Trong nghien ciiu nay se nghien ciiu xay dung md hinh tinh toan qua trinh trao doi nhiet xe va danh gia hieu qua chlng ndng Clia bat khi xe do ngoai trdi.. XSy dung md hinh tinh toan qua
Trang 1NGHIEN cuu-TRAO eoi
NGHIEN CLFU QUA TRINH TRAO D 6 | NHIET VA OANH GIA HIEU QUA BAT CHE N A N G XE CON KHI D 6 N G O A I T R Q I
THE HEAT EXCHANGE STUDY AND EFFECTIVE EVALUATION OF COVER
CAR WHEN THE CAR IS RADIATED SUN
Nguyln The Lmrag
Trudng Dai hpc Bach Khoa Ha Ngi
TOM TAT
Khi 6 to do ngodi trai md khong co thiet bi bdo ve ldm cho nhiet do trong xe tdng cao, ldm tdng khd ndng ldo hoa cdc chi tiet, gdy nguy hgi cho con nguai vd ldm tdng nguy ca chdy no tren
xe Nghien cicu ndy se se tinh todn trao doi nhiet trong xe vd vd ddnh gid hieu qud bgt che ndng xe con khi do ngodi trai Nhirng kit qud nghien ciru chi ra rdng, nhiet do trong xe cao nhdt Id 66,7°C khi xe do ngodi trai md khong co bgt che ndng, khi su dting bgt mol lap vd ba lop, nhiet do cao nhdt trong xe idn lu0 Id 52,9°C vd 49,3''C Ket qud tinh todn cQng chi ra rdng, gud trinh trao doi nhiet chu yeu xdy ra a be mat kinh truac vd sau, trung binh khi dung bgt mot lop vd ba lap tong luang nhiet tod vdo xe trung binh gidm ldn luat Id 38,9% vd 65, l%so vai khi khong su dung bat
Tir khoa: Biec xg, mat trai, bgt che ndng, oto, trao doi nhiet
ABSTRACT
When vehicle is parked in the open air without the sunscreen; the temperature inside the car is much higher than the environmental temperature High temperature will accelerate the auto parts, interior aging and damage This research will calculate the heat exchanges of car and evaluate effective cover car when the car is radiated the sun, the results showed that, the highest temperature inside car was 66, ?"€ without car cover, in case of using one layer and there layers car covers, the highest temperature inside car were respectively 52.9°C and 49.3"C The results also showed that, the heat exchanges were more effective on before and after of car glass surface, the average heat total was transmitted from radiation ofthe sun to inside car when using one layer and there layers car cover decreased respectively 38.9 % and 65.1% compared to no car cover
Keywords: Sun, radiation, cover car, heat exchange, car
Trang 21 DAT VAN DE
Trong nhiing ngay nang nong, xe bi
phoi ngoai trdi co nhiet do cao co thg gay bong,
nggt ngat, anh hudng xau dgn nao bp, tham
chi gay tu vong Chat benzen co nhigu tren be
mat nhua ciia bang dieu khien, npi that xe, ghe
ngoi, ong dan khi, co the gay hai cho than, gan,
dan den cac benh bach cau, ung thu 50mg la
miic benzen cho phep, tuy nhien, khi dong kin
Clia, mirc benzen len den 400-800 mg, cao hem
8 lan miic cho phep Dac biet, khi dau xe dudi
nang he (khoang 40°C), lugng benzen co thg
dat 2.000 - 4.000 mg, vo cimg nguy hai Ngudi
