The thesis "The influence of the wing-to-heat geometry to the longitudinal temperature distribution of the electric generator using exhaust power from motorbike" provides calculations, s
t v n đ
Ngành giao thông v n t i là ngành ngh quan tr ng trong m i n n kinh t T i
Trong năm 2020, ngành vận tải hành khách tại Việt Nam đã đạt hơn 400 triệu hành khách.km, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực này Dự báo, đến năm 2050, ngành sẽ cần đáp ứng khoảng 1.500 triệu hành khách.km, đòi hỏi các giải pháp năng lượng bền vững hơn Hiện nay, nguồn năng lượng chủ yếu cho ngành là dầu và nhiên liệu hóa thạch chiếm hơn 85%, dẫn đến các vấn đề về môi trường và nguồn cung Theo các báo cáo kinh tế, nguồn năng lượng hiện tại vẫn đáp ứng tốt nhu cầu vận chuyển 400–800 triệu hành khách.km mỗi năm, nhưng để đạt mục tiêu phát triển bền vững, cần chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn.
Hình 1.1 Nhu c u v n t i hành khách theo lo i nhiên li u [1]
Khái niệm về vận chuyển hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong logistics tại Việt Nam, chiếm khoảng 50-60% tổng lượng vận tải Trong năm 2020, lượng hàng hóa vận chuyển đã vượt 250 triệu tấn.km, và dự kiến tăng lên khoảng 2.000 triệu tấn.km vào năm 2050, phản ánh xu hướng tăng trưởng mạnh mẽ của ngành logistics Nguyên liệu sử dụng chủ yếu là nhiên liệu hóa thạch, cùng với việc duy trì vận tải truyền thống là một thách thức lớn đối với các phương tiện giao thông, đòi hỏi các giải pháp phát triển bền vững nhằm giảm thiểu tác động môi trường.
Hình 1.2 Nhu c u v n t i hàng hóa theo lo i nhiên li u [1]
Trong lĩnh vực năng lượng, nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng luôn là một vấn đề thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học hiện nay Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, gần 40% năng lượng bị thất thoát qua quá trình cháy bên trong các thiết bị, thoát ra môi trường bên ngoài dưới dạng khí thải Do đó, việc ứng dụng các đặc tính của khí thải từ đốt trong để tạo nguồn năng lượng tái tạo trở thành xu hướng tiềm năng trong tương lai Công nghệ này dựa trên nguyên lý nhiệt truyền và có khả năng hoạt động linh hoạt mà không cần nhiều hệ thống chuyển đổi phức tạp, giúp giảm bớt các chi phí bảo trì và vận hành Việc sử dụng nguồn nhiệt từ các thiết bị như động cơ ô tô, xe gắn máy đã mang lại hiệu quả chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng, mặc dù công nghệ vẫn đang phát triển nhằm nâng cao hiệu suất Tin tức toàn cầu về các tiến bộ trong công nghệ nhiệt đã dẫn đến sự chú ý ngày càng tăng đối với năng lượng nhiệt từ các nguồn nhiệt không cao, nhằm thúc đẩy sự phát triển bền vững và giảm thiểu tác động môi trường.
Hình 1.3 Phân b n ng l ng c a đ ng c đ t trong [3]
Ngoài Giao thông V n t i, n ng l ng và ngu n n ng l ng là bài toán l n h u h t ngành ngh , đa ph n ngành ngh đ u c n n ng l ng đ duy trì ho t đ ng
Trong ngành Giao thông vận tải, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện chiếm khoảng 50 – 80% tổng năng lượng tiêu thụ, tùy thuộc vào ngành nghề cụ thể Ngành này tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trong tất cả các lĩnh vực, với tỷ lệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch vượt quá 20%, đặc biệt sau các hoạt động công nghiệp.
Hình 1.4 Nhu c u s d ng n ng l ng theo ngành ngh (BSL: K ch b n d báo c s ; GT: K ch b n giao thông xanh; AP: K ch b n ô nhi m; NZ: K ch b n h ng t i phát th i ròng b ng không)
Các công trình nghiên c u tr c đây
Công nghệ nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt thế hệ đầu tiên bắt nguồn từ nghiên cứu của Birkholz vào năm 1980, khi ông thành công trong việc phát triển mô-đun TEG FeSi2 có công suất 1W Thành tựu này giúp mở đường cho quá trình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nhiệt điện sinh nguồn nhiệt thế hệ đầu tiên trong các lĩnh vực khác nhau, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt năng từ các nguồn nhiệt tự nhiên và nhân tạo.
