Nghiên cứu thiết kế và chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra các chi tiết và vật liệu được sử dụng trên UAV

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra các chi tiết và vật liệu được sử dụng trên UAV Nghiên cứu thiết kế và chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra các chi tiết và vật liệu được sử dụng trên UAV luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHẠM SƠN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Sơn Tùng KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BUỒNG LẠNH CHUYÊN DỤNG ĐỂ KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT VÀ VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN UAV LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CB180097 HÀ NỘI, 06/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra chi tiết vật liệu sử dụng UAV PHẠM SƠN TÙNG tungsonpham17@gmail.com Ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực Chun ngành Kỹ thuật Hàng khơng Giảng viên hướng dẫn: TS Đinh Tấn Hưng Chữ ký GVHD Viện: Cơ khí Động lực HÀ NỘI, 06/2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Phạm Sơn Tùng Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra chi tiết vật liệu sử dụng UAV Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Chuyên ngành: Kỹ thuật Hàng không Mã số HV: CB180097 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 03/08/2020 với nội dung sau: - Rà soát, chỉnh sửa lại lỗi bố cục, trình bày, ngữ pháp; - Hiệu chỉnh tài liệu tham khảo trích dẫn; - Làm rõ đối tượng, phạm vi nghiên cứu mô đề tài nhiệt độ; - Bổ sung nội dung hiệu suất, kiểm soát sai số mô thực nghiệm; Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm 2020 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG i Kính gửi: Viện Cơ khí động lực PHIẾU ĐĂNG KÝ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI Họ tên người hướng dẫn chính: Đinh Tấn Hưng Học vị Tiến Sĩ Cơ quan: Viện Cơ khí Động lực Họ tên người hướng dẫn phụ (nếu có): Học vị……… Học hàm……… Cơ quan : Email : dinhtanhung@gmail.com DĐ : (+84) 379997777 Nội dung : Đề tài 1: Chuyên ngành: Kỹ thuật Hàng không a Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra chi tiết vật liệu sử dụng UAV b Mục tiêu đề tài: Hoàn thành thiết bị buồng lạnh chuyên dụng hiệu với khả điều chỉnh tốc độ giảm nhiệt theo thời gian phù hợp đáp ứng yêu cầu cụ thể c Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: - Nghiên cứu, phân tích, xây dựng nguyên lý, sơ đồ thiết kế, mô phỏng, chế tạo thử nghiệm buồng lạnh có kiểm soát tương đối tốc độ làm lạnh - Nghiên cứu, mơ q trình hạ nhiệt thành buồng lạnh sở lan tỏa chất lỏng làm lạnh - Thử nghiệm, cải tiến, chế tạo buồng lạnh hoàn thiện thiết bị đo đạc, điều tiết tốc độ làm lạnh tương ứng - Thực nghiệm, so sánh đánh giá kết Đề tài 2: Chuyên ngành: a Tên đề tài: b Mục tiêu đề tài (các kết cần đạt được): c Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Người hướng dẫn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, xin chân thành cảm ơn giảng viên TS Đinh Tấn Hưng, thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ Đặc biệt cảm ơn số bạn sinh viên Viện Nghiên cứu Công nghệ Không gian Dưới nước giúp đỡ tơi nhiều q