100 nhiệt độ đầu xe vào khoảng 29°C, nhiệt độ xe vào khoảng 28°C nhiệt độ cuối xe vào khoảng 27°C So sánh với đồ thị phân chia nhiệt độ thuộc hình 2-17 - chương - mục 2.2.2 nhận thấy với vật liệu cách nhiệt làm xốp vỏ xe cách nhiệt chưa hiệu quả, nhiệt từ bên truyền vào nhanh làm cho nhiệt độ xe lâu cân Vì cần phải cải tiến vỏ xe để đảm bảo cho tiện nghi thoải mái hành khách xe đảm bảo tính kinh tế sử dụng điều hòa nhà vận tải 77 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP NÂNG CAO TÍNH CHỊU NHIỆT CỦA VỎ XE BUÝT 4.1 Các vật liệu có khả cách nhiệt tốt cho vỏ xe buýt Tất vật liệu, bao gồm khơng khí vật liệu xây dựng (chẳng hạn gỗ, kính, nhựa vật liệu cách nhiệt) có hình thức truyền nhiệt Các vật liệu rắn có khác biệt hệ số truyền nhiệt, phụ thuộc vào tỷ trọng, trọng lượng, hình dạng cấu trúc phân tử Vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp xem vật liệu cách nhiệt tốt 4.1.1 Amiang Hình 4-1 Vật liệu amiang Amiang tên gọi chung loại sợi khoáng silicat, bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp cổ có nghĩa “ bị phá huỷ” Những ưu điểm sợi amiăng như: bền, dai, mềm dẻo, chịu nhiệt tốt người La Mã cổ đại biết đến ứng dụng làm quần áo chế tạo bấc đèn Người Hi Lạp cổ dệt sợi amiăng vào quần áo để tăng độ bền Vào thời Trung cổ, sợi amiăng đưa vào để chế tạo áo cách nhiệt cho áo giáp Dù ưa chuộng phải đến cuối kỷ 19, sợi amiăng khai thác phục vụ cho mục đích kinh doanh Ở Canada, khu mỏ amiăng đưa vào khai thác vào năm 1879 Một thời gian ngắn sau đó, mỏ amiăng đưa 78 vào khai thác Nga Cũng thời gian đó, nước Mỹ bước vào kỷ nguyên máy nước Sợi amiăng coi giải pháp hữu hiệu cho vấn đề vật liệu chịu nhiệt xe lửa Người Mỹ bắt đầu khai thác sợi amiăng nhanh chóng đưa vào sản xuất phận cách nhiệt cho nồi hơi, phòng đốt, ống dẫn đầu máy nước Các phận toa tàu, toa lạnh, đường dẫn nước sử dụng amiăng Khi ngành công nghiệp đường sắt chuyển sang sử dụng dầu diesel, nhiều tàu hoả hệ sử dụng vật liệu cách nhiệt chứa amiăng phận hãm, khớp Sợi amiăng đóng vai trị quan trọng nhiều ngành công nghiệp Trong năm qua, đóng góp sợi amiăng phát triển ngành công nghiệp phủ nhận Sợi amiăng sử dụng ngành công nghiệp ôtô xây dựng Nhiều máy di động bao gồm linh kiện chứa amiăng khớp, ly hợp, lớp lót hãm, thắng Các vật liệu xây dựng chứa sợi amiăng bao gồm cách nhiệt, sàn, mái ngói, vách ngăn ống dẫn ximăng sử dụng nhiều hộ cơng trình xây dựng Các nhà khoa học sử gia thống kê có 3000 sản phẩm sử dụng sợi amiăng Bên cạnh ngành công nghiệp, hàng hải, xây dựng, sản xuất ơtơ, cịn có thêm hàng tiêu dùng đồ gia dụng, máy sấy tóc Giai đoạn năm 60 đầu năm 70 kỷ 20 khoảng thời gian sợi amiăng đưa vào sử dụng nhiều Mỹ, nhiều sản phẩm chứa amiăng trở nên thông dụng Ngày nay, tác hại ảnh hưởng đến sức khoẻ mà loại amiang thuộc nhóm amphibole bị cấm bn bán, trao đổi tồn giới Chỉ có sợi amiang trắng qua nhiều nghiên cứu chứng minh không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người điều kiện kiểm sốt Do đó, amiang trắng loại sợi amiang phép buôn bán, vận chuyển nhiều quốc gia, đặc biệt nước phát triển Ở nước phát triển, lợp có chứa sợi amiăng sử dụng rộng rãi có nhiều tính ưu việt phù hợp với điều kiện mơi trường chi phí thấp Hệ số dẫn nhiệt amiang là: K=0.151 W/mk 79 