Kim S K và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về phát nhiệt điện trên hệ thống xe hybrid tại Hàn Quốc, sử dụng 112 mô-đun Bi2Te3 Nghiên cứu đã đạt công suất cực đại 350W khi nhiệt độ của thiết bị nhiệt điện đạt 170°C, mở ra tiềm năng ứng dụng trong tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của các hệ thống hybrid.
Hình 1.5 Mô hình thí nghi m c a Kim S K và c ng s [5]
Jeng T M và cộng sự [6], từ Công nghệ Chienskuo – Đài Loan, đã tiến hành nghiên cứu về sự phát nhiệt của bốn mô-đun TGM-287-1.0-1.5 sử dụng nguồn nhiệt từ động cơ xăng bo bền kì 35,8cc, kết hợp với bệ nhiệt và bệ nhiệt đằng vách trần Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ hoạt động của bệ nhiệt chịu ảnh hưởng của quạt làm mát, trong khi công suất phát nhiệt không thay đổi Kết quả đo được bằng cách đo công suất thu được là 2,5W khi động cơ hoạt động với tốc độ 5.400 vòng/phút (tương ứng với mô-men xoắn cực đại), và đạt hơn 5W khi tốc độ tăng lên 7.000 vòng/phút.
Trong điều kiện vận hành, luồng khí xung quanh các module TEG không đều đặn và phân bố không đồng đều khi đi qua bộ trao đổi nhiệt, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ giữa các module Hệ thống này không chỉ gây ảnh hưởng đến công suất phát của các module TEG chênh lệch nhiệt độ, mà còn có thể dẫn đến hiện tượng quá nhiệt, làm suy giảm tuổi thọ của các module.
Các công trình nghiên c u t i Vi t Nam
Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu về ô tô cũng nhận được nhiều sự quan tâm đáng kể Theo nghiên cứu của Tiến sĩ Lê Quang V, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu động cơ Toyota 5S-FE 2,2L với hệ thống 16 mô-đun HTG1 nhằm nâng cao hiệu suất và độ bền của động cơ Những nghiên cứu này góp phần thúc đẩy sự đổi mới công nghệ trong ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng và môi trường.
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Hậu tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM là nghiên cứu đầu tiên về hệ thống phát nhiệt điện trên xe gắn máy Yamaha Sirius 110cc Hệ thống này sử dụng 8 mô-đun SP1848-27145SA, cung cấp công suất 16W trong điều kiện hoạt động bình thường không tải, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho phương tiện Ngoài ra, hệ thống còn đạt công suất thu nhiệt 2,75W khi xe đạt tốc độ 60 km/h, góp phần nâng cao hiệu quả năng lượng và vận hành của xe máy.
Hình 1.7 H th ng thí nghi m b phát nhi t đi n c a Nguy n V n H u [8]
Ti p n i s thành công c a công trình nghiên c u c a tác gi Nguy n V n
H u, Võ T n Phát [9], i h c Bách khoa – HQG TP HCM, đã ti n hành nghiên c u, l p đ t h th ng b phát nhi t đi n trên xe g n máy Suzuki Sapphire 125 cùng
8 mô-đun TEP1- 142T300 K t qu thu đ c 14,61W khi xe di chuy n v n t c trung bình 60km/h t ng ng v i chênh l ch nhi t đ trung bình gi a hai b m t thi t b nhi t đi n là 124 o C
Hình 1.8.H th ng b phát nhi t đi n c a Võ T n Phát [9]
(a) s đ h th ng, (b) mô hình th c t
Năm 2018, nhóm các sinh viên tại Học viện Bách Khoa TPHCM đã nghiên cứu mô hình và thí nghiệm về hiện tượng mất nhiệt và tăng nhiệt của hệ thống làm mát bằng nhiệt khí thải ô tô và xe máy Kết quả cho thấy nhiệt độ tăng không quá 300 giây, đồng thời mô hình đã được xác nhận qua thí nghiệm với độ chênh lệch nhiệt độ đáng kể Nguyên nhân chính là do tản nhiệt của hệ thống bị bám bụi nhiễm, cùng với than đóng bên trong cánh tản nhiệt gây giảm khả năng truyền nhiệt, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm mát của hệ thống và làm cho nhiệt độ của tản nhiệt tăng cao, từ đó làm giảm hiệu quả truyền nhiệt và gây ra sự cố trong quá trình vận hành.