thudng xuyen ngoi trong xe kin trong ngay
nang ndng de tich tu chat dpc va mic benh
Do xe dudi nang gat va nhiet dp cao
trong thdi gian dai con anh hudng it nhigu dgn
be mat son, tac dpng true tigp den ngoai that va
ngi that, ldp son nhanh xuong cap, cac chi tiet
nhua, da va do go trang tri ben trong giam tudi
thp va lao hoa do chiu tac dgng ciia hai nong
Ngoai ra, khi do xe ngoai trdi dudi nang gat,
nhiet dp ciia nhung vat dl chay no dg trong xe
nhu bat lira, Ion nudc nggt hay binh ciiu hoa
mini tang cao gay ra mdi nguy hiem chay no
trenxe [1]
De khac phuc tinh trang tren, nhieu
giai phap da dugc dua ra nhu dd xe dudi bdng
ram, sii dung cac bat chong nang, phim chdng
ndng, migng dinh phan quang Phuang phap
mang lai hieu qua va dugc sir dung phd biln la
bat chong nang bang vai phan quang [2] Hien
nay, chua co cdng trinh nghien ciiu nao dugc
cong bo vg qua trinh trao dli nhiet cua xe va
danh gia hieu qua chong ndng cua bat khi xe
dd ngoai trdi Trong nghien ciiu nay se nghien
ciiu xay dung md hinh tinh toan qua trinh trao
doi nhiet xe va danh gia hieu qua chlng ndng
Clia bat khi xe do ngoai trdi
2 XAY DUTVG M 6 HINH TINH TOAN QUA TRINH TRAO DOI NHIET XE CON KHI DO NGOAI TROfI
2.1 Doi tuong nghiSn cihi
Trong nghien ciiu nay, tac gia lira chpn
xe con Ford Laser 1.8L lam doi tugng nghieu cim qua trinh trao ddi nhiet ciing nhu hieu qua che nang cua bat che nang, thong so kich thudc ca ban ciia xe nhu sau: Chieu dai: 4,47 (m), chigu rpng 1,705 (m), chieu cao 1,43 (m), chieu dai ca sd 2,610 (m)
2.2 XSy dung md hinh tinh toan qua trinh trao d6i nhigt xe con do ngoai trM khong co bat
Mo hinh tinh toan qua trinh trao doi nhiet ciia xe khi do ngoai trdi trong trudng hop
cd bat va khong cd bat dugc thuc hien nhu sau:
ra kinh trudc (phia Dong):
a kinh sau (phia Toy);
a kinh ben Irai (phia Bac), 'ca kinh ben phai (phia Nam)
Qj- Nhi^t toa vao xe qua c Q,-Nhi$t toa vdoxe qua a
Qf Nhiit toa vao xe qua a
Qf Nhi?t toa vao xe qua c
Qf Nhi0t toa vdo xe qua r
Qf Nhiet toa vao xe qua mat ben Irai (phia Bac);
Qf Nhiet toa vao xe qua mat ben phat (phia Nam)
Hinh I Mo hinh tinh todn trao doi nhiet
Biic xa mat trdi chigu xuong be mat xe theo nhieu phuang khac nhau vdi cudng dp
ISSN 0866 - 7056
TAP CHi CO KHi VIET NAM, Sd 7 nam 2017
Trang 3NGHIEN ClJU-TRAO 0 6 l
khac nhau Nang lugng tan xa theo cac hudng
Ddng - Tay - Nam - Bac va Idn nhat chu ygu
theo hudng Ddng-Tay [3], vi vay, trong nghien
ciiu nay, hudng dd xe dugc chpn theo hudng
Dong - Tay Hinh 1, chi ra md hinh tinh toan
qua trinh trao ddi nhiet khi 6 to do ngoai trdi
theo hudng Ddng-Tay Hinh 1, chi ra rang, be
mat xe con chu yeu gdm hai dang la be mat
kinh va bg mat thep co gan ni hoac bdng dg
each nhiet, each am, qua trinh trao ddi nhiet
trong xe la qua trinh trao ddi nhiet phiic tap,
bao gdm biic xa nhiet tir mat trdi lgn be mat