4.1.2 Lõi xốp tổ ong Polypropylen Lõi xốp tổ ong vật liệu lõi sản xuất từ Polypropylene Được sản xuất định hình thành với kết cấu khoang kín có hình dạng lục giác liền kề giốn kết cấu tổ ong từ tạo dạng panel vừa nhẹ, có độ bền học cao, có khả cách âm, cách nhiệt tốt, an toàn Vật liệu lõi xốp tổ ong giúp giảm trọng lượng giá thành sản phẩm Hình 4-2 Vật liệu lõi xốp tổ ong Polypropylen Bề mặt lõi xốp tổ ong phủ sẵn lớp màng vải tissue có tác dụng giúp thẩm thấu loại vật liệu nhựa keo gia công bề mặt ghép dán với vật liệu bề mặt khác Hệ số dẫn nhiệt Xốp tổ ong Polypropylen: K= 0,102 W/mk * Ứng dụng: - Làm vật liệu lõi cho kết cấu composite, sản xuất vỏ tàu, thuyền, ô tô, vách, nội thất phương tiện vận tải - Cách nhiệt công nghiệp điện lạnh, sản xuất kệ để hàng - Vật liệu trang trí nội thất: trần, vách di động, mành rèm xây dựng 4.1.3 Vật liệu sợi carbon Sợi carbon mệnh danh "siêu vật liệu" ngành công nghệ chế tạo máy móc Sợi cacbon vật liệu có độ bền cao, loại sợi chứa 90% nguyên tử cacbon kiểm sốt chặt chẽ q trình nhiệt phân sợi nguyên liệu ban đầu Còn sợi graphite sợi có 99% nguyên tố cacbon Một số đặc điểm bật sợi carbon: - Cứng hơn, khỏe thép tới 10 lần - Trọng lượng nhẹ thép lần 80 - Chịu nhiệt tốt, ứng dụng hệ thống phanh xe đua F1 Hình 4-3 Vật liệu sợi carbon Sợi carbon có từ nhiều thập kỷ trước, giá thành loại vật liệu không giảm Để lý giải cho vấn để này, cần phải xét lại trình hình thành sợi carbon Khởi đầu với loại vật liệu sở, thường polyme hữu với nguyên tử carbon liên kết với tạo thành chuỗi dài phân tử gọi polyacrylonitrile Đó thứ tương tự acrylic áo len thảm, nhiên điểm khác biệt nằm chỗ loại giá dành cho thứ tạo thành loại vật liệu nhẹ thép đắt nhiều Để tạo loại carbon dùng để sản xuất sợi carbon, cần phải tiêu hao nửa lượng nguyên liệu ban đầu nhiệt Sản phẩm cuối theo có giá gấp đơi so với nguyên liệu Theo Viện nghiên cứu Quốc gia Oak Ridge – Hoa Kỳ thì: “Chưa kể đến chi phí dành lượng tiêu hao trang thiết bị, giá sản phẩm sau trình nằm khoảng USD cho nửa ký” Cái giá USD khiến cho việc ứng dụng sợi carbon vào sản xuất ô tô việc khơng tưởng Nhưng ơng Bob Norris nói, để tách carbon khỏi nguyên liệu ban đầu cần hệ thống lớn nhiều nhiệt Một bước quan trọng trình oxi hóa ổn định Những sợi 81 carbon phải đưa qua lị dài từ 15 đến 30 mét nhiệt độ lên đến hàng trăm °C trình kéo dài hàng đồng hồ nên lượng tiêu hao lớn đến mức Tất trình chưa tạo loại vật liệu sáng bóng, nhẹ bền Những thu sợi đơn lẻ, cần phải xếp sợi thành mạng tinh thể để lợi dụng độ bền liên kết chúng với Quá trình địi hỏi cẩn thận xác tuyệt đối, tất sợi phải đảm bảo kéo đồng đủ căng Chỉ cần sợi mạng bị chùng, chúng gây áp lực lên sợi khác làm hỏng toàn mạng tinh thể Nhằm bù đắp cho rủi ro xảy ra, nhà sản xuất phải đưa giá đắt khoảng 10% so với mức giá gốc Nhưng có sợi carbon khơng chưa phải thứ mà nhà sản xuất cần Cũng thép dùng bê tông, sợi carbon cần phải kết hợp với loại nhựa làm rắn lại nhiệt hóa để tạo loại hỗn hợp gia cơng để tạo hình dạng định Vấn đề xảy sau định hình lưu hóa lị hấp, hình dạng thay đổi Một lỗi nhỏ xảy lãng phí nhiều ngun liệu Q trình kéo dài khoảng giờ, khoảng thời gian dài so với thời gian tạo thân xe xưởng lắp ráp xe Những điều cho thấy, để giảm giá thành sợi carbon, không