Năm 2020, nhóm nghiên cứu của Hằng và cộng sự đã thực hiện mô phỏng và thí nghiệm về tác động của nhiệt lên hàng cọc Kết quả cho thấy, nhiệt độ cao làm giảm cường độ cánh hàng dòng, ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng chịu lực của cấu kiện Nghiên cứu này giúp hiểu rõ hơn về tác động của nhiệt đến kết cấu, cung cấp thông tin hữu ích cho thiết kế và thi công các công trình xây dựng trong điều kiện nhiệt độ cao.
K t qu cho th y r ng khi gi m chi u cao ng gi m thanh và l p thêm cánh h ng dòng đã c i thi n rõ r t m c đ đ ng đ u c a nhi t đ trên m t nóng b thu nhi t.
Các v n đ còn t n đ ng
Mặc dù có nhiều nghiên cứu tuy nhiên vì tiêu đề nhiệt đủ khí đặt cho ra dòng điện đứng đầu là vấn đề cần thiết Các cánh thu nhiệt khu vực đầu ng x luôn bị nóng hơn cánh thu nhiệt khu vực đuôi ng x, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất truyền tải điện, vì vậy cần nghiên cứu tiêu đề nhiệt để nâng cao hiệu quả hệ thống.
Hình 1.9 Mô hình b phát nhi t đi n
i t ng nghiên c u
i t ng c n nghiên c u trong đ tài này là mô hình b phát nhi t đi n l p trên ng x c a đ ng c xe g n máy C th , c n nghiên c u hình d ng cánh thu nhi t trong b phát nhi t đi n.
Ph m vi nghiên c u
Nghiên c u bao g m: tính toán, mô ph ng và th c nghi m m t (ho c nhi u) biên d ng cánh thu nhi t nh m t i u, đ m b o nhi t l ng chênh l ch không quá nhi u các đi u ki n v n hành.
ụ ngh a khoa h c và Ủ ngh a th c ti n
ụ ngh a khoa h c
Tài đóng vai trò là một thành phần quan trọng giúp tối ưu hóa hiệu suất, nâng cao hiệu quả trong sử dụng năng lượng nhiệt thiệt đốt trong thiết bị Điều kiện làm việc biến thiên và sự nghiên cứu của các ng đ còn ảnh hưởng lớn đến quá trình vận hành, khí thải xâm nhập biến đổi, mang nhiều tính chất vật lý, thực phẩm như nhiệt độ, áp suất, độ dương,… Vì vậy, việc tính toán, mô phỏng và kiểm tra thực nghiệm (hoặc nhiều) biên động cánh tỉu giúp tối ưu vận hành, gia tăng tuổi thọ, phát nhiệt TEG một cách hiệu quả.
Ngoài ra đ tài còn là ti n đ nghiên c u, đánh giá B phát nhi t đi n trên các ng x khác v i ngu n nhi t t đ ng c đ t trong.
ụ ngh a th c ti n
Vivi c hoàn thành đề tài nghiên cứu về phương pháp mô phỏng và thử nghiệm, giúp thúc đẩy nghiên cứu khoa học chuyên nghiệp và góp phần phát triển công nghệ Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa khả năng sử dụng năng lượng của xe máy điện, giúp xác định biên độ cánh phù hợp để nâng cao hiệu quả vận hành Ngoài ra, nghiên cứu còn ứng dụng để phát sinh các mục đích sử dụng như trên ô tô, xe gắn máy, hệ thống năng lượng cho các xe hybrid và plug-in hybrid Các kết quả này góp phần giải quyết các vấn đề về an ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường, thúc đẩy sự phát triển bền vững trong lĩnh vực giao thông vận tải.