trình thực cơng trình Ngồi ra, tơi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè động viên, khích lệ tơi suốt thời gian qua TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BUỒNG LẠNH CHUYÊN DỤNG ĐỂ KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT VÀ VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN UAV Tóm tắt: Các mẫu UAV tập trung nghiên cứu phát triển, tham số trần bay, tầm bay… dần cải thiện Tuy nhiên, thiết bị, vật liệu dùng chế tạo UAV thử nghiệm điều kiện thường, UAV hoạt động thực tế môi trường có nhiệt độ thấp có thay đổi theo tốc độ lấy độ cao mẫu UAV Luận văn tập trung nghiên cứu, phân tích, xây dựng nguyên lý, triển khai sơ đồ thiết kế, mô chế tạo buồng lạnh có kiểm sốt tương đối tốc độ làm lạnh sở lan tỏa chất lỏng làm lạnh Từ khóa: UAV, Buồng lạnh, Nito lỏng, Nhiệt độ RESEARCH, DESIGN AND MANUFACTURE OF THE SPECIALIZED COLD BOX FOR THE DETAILS AND MATERIAL TESTING IN UAV Abstract: The UAV models that are being researched and developed, parameters of flying ceiling, range are gradually being improved However, currently, the equipment and materials used in UAV manufacturing have only been tested under normal conditions, while the UAV operates in the environment with low temperatures and have changes according to the speed of gaining altitude of UAV models This dissertation focuses on research, analysis, building principles, deployment of design diagrams, cold box simulation and fabrication that have relatively controlled cooling rates based on the spread of cooling liquids Keywords: UAV, Cold box, Liquid nitrogen, Temperature HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC KÝ HIỆU x LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH MƠ HÌNH BUỒNG LẠNH 1.1 Hệ thống trang thiết bị kiểm nghiệm giới 1.1.1 Sơ lược hệ thống thiết bị kiểm định thử nghiệm 1.1.2 Một số thiết bị kiểm định thử nghiệm sử dụng 1.1.3 Một số thiết bị cung ứng thị trường Việt Nam 1.2 Buồng lạnh thực tế yếu tố nhiệt độ 1.2.1 Một số sản phẩm buồng lạnh giới 1.2.2 Yếu tố nhiệt độ nội dung nghiên cứu luận văn 11 1.3 Cơ sở lí thuyết 14 1.3.1 Dẫn nhiệt 14 1.3.2 Trao đổi nhiệt đối lưu 16 1.3.3 Trao đổi nhiệt xạ 17 1.4 Phân tích kết đạt 17 1.4.1 Lựa chọn chất lỏng làm lạnh 17 1.4.2 Sản phẩm buồng lạnh phiên 19 1.4.3 Cải tiến cấu phụ trợ van tiết lưu 20 1.4.4 Một số hướng tìm hiểu thực 20 1.5 Định hướng mục tiêu 21 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG BUỒNG LẠNH DẠNG HÌNH TRỤ 23 2.1 Sơ đồ nguyên lí 23 2.2 Thiết kế 24 iv 2.2.1 Thiết kế buồng 25 2.2.2 Bố cục cấu phụ trợ 27 2.3 Mô 29 2.3.1 Một số tiêu chí đánh giá chất lượng lưới 29 2.3.2 Mơ hình ống làm lạnh 31 2.3.3 Mơ hình ống làm lạnh 35 CHƯƠNG CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH ĐỐI CHIẾU 39 3.1 Lựa chọn vật liệu .39 3.1.1 Lựa chọn vật liệu phù hợp cho chi tiết 39 3.1.2 Lựa chọn vật liệu định hình kết cấu 42 3.1.3 Tìm hiểu lựa chọn số vật tư phụ phục vụ gia công cách nhiệt 43 3.2 Chế tạo sản phẩm buồng lạnh 46 3.2.1 Các thành phần 46 3.2.1 Các cấu phụ trợ .48 3.2.2 Hoàn thiện sản phẩm buồng lạnh 53 3.3 Thực nghiệm 54 3.4 Tổng hợp kết quả, so sánh đối chiếu 57 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Thiết bị đo lực đẩy UAV [1] Hình 1.2 Máy đo nhiệt độ nhiệt Barfield TT1000A [3] Hình 1.3 Thiết bị đo kiểm hệ thống thị nhiên liệu bay PSD90-1C AC/DC [5] Hình 1.4 Thiết bị đo kiểm hệ thống Nav/Comm IFR 4000 [5] Hình 1.5 Thiết bị đo kiểm hệ thống đo độ cao ALT-8015 [5] Hình 1.6 Thiết bị đo kiểm cầm tay IFR 6000, IFR 6015 [5] Hình 1.7 Kho lạnh mini bảo quản thực phẩm [6] Hình 1.8 Tủ bảo quản chế phẩm y tế [7] Hình 1.9 Mẫu tủ lạnh âm sâu mã DW-40L262 [8] 10 Hình 1.10 Độ cao hoạt động số loại máy bay [9] 11 Hình 1.11 Hình ảnh UAV bay độ cao 8200m [12] 13 Hình 1.12 Hiệu chỉnh bay flycam độ cao 3000m 13 Hình 1.13 Tham chiếu thực tế giới hạn nhiệt độ Việt Nam 14 Hình 1.14 Nito lỏng [14] 17 Hình 1.15 Sản phẩm buồng lạnh phiên đầu [15] 19 Hình 1.16 Kết cấu buồng lạnh ban đầu [15] 19 Hình 1.17 Van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng nito lỏng [16] 20 Hình 1.18 Thiết kế gờ cản hai thành thùng phía tiếp xúc với nito [17] 20 Hình 1.19 Hình ảnh phân bố nhiệt buồng lạnh dạng hình hộp chữ nhật [18] 21 Hình 1.20 Hình ảnh phân bố nhiệt buồng lạnh dạng hình trụ [18] 21 Hình 1.21 Cơ cấu chế tiết lưu van bi [19] 22 Hình 2.1 Sơ đồ khối tiến trình thực 23 Hình 2.2 Sơ đồ ngun lí buồng lạnh 24 Hình 2.3 Hình ảnh thiết kế phần mềm 24 Hình 2.4 Bản vẽ chế tạo thành buồng, lớp cách nhiệt kích thước 25 Hình 2.5 Thiết kế thành buồng 25 Hình 2.6 Thiết kế lớp cách nhiệt 25 Hình 2.7 Thiết kế ống làm lạnh 26 Hình 2.8 Bản vẽ chế tạo nắp kích thước 26 Hình 2.9 Thiết kế nắp 26 Hình 2.10 Thiết kế nắp cửa 27 Hình 2.11 Mơ hình thành phần buồng 27 Hình 2.12 Đường nito qua hệ thống van ống dẫn 28 vi Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Hình 3.17 Van tiết lưu hệ thống ống chia Tiến hành gắn kết hệ thống ống chia với vật liệu phụ băng tan, bọc bên ngồi lớp băng dính bạc tránh thất rị rỉ nito Lớp cách nhiệt bao gồm ống xốp bảo ôn đệm khí có tráng bạc bọc bên ngồi Hình 3.18 Gắn kết gia cố cách nhiệt hệ thống ống chia nito 3.2.1.2 Hệ thống bình chứa nito lỏng Phích chứa nito chất lượng thị trường có giá thành từ vài triệu đồng cung cấp khả lưu giữ nito lên tới vài tuần mà khả suy hao Người thực luận văn sử dụng phích nước bình thường tạm thời chứa bảo quản nito, cần đục lỗ nắp để tránh nổ thể tích giãn nở nito lớn Trong trình vận chuyển cần tránh xao động nito lắng sóng sánh tiếp xúc với khơng khí nóng hóa Nhiệt độ thấy thơng qua cảm biến súng đo vào khoảng xung quanh -40oC giới hạn thiết bị Trên thị trường thực tế không cung cấp nhiều loại mạch cảm biến giới hạn chúng khoảng từ -10oC -50oC 49 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Hình 3.19 Kiểm tra nhiệt độ nito lỏng Bình chứa nito lỏng tận dụng từ vỏ lõi máy lọc nước, với dạng suốt cứng chắc, quan sát lượng nito phía bên Với cấu nắp có sẵn lỗ gắn đường ống nước ban đầu, bình chứa thuận tiện để tránh nổ thể tích giãn nở nito lớn Tuy nhiên chắn phải kiểm tra xem vật liệu có khả chịu nhiệt độ âm sâu không hay bị biến dạng thay đổi đột ngột mơi trường rót nito vào Qua thử nghiệm, vật liệu đạt yêu cầu độ bền, sau thời gian tiến hành đo thử nhiệt độ âm trì, đầu dị cảm biến đặt bên ngồi bình Hình 3.20 Kiểm tra khả làm việc bình chứa nito Tiến hành khoan