Đồ thị 5.19 cho thấy hệ thống điều hồ khơng khí đã dần dần hạ thấp nhiệt độ của khơng khí bên trong cabin từ giá trị ban đầu là 27 ºC đến khoảng 22 ºC. Đây là nhiệt độ dễ chịu đối với con người. Thời gian cần thiết để đạt được nhiệt độ 22 ºC cần khoảng 4-5 phút.
Hình 5.20: Đồ thị nhiệt độ của mơi chất lạnh trong dàn lạnh.
Tại đây, môi chất lạnh được giãn nở và bay hơi. Môi chất trao đổi nhiệt và làm giảm nhiệt độ đến 16.2 ºC. Thời gian để đạt dàn lạnh đạt được nhiệt độ này cần khoảng gần 7 phút.
Hình 5.21: Đồ thị của nhiệt độ môi chất trong máy nén.
Sau khi máy nén hoạt động thì mơi chất được nén lại với áp suất rất là cao vì thế khiến nhiệt độ của môi chất cũng tăng thêm. Theo như đồ thị thì nhiệt độ của mơi chất tang từ 10 độ C lên 60 độ C trong khoảng 3 đến 4 phút.
Hình 5.22: Đồ thị nhiệt độ của mơi chất trong dàn nóng.
Trong một chu trình làm lạnh, nhiệt độ của môi chất lạnh được hấp thụ bởi dàn nóng và được gia tăng áp suất bởi máy nén. Trạng thái nhiệt độ cao và áp suất cao của môi chất được chuyển thành thể lỏng ở dàn nóng. Nhiệt độ tăng từ 20 ºC lên tới 44 ºC sau khoảng 8.3 phút
Hình 5.23: Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở.
Van giãn nở loại bỏ áp suất từ mơi chất lạnh khi ra khỏi dàn nóng chuyển trạng thái của môi chất lạnh từ thể lỏng sang thể hơi. Giải thích lý do đồ thị có đường cong đi lên sau đó đốc xuống rồi mới tiếp tục di lên là bởi vì nhiệt độ của mơi chất thơng qua van tiết lưu thì có mối tương quan với nhiệt độ mơi chất trong giàn nóng nên đồ thị của 2 trường hợp này nó giống nhau chỉ khác về nhiệt độ ở van tiết lưu sẽ thấp hơn ở giàn nóng. Hình 5.23 cho thấy sự sụt giảm nhiệt độ so với nhiệt độ dàn nóng do giãn nở. nhiệt độ giảm từ 44 ºC xuống 5.6 ºC
5.8. So sánh năng suất của hệ thống điều hoà với các điều kiện đầu vào khác nhau
Hình 5.24: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của không gian đến nhiệt độ trong cabin. Với các mẫu xe Hatchback, Sedan và SUV được thử nghiệm với các thông số tương Với các mẫu xe Hatchback, Sedan và SUV được thử nghiệm với các thông số tương tự ngoại trừ khối lượng của khơng khí ( khơng gian trong cabin). AC mất nhiều thời gian hơn để có thể làm mát cabin đối với chiếc SUV, và nhanh hơn đối với Sendan và Hatchback do có khơng gian nhỏ hơn.
Hình 5.25: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong máy nén với công suất khác nhau.
Hình 5.26: Đồ thị so sánh nhiệt độ mơi chất lạnh trong dàn nóng với cơng suất khác
Hình 5.27: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở với công suất khác nhau.
Hình 5.28: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn lạnh với công suất khác nhau.
5.9. Kết luận
Sau khi hồn thành mơ phỏng hệ thống điều hoà trong MATLAB/SIMULINK , chúng em đã đạt được mục tiêu đề ra là duy trì nhiệt độ nhất định trong cabin xe. Biết được nhiệt độ của môi chất làm lạnh khi qua từng thành phần trong hệ thống điều hồ.
Việc xác thực cho tính thực nghiệm của mơ hình được xác minh bằng việc thay đổi các thông số đầu vào như “công suất máy nén”,”khối lượng khơng khí bên trong cabin”,”số lượng hành khách trên xe”. Từ đó kết quả có được từ các đồ thị đã cho thấy tính hợp lí của mơ hình.
