CHƯƠNG 4 : Khảo sát hệ thống điều hòa trên xe Bus
4.2. Các thành phần điều hòa trên xe Bus
- Hệ thống điều hòa trên xe Bus là thiết bị không thể thiếu trên xe, giúp người dùng ln có những phút giây thư giãn trong khơng gian dễ chịu với mức nhiệt độ lý tưởng. Hệ thống này được cấu tạo từ nhiều chi tiết, bộ phận với các chức năng khác nhau, cụ thể như:
+ Máy nén
- Máy nén là một thiết bị trung gian giữa dàn lạnh và dàn hơi, được dẫn động bởi dây đai động cơ và ly hợp từ. Đây là bộ phận chuyển đổi chất làm mát có áp suất thấp từ dàn hơi thành khơng khí lạnh có áp suất cao di chuyển vào dàn lạnh.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 4.2 Máy nén
+ Dàn nóng
- Bộ phận tiếp theo trong cấu tạo hệ thống điều hịa trên Ơ tơ cần phải kể đến là dàn nóng. Bộ phận này bao gồm các ống nhỏ và cánh nhơm tản nhiệt được lắp phía trước két nước. Dàn nóng giúp chuyển đổi mơi chất lạnh từ dạng hơi thành dạng lỏng ở áp suất và nhiệt độ cao.
Hình 4.3 Dàn nóng điều hịa
+ Dàn lạnh
- Dàn lạnh có thiết kế nhỏ hơn dàn nóng, với nhiệm vụ làm bay hơi môi chất lạnh dạng hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp. Khi môi chất lạnh được giảm nhiệt độ
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 4.4 Dàn lạnh điều hịa
4.3. Ngun lí hoạt động của mơi chất lạnh
Hình 4.4 Sơ đồ đường đi của môi chất lạnh
1-Máy nén 2,3-công tắt áp suất trên đường thấp áp và cao áp 4-cụm giàn nóng
5-quạt giàn nóng 6-quạt giàn lạnh 7-cụm giàn lạnh 9-Van tiết lưu 10- Bình tách ẩm 11-Bình chứa
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
- Nguyên lí hoạt động như sau:
+ Đầu tiên máy nén lạnh (1) được nối với động cơ thông qua dây cura hút chất làm lạnh ở thể khí rồi nén ở áp suất cao. Khi bị nén, nhiệt độ chất làm lạnh tăng lên và nó được đẩy sang giàn nóng (4) nằm ở phía đầu xe. Ở giàn nóng do được tản nhiệt ở áp suất cao nên chất làm lạnh hóa thành thể lỏng và chuyển sang van tiết lưu (8). Tại giàn nóng bốn quạt giàn nóng làm viêc với cơng suất lớn hút hơi nóng trong giàn ngưng tụ thổi ra ngoài.
+ Tiếp theo tại van tiết lưu áp suất giảm đột ngột nên chất làm lạnh hóa hơi và chuyển tới giàn lạnh. Ở đây nó lấy nhiệt từ mơi trường xung quanh và khiến nhiệt độ giảm xuống, hơi lạnh được quạt gió thổi ra mơi trường.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ MƠ PHỎNG CFD 5.1. Phương pháp mơ phỏng bằng phần mềm CFD Ultrafluidx
- Mô phỏng CFD (cịn được gọi là Mơ phỏng động lực học dòng chảy) là một nhánh của cơ học chất lưu (fluid mechanics) sử dụng phương pháp số và cấu trúc dữ liệu nhằm phân tích và giải quyết các bài toán liên quan đến chuyển động của chất lưu (khí, lỏng). Kết quả mơ phỏng thu được giúp ta hiểu sâu về bản chất của dòng chảy và các tác động của nó tới q trình khảo sát. Để thực hiện các mơ phỏng CFD thì chúng ta sẽ sử dụng phần mềm mô phỏng Ultrafluidx.
5.1.1. Các giả thiết của bài tốn mơ phỏng CFD
- Mơ hình vỏ xe là tuyệt đối cứng, không xảy ra sự biến dạng của vỏ xe trong suốt q trình mơ phỏng.
- Bỏ qua quá trình trao đổi nhiệt giữa vỏ xe và khơng khí.
- Bề mặt vỏ xe là bề mặt nhẵn, gầm xe được bọc phẳng (không xét đếncác yếu tố khác như gương chiếu hậu, gạt mưa, các gân, khe rãnh, hốc bánh xe, ăng ten, tay nắm cửa, …).
