Nghiên cứu nâng cao hiệu suất mẫu thiết bị nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt thải của xe gắn máy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ TẤN PHÁT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU SUẤT MẪU THIẾT BỊ NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT THẢI CỦA XE GẮN MÁY STUDY ON IMPROVING THE PERFORMACE OF A PROTOTYPE OF THERMOELECTRIC GENERATION UTILIZING THE WASTE HEAT ENERGY FROM MOTORCYCLES CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ TẤN PHÁT MSHV: 1670305 Ngày, tháng, năm sinh: 08/03/1986 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số : 60520116 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU SUẤT MẪU THIẾT BỊ NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT THẢI CỦA XE GẮN MÁY STUDY ON IMPROVING THE PERFORMACE OF A PROTOTYPE OF THERMOELECTRIC GENERATION UTILIZING THE WASTE HEAT ENERGY FROM MOTORCYCLES II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu thiết kế chế tạo chuyển đổi nhiệt điện đạt công suất lớn đủ để cung cấp điện cho hệ thống điện xe gắn máy - Nghiên cứu thực nghiệm cơng suất đặt tính phát điện mẫu thiết bị chuyển đổi nhiệt điện - Đánh giá ảnh hưởng cánh thu nhiệt nguồn nóng cánh thu nhiệt nguồn lạnh đến cơng suất, hiệu suất chuyển đổi nhiệt điện để có sở tính tốn tối ưu nâng cao cơng suất III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HỒNG ĐỨC THÔNG Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Hồng Đức Thông Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Huỳnh Thanh Công Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Thành Tâm Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 19 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Lê Duy Khải: Chủ tịch TS Trần Đăng Long: Thư kí PGS.TS Huỳnh Thanh Công: PB1 TS Nguyễn Thành Tâm: PB2 TS Nguyễn Chí Thanh: UV Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lí chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ LỜI CẢM ƠN Trong sống khơng có thành cơng mà khơng phải qua khó khăn thử thách đường đầy chơng gai ln có hình bóng người thân, bạn bè quý nhân bên cạnh để hỗ trợ, giúp đỡ, động viên ta vượt qua thử thách khó khăn Để có thành ngày hơm nay, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến Thầy TS Hồng Đức Thông quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em hồn thành luận văn Thầy ln bên cạnh để đóng góp sửa chữa thiếu sót, khuyết điểm mà em mắc phải đề hướng giải tốt suốt trình làm luận văn Xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Huỳnh Thanh Công Thầy TS Nguyễn Thành Tâm có nhiều góp ý quý báu giúp em hoàn thiện luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô trường Đại học Bách Khoa TPHCM đặc biệt thầy Bộ mơn Ơ Tô Máy Động Lực truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn suốt thời gian qua Cuối cùng, xin gởi lời cảm ơn đến người bạn bên cạnh, quan tâm giúp đỡ tơi nhiều để tơi có thành ngày hôm Xin chân trọng cám ơn TPHCM, ngày 16 tháng năm 2018 Học viên Võ Tấn Phát GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang I Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ TỐM TẮT Theo nghiên cứu gần đây, khoảng 40% lượng từ trình cháy buồng đốt động đốt phát thải môi trường bên ngồi dạng nhiệt khói thải gây ô nhiễm môi trường Đây nguồn lượng tiềm mà thu hồi để cung cấp cho hệ thống điện xe vừa tiết kiệm nhiên liệu, vừa giảm nhiệt lượng thải môi trường Đối với lượng lớn xe gắn máy việt Nam ngày tăng nhanh, đặc biệt thành phố lớn Hà Nội TP Hồ Chí Minh nhiệt phát thải qua đường ống xả động xe gắn máy nguồn lượng lớn cịn bị bỏ phí Vì việc nghiên cứu thu hồi