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 6.1. Kết luận 6.1. Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu tài liệu cùng với sự hướng dẫn theo sát của thầy hướng dẫn nhóm chúng em đã thi cơng hồn chỉnh đề tài “Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều
hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm Matlab vào mô phỏng” đồng thời cải tiến
thành cơng một số tính năng mới giúp mơ hình dễ dàng tiếp cận hơn và đưa vào thực tiễn giảng dạy.
Với việc mơ phỏng hệ thống điều hồ ơ tơ trên ứng dụng MATLAB/SIMULINK đã giúp chúng em hiểu rõ hơn về hệ thống. Thấy được các yếu tố tác động đến hệ thống. Xây dựng nên một mơ hình mơ phỏng hệ thống điều hoà cũng hỗ trợ cho các bạn sinh viên dễ dàng tiếp cận và hiểu được nguyên lí hoạt động của hệ thống. Giúp các bạn có cái nhìn trực quan hơn.
Về phần thuyết minh, cuốn thuyết minh được nhóm chúng em biên soạn rõ ràng dựa trên những tài liệu chuyên ngành và kiến thức chúng em tự rút ra được, đảm bảo cung cấp đầy đủ nhất các kiến thức về hệ thống điều hịa cũng như cách vận hành mơ hình.
6.2. Hướng phát triển
Như chúng ta đã biết hệ thống điều hịa ơ tơ là một trong những hệ thống tiện nghi thiết yếu hàng đầu trên ơ tơ hiện đại. Vì vậy, việc trang bị cho sinh viên ngành ô tô những kiến thức lý thuyết và hơn hết là mơ hình thực tiễn của hệ thống điều hịa ơ tơ là vấn đề hết sức cần thiết. Song, để trang bị một chiếc ơ tơ nhằm mục đích giảng dạy và học tập về hệ thống điều hịa thì chi phí q lớn. Do đó, mơ hình hệ thống điều hịa tự động trên ơ tơ của chúng em là câu trả lời cho vấn đề này.
Qua việc mô phỏng hệ thống điều hoà trên MATLAB/SIMUINK với việc sử dụng định luật cân bằng năng lượng để xây dựng mơ hình mơ phỏng. Từ đó có thể biết được các thơng số ảnh hưởng đến mơ hình để chúng ta có thể phát triển hệ thống điều hồ trong thực tế giúp hệ thống làm việc với hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt.
[1] Nguyễn Oanh (2008), “ Ơ tơ thế hệ mới Điện lạnh ơ tơ”, nhà xuất bản Giao
Thông Vận Tải, 202 trang.
[2] “Hệ thống sưởi ấm và điều hịa trên ơ tô”, TS. Lê Thanh Phúc. [3] Diễn đàn Axeoto.com : https://axeoto.com/ .
[4] Diễn đàn Otohui.com : https://www.oto-hui.com/ .
[5] Tài liệu đào tạo kỹ thuật viên chuẩn đốn Toyota, “ Điều hịa khơng khí”. [6] “Giáo trình phương pháp tính”, Th.S Lê Thị Thanh Hải.
Tiếng anh.
[1] 2005 CAMRY ELECTRICAL WIRING DIAGRAM, cardiagn.com, 251 Pages.
[2] Steven Daly (2006), “Automotive Air Conditioning and Climate Control Systems”, 382 pages.