- Vận tốc dịng khí tại đầu vào của khơng gian mơ phỏng có phương song song với trục dọc của xe, hướng từ đầu xe tới đi xe và có giá trị khơng đổi trong q trình mơ phỏng (Vkk = const).
- Vận tốc khơng khí tại bề mặt vỏ xe và bề mặt giới hạn của vùng không gian mô phỏng bằng 0 m/s.
- Khơng xét đến bán kính cong của kính chắn gió phía trước và kính phía sau xe (coi kính chắn gió phía trước và kính phía sau xe là các mặt phẳng).
5.1.2. Quy trình giải một bài tốn CFD
Bước 1: Trước tiên xử lý – Phân tích vấn đề. Bước 2: Tạo mơ hình.
Bước 3: Chia lưới.
Bước 4: Đặt tải và điều kiện biên.
Bước 5: Chọn mơ hình giải tốn và tiến hành giải. Bước 6: Hậu xử lý kết quả - Phân tích dữ liệu.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Bước 1: Tiền xử lý – Phân tích vấn đề
- Xác định loại bài tốn: Bài tốn dịng chất khí (hay lỏng) bao ngồi, hay bao trong, hay bài tốn nhiệt, …
- Chọn mơ hình tính tốn 2D hay 3D.
- Tùy vào hình dạng của mơ hình tính tốn mà chọn kiểu phần tử thích hợp.
Bước 2: Tạo mơ hình
- - Để xây dựng mơ hình 3D trong nghiên cứu khí động học Ơ tơ, các nhà nghiên cứu thường sử dụng các phần mềm thông dụng trong thiết kế CAE như: Solid Works, Catia, Avacus, ... Sau đó, mơ hình 3D sẽ được đưa vào trong môi trường Ultrafluidx. Tuy nhiên trong đề tài này, em chọn sử dụng phần mền Catia V5 R21 để hổ trợ thiết kế mơ hình 3D.
- Do thiết kế mơ hình 3D là đối xứng theo phương dọc, do đó trong q trình tính tốn chỉ sử dụng 1/2 mơ hình, bằng cách này sẽ làm giảm khơng gian tính tốn, từ đó sẽ làm giảm thời gian tính tốn mà vẫn đảm bảo độ chính xác của bài tốn.
Bước 3: Chia lưới
Đây là bước quan trọng vì kết quả tính tốn phụ thuộc nhiều vào độ mịn của lưới.
- Chia lưới:
+ Chia lưới tự động hay thủ công: Chia lưới tự động có ưu điểm là nhanh nhưng đơi khi khơng chính xác ở những chỗ có biên dạng thay đổi đột ngột. Ngược lại chia lưới thủ công sẽ tốn rất nhiều thời gian, nhưng có kết quả chính xác. Vì vậy
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
+ Chọn các kiểu lưới sẽ áp dụng cho mơ hình tính. Trong CFD có viết về 3 kiểu lưới là: kiểu C, kiểu O, và kiểu H. Trên thế giới hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ việc chia lưới giúp chúng ta tạo ra những lưới trơn mịn và chính xác như Gridgen, Gambit, Hyper Mesh, Ansys CFX, ICEM…
- Một điều quan trọng là tạo ra mơ hình và chia lưới đảm bảo máy tính có thể chạy được. Lưới càng dày sẽ cho kết quả càng chính xác, nhưng ngược lại sẽ tốn nhiều thời gian để giải và địi hỏi máy tính phải có cấu hình cao. Nên tìm cách để càng đơn giản mơ hình càng tốt (ví dụ với mơ hình đối xứng, thay vì vẽ tất cả thì ta chỉ cần khảo sát một phần đối xứng mà kết quả thu được là như nhau).