cần chuyên gia kinh tế, mà cần đại tu hệ thống, ngun vật liệu, q trình chuyển hóa… Chẳng hạn loại acrylic áo len dùng để thay cho loại nhà sản xuất sử dụng tại, từ giảm thiểu thiết bị chuyên dụng giảm giá thành khoảng 20 đến 30% Một q trình khác cắt giảm chi phí q trình kết hợp sợi carbon với nhựa nhiệt rắn Thay loại nhựa loại nhựa nhiệt dẻo giảm chi phí đến 70% Hơn nữa, loại nhựa nấu chảy lại có xảy sai sót q trình tạo hình, làm hạn chế lãng phí chất thải 82 Tất nhiên, thay đổi cần thời gian dài để đưa áp dụng thực tế Hiện nay, sợi carbon được dùng thay cho nhôm máy bay thương mại Airbus A380, chứng tỏ loại vật liệu đắt đỏ dần đưa vào dây chuyển sản xuất, tất nhiên dành cho ngành cơng nghiệp có khả chi trả Tuy nhiên, trơng chờ vào tương lai khơng xa dùng sản phẩm từ loại sợi carbon bền hơn, nhẹ tất nhiên là… rẻ thép 4.1.4 Bơng sợi khống –Rockwool Bơng sợi khống (Roockwool) hay cịn gọi bơng len đá, bơng cách nhiệt, làm từ nguyên liệu đá Basalt đá Dolomite, sau nung nóng với nhiệt độ cao làm cho đá Basalt đá Dolomite tan chảy tạo thành sợi khoáng, với số phụ liệu chất kết dính, nước đánh bóng, keo, để tạo vật liệu có tính cách nhiệt, cách âm tốt đặc biệt có khả chống cháy vượt trội, nhiệt độ nóng chảy cao Hình 4-4 Bơng sợi khống –Rockwool Bơng sợi khống sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho đường ống, bồn thiết bị lĩnh vực dầu khí, hóa chất, kim loại, nồi hơi, hệ thống máy nghiền xi măng, bồn sản xuất công nghiệp, tàu biển, ngồi bơng sợi khống (Rockwook) cịn sử dụng để cách nhiệt, cách âm chống cháy cho cao ốc, tòa nhà, trần nhà, vách, rạp chiếu phim, siêu thị, nhà dân dụng, 83 * Tính năng: - Khả cách nhiệt bơng sợi khoáng tốt với hệ số dẫn nhiệt thấp Hệ số dẫn nhiệt bơng sợi khống dao động từ 0.034 W/mk đến 0.108W/mk tùy vào tỷ trọng sản phẩm - Khả cách âm sợi khoáng đạt tiểu chuẩn mong muốn tuỳ thuộc vào loại tỷ trọng khác giúp giảm tiếng ồn, giảm độ khuếch âm mái vách - Khả chống cháy bơng sợi khống cao với nhiệt độ làm việc lên đến 850°C - Dòng đời sử dụng lâu bền bơng sợi khống loại vật liệu làm từ đá Basalt nên bền, khơng bị ăn mịn, khơng bị biến dạng - Bơng sợi khống khơng độc hại đến sức khoẻ với người, thân thiện với môi trường 4.1.5 Bông thủy tinh – Glasswool Bông thủy tinh Glasswool: sản phẩm dùng để cách nhiệt cho hệ thống lạnh chống nóng cho mái nhà xưởng, cách âm văn phịng, an tồn sử dụng, thuận lợi lắp đặt, cịn có khả cách âm, giảm độ ồn … Hình 4-5 Bơng sợi thủy tinh - Glasswool Bơng thủy tinh cách nhiệt Glasswool bao gồm sợi thủy tinh liên kết với nhựa chịu nhiệt nên sản phẩm có khả cách nhiệt, cách âm, chống cháy tốt, bền với mơi trường, khơng bị ăn mịn hóa chất Bơng thủy tinh chịu 84 nhiệt độ -4°C lên tới 350°C thủy tinh không phủ màng nhôm, -4°C lên tới 120°C bơng thủy tinh có phủ màng nhơm Bơng thủy tinh có nhiều độ dày tỷ trọng khác nhau: dày 25mm, 50mm; tỷ trọng 12Kg/m3, 24kg/m3, 32 Kg/m3 Bông thủy tinh lắp đặt bên lợp mái, phía xà gồ, hay bên lợp vách Hiện thủy tinh dùng để cách nhiệt – cách âm cho tòa cao ốc, nhà xưởng, văn phòng, hệ thống bảo ôn ngành điện lạnh Hệ số dẫn nhiệt thủy tinh – Glasswool dao động từ 0.034 W/mk đến 0.050 W/mk tùy theo tỷ trọng sản phẩm (Bảng 4-1) Tỷ trọng (kg/m3) Hệ số dẫn nhiệt K (W/mk) 12 - 16