[3] A State Space Approach for the Dynamic Analysis of Automotive Air Conditioning System
[4] Boufadene, M. (2018). Modeling and Control of AC Machine using MATLAB®/SIMULINK. CRC Press
PHỤ LỤC
clear all close all clc
%% cabinspace
mr = 9000.50; % mass of air inside cabin [g]
cpr = 1.008; % specificheat at constant pressure at room in kJ/kg K Tin = 27; % Intial Temperature of cabin space
Cpe = 1.008; % Constant pressure at evaprator in kJ/kg K P = 1.2 ; % density of air in kg/m³
Uo = 4; % heat transfer co-efficient of vechile wall Ao = 30; % surface area of cabin
Ta = 21; % Temperature of ambient air
Mf = 0.001 ; % mass flow rate to cabin g/s
Cpa = 1.008; % Sp.heat at constant pressure at ambient point v = 8; % volume of cabin
Qs = 50 ; % heat load due to solar radiation Qps = 70 ; % sensible heat load per passengers N = 1 ; % no of passanger
Kf = 1.1 ; % Heat gain co-efficient of fan V = 0.115 ; % volumetricair flow
%------------------------------------------%
Ws = 0.009; % moisture content of the supply air Wa = 0.0158; % Moisture content of the ambient Air
Wr = 0.0113; % Moisture content of the air inside the vehicle
%% compressor parameters
n = 6; % number of cyclinders in compressor D = 0.14; % diameter of the cylinder
sp = 0.49; % relative piston stroke sp1 = 10; % piston stroke
Nc =11.50; % speed of compressor (rps)
nv = (0.3596+(1.1072*sp)-(0.4025*sp*sp)+(0.0001175*Nc)-(2.449*1.0000e- 08*Nc*Nc));
% volumetric efficiency of compressor vs = 0.087; % Refrigerant specific volume f1 = 0.281; % flow rate1
f2 = 0.115; % flow rate2
cpr1 = 1.436; % Specific heat of Refrigirant cpr2 = 0.955; % Specific heat of Refrigirant %% Evaporator parameters
Cp_E = 1.366; % Specific heat of Refrigirant in Evaprator hfg = .2450; % Latent heat of vaporization of water in kJ/kg Wm = 0.0113; % moisture content of the mixture air
Wg = 0.009; % moisture content of the mixture air
a1 = 0.125; % Heat transfer coefficient between air and evaporator wall a2 = 0.027; % Heat transfer coefficient between air and evaporator wall A1 = 0.53; % Heat transfer area of dry – cooling region in m
A2 = 3.265; % Heat transfer area of wet – cooling region in m hr2 = .3938; % Enthalpy of refrigerant at the evaporator core inlet hr1 = .2335; % Enthalpy of refrigerant at the evaporator core outlet
Vh1 = 0.004; % Air side volume of the evaporator core Vh2 = 0.016; % Air side volume of the evaporator core
%% Thermal Expansion valve
Mfv = 0.01; % mass flow of vapour Mfl = 0.001; % mass flow of liquid
cpv = 0.906; % Specific heat of Refrigirant in vapour phase cpl = 1.166; % Specific heat of Refrigirant in liquid phase
%% condensor parameters
Cp_C = 1.147; % Specific heat of Refrigirant in condensor hfg = .2450; % Latent heat of vaporization of water in kJ/kg Wm = 0.0113; % moiture content
Wg = 0.009; % moiture content
a1 = 0.125; % Heat transfer coefficient between air and evaporator wall a2 = 0.027; % Heat transfer coefficient between air and evaporator wall A1 = 2.83; % Heat transfer area of dry – cooling region in m
A2 = 0.55; % Heat transfer area of wet – cooling region in m hr2 = .4288; % Enthalpy of refrigerant at the evaporator core inlet hr1 = .2335; % Enthalpy of refrigerant at the evaporator core outlet Vh1 = 0.004; % Air side volume of the evaporator core
Vh2 = 0.016; % Air side volume of the evaporator core
%% Connecting model sim_time = 1000; sim('AC_Vfinal')
%% plotting graph results %% Ploting results Cabin
set(gcf,'color','cyan')
%-----------------------plot for Cabin Temperature------------------------% plot(T(:,1), T(:,2),'-r','linewidth',1) % DE of of temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
ylim([21 28]) % setting axis limit grid on
title('Đồ thị nhiệt độ ở cabin xe') legend('Nhiệt độ')
%% Ploting results Evaporator
figure('Name','Đầu ra của dàn lạnh') % Naming The figure set(gcf,'color','cyan')
%------------------plot for Evaporator temperature------------------------% plot(Evp(:,1), Evp(:,2),'-r','linewidth',1) % DE of of temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on
title('Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn lạnh') legend('Nhiệt độ')
%% Ploting results Compressor
figure('Name','Đầu ra của máy nén') % Naming The figure set(gcf,'color','cyan')