Bước 4: Xác định điều kiện biên và xác định thông số đầu vào
- Kết hợp các điều kiện biên thỏa mãn để tạo thành tập hợp các điều kiện biên: + Đối với một lưu chất nhớt, điều kiện biên trên một bề mặt giả thiết khơng có vận tốc tương đối giữa bề mặt và lưu chất ngay bề mặt. Điều này được gọi là điều kiện khơng trượt. Nếu bề mặt là tĩnh và dịng di chuyển qua nó thì tại bề mặt:
u = v = w = 0 (cho một dịng nhớt)
+ Ngồi một điều kiện khơng trượt tương tự như trên ta có thể kết hợp với điều kiện nhiệt độ tại bề mặt. Nếu nhiệt độ bề mặt vật liệu bằng Tw (nhiệt độ vách), khi đó nhiệt độ ngay tại lớp lưu chất tiếp xúc với bề mặt cũng là Tw, thì điều kiện biên thích hợp của nhiệt độ khí T là:
T = Tw (tại vách)
+ Nếu khơng biết nhiệt độ vách (ví dụ nếu nó đang thay đổi theo một hàm chứa biến thời gian, do có sự truyền nhiệt tới hoặc ra khỏi bề mặt), khi đó định luật Fourier về dẫn nhiệt sẽ là cơ sở xây dựng điều kiện biên tại bề mặt. Chúng ta biểu thị qw
nhiệt tức thời tại vách, khi đó theo định luật Fourier:
+ Theo định nghĩa bên trên nếu qw = 0 nghĩa là khơng có sự truyền nhiệt (vách đoạn nhiệt), khi đó điều kiện biên là:
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
+ Với lưu chất khơng nhớt, dịng trượt qua bề mặt (khơng có ma sát), do đó tại bề mặt, ta coi dịng khơng phải tiếp xúc với bề mặt:
vn 0
- Xác định các thơng số đầu vào ảnh hưởng đến q trình tính tốn:Trọng lực, áp suất, nhiệt độ, vận tốc, …Chỉ xét đến những thành phần ảnh hưởng tới bài toán.
Bước 5: Giải bài toán
- Sau khi thực hiện hết 4 bước trên, ta tiến hành giải bài toán:
+ Thiết lập thuộc tính dịng chảy: Mật độ, độ nhớt, độ dẫn nhiệt, … + Thiết lập bước lặp cho lời giải: Theo dõi lời giải hội tụ và giảm sai số trong khoảng cho phép.
+ Chọn chế độ phân tích là chảy tầng hay chảy rối. + Chạy chương trình để giải bài tốn.
- Bước này tốn rất nhiều thời gian, nên trong quá trình giải cần kiên nhẫn theo dõi tiến trình của nó để nếu có sai sót thì có thể hiệu chỉnh lại ngay.
Bước 6: Hậu xử lý kết quả - Phân tích dữ liệu
- Sau khi giải bài tốn, chúng ta tiến hành đọc kết quả.
- Tùy vào mục đích bài toán mà ta chọn và đọc các kết quả đầu ra tương ứng, ví dụ như: trường phân bố áp suất, trường phân bố vận tốc, trường phân bố nhiệt, âm thanh, …
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
- Sử dụng kết quả thu được để tính tốn thơng số mới như tính sức cản sau khi có kết quả phân bố áp suất và vận tốc, rồi suy ra hệ số lực cản.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN TẢI TRỌNG LÀM MÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRONG Ơ TƠ
6.1. Giới thiệu:
Hệ thống điều hịa khơng khí là cần thiết trong ơ tơ để duy trì điều kiện thoải mái. Do đó, điều quan trọng là phải nghiên cứu phản ứng thoáng qua của xe trong điều kiện lái xe thực tế. Phương pháp cân bằng nhiệt (HBM) được sử dụng để ước tính tải trọng sưởi ấm và làm mát phát triển bên trong cabin xe. Tính tốn tải trọng của hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ được tính tốn và trình bày. Hàng tấn điện lạnh cần thiết cũng được tìm ra từ tính tốn tải làm mát và đánh giá về tính tốn tải làm mát cũng được trình bày. Nghiên cứu này gives tải làm mát tổng thể và tiêu thụ điện năng AC có thể được sử dụng bởi các kỹ sư HVAC để thiết kế hệ thống AC xe hơi hiệu quả hơn. Chỉ bằng cách biết tải trọng làm mát và nguồn tải nhiệt, chúng ta mới có thể phát triển hệ thống thơng minh để giảm mức tiêu thụ AC.