nguồn lượng vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu phát triển Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao hiệu suất mẫu thiết bị nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt thải xe gắn máy” ứng dụng hiệu ứng seebeck chế tạo máy phát nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt từ khí xả động Hệ thống máy phát nhiệt điện mắc nối tiếp module TEG TEP1-142T300 chế tạo thực nghiệm xe gắn máy Suzuki Sapphire 125 Nghiên cứu thiết kế mặt nóng module TEG có cánh thu nhiệt đặt vào bên ống khí thải mặt lạnh module TEG có cánh tản nhiệt bên ngồi làm mát khơng khí Kết thực nghiệm với trường hợp khác thay đổi số cánh thu nhiệt tản nhiệt cho thấy chuyển đổi nhiệt điện phát công suất lớn 14,61 W, tương ứng mức điện áp 18,04 V với dòng điện 0,81 A (ở trường hợp số cánh thu nhiệt 21 cánh số cánh tản nhiệt 31 cánh, chế độ tải người, tốc độ xe 60km/h) hoàn tồn cung cấp lượng cho hệ thống điện xe gắn máy Tuy nhiên, nhiều lý khác nên đề tài chế tạo hệ thống thu hồi nhiệt với công suất vừa đủ để cung cấp cho thiết bị chiếu sáng xe Đề tài chưa nghiên cứu tối ưu trình truyền nhiệt trao đổi nhiệt Dù vậy, đề tài chứng minh việc thu hồi nhiệt thải xe gắn máy khả thi, tảng cho nghiên cứu chuyên sâu GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang II Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ABSTRACT According to recent studies, about 40% of the energy from combustion engine emits into the external environment in the form of heat generated by polluting exhaust fumes This is a potential source of energy If we can recover this waste energy source to supply the vehicle's electrical system, we can save fuel and reduces the heat emits to the environment A large volume of motorcycles in Vietnam is growing rapidly, especially in big cities like Hanoi and Ho Chi Minh City, the heat generated through the engine waste gas is a great source of energy that is not usable yet Therefore, research on the recovery of this energy source is needed to be studied and developed The thesis of "Study on improving the performace of a prototype of thermoelectric generation utilizing the waste heat energy from motorcycle" applying seebeck effect of generating a thermoelectric generator using heat from engine’s exhaust gas The generator system has a series of TEG TEP1-142T300 module was developed and tested on the Suzuki Sapphire 125 Inside the exhaust pipe, heat sinks are developed to obtain heat and outside the exhaust pipe an air-cooler system with heat sinks are developed The initial test results show that the generator can generate a 14.61 W output power with Voltage of up to 18.04V (with 21 heat sinks inside the exhaust pipe to obtain heat and 31 heat sinks outside to cool the system, persons load, speed of 60 km/h) can supply the power system of the motorbike However, for many different reasons, this thesis only focus on heat recovery system with sufficient capacity to supply the vehicle lighting equipment The subject has not studied the optimization of heat transfer However, this thesis has proved that the waste heat recovery on motorcycles is feasible, and is the foundation for further research GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang III Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cống bố cơng trình khác Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm kết nghiên cứu luận văn tốt nghiệp Học viên Võ Tấn Phát GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang IV Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TỐM TẮT II ABSTRACT III LỜI CAM ĐOAN IV MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH VIII DANH MỤC BẢNG XI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công trình nghiên cứu ngồi nước 1.1.1 Tính cấp thiết đề tài .4 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu nước 1.1.3 Những vấn đề tồn 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu .10 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 10 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 10 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 11 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 11 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 11 1.5 Phương pháp nghiên cứu 11 1.5.1 Phương pháp phân tích tư liệu sẵn có .11 1.5.2 Phương pháp đo thực nghiệm 11 1.5.3 Phương pháp xử lý kết thực nghiệm 11 1.5.4 Phương pháp chuyên gia 11 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Lý thuyết truyền nhiệt 12 2.1.1 Dẫn nhiệt 12 2.1.2 Truyền nhiệt đối lưu 13 GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang V Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ 2.1.3 Truyền nhiệt xạ 14 2.2 Hiện tượng hiệu ứng nhiệt điện 14 2.2.1 Hiện tượng nhiệt điện .14 2.2.2 Hiệu ứng nhiệt điện (Seebeck) 14 2.3 Thiết bị nhiệt điện bán dẫn 15 2.4 Ưu điểm thiết bị nhiệt điện bán dẫn so với thiết bị nhiệt điện khác 18 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ CHUYỂN ĐỔI NHIỆT ĐIỆN LÀM THỰC NGHIỆM 20 3.1 Tính tốn ban đầu 20 3.1.1 Tính tốn ước lượng lưu lượng khí thải 20 3.1.2 Xác định thông số khí thải .20 3.1.3 Tính tốn truyền nhiệt qua thu nhiệt 22 3.1.4 Tính tốn truyền nhiệt qua tản nhiệt 25 3.1.5 Kết luận 27 3.2 Thiết kế phần khí 28 3.2.1 Thiết kế thu nhiệt khí thải: 28 3.2.2 Thiết kế tản nhiệt: 33 3.2.3 Thiết kế phận chuyển đổi nhiệt điện: 35 3.3 Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển thu thập liệu 36 3.3.1 Hệ thống thu nhập liệu: 36 3.3.2 Bộ xử lí tín hiệu 37 3.3.3 Bộ nhận tín hiệu: 43 3.3.4 Hoàn thiện thiết bị thử nghiệm: 44 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG BỘ CHUYỂN ĐỔI NHIỆT ĐIỆN TRÊN ỐNG KHÍ THẢI 49 4.1 Mục tiêu thực nghiệm 49 4.2 Thiết bị sử dụng trình thực nghiệm chuyển đổi nhiệt lắp lên xe nguyên thủy: 49 4.3 Kết thực nghiệm hệ thống chuyển đổi nhiệt điện 57 4.3.1 Trường hợp (Số cánh thu nhiệt mặt nóng 21 cánh, mặt lạnh 31 cánh) 57 GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang VI Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ 4.3.2 Trường hợp (số cánh mặt nóng 21 cánh, mặt lạnh 11 cánh) 62 4.3.3 Trường hợp (mặt nóng 12 cánh, mặt lạnh 31 cánh) .69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang VII Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ THEO VẬN TỐC T (OC) ∆ (OC) T_n2 T_l2 ∆T2 Poly (T_n2) Poly (T_l2) Poly (∆T2) 200 180 160 140 T_n2 120 100 T_l2 80 60 ∆T2 40 20 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.10: Đồ thị đặc tuyến chênh lệch nhệt độ mặt nóng, mặt lạnh vận tốc GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 65 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ U, I, P THAY ĐỔI THEO CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ ∆T P(W) U(V) I(A) U2 I2 P2 Poly (U2) Poly (I2) Linear (P2) 20 18 U2 16 14 12 10 P2 I2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ∆T (oC) Hình 4.11: Đồ thị đặc tuyến cơng suất, điện áp, dòng điện ∆T theo thực tế Dựa vào đồ thị đặc tuyến cho thấy công suất tối đa máy phát đạt điều kiện thực nghiệm 10,15W xe chạy tốc độ trung bình 60 km/h tương ứng với chênh lệch nhiệt độ mặt nóng mặt lạnh ∆T 54,45°C, phát điện áp 16,296 V, dòng điện 0,623A Để đánh giá khả giải nhiệt mặt lạnh trường hợp trường hợp ta