Ph ng pháp nghiên c u
Ph ng pháp gi thuy t
D đoán biên d ng đ có th thu nhi t t i u, t đó xây d ng mô hình tính toán đ mô ph ng và th c nghi m ki m ch ng.
Ph ng pháp toán h c
S d ng th ng kê, b ng s li u, đ th và bi u đ đ đánh giá, so sánh và nh n đnh các k t qu thu th p đ c.
Ph ng pháp chuyên gia
L ng nghe ti p thu và ghi nh n ý ki n t gi ng viên h ng d n đ th c hi n đ tài nghiên c u.
Ph ng pháp th c nghi m
Th nghi m k t qu mô ph ng b ng mô hình th c t đ ki m ch ng và đánh giá k t qu
Lý thuy t truy n nhi t
D n nhi t
Quá trình đo nhiệt độ là quá trình xác định sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vật thể tiếp xúc hoặc trong một vật thể Phát biểu của Fourier mô tả rõ ràng quá trình truyền nhiệt qua các vật liệu dựa trên việc vận chuyển năng lượng theo hướng của gradient nhiệt độ Nhiệt chảy qua môi trường vật lý theo dòng nhiệt, phản ánh qua mối liên hệ giữa sự biến đổi nhiệt độ theo hướng dòng nhiệt và diện tích vuông góc với dòng nhiệt Hiểu rõ quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt trong thiết kế và ứng dụng kỹ thuật, phù hợp với các quy luật truyền nhiệt theo định luật Fourier.
Dòng nhi t truy n qua v t trong 1(s) theo ph ng x đ c tính theo đ nh lu t Fourier: x [W]
Qx: dòng nhi t truy n theo ph ng x trong th i gian 1s (W) qx: m t đ dòng nhi t truy n theo ph ng x trong th i gian 1s (W/m 2 )
F: di n tích ti t di n vuông góc v i ph ng x (m 2 )
Do quy c chi u d ng c a vect gradient nhi t đ là chi u t ng c a nhi t đ còn vect m t đ dòng nhi t luôn đi t nhi t đ cao đ n nhi t đ th p nên có d u tr “–” trong ph ng trình trên.
Là quá trình trao đ i nhi t x y ra khi gi a b m t v t r n ti p xúc v i môi tr ng ch t l ng (khí) có nhi t đ khác nhau
Trong k thu t đ tính toán đ n gi n quá trình trao đ i nhi t đ i l u ng i ta th ng dùng công th c Newt nμ
Tf: nhi t đ trung bình c a ch t l ng (khí) ( O C)
Là quá trình trao đ i nhi t x y ra gi a các v t có nhi t đ khác nhau đ t cách xa nhau N ng l ng b c x truy n trong không gian d i d ng sóng đi n t
Hi n t ng và hi u ng nhi t đi n
Hi n t ng nhi t đi n
Là s chuy n đ i tr c ti p n ng lu ng nhi t thành n ng l ng đi n và ng c l i Hi n t ng này có th đ c s d ng đ t o ra đi n.
Hi u ng nhi t đi n (Seebeck)
Seebeck là hiệu ứng chuyển hóa chênh lệch nhiệt độ thành điện năng do nhà vật lý Thomas Seebeck khám phá vào năm 1821, khi phát hiện ra kim la bàn lệch khi đặt trên một mạch kín có hai kim loại khác nhau có chênh lệch nhiệt độ Hiện tượng này xảy ra do các kim loại phản ứng khác nhau với sự chênh lệch nhiệt độ, tạo ra dòng điện và điện trường, mặc dù ông chưa nhận ra sự tồn tại của dòng điện chuyển tiếp Đến khi nhà vật lý Hans Christian Ørsted phát hiện ra dòng điện, khái niệm về hiệu ứng Seebeck mới chính thức được hình thành, thể hiện qua hệ số Seebeck với đơn vị V/K, giúp ứng dụng trong việc chuyển đổi nhiệt trực tiếp thành điện năng.
41 V/K nhi t đ phòng M ch kín nói trên đ c g i là c p nhi t đi n
Hình 2.3 Hi u ng Seebeck i n áp t o ra do hi u ng Seebeck: Us = S.(Th–Tc)
- A, B: hai kim lo i khác nhau,
Thi t b nhi t đi n
Nguyên lý hoạt động của máy phát nhiệt điện dựa trên hiệu ứng Seebeck, trong đó nhiệt độ chênh lệch giữa hai vật liệu tạo ra điện áp Khi nhiệt độ bên nóng và bên lạnh của vật liệu nhiệt điện thay đổi, chúng trao đổi năng lượng và tạo ra dòng điện Các vật liệu nhiệt điện được cấu thành từ các hợp chất bán dẫn loại p và loại n, được sắp xếp thành cấu trúc bên trong của một module nhiệt điện để tối ưu hóa hiệu suất sinh điện.
Hình 2.4 Mô hình b phát nhi t đi n
N u m t module thi t b nhi t đi n (TEG) chuy n đ i m t nhi t l ng Q thành đi n n ng có công su t P v i hi u su t thì ta có:
Hi u su t ph thu c vào v t li u làm nên module TEG và nhi t đ gi a m t nóng Th và m t l nh Tc
Trong đó, ZT là h s nhi t đi n c a v t li u, ph thu c vào h s d n nhi t , h s Seebeck S, đ d n đi n và nhi t đ c a v t li u theo công th c sau:
2.3 Mô hình tính toán mô ph ng CFD
V i mô hình mô ph ng dòng ch y c a l u ch t khí bên trong đ ng ng có k t c u ph c t p, tác gi ch n ph n m m ph c v mô ph ng Ansys v i công c
Mô hình dòng chảy qua bể phát nhiệt là mô hình dòng chảy liên tục, có hướng và dòng chảy thay đổi theo thời gian Trong phần này, phần mềm Ansys và các phần mềm CFD được sử dụng để mô phỏng dòng khí bên trong thiết bị nhiệt điện nhằm đánh giá khí động học bên trong thiết bị một cách chính xác và hiệu quả.
Ph ng trình toán h c đ c s d ng trong quá trình tính toán mô ph ng:
Ph ng trình đ ng l ng và ph ng trình liên t c
- Ph ng trình đ ng l ng:
+ Lý thuy t mô hình toán h c trong Ansys Fluent, Standar k- :
= − (S là modul c a t s ng su t tenso trung bình)
CH NG 3 TÍNH TOÁN MÔ PH NG
Thông s đ u vào cho quá trình mô ph ng
Thông s xe th nghi m
Lo i xe đ c s d ng làm thí nghi m là Honda Wave Alpha 110 v i thông s k thu t:
- Lo i đ ng c μ ng c x ng 4 thì, 1 xilanh, 2 xupap, làm mát b ng gió, SOHC
- ng kính (D) x hành trình (S) piston: 50,0 x 55,6 (mm)
- H th ng cung c p nhiên li u: B ch hòa khí
- Ly h p: Ly h p t, t đ ng, lo i ly tâm
- Các t s truy n: o T s truy n ban đ u (ipr): 4,059 (69/17) o T s truy n s 1: i1= 2,615 (34/13) o T s truy n s 2: i2= 1,555 (28/18) o T s truy n s 3: i3= 1,136 (25/22) o T s truy n s 4: i4= 0,916 (22/24) o T s truy n cu i (ifn): 2,642 (37/14)
- Thông s l p sau (bánh xe ch đ ng): 80/90 – 17.
Thông s v t lí c a khí th i
V n t c dòng ch y khí x qua b phát nhi t đi n đ c mô ph ng qua các tr ng h p trong đi u ki n t ng ng khi xe di chuy nv i v n t c 10, 20, 30, 40 và
50 (km/h) Các thông s v t lỦ c a khí x bao g mμ
- V n t c dòng khí x t i đ u vào ng gi m thanh
- Nhi t đ c a khí x t i đ u vào ng gi m thanh
3.1.2.1 V n t c dòng khí x t i đ u vào ng gi m thanh
Trong quá trình cháy diễn ra hoàn toàn trong xi-lanh, khả năng tính toán thể tích khí v niệt và nhiệt quá trình cháy là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống xăng Sự thay đổi thể tích do ảnh hưởng của nhiệt độ và tổn hao năng lượng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình này, yêu cầu các tính toán chính xác nhằm tối ưu hoá hoạt động của hệ thống.