6.2. Phương pháp và tính tốn
Một mơ hình gộp của cabin xe đã được xem xét để tính tốn tải trọng nhiệt. Một số tải hoạt động trên cabin xe và chúng được phân loại theo chín loại khác nhau. Tổng hợp của tất cả các loại tải sẽ là tăng tải nhiệt tổng thể cabin tức thời. Do đó, cơng thức tốn học của mơ hình có thể được tóm tắt là
Hình 6.1 sơ đồ cho thấy các loại tải trọng nhiệt khác nhau gặp phải trong một cabin xe điển hình. Một số tải trọng trên đi qua các tấm / bộ phận cơ thể xe, trong khi những người khác là độc lập với bề mặt.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 6.1 Tải nhiệt khác nhau
Tải trọng trao đổi chất:
Lượng này được coi là một sự tăng nhiệt của khơng khí cabin và được gọi là tải trao đổi chất. Tải trọng trao đổi chất có thể được tính bằng cách
Tải bức xạ mặt trời: Bức xạ trực tiếp là một phần của sự cố bức xạ mặt
trời trực tiếp tấn công một bề mặt of thân xe, được tính tốn từ
Bức xạ khuếch tán là một phần của bức xạ mặt trời là kết quả của bức xạ gián tiếp của ánh sáng ban ngày trên bề mặt. Trong một ngày nhiều mây, hầu hết các bức xạ mặt trời được nhận từ bức xạ khuếch tán này. Sự gia tăng nhiệt bức xạ khuếch tán được tìm thấy bởi
Bức xạ phản xạ đề cập đến một phần tăng nhiệt bức xạ được phản xạ từ mặt đất và tấn công các bề mặt cơ thể của xe. Bức xạ phản xạ được tính bằng
Tải mơi trường xung quanh: Sự gia tăng nhiệt chỉ ra rằng hiệu ứng dữ liệu
weather là rất quan trọng vì sự thay đổi nhiệt độ mơi trường xung quanh ảnh hưởng đến việc tính tốn tải làm mát bên ngồi và bên trong. Tải trọng khí thải: Xe có động
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
cơ đốt trong tạo ra khí thải. Nhiệt độ cao của khí thải the có thể góp phần tăng nhiệt của cabin thông qua sàn cabin.
Tải động cơ: Tính tốn tải trọng động cơ nên được xem xét trên các điều
kiện hoạt động nghiêm trọng của việc lắp đặt động cơ như đầu ra động cơ cao, tốc độ xe thấp hoặc nhiệt độ mơi trường nóng. Khả năng truyền nhiệt của bộ tản nhiệt phụ thuộc vào tính khí tiết chế của khơng khí xung quanh.
Tải trọng thơng gió: Khơng hiệu quả khi sử dụng khơng khí nóng xung quanh
để thơng gió khi cần làm mát.
Tải AC: Tải AC được sử dụng để duy trì sự thoải mái trong điều kiện lái
xe. Ước tính tải trọng nhiệt khác nhau trong cabin xe có thể là một đánh giá về những thay đổi năng động đối với tải AC xảy ra trong điều kiện nghiêm trọng
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 7: PHÂN TÍCH TỐI ƯU HỆ THỐNG DẪN GIĨ CHO KHOANG KHÁCH
7.1. Phương pháp.
Hình 7.1 Phân tích lưu đồ cho mơ phỏng luồng khơng khí cabin
7.2. Phân tích luồng khí trong cabin
Trong giáo phái này, đường dẫn luồng khơng khí, quỹ đạo của các bình xịt bị ơ nhiễm và ACH trong các phương tiện được chọn đã được mô phỏng. Các mô phỏng dựa trên việc sử dụng một hệ thống HVAC và được hoàn thành theo các điều kiện ranh giới được xác định. Các mẫu luồng khơng khí cabin trong phương tiện được chọn được hiển thị trong hình.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 7.2 Luồng khơng khí hợp lý hóa trong xe bt điển hình được chọn.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
(a)
(b)
Hình 7.3 Luồng khơng khí trong bus điển hình đã chọn (a) chế độ xem trên cùng; (b) Góc nhìn bên lề
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
KẾT LUẬN Đơn vị thực tập :
Qua thời gian thực tập tại THACO Trường Hải đã giúp em rất nhiều trong công việc học tập. Giúp em định hướng được những cơng việc mình sẽ làm sau khi tốt nghiệp. Được làm việc, học tập trong một môi trường năng động giúp em lĩnh ngộ được rất nhiều điều hay từ thực tế mà ở ghế nhà trường em chưa có điều kiện tìm hiểu.
Sinh viên được vào làm việc, học tập tại nhà máy giúp nắm vững nhiều kiến thức chuyên ngành, được rèn luyện nhiều kỹ năng mềm, kỹ năng giao tiếp cũng như làm việc nhóm.
Đề tài thực tập :
Trên cơ sở vận dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu khoa học đi từ lý thuyết đến thực tiễn, báo cáo thực tập với đề tài “ Sử dụng phần mềm CFD tính tốn
cơng suất hệ thống điều hịa khơng khí và phân tích tối ưu hệ thống dẫn gió cho khoang khách xe Bus TB120S ’’ tại Công ty cổ phần ô tô Trường Hải (THACO) đã
tập trung phân tích và làm rõ những nội dung như sau: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống điều hịa.
- Phân tích tối ưu hệ thống dẫn gió.
- Tổng quan hệ thống điều hịa khơng khí.
=> Qua đó ta thấy được cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa