Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỐNG NHIỆT
4.2. Phương pháp thực nghiệm
Đề tài của luận văn được thực hiện theo trình tự như sau:
Hình 4.4 Tóm tắt quá trình thực hiện đề tài
Khảo sát các loại ống nhiệt và lựa chọn ống nhiệt phù hợp
Tính toán thiết kế mô hình thí nghiệm Khảo sát các đối tượng nghiên cứu
Tiến hành thực nghiệm khảo sát hoạt động của ống nhiệt tận dụng
nhiệt thải xe máy
Xác định các thông số của ống nhiệt
Đưa ra các kết quả nghiên cứu
Kết luận và kiến nghị
4.2.1. Phương pháp nghiên cứu
4.2.1.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết a. Phương pháp kế thừa
Kế thừa có chọn lọc với kết quả nghiên cứu của các tác giả đã nghiên cứu về lĩnh vực ống nhiệt đặc biệt là ống nhiệt vòng và ống nhiệt trọng trường thông qua các công trình khoa học đã được công bố.
Tìm hiểu một số ống nhiệt có sẵn ở trong nước.
Tiếp cận và tiếp thu các ý kiến của các chuyên gia, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực ống nhiệt.
Tiến hành khảo sát công nghệ và thiết bị, tìm hiểu phân tích thiết bị để nắm bắt được các thông số cơ bản và công nghệ, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị làm cơ sở so sánh, đánh giá thiết bị khi nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
Tìm hiểu các ưu điểm và nhược điểm của các loại ống nhiệt hiện có để nghiên cứu, ứng dụng, xác định ra một hệ thống ống nhiệt tận dụng nhiệt thải phù hợp, hiệu quả và tiết kiệm chi phí chế tạo, chi phí vận hành.
Trên cơ sở tiếp cận, tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên môn, tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở vững chắc cho quá trình nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian, công sức, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả tốt cho đề tài.
b. Phương pháp giải tích toán học
Áp dụng các công thức toán học về lĩnh vực truyền nhiệt nói chung và lĩnh vực ống nhiệt nói riêng để giải quyết các bài toán thiết kế theo hướng tạo ra mô hình vật lý cũng như xử lý các kết quả thực nghiệm.
4.2.1.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Sử dụng mô hình đã chế tạo để tiến hành các thí nghiệm thực tế và sử dụng có thiết bị đo phù hợp với độ chính xác cao để thu được các kết quả thí nghiệm có độ tin cậy cao.
Thay đổi các thông số đầu vào có thể điều chỉnh được của hệ thống, rồi thực hiện các thí nghiệm để đánh giá hoạt động của hệ thống thông qua các thông số đầu ra.
Các thí nghiệm được tiến hành nhiều lần với các điều kiện môi trường khác nhau nhằm tạo độ tin cậy cao cho các kết quả thu được. Kết quả thực nghiệm cuối cùng là sản phẩm của việc phân tích những kết quả thu được khác nhau.
4.2.2. Các thiết bị đo và phương pháp đo - Máy do nhiệt độ cầm tay – TPI 343C2 Dual input Digital Thermometer:
+ Xuất xứ: TPI – ENGLAND + Số kênh do: 2 kênh
+ Hiển thị: T1, T2 hay T1 – T2 . + Khoảng đo: -50C đến 1350C.
+ Ðộ chính xác: ± 0,3C.
+ Ðộ phân giải: ± 0,001C.
Hình 4.5 TPI 343C2 - Đồng hồ đo áp suất chân không – DV-22N
+ Xuất xứ: JB – USA
+ Thang đo:Microns, PSIA, InHg, mBars, Pascals, Torr, mtorr + Nhiệt độ môi trường: +32°F to +120° F (0°C to 48.9°C) + Ðộ chính xác: 25 – 12000 microns.
+ Áp suất đo lớn nhất: 300 PSI
Hình 4.6 DV22-N
Hình 4.7 JB Digital Vacuum Gauge DV-22N
- Đồng hồ đo tốc độ gió: AR826 + Xuất xứ: Smart Sensor_ Hongkong
+ Vận tốc đo: 0.3-45m/s
+ Nhiệt độ làm việc: 0°C đến 45°C + Ðộ chính xác: ±3% ±0.1dgt.
+ Thang đo: M/s, Ft/min, Knots km/hr, Mph
Hình 4.8 Đồng hồ đo tốc độ gió AR826
Hình 4.9 Air Flow Anemometer AR826 - Ống đong:
+ Dùng để đo thể tích lượng môi chất nạp vào ống nhiệt
Hình 4.10 Ống đong
4.2.3. Phương pháp tiến hành thí nghiệm trên mô hình Công tác chuẩn bị:
Tiến hành chuẩn bị hệ thống ống nhiệt hoàn chỉnh đã được kết nối, được hút chân không và chưa nạp môi chất công tác.
Môi chất công tác: Nước nguyên chất.
Nước lọc đựng trong chai được hâm nóng đến 60oC, tương đương với nhiệt độ ban đầu của thực phẩm cho vào thùng.
Chuẩn bị các thiết bị đo: Áp suất, nhiệt độ, vận tốc, thể tích.
Bảng ghi số liệu.
Các dụng cụ cần thiết khác.
Quy trình tiến hành thí nghiệm:
Nạp môi chất vào ống nhiệt theo từng lượng nhất định. Thí nghiệm được tiến hành ở 5 giá trị môi chất nạp khác nhau, tương ứng với 5 tỉ lệ nạp khác nhau.
Cho xe vận hành, điều chỉnh lượng gas xe tương ứng theo vận tốc khói thải là 5m/s.
Cứ sau mỗi 10 phút vận hành đo thông số 1 lần ghi vào bảng thông số, thí nghiệm được tiến hành liên tục trong thời gian 60 phút tương ứng với thời gian giao hàng xa nhất.
Các thí nghiệm được thực hiện tại nhiều thời điểm khác nhau trong ngày, để có kết quả đa dạng.
Sau 60 phút vận hành, tương ứng với 6 giá trị các thông số đo tại các vị trí khác nhau của ống nhiệt, bao gồm:
Áp suất dư tại bình bay hơi, Pd
Nhiệt độ bề mặt tại ngõ ra của thiết bị bay hơi, Te
Nhiệt độ bề mặt tại ngõ ra thiết bị ngưng tụ, Tc
Nhiệt độ thùng giao thực phẩm, Tth
Nhiệt độ khói ra, Tk. Công việc sau mỗi thí nghiệm:
Sau khi kết thúc mỗi thí nghiệm tiến hành dừng xe.
Thu hồi hết nước trong ống nhiệt vào bình chứa rồi tiến hành lưu mẫu để tham chiếu cho các lần sau.
Dùng khí Nitơ thổi, vệ sinh sạch ống nhiệt.
Hút chân không hệ thống rồi giữ hệ trong điều kiện chân không trong thời gian 60 phút để thử kín cho lần thực nghiệm tiếp theo.
Vệ sinh khu vực thí nghiệm.
Nhập số liệu vào máy bằng chương trình Excel.
Xây dựng miền thực nghiệm:
Theo kết quả tính toán lý thuyết thì tỷ lệ nạp của ống nhiệt tận dụng nhiệt thải xe máy thay đổi trong khoảng 49% đến 88%. Để kiểm tra và đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống theo tỷ lệ nạp thì thực nghiệm cần phải được tiến hành trong khoảng này. Với tỷ lệ nạp theo phụ tải trung bình là 78%, luận văn đã tiến hành các thí nghiệm theo 5 mức tỷ lệ nạp khác nhau là: 58%, 68%, 78%, 88%, 98%. Kết quả được trình bày trong mục tiếp theo.