lỗ lắp van cho bình chứa nito Sử dụng keo silicone để bịt kín mối nối Sau tiến hành quy trình cách nhiệt với băng dính bạc lớp vật liệu bao bọc bên để tránh thất thoát, đảm bảo hiệu suất buồng Lưu ý cần cắt khoảng nhỏ mảng cách nhiệt để làm cửa thăm, theo dõi lượng nito buồng để bổ sung cần 50 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Hình 3.21 Khoan lỗ lắp van cho bình chứa nito Hình 3.22 Bình chứa nito trước sau thi công cách nhiệt 3.2.1.3 Hệ thống xả nito Hệ thống xả nito van bi inox tương tự đầu vào với kích thước nhỏ hơn, nối trực tiếp với hướng dòng nito lỏng Thực tế đầu van chịu độ lạnh âm sâu từ nito lỏng nằm phía bên ngồi nên cần tránh thất thoát nhiệt thật tốt Tiếp tục sử dụng băng tan, băng dính bạc, bảo ơn, cách nhiệt túi khí cho hệ thống Hình 3.23 Bọc cách nhiệt cho hệ thống xả nito 51 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Sau hoàn thành cách nhiệt, sử dụng phụ kiện đồng nối trực tiếp vào ống dẫn nito cho phù hợp thiết kế Hồn thiện kín khít cho đường ống khu vực Hình 3.24 Hồn thiện hệ thống xả nito 3.2.1.4 Giá đỡ giàn đèn Giá đỡ khơng q quan trọng nên có để dễ dàng thao tác thực nghiệm Có thể lựa chọn sản phẩm khung ghế có thị trường vừa mang tính chắn đỡ hao phí thời gian chế tạo Giá đỡ buồng sử dụng tận dụng từ ghế với chân vững chắc, chiều cao vừa đủ tiện lợi để thao tác đưa vật mẫu vào buồng từ phía Với đặc tính động buồng dễ dàng di chuyển để tiến hành thực nghiệm sau tiện lợi việc phát triển hướng nghiên cứu khác xoay quanh Hình 3.25 Chân ghế sắt phù hợp đề xuất [26] giá đỡ nguyên Hình 3.26 Bóng đèn halogen 1000W giàn đèn 52 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Giàn đèn dựng thằng đứng bên cạnh buồng lạnh, di chuyển linh động theo yêu cầu thực nghiệm khả tháo dỡ dễ dàng cho thử nghiệm khác Đèn chiếu sáng bóng Halogen 1000W, tương đương với công suất pin mặt trời hoạt động điều kiện thời tiết thuận lợi 3.2.1.5 Hệ thống cảm biến Cảm biến nhiệt độ sử dụng có khả đo giới hạn -500C tới 1000C Độ chia nhỏ 0,10C độ sai lệch 10C Thời gian lấy mẫu cảm biến 1s hiển thị kết lên hình LED Dây nối đầu dị cảm biến dài 1m Hình 3.27 Thử nghiệm khả đo cảm biến nhiệt độ với nito lỏng Tiến hành đo kiểm tra, so sánh thiệt bị đo nhiệt để đảm bảo cảm biến có độ xác tốt, hạn chế sai sót cho kết đo Thực tế cảm biến hoạt động tới nhiệt độ -20oC hiển thị đúng, thấp có báo Lo (nhiệt độ thấp) không đo tiếp Trong tương lai thiết kế cải tiến cảm biến cho buồng nên trọng đầu tư dễ dàng thực đấu nối đường dây thông qua hệ thống cửa phụ nắp 3.2.2 Hồn thiện sản phẩm buồng lạnh Hình 3.28 Hoàn thiện sản phẩm buồng lạnh Gia cố thành phần kết cấu, hồn thiện kín khít mặt tiếp xúc với bên bên cấu với Sản phẩm buồng lạnh hoàn thành 53 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu 3.3 Thực nghiệm Thực nghiệm tiến hành kiểm tra khả hoạt động buồng lạnh, tiến hành cho nito lỏng chảy qua buồng với mức lưu lượng khác theo dõi thời gian để khơng khí buồng giảm tới nhiệt độ yêu cầu Trong tương lai kết hợp với hướng phát triển mạch vật liệu, buồng sẵn sàng để vận hành thực nghiệm hỗ trợ nghiên cứu để tìm kết phương án tối ưu Thực tế khó để định lượng nito lỏng sử dụng hạn chế thiết bị q trình thất vận hành, phương án đề cập, van tiết lưu mở với mức 1/1, 1/4, 1/8 để thay đổi lượng nito qua ống nhằm điều chỉnh thời gian giảm nhiệt độ trường hợp Mục tiêu thực nghiệm cho kết đồ thị nhiệt độ giảm theo thời gian mức lưu lượng khác Để phục vụ cho trình theo dõi ghi lại số liệu, chân máy quay thiết bị ghi hình dựng sẵn để thu thập tồn q trình thí nghiệm, tiện cho cơng tác tra cứu sau Hình 3.29 Chuẩn bị cho thực nghiệm Cảm biến đặt tâm bình, nơi đặt mẫu vật chịu tác động giảm nhiệt từ từ theo thời gian Màn hình hiển thị nhiệt độ đặt phía buồng, tiện lợi di chuyển tùy vào hướng quan sát Hình 3.30 Vị trí đặt cảm biến hình hiển thị 54 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Do đèn halogen công suất 1000W nguồn phát nhiệt gây ảnh hưởng tới q trình giảm nhiệt, chưa sử dụng tới mẫu vật pin mặt trời cần vận hành đèn để đảm bảo sát với thực nghiệm sau Trong thực tế cịn nhiều vấn đề xảy mà giai đoạn mơ chế tạo không thấy việc ngưng tụ vị trí cửa thăm, đóng băng van tiết lưu, rò rỉ mặt tiếp xúc Cần đảm bảo gia cố mối liên kết kín khít để hạn chế hết mức việc thất nito nhiệt lượng Cũng cần lưu ý đảm bảo đường ống khơ thống tránh vật cản nước đóng băng làm tắc nghẽn hệ thống truyền dẫn nito Hình 3.31 Đổ nito quan sát thử nghiệm Hình 3.32 Lưu ý gia cố điểm gây thất thoát nhiệt Tại thời điểm tiến hành thực nghiệm, nhiệt độ phịng 30,8oC Quy trình thực nghiệm gồm bước sau: - Tiến hành đổ nito vào bình chứa đóng nắp - Mở van theo mức định tính theo dõi q trình giảm nhiệt - Kiểm tra mức nito bình chứa qua cửa thăm tiếp thêm lượng nito cần 55 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Trong q trình thực nghiệm, nhận thấy giới hạn đo xác thiết bị hoạt động tới khoảng -20oC kết ghi lại với trường hợp tới giá trị để số liệu kết luận có tính ổn định Với hướng nghiên cứu phát triển tiếp, cần chế tạo bổ sung hệ thống cảm biến nhiệt xác để hiệu suốt thử nghiệm tối ưu Hình 3.33 Hình ảnh thử nghiệm số trường hợp tới hạn Mỗi trường hợp đo lần ghi lại giá trị trung bình Kết thực nghiệm ghi lại với bước thời gian 5s Chuyển bảng số liệu kết thành đồ thị trực quan phía Sơ kết luận khoảng thời gian cho trường hợp để giảm nhiệt tới -200C từ khoảng 180s 800s 40 30 Nhiệt độ (C) 20 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800 -10 -20 -30 Thời gian (s) Van mở 1/8 Van mở 1/4 Van mở 1/1 Hình 3.34 Kết thực nghiệm với mức lưu lượng 56 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu 3.4 Tổng hợp kết quả, so sánh đối chiếu Dựa kết từ trình thiết kế mơ chế tạo thực nghiệm, tổng hợp thành bảng sau: Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết STT Hình thức Trường hợp Thời gian giảm Vận tốc nhiệt độ tới -20oC giảm nhiệt (s) (từ 30,8oC) (C/s) Mô Van mở 1/1 70 0,74 Mô Van mở 1/8 590 0,08 Thực nghiệm Van mở 1/1 175 0,29 Thực nghiệm Van mở 1/8 800 0,06 Thực nghiệm Van mở 1/4 420 0,12 Kết giảm nhiệt từ tốn mơ trường hợp đạt hiệu suất tốt hơn, với vận tốc xuống nhiệt độ ổn định Thực tế có sai số trường hợp điều kiện tốn mơ thực nghiệm, số ngun sau: - Thất trình truyền nhiệt điểm tiếp xúc vật liệu mối nối - Sai số thiết bị đo đầu dò cảm biến - Do chủ quan người thực công tác tiếp nito, vận hành đóng mở van - Mơ trường hợp khơng đổ tràn đầy ống nito chưa thật sát với thực tế Dưới hai đồ thị so sánh kết mô thực nghiệm hai mức van mở 1/1 1/8: 40 Nhiệt độ (oC) 30 20 10 0 25 50 75 100 125 150 175 -10 -20 -30 Thời gian (s) Van mở 1/1 (thực nghiệm) Van mở 1/1 (mơ phỏng) Hình 3.35 Đồ thị so sánh mô – thực nghiệm (trường hợp van mở 1/1) 57 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu 40 30 Nhiệt độ (oC) 20 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 -10 -20 -30 Thời gian (s) Van mở 1/8 (thực nghiệm) Van mở 1/8 (mơ phỏng) Hình 3.36 Đồ thị so sánh mô – thực nghiệm (trường hợp van mở 1/8) Trường hợp van mở 1/1, sai số thực nghiệm mô lớn, nhiên hai có mức độ giảm nhiệt nhanh không phù hợp với yêu cầu đặt Dễ thấy thực nghiệm có tụt nhiệt độ sâu mơ giai đoạn Điều phần nito lỏng hóa xâm nhập vào buồng nhiệt độ lạnh sâu gây giảm nhiệt độ nhanh giai đoạn đầu Tuy nhiên lâu dài có thất nhiệt xảy tốc độ làm lạnh chậm so với điều kiện tuyệt đối mô Trường hợp van mở 1/8, sai số thực nghiệm mô nhỏ kết theo thời gian gần sát Cũng dễ dàng việc nhận thấy thực nghiệm có đoạn giảm nhiệt độ chậm nhanh dần trở lại, người thực đổ nito tiếp thêm điều chỉnh chế độ van xả, để đảm bảo lượng nito ống trì nhiệt độ âm sâu khởi điểm Tuy nhiên theo thực nghiệm cần tới hơn 13 phút để giảm tới nhiệt độ -20oC, tốc độ chậm so với yêu cầu đặt Trường hợp van mở 1/4 thực nghiệm để giải vấn đề 1/1 nhanh, mà để 1/8 chậm Kết từ trường hợp mở van 1/4 sau khoảng phút nhiệt độ tâm buồng đạt -20oC, với tốc độ thuận lợi tiếp tận tới mức nhiệt -50oC sau thời gian 12-15 phút thực nghiệm với cảm biến xác sau Như trình bày phần nghiên cứu, trung bình lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,6oC Đối với UAV có vận tốc lên độ cao khoảng 10m/s (như thực nghiệm đề cập chương 1) vận tốc giảm nhiệt tương ứng cho độ hạ nhiệt tới -20oC 0,13 C/s Đối chiếu với bảng kết buồng thử nghiệm sang thực tế, trường hợp van mở 1/4 gần sát với tốc độ 0,12 C/s, sai số nhỏ 10% Cũng cần lưu ý tùy vào kinh độ vĩ độ khu vực địa lí mà q trình thay đổi nhiệt độ có khác biệt định 58 Chương 3: Chế tạo, thực nghiệm so sánh đối chiếu Nói riêng hiệu suất, là yếu tố đưa tiêu đánh giá độ hiệu thiết bị nhiệt Tuy nhiên, với đặc tính riêng biệt nito (ví dụ: hóa tiếp xúc với khơng khí), khó khăn cơng tác đo kiểm lưu lượng (ví dụ: yêu cầu trang thiết bị hoạt động nhiệt độ âm sâu), việc xác định hiệu suất cơng tác khó khăn, cần đầu tư lớn từ bước chế tạo thiết kế ban đầu Với điều kiện thí nghiệm tự xây dựng, người thực cố gắng cơng tác kiểm sốt sai số (so sánh thiết bị đo nhiệt, thử nghiệm bước đầu, tiến hành đo nhiều lần,…) nhằm mục đích giảm thiểu sai sót mức tối đa, nhiên chế hạn chế chủ quan khách quan Do cơng trình với mục tiêu hoàn thành thực nghiệm giảm nhiệt trước mắt đạt Trong hướng nghiên cứu với kinh phí thời gian bổ sung trang thiết bị, cơng tác chế tạo vận hành việc tính tốn hiệu suất khả thi Tổng kết lại, buồng lạnh xây dựng với khả điều tiết thay đổi tốc độ giảm nhiệt cách linh động với phân bố tồn khơng gian bên Đối với thực nghiệm cụ thể mà ta điều chỉnh thời gian xuống tới nhiệt độ mong muốn qua van tiết lưu cho phù hợp với yêu cầu đặt tốn Cần lưu ý mơ hình buồng lạnh cỡ nhỏ tiết kiệm vật tư thời gian chế tạo, hồn thành thực nghiệm kiểm tra linh kiện vật liệu UAV kích cỡ vừa theo yếu tố nhiệt độ Trong hướng nghiên cứu tiếp theo, kết hợp thay đổi áp suất, độ ẩm, rung lắc để hoàn thành thiết bị buồng thử nghiệm nhiều yếu tố đáp ứng toán cụ thể 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Cơng trình giải vấn đề: ▪ Tìm hiểu tổng quan hệ thống thiết bị kiểm định thử nghiệm Đã có nghiên cứu nắm bắt cách tổng thể lý thuyết truyền nhiệt nguyên lý làm lạnh ▪ Thiết kế, mô phỏng, xây dựng phương án sản phẩm buồng lạnh phục vụ kiểm định vật liệu linh kiện cho UAV ▪ Hoàn thành chế tạo mơ hình buồng lạnh có hiệu cao, với khả điều chỉnh tốc độ giảm nhiệt độ tiến hành số thực nghiệm đạt yêu cầu Hướng phát triển luận văn Luận văn có nhiều hướng để tiếp tục phát triển, hồn thiện, tiêu biểu là: ▪ Tăng kích thước buồng, khắc phục nhược điểm phát huy ưu điểm trình hạ nhiệt trang thiết bị cảm biến để kiểm nghiệm ổn định ▪ Xây dựng phương án sản phẩm kiểm nghiệm tương tự xoay quanh yếu tố khác áp suất, độ ẩm, rung lắc, ▪ Tích hợp tốn thay đổi mơi trường thành sản phẩm buồng thử nghiệm hoàn chỉnh, giả lập xác điều kiện thực tế 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO (Bao gồm tài liệu tham khảo trích dẫn, hình ảnh sử dụng luận văn) [1] HalfChrome, "Drone Thrust Testing," Half Chrome, 2017 [Online] Available: https://www.halfchrome.com/drone-thrust-testing [Accessed 20 06 2020] [2] AvionTEq, "Avionics Test Equipment Specials," AvionTEq, 2020 [Online] Available: https://www.avionteq.com/monthly/avionics-test-equipmentspecials.aspx [Accessed 20 06 2020] [3] AvionTEq, "Barfield TT1000A Turbine Temperature Test Set," AvionTEq, 2013 [Online] Available: https://www.avionteq.com/Barfield-TT1000ATurbine-Temperature-Test-Set-PN-101-00901.aspx [Accessed 20 06 2020] [4] Barfield, "TT1000A Digital Turbine Temperature Test Set USER INSTRUCTION MANUAL," 2013 [Online] Available: https://www.avionteq.com/Barfield-TT1000A-Turbine-Temperature-TestSet-PN-101-00901.aspx [Accessed 20 06 2020] [5] Suntel, "Đo kiểm hàng không," Suntel, 2020 [Online] Available: http://www.suntel.com.vn/do-kiem-hang-khong [Accessed 20 06 2020] [6] ĐiệnlạnhDH, "Kho lạnh Hà Nội," DH, 2020 [Online] Available: https://dienlanhdh.com/dich-vu-lap-dat-kho-lanh-tai-ha-noi-gia-re [Accessed 20 06 2020] [7] SSE, "Tủ lạnh bảo quản dược phẩm," SSE, 2020 [Online] Available: http://sse.vn/San-pham/tu-lanh/tu-lanh-bao-quan-duoc-pham-2-den-8oc.html [Accessed 20 06 2020] [8] Technoshop, "Tủ lạnh bảo quản sinh phẩm," Technoshop, 2020 [Online] Available: https://technoshop.com.vn/san-pham/dw-40l262-tu-bao-quan-sinhpham-262-lit-40oc-haier-biomedical [Accessed 20 06 2020] [9] BKaero, "Máy bay bay độ cao bao nhiêu," BKaero, 2019 [Online] Available: https://bkaero.vn/may-bay-bay-o-do-cao-bao-nhieu [Accessed 20 06 2020] [10] Wikipedia, "Khí Trái Đất," Wiki, 2020 [Online] Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_quy%E1%BB%83n_Tr%C3%A1 i_%C4%90%E1%BA%A5t [Accessed 20 06 2020] [11] Duytom, "Chiếc drone bay cao 10000m," Duytom, 2018 [Online] Available: https://duytom.com/tin-tuc/1062-chiec-drone-nay-co-thebay-cao-hon-10-000m [Accessed 20 06 2020] 61 [12] Youtube, "High altitude drone flight record FPV," Youtube, 2018 [Online] Available: https://www.youtube.com/watch?v=h7NmRVDOOfQ [Accessed 20 06 2020] [13] PGS.TS Bùi Hải, PGS.TS.Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, Hà Nội: Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội, 2013 [14] Wikipedia, "Liquid nitrogen," Wiki, 2020 [Online] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_nitrogen [Accessed 20 06 2020] [15] Nguyễn Việt Nghĩa, "Nghiên cứu thiết kế buồng lạnh phục vụ thử nghiệm," in Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2018 [16] Ngô Xuân Chính, "Nghiên cứu thiết kế buồng lạnh phục vụ thử nghiệm," in Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2019 [17] Nguyễn Văn Tuấn, "Nghiên cứu thiết kế buồng lạnh phục vụ thử nghiệm," in Đồ án môn học Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2019 [18] Lê Thị Hồng Nguyệt, "Nghiên cứu mô nhiệt buồng lạnh phục vụ thử nghiệm," in Đồ án môn học Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2019 [19] Youtube, "Van bi gì? Cấu tạo vào nguyên lý hoạt động Thuyết minh," Youtube, 2020 [Online] Available: https://www.youtube.com/watch?v=bf4Ca4RdPns [Accessed 20 06 2020] [20] BKRE, "Ống đồng thẳng," BKRE, 2020 [Online] Available: http://bkre.vn/san-pham/ong-dong-thang_p_569.html [Accessed 20 06 2020] [21] Youtube, "Mesh Quality Check- Orthogonal Mesh Quality - Ansys," Youtube, 2020 [Online] Available: https://www.youtube.com/watch?v=vgLSfbo0I0o [Accessed 20 06 2020] [22] BắcĐẩu, "ống nhựa acrylic suốt đường kính 8mm đến 400mm," BắcĐẩu, 2020 [Online] Available: https://bacdaustar.net/san-pham/ong-nhua-acrylictrong-suot-duong-kinh-8mm-den-400mm [Accessed 20 06 2020] [23] HưngTrí, "Màn nhựa PVC nhiệt độ âm hoạt động nào?," HưngTrí, 2020 [Online] Available: https://hungtri.vn/tin-tuc/man-nhua-pvc-nhiet-hoat-dongnao.html [Accessed 20 06 2020] [24] VinDec, "Van bi inox," VinDec, 2020 [Online] https://vindec.vn/van-bi-inox [Accessed 20 06 2020] Available: [25] CáchNhiệtAK, "Vật liệu cách nhiệt lạnh – bảo ôn lạnh," CáchNhiệtAK, 2020 [Online] Available: https://cachamcachnhietak.com/vat-lieu-cach-nhiet-lanhbao-on-lanh.html [Accessed 20 06 2020] 62 [26] HòaPhát, "Ghế đơn cafe chân sắt đệm gỗ trịn," HịaPhát, 2020 [Online] Available: https://hoaphathanoi.vn/product/ghe-don-cafe-chan-sat-dem-gotron-gdt02 [Accessed 20 06 2020] [27] Barfield, "BarfieldInc," Barfield, 2020 [Online] https://www.barfieldinc.com [Accessed 20 06 2020] Available: 63 ... TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BUỒNG LẠNH CHUYÊN DỤNG ĐỂ KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT VÀ VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN UAV Tóm tắt: Các mẫu UAV tập trung nghiên cứu phát triển, tham... 1: Chuyên ngành: Kỹ thuật Hàng không a Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra chi tiết vật liệu sử dụng UAV b Mục tiêu đề tài: Hồn thành thiết bị buồng lạnh. .. suất hoạt động linh kiện trang thiết bị UAV Việc ? ?Nghiên cứu, thiết kế chế tạo buồng lạnh chuyên dụng để kiểm tra chi tiết vật liệu sử dụng UAV? ?? nhằm mục đích hồn thiện thiết bị có khả giả lập