%----------------------plot for Compressor Temperature--------------------% plot(Comp(:,1), Comp(:,2),'-r','linewidth',1) % DE of temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
ylim([0 70]) grid on
title('Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong máy nén') legend('Nhiệt độ')
%% Ploting results Condenser
figure('Name','Đầu ra của dàn nóng') % Naming The figure set(gcf,'color','cyan')
%-------------------plot for Condensor Temperature------------------------% plot(Con(:,1), Con(:,2),'-r','linewidth',1) % DE of temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on
title('Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn nóng') legend('Nhiệt độ')
%% Ploting results TEV
figure('Name','Đầu ra của van giãn nở') % Naming The figure
set(gcf,'color','cyan')
%-------------------------plot for Tev Temperature------------------------% plot(Tev(:,1), Tev(:,2),'-r','linewidth',1) % DE of Temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on
title('Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở') legend('Nhiệt độ')
%% Sensitivity analysis
%-----------------------system response-analysis--------------------------% %---For differrent cabin space i.e with different quantity of air --------% for mr = [6000 9000 12000]
sim_time = 1000; sim('AC_Vfinal')
figure(6) % Naming The figure set(gcf,'color','cyan')
%----------------------plot for Cabin Temperature-------------------------% % nexttile
plot(T(:,1), T(:,2)) % DE of temp hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
ylim([21 28]) grid on
title('Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của không gian đến nhiệt độ trong cabin') end figure(6) Legend=cell(3,1); Legend{1}=' Hatchback'; Legend{2}=' Sedan'; Legend{3}=' SUV'; legend(Legend);
% resetting the value to intial condition mr = 9000;
%-------------------------------------------------------------------------% %%
%---------- Response for different no of passenger inside the car---------% for N = [1 2 3]
sim('AC_Vfinal')
figure(7) % Naming The figure set(gcf,'color','cyan')
%----------------------plot for Cabin Temperature-------------------------% plot(T(:,1), T(:,2)) % DE of of temp
hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on ylim([21 28])
title('Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của số lượng người trên xe đến nhiệt độ trong cabin') end figure(7) Legend=cell(3,1); Legend{1}=' 1 người'; Legend{2}=' 2 người'; Legend{3}=' 3 người'; legend(Legend);
% resetting the value N = 1;
%-------------------Components response-analysis--------------------------% %---------------------For different power input---------------------------% %%
for Nc = [8.6 11.75 16.00] sim_time = 1000;
sim('AC_Vfinal')
figure(8) % Naming The figure % subplot(2,2,1)
plot(Evp(:,1), Evp(:,2)) % DE of temp hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
title('Đồ thị so sánh nhiệt độ môi chất lạnh trong dàn lạnh với công suất khác nhau') figure(9)
plot(Con(:,1), Con(:,2)) % DE of temp hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on
title('Đồ thị so sánh nhiệt độ mơi chất lạnh trong dàn nóng với cơng suất khác nhau') figure(10)
plot(Comp(:,1), Comp(:,2)) % DE of temp hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
title('Đồ thị so sánh nhiệt độ môi chất lạnh trong máy nén với công suất khác nhau') figure(11)
plot(Tev(:,1), Tev(:,2)) % DE of Temp hold on
xlabel('Thời gian [s]') % Labeling axis ylabel('Nhiệt độ [°C]')
grid on
title('Đồ thị so sánh nhiệt độ môi chất lạnh trong van giãn nở với công suất khác nhau') end
figure(8)
Legend=cell(3,1);
Legend{1}=' Công suất đầu vào nhỏ hơn'; Legend{2}=' Công suất đầu vào giữ nguyên'; Legend{3}=' Công suất đầu vào lớn hơn'; legend(Legend);
Legend=cell(3,1);
Legend{1}=' Công suất đầu vào nhỏ hơn'; Legend{2}=' Công suất đầu vào giữ nguyên'; Legend{3}=' Công suất đầu vào lớn hơn'; legend(Legend);
figure(10)
Legend=cell(3,1);
Legend{1}=' Công suất đầu vào nhỏ hơn'; Legend{2}=' Công suất đầu vào giữ nguyên'; Legend{3}=' Công suất đầu vào lớn hơn'; legend(Legend);
figure(11)
Legend=cell(3,1);
Legend{1}=' Công suất đầu vào nhỏ hơn'; Legend{2}=' Công suất đầu vào giữ nguyên'; Legend{3}=' Công suất đầu vào lớn hơn'; legend(Legend); Nc = 11.75; %--------------------------presenting graphs------------------------------% figure(1) movegui('northwest') figure(2) movegui('west') figure(3)