xe va vao trong xe, qua trinh truyen nhiet tir
be mat xe vao trong xe Dg tang dp chinh xac
trong qua trinh tinh toan trao doi nhiet, xe se
dugc chia thanh nhieu be mat, bao gdm be mat
kinh va bg mat thep, bg mat kinh bao gdm be
mat kinh trudc Q , kinh sau Q , kinh bgn trai
Q, va ben phai Q^ (hinh I) Be mat vd thep bao gdm phan bg mat vo thep tren ndc xe Q^, be mat vo thep bgn canh bgn trai Q^ va ben phai
Q, (hinh 1) Khi xe do ngoai trdi, ddng co dot trong khdng Iam viec, vi vay trao ddi nhiet tir ddng ca vdi khoang trong xe khdng dang ke, tuong tu nhiet biic xa tir mat dudng vao gam
xe cung khdng dang kg, trong nghign ciiu nay
se bo qua qua trinh trao ddi nhiet cua dpng ca
va mat dudng vao trong khoang xe
So lieu cong bo trong quy chuan xay dung Viet Nam, 2008 [1] chi ra cudng do biic
xa mat trdi theo cac hudng, theo thdi gian va theo cac thang trong nam trong ciia Ha Ndi, kgt qua cho thay cudng dp biic xa ldn nhat vao thang 7, so lieu cudng dp biic xa nhiet trung binh cua thang 7 dugc chi ra trong bang 1
J / Birc xg nhiet trung binh thdng 7 theo cdc hu&ng (W/m^) vd cdc gid trong ngdy:
Hirong
Bac
Nam
Dong
Tay
Ngang
Gifr mat trfri (h)
10
150.4
146.4
185.7
137.4
155
11
158
157 5 174.3 148.1 159.5
12 160.6 161.3 160.9 160.9 160.9
13
158 157.5 148.1 174.3 159.5
14 150.4 146.4 137.4 185.7
155
15 137.9 128.6 122.2 190.8 144.9
16 120.2
105 101.5 183.4 127.5 Theo hinh I, tdng nhiet tda vao xe dugc tinh nhu sau:
I : Q = Q , + Q , + Q3 + Q , + Q3 + Q3 + Q , + Q , ( W ) (1) Trong dd: Nhiet tda vao trong xe chia ra lam hai phan, qua vo va qua cira kinh, sau day se trinh bay chi tilt each tinh trong hai phan tren
- Nhiet toa vao xe qua cua kinh bao gdm biic xa va truyen nhiet qua vach phang, dudi day (a cong thlic xac dinh nhiet tda vao xe qua cira kinh:
Trong do, nhiet toa do birc xa mat trdi qua cac ciia kinh dugc tinh theo cdng thiic sau [4]: cr
Trang 4NGHIEN CO'U-TRAOD6I
Q , , ^T,.T,.T,.T y.q.F
^^bxki 1 2 3 4 ' ' I
(3)
Cidd:
T|^0,9: He sd trong suit cua kinh;
Tj=0,8: He s l bSn mat kinh;
T3=0,75: He sd che khuat ciia khung;
T^=0,65: He so tan xa che chan;
7=0,9: He so xuyen qua ciia kinh;
q: Biic xa mat trdi di den be mat kinh;
F^: Dien tich b l mat kinh thii i (i=l-4)
Truyen nhiet qua cac cira kinh xac dinh
theo cdng thiic sau [5]:
k^i He sd truygn nhiet ciia kinh, vdi
kinh xe cd chilu day 5 mm, tir do tinh dugc k^
= 11,162 (W/m^K)
At: Do chenh lech nhiet do giiia trong
xe va ngoai xe qua cac cira kinh;
F|=l,26 (m^): Dien tich kinh trudc xe;
Fj=0,89 (m^): Dien tich kinh sau xe;
F3=^F^=0,5 (m^): Dien tich kinh ben ciia xe
- Nhigt toa vao xe qua vd xe dupc tinh
theo cdng thiic sau:
Qv^Qv5+Qv6+Qv7 = 2Qv, (i^5^7) (5)
Q^=k.F^.A„ (6)
k: He so truyen nhiet cua vo xe:
L ^ 1 ^ 2
a =20 (W/m^K): He so tda nhiet Ui ben ngoai
dgn bg mat vd xe;
0^=30 (W/m-.K): He sd tda nhiet bgn bg mat
ldp ni vao trong xe;
0i=3 (mm): Chigu day vd xe;
^15 (mm): Chigu day ldp ni each nhiet;
=58 (W/m.K): He s l din nhiet Clia thep;
=0,032 (W/m.K): Hg s6 din nhiet ciia ni; 1,811 (W/m^K)
: Dp chgnh lech nhiet dp giua trong va ngoai qua noc xe;
: Dp chenh lech nhiet dp giua trong va ngoai
mat bgn xe phia trai;
,: Dp chgnh lech nhiet do giua trong va ngo^ qua mat bgn xe phia phai;
=1,56(m^): Dien tich ndc xe;
=F =1,095 (m^): Dien tich mat bgn cua xe Thay cac thdng sd tinh toan dugc o cong thlic (2) va (5) vao (1) ta se xac dinh dugrc tong nhiet vao trong xe
2.3 Xay diimg mo hinh tinh toan qua trinh trao d6i nhift xe con dS ngoai troi co bat mot Idp va ba lop
Khi dung bat che nSng mpt ldp, anh sang mat trdi se chieu true tigp len Idp vai Tinh toan qua trinh biic xa nhiet lgn vai, sau do nhiet se truyen tii bat len vd xe, vi vay qua trinh
la qua trinh trao doi nhiet vao xe la qua truygn nhiet qua vach phang nhigu ldp, qua trinh tinh toan ciing hrong Ur nhu tren, d day chieu day ldp vai la 0,5mm, he sd din nhiet cua vai 0,06 (W/m.K) [2] Trong trudng hpp dung bat 3 lap, ngoai hai ldp vai d trgn, tren bat ba ldp con bo tri them ldp cao su luu hda de each nhiet, thong
sd cua ldp cao su luu hda nhu sau: Chieu day tim cao su luu hoa 4 mm, he sd dan nhiet cua cao su luu hda 0,034 (W/m.K) [6]
3 KET QUA TINH TOAN QUA TRINH TRAO DOI NHlfiT VA DANH GIA HIEU QUA CUA BAT CHE N A N G
De tinh toan tdng nhiet Iugng mat trdi toa vao trong xe trong cac trudng hgp khong
CO bat, CO bat mdt ldp va bat ba ldp, cin thigt
ISSN 0866 - 7056 TAP CHi CO KHi VIET NAM, Sd 7 nam 2017
Trang 5NGHIEN CU'U - TRAO D 6 I
phai xac dinh nhiet dp moi trudng va nhiet dp
trong xe trong trudng hgp khdng cd bat, cd bat
mgt ldp va ba ldp
3.1 Thuc nghigm xac dfnh nhiet do mdi
tru'dng va nhiet do xe khi dd ngoai trdi
Hinh 2 Thir nghiem lai bdi gih xe Trdn Dgi
Nghia, Hat Bd Trimg, Hd Noi, thdng 7/2016
thuc, chu ky lly mlu 60ms, phan mgm ghi dii lieu la ciia hang Hanyoung di theo thiet bi Hinh 2, chi ra hinh anh thuc nghiem do nhiet
do trong xe khi su dung bat mgt ldp, thdi gian thue nghiem tir lOh dgn I6h, thuc hien do tai
ba thdi diem cd nang khac nhau la thdi digm dau, giiia va cuoi cua thang 7/2016 Hinh 3, chi ra kgt qua nhiet dp trung binh trong xe tai
ba thdi digm khac nhau tchi xe dd ngoai trdi khdng cd bat, cd bat mpt ldp va bat ba ldp Ket qua chi ra rang, vao thang 7, nhigt dp moi tnrdng trung binh theo cac gid trong ngay thap nhat la 38,1''C tai thdi diem lOh va cao nhat la 40,4°C tai I4h Ket qua tren hinh 3 ciing cho thay nhiet dp trong xe khi khdng cd bat tang cao, cao nhat la 66,6''C tai 12h, khi sir dung bat mgt Idp va bat ba Idp nhiet dp cao nhat giam xuing con 52,8''C va 49,3''C
3.2 Kit qua tinh toan qua trinh trao dot nhi^t va danh gia hieu qua ciia bat che nang
De tinh tdng nhiet tda vao xe do qua trinh trao ddi nhiet, dau tign ta xac dinh nhiet
dp be mat ben ngoai xe tai cac be mat trao doi nhiet
Theo cong thiic ve qua trinh trao doi nhiet phiic tap [5] ta co:
Nhiet do be mat i (1=1-^7):
Hinh 3 Do thi nhi^t do moi tru&ng vd nhi^t dg
Irong xe trong tru&ng hap co bat vd
khong CO bgt
D I thuc hien do nhiet dp trong xe va
moi trudng, tac gia da sii dung cam bign PtI 00
vdi cac thong s l nhu sau: Dai do -50~200''C,
sai sd nhi?t dp 0,1% toan giai Bd digu khien
nhigt dp Hanyoung HX7, do chinh xac 0,5%,
bp digu khien cd kgt noi RS485 ket ndi vdi
may tinh de ghi dii lieu nhiet do theo thdi gian
T^i = *|(tf + 2 7 3 ) ^ + ^ - 273 (T) (7)
Trong do:
e^: He so hap thu biic xa cua vat lieu tai be mat i, trong tnrdng hgp khong co bat, anh nang mat trdi chigu true tigp xuong be mat thep va kinh, vi vay he so hap thu biic xa ciia thep va kinh chgn lan lugt la 0,6 va 0,44 Ddi vdi trudng hgp sir dung bat, liic nay anh sang CP
Trang 6NGHIEN cuu-TRAO 0 6 l
mat trdi chilu true tigp lgn vai bat, he sd hap
thu biic xa cua vai chpn la 0,8
tf Nhiet dp moi trudng ben ngoai xe
q (W/m-): Cudng do biic xa mat trdi chigu len
bg mat trao doi nhiet
C„=5,67 (W/m^.K"): He so biic xa ciia vat den
tuygt ddi
Thay cac gia tri tren vao cong thiic 7,
ta se tinh toan dupc nhiet do tai cac be mat
trao doi nhiet Hinh 4, chi ra nhiet do cac bg
mat trao ddi tuang img tir be mat Q^ den Q^
trong tnrcmg hgp khong cd bat che nang, ket
qua cho thay nhiet dg be mat Q, (T^.^) cd xu
hudng giam dan tir 87,1''C den 67,8°C, dieu
nay do cudng do birc xa cua hudng Dong giam
dan trong thdi gian tir lOh dgn 16h (bang 1)
Doi vdi cac be mat trao ddi nhiet khac, cudng
dp biic xa nhiet tang dan tir lOh den 12h sau
do giam dan, digu nay dan tdi nhiet do cac be
mat Q, (TJ, Q, (T^3), Q, (TJ, Q, (TJ, Q^,
(T^^) ban dau tang dan dgn gia trj Idn nhat sau
do giam dan, kgt qua ciing chi ra rang, nhiet dp
cao nhat tai cac bg mat Q^, Q3, Q^, Q^, Q^ va
Q,lln lugt la 89,0"C, 8 2 , 7 ^ , 82,9<'C, 72,9<'C,
72,8°C va 72,9<'C (hinh 4)
Hinh 5 va 6 chi ra nhiet do be mat trao
ddi nhiet khi sir dung bat mgt Idp va bat ba
ldp, ket qua chi ra rang, xu hudng nhiet do cac
be mat cung giong vdi xu hudng nhiet do khi
khong su dung bat Khi sir dung bat che nang,
he so hap thu nhiet ciia vai thap hon he so hap
thu nhiet ciia kinh va thep, vi vay nhiet do cac
be mat ngoai bat co xu hudng thap hon so vdi
trucmg hgp khdng sir dung bat, nhiet do cac bg
mat bat trong trudng hgp sii' dung bat mgt ldp
va bat ba Idp thay ddi idiong dang ke do ciing
cimg he so hap thu nhiet
Hinh 7 Tong nhiet Ida vdo xe trong trudng hop
CO bgt vd khong co bgt
Hinh 7 chi ra kgt qua tinh toan tong nhiet toa vao xe trong trudng hgp co bat va khong cd bat Kit qua chi cho thay, tdng Iugng nhiet toa vao xe phu thudc vao nhiet dp cac be mat trao doi nhiet va nhiet dp trong xe c6 xu hudng giam dan tir lOh dgn 12h rdi Iai tang dan tir 12h dgn 15h sau dd giam nhe Nhu da Uinh bay d trgn, nhiet tda vao xe chu yeu phu thugc vao be mat kinh trudc va kinh sau xe, trong thdi gian tir lOh dgn 12h, cudng do biic
xa theo hudng dong chieu vao bg mat kinh tru'de giam dan, trong khi cudng dp biic xa theo hudng tay chigu vao kinh sau tang tuy nhien miic tang thap hem so vdi miic giam Clia cudng do buc xa ciia kinh trudc, vi vay tdng nhiet toa vao xe giam, tii 12h den 15 gid, luc nay cudng dp biic xa nhiet theo hudng tay tang nhanh han su giam ciia cudng dp biic xa
d hudng ddng, vi vay nhiet tda vao xe co xu hudng tang, thdi gian sau 15h, liic nay cudng
dp bu'c xa mat trdi bat dau giam, dieu nay lam cho tdng nhiet chigu vao xe cd xu hudng giam Tren hinh 7 cung chi ra rang, tdng lugng nhi?t tda vao xe trong trudng hgp cd bat thap hon nhieu so vdi trudng hgp khong cd bat, trung binh khi diing bat mgt Idp va ba ldp tdng lugng nhiet toa vao xe trung binh giam lan lugt la
ISSN 0866 - 7056
TAP CHi CO KHi VIET NAM, S l 7 nam 2017
Trang 7NGHIEN CUU-TRAO 0 6 l
38,9 (%) va 65,1% so vdi khi khdng su dung
bat Khi sii dung b^t rapt Idp, Idp vai tren bat
cd tac dung each nhiet va ngan chan biic xa
mat trdi chieu vao xe, vi vay tdng nhiet toa vao
xe giam, trong trudng hgp sii dung bat ba Idp,
ldp cao su luu hda co tac dung each nhiet rat
tdt, dieu nay lam tang kha nang each nhiet cho
bat, do vay tong lugng nhiet tda vita xe giam
dang kg
4 K E T LUAN
Bai bao da xay dung md hinh tinh toan
qua trinh trao ddi nhiet xe khi do ngoai trdi,
thuc nghiem xac dinh nhiet do xe khi dd ngoai
trdi trong trudng hgp cd bat va khdng cd bat,
kgt qua thue nghiem eho thay nhigt do trong xe
cao nhat la 66,7''C khi khdng cd bat che nang,
khi su dung bat mpt ldp va ba Idp, nhiet do cao
nhit trong xe lan lugt la 52,9''C va 49,3''C Kit
qua tinh toan eiing eho thay qua trinh trao ddi
nhiet chu yeu xay ra d bg mat kinh trudc va sau,
nhiet lugng ldn nhat tda vao xe trong trudng
hgp khdng cd bat la 1091W, khi sii dung bat
che ndng mpt ldp va ba Idp nhiet lugng tda vao
xe giam tnmg binh lln lugt la 38,9% va 65,1%
so vdi khi khdng su dung bat.»>
Ngay nhan bai: 12/6/2017 Ngay phan bien: 10/7/2017 Tai liSu tham khao:
[1]
[2]
[4]
[5]
[6]
http://autopro.com.vn/ky-thuat-tu-van/ phoi-xe-ngoai-nang-hiem-hoa-kho-luong-20150604180817347.chn bttp://www.happycar.vn
QCXDVN 02- 2008/BXD; Quy chudn xdy
dung Viet Nam so lieu dieu kien tu nhien dung trong xdy dtmg
PGS,TS Nguyen Diic Lgi; Hu&ng ddn thiit
ki hi thong dieu hod khong khi, NXB Khoa
hoc va Ky thuat, 2005
Dang Quic Phii- Trin Thl Scm- Trin Van
Phli; Truyin nhiit NXB Giao due Nguyen Hiiu Tri; Khoa hoc ky ihugt cong
nghi cao su Ihien nhien, NXB Tre, 2009