vẽ đồ thị đặc tuyến sau: GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 66 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ CÔNG SUẤT (P) VÀ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ (∆T) THEO VẬN TỐC (V) P1(P1) Poly P (W) ∆T1 Poly (DT_1) P2(P2) Poly ∆T2 Poly (DT_2) ∆T (oC) 20 200 180 15 P1 160 10 140 P2 120 100 ∆T1 80 -5 60 -10 40 ∆T2 -15 20 -20 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.12: Đồ thị đặc tuyến cơng suất ∆T theo vận tốc GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 67 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ NHIỆT ĐỘ MẶT NÓNG VÀ MẶT LẠNH THEO VẬN TỐC T (oC) T_l1 Poly (T_l1) T_n1 Poly (T_n1) 180 T_n2 Poly (T_n2) Poly.T_l2 (T_l2) T_n1 160 140 T_n2 120 100 T_l2 80 60 40 T_l1 20 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.13: Đồ thị đặc tuyến nhiệt độ mặt nóng mặt lạnh theo vận tốc Dựa vào đồ thị ta thấy công suất máy phát trường hợp (mặt lạnh 31 cánh) cao công suất máy phát trường hợp (mặt lạnh 11 cánh) tương ứng chênh lệch nhiệt độ ∆T1 lớn chênh lệch nhiệt độ ∆T2 Như khả làm mát giải nhiệt trường hợp (mặt lạnh 31 cánh) tối ưu trường hợp (mặt lạnh 11 cánh) Do cánh làm mát trường hợp nhiều nên khả giải nhiệt nhanh dẫn đến công suất, chênh lệch nhiệt độ ∆T, nhiệt độ mặt nóng mặt lạnh tăng dần theo vận tốc lớn so với trường hợp Để đánh giá khả thu nhiệt bề mặt nóng ta thay đổi số cánh mặt nóng giữ nguyên mặt lạnh 31 cánh GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 68 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ 4.3.3 Trường hợp (mặt nóng 12 cánh, mặt lạnh 31 cánh) Ta thay đổi số cánh mặt nóng cịn 12 cánh để khảo sát tính truyền nhiệt mặt nóng Sau chạy thử nghiệm ta kết số liệu sau: - Điện áp tổ hợp module TEG: U3 (V) - Dòng điện tổ hợp module TEG: I3 (A) - Nhiệt độ bề mặt nóng module TEG: T-n3 (°C) - Nhiệt độ bề mặt lạnh module TEG: T-l3 (°C) - Vận tốc xe: V (Km/h) GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 69 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Luận Văn Thạc Sĩ Trang 70 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM P(W) U(V) I(A) Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ U, I, P THEO VẬN TỐC U3 I3 P3 16 U3 14 12 10 P3 I3 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.15: Đồ thị đặc tính cơng suất, điện áp dịng điện với vận tốc xe GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 71 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ THEO VẬN TỐC T (OC) ∆T (OC) T-n3 T-l3 Delta T3 Poly (T-n3) Poly (T-l3) Poly (Delta T3) 180 160 140 T-n3 120 100 ∆T3 80 60 T-l3 40 20 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.16: Đồ thị đặc tuyến chênh lệch nhệt độ mặt nóng, mặt lạnh vận tốc GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 72 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ U, I, P THAY ĐỔI THEO CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ ∆T P(W) U(V) I(A) U3 I3 P3 Poly (U3) Poly (I3) Linear (P3) 18 16 14 U3 12 10 P3 I3 0 20 40 60 80 100 120 ∆T (oC) Hình 4.17: Đồ thị đặc tuyến cơng suất, điện áp, dịng điện theo ∆T GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 73 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Dựa vào đồ thị đặc tuyến cho thấy công suất tối đa máy phát đạt điều kiện thực nghiệm 10,88 W xe chạy tốc độ trung bình 60 km/h tương ứng với chênh lệch nhiệt độ mặt nóng mặt lạnh ∆T 94,15°C, phát điện áp 14,96 V, dòng điện 0,73A Để đánh giá khả giải nhiệt mặt nóng trường hợp trường họp ta vẽ đồ thị đặc tuyến sau: ĐỒ THỊ CÔNG SUẤT (P) VÀ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ (∆T) THEO VẬN TỐC V P (W) P1(P1) Poly Poly (∆T3) ∆T3 Poly ∆T1(∆T1) Poly P2(P3) ∆T (oC) 200 20 180 16 P1 12 160 140 P3 120 100 ∆T1 80 -4 ∆T3 -8 60 -12 40 -16 20 -20 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.18: Đồ thị đặc tuyến công suất P, chênh lệch nhiệt độ ∆T vận tốc GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 74 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ ĐỒ THỊ NHIỆT ĐỘ MẶT NÓNG VÀ MẶT LẠNH THEO VẬN TỐC T (oC) Poly.T_l1 (T_l1) Poly (T_n1) T_n1 Poly.T_n3 (T_n3) Poly.T_l3 (T_l3) 180 160 T_n1 140 120 100 T_n3 80 T_l1 60 40 T_l3 20 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V (Km/h) Hình 4.19: Đồ thị đặc tuyến nhiệt độ mặt nóng, mặt lạnh vận tốc Dựa vào đồ thị ta thấy công suất máy phát trường hợp (mặt nóng 21 cánh) cao công suất máy phát trường hợp (mặt nóng 12 cánh) tương ứng chênh lệch nhiệt độ ∆T1 lớn chênh lệch nhiệt độ ∆T3 Như khả thu nhiệt trường hợp (mặt nóng 21 cánh) tối ưu trường hợp (mặt nóng 12 cánh) GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 75 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG 5: Luận Văn Thạc Sĩ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết chế tạo máy phát nhiệt điện đề tài tương đối thành công, trường hợp thực nghiệm chuyển đổi nhiệt điện với số cánh thu nhiệt 21 cánh số cánh tản nhiệt 31 cánh cho công suất lớn 14,61 W (cao so với đề tài Nguyễn Văn Hĩu chuyển đổi nhiệt điện cho cơng suất 2,75W), điện áp 18,04 V, dịng điện 0,81A cung cấp điện cho thiết bị chiếu sáng xe gắn máy sạc bình xe máy (chế độ sạc thường 0.5A, điện áp 13.8V-14.2V) Kết cho thấy hệ thống thu nhiệt cánh đặt bên ống khí thải có tác dụng ảnh hưởng lớn đến công suất máy phát nhiệt điện Điều với dự đoán đề tài trước Khi thay đổi số cánh tản nhiệt (giảm số cánh tản nhiệt từ 31 cánh xuống 11 cánh) cơng suất điện phát đạt 10,15 W thấp so với ban đầu với điều kiện thực nghiệm, tương ứng chênh lệch nhiệt độ bề mặt module TEG ∆T2 nhỏ chênh lệch nhiệt độ ∆T1 Như khả làm mát giải nhiệt bị giảm đáng kể Tương tự thay đổi số cánh thu nhiệt (giảm số cánh thu nhiệt từ 21 cánh xuống cịn 12 cánh) cơng suất điện phát đạt 10,88 W thấp so với ban đầu với điều kiện thực nghiệm, chênh lệch nhiệt độ bề mặt module TEG ∆T3 nhỏ chênh lệch nhiệt độ ∆T1 Như khả thu nhiệt bị giảm đáng kể Dựa vào kết thực nghiệm ta nhận thấy ảnh hưởng lớn cánh thu nhiệt nguồn nóng cánh thu nhiệt nguồn lạnh đến công suất, hiệu suất chuyển đổi nhiệt điện Các thơng số thực nghiệm cho thấy có khác biệt lớn thông số nhà sản xuất công bố kết thu (14W chênh lệch nhiệt độ 60oC so với 14,61W 124oC) Nguyên nhân cách bố trí cảm biến thu nhiệt, theo kết mơ dịng khí thực tế cho thấy dịng khí xả tập trung khu vực trung tâm GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 76 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ cánh thu nhiệt cảm biến đặt rìa bên ngồi Do số liệu thu chưa phản ánh giá trị nhiệt độ mặt nóng lạnh khối bán dẫn TEG Hướng phát triển: + Thí nghiệm xét cản trở dịng khí thải ảnh hưởng đến cơng suất động + Bọc cách nhiệt ống xả tiến hành thí nghiệm, so sánh với kết + Chế tạo lại cánh tản nhiệt (tăng diện tích tản nhiệt) nhằm tối ưu khả phát điện máy phát + Bố trí lại vị trí cảm biến chỉnh sửa cấu trúc ống xả để dịng khí xả phân bố + Bố trí thí nghiệm sử dụng mẫu đèn trợ sáng thị trường sạc ắc quy xe máy + Cải tiến máy đo, bổ sung kênh vận tốc + Cải tiến phần mềm xử lý số liệu, tìm hàm hồi quy công suất máy phát theo vận tốc GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 77 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "Quadrennial Technology Review 2015 Chapter 6: Innovating Clean Energy Technologies in Advanced Manufacturing" [2] F Stabler, "Automotive Thermoelectric Generator Design Issues," DOE Thermoelectric Applications Workshop [3] 355-QĐ-TTg Về việc phê duyệt điều chỉnh Chiến lược phát triển giao thông vận tải Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 [4] Nguyễn Văn Hĩu, “Nghiên cứu sử dụng nguồn nhiệt từ khí xả động để phát điện – Luận văn thạc sĩ – Trường ĐH Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh”, 2016 [5] https ://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect [6] Birkholz u, Grob E, stohrer u, Voss K, Gruden DO “Conversion of vvaste exhaust heat in automobiles using FeSi2 thermoelements” [7] Bass et al (1995) Performance of the kW Thermoelectric Generator for Diesel Engines J.C.Bass, N B Elsner and F.A.Leavitt Hi-Z Technology, Inc [8] Ikoma 1998 “Thermoelectric Generator for Gasoline Engine Vehicles Using Bi2Te3 Modules” [9] Aleksander Kushch, “The Ettects of an Exhaust Thermoelectric Generator of a GM Sierra Pickup Truck”, presentation at 2004 DEER Conĩerence August29-September 2, 2004, Coronado, Calitornia [10] Thacher EF, Helenbrook BT, Karrì MA, Richter CJ “Testing of an automobile exhaust thermoelectric generator ỉn a light truck”, 2007 [11] T.Kajikawa “present status of research and development on Thermoelectric power generation Technology ìn Japan, journal of Thermoelectricity”, 2009 [12] Meisner, G p.; “Thermoelectric Conversion of Exhaust Gas Waste Heat into Usable Electricity”, 2011 GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 78 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ [13] Car&Driver.2012 “10 Best: 10 Most Promising Future Technologies” [14] “A KW Thermoelectric Generator for Low-temperature Geothermal Resources” Changvvei Liu, Pingyun Chen, Kevven Li [15] Douglas T.Crane, John W LaGrandeur, ‘Thermoelectric Waste Heat Recovery Program for Passenger Vehicles”, National Renewable Energy Laboratory - Ca Itech University [16] Nguyễn Hà Hiệp, Đào Trọng Thắng, “Kết thử nghiệm thiết bị phát điện tận dụng nhiệt khí thải động Toyota 7KE”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật số 156-08/ 2013 [17] Lê Quang Vũ, “Nghiên cứu chế tạo máy phát nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt từ khí xả động cơ, Luận văn thạc sĩ Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh”, 2014 [18] Prathamesh Ramade, Prathamesh Patil, Manoj Shelar, Sameer Chaudhary, Prof Shivaji Yadav, “Automobile Exhaust Thermo-Electric Generator Design &Performance Analysis” MMIT, Pune, College of Military Engineering, Pune, India, 2014 [19] https://vi.wikipedia.org/wiki/Hiệu_ứng_nhiệt_điện [20] Hoàng Đình Tín, Cơ Sở Truyền Nhiệt, Nhà xuất đại học quốc gia Hồ Chí Minh, 2011 [21] https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_nhiệt GVHD: TS.Hồng Đức Thông HVTH: Võ Tấn Phát Trang 79 ... động xe gắn máy nguồn lượng lớn cịn bị bỏ phí Vì việc nghiên cứu thu hồi nguồn lượng vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu phát triển Đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao hiệu suất mẫu thiết bị nhiệt điện sử dụng. .. qui, nâng cao hiệu suất truyền nhiệt tản nhiệt hiệu cao kinh tế phù hợp với điều kiện Việt Nam Chính tác giả định chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao hiệu suất mẫu thiết bị nhiệt điện sử dụng nguồn. .. Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số : 60520116 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU SUẤT MẪU THIẾT BỊ NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT THẢI CỦA XE GẮN MÁY STUDY ON IMPROVING THE PERFORMACE OF A PROTOTYPE