D a theo các thông s xe Honda Wave Alpha 110:
- Bán kính ho t đ ng bánh xe R h =0,92R=0,92 287,9 264,87 ( − mm)
171424- Dung tích xy-lanh: V ct 9 (cm 3 )
Khi xe di chuy n v i v n t c v = 10 ( km h / ) = 2, 78( m s / )
- Chu vi bánh xe: C bx =2R h =2 264,87 1664, 23 - T c đ góc bánh xe: 60 2, 78 60 100, 23( / )
Th c hi n tính toán t ng t đ i v i các v n t c 20, 30, 40 và 50 km/h ta đ c t c đ đ ng c t ng ng v i v n t c xe nh b ng bên d i:
V n t c dòng khí qua xupap x đ c tính theo công th c:
= out e ct in exhaust gas t n n v
- n in `, 5và n out d: L n l t là t ng s mol ch t tham gia và s n ph m c a ph ng trình cháy.
- D t (mm)=0, 017 ( )m : ng kính trong c a ng x
- Vct = 109 (cm 3 ) = 1.09 10 ( − 4 m 3 ): Dung tích xy-lanh đ ng c
V i t c đ đ ng c đ c tính đ c B ng 3.1 và d a vào thông s k thu t c a xe th c nghi m, ta tính đ c v n t c dòng khí qua xupap t i v n t c v km/h nh sauμ
Tính toán t ng t cho các v n t c 20, 30, 40 và 50 km/h ta đ c b ng giá tr nh b ng bên d i:
B Ｖ ng 3.2 V n t c dòng khí x theo v n t c xe
STT V n t c xe (km/h) T c đ đ ng c (v/p) V n t c dòng khí x
3.1.2.2 Nhi t đ khí x t i đ u vào ng gi m thanh
S d ng c m bi n đo nhi t đ , ta thu đ c giá tr nhi t đ t i đ u vào ng gi m thanh nh b ng bên d i:
STT V n t c xe (km/h) T c đ đ ng c (v/p) Nhi t đ khí x (K)
3.1.2.3 Tính toán kh i l ng riêng khí x
Khí khí x đ c tính đặc dựa trên thành phần phần trăm thể tích của các khí thành phần trong quá trình đốt cháy nhiên liệu Việc phân tích thành phần khí thành phần giúp xác định hiệu quả của quá trình cháy và tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu Các khí thành phần này đóng vai trò quan trọng trong quá trình đốt cháy dài hạn, ảnh hưởng đến chất lượng khí thải và hiệu suất năng lượng của hệ thống Hiểu rõ thành phần khí thành phần trong khí x đ giúp cải thiện thiết kế hệ thống combustion và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
B Ｖ ng 3.4 M i liên h gi a s mol và kh i l ng n (mol) 1 12,5 8 9 47
D dàng th y thành ph n ph n tr m theo th tích các khí thành ph m quá trình cháy là:
T t l trên, ta tính đ c kh i l ng riêng c a các thành ph n trong khí x nh b ng bên d i:
B Ｖ ng 3.5 Kh i l ng riêng các thành ph n trong khí x
Ta tính kh i l ng riêng c a khí x t i v n t c 10 km/h:
= + + exhaust gas CO H O N kg m Tính toán t ng t v i thông s t i B ng 3.5 ta đ c b ng kh i l ng riêng c a khí x theo t ng t c đ đ ng c μ
B Ｖ ng 3.6 Kh i l ng riêng c a khí x theo t c đ đ ng c
STT T c đ đ ng c (v/p) Nhi t đ khí x (K) Kh i l ng riêng khí x
3.1.2.4 Tính toán đ nh t đ ng l c h c c a khí x nh t đ ng l c h c c a khí x c ng đ c tính d a trên đ nh t đ ng l c h c c a các khí thành ph n c a khí x trong ph ng trình cháy c a đ ng c nh t đ ng l c h c c a các thành ph n khí x t i các v n t c xe đ c th hi n t i b ng bên d i:
B Ｖ ng 3.7 nh t đ ng l c h c c a các thành ph n khí th i
Nhi t đ khí x (K) nh t đ ng l c h c (Ns m/ 2 )
V i thành ph n khí x nh bên d i:
Ta tính đ c đ nh t đ ng c a các thành ph n khí x t i v n t c xe 10 km/h, nhi t đ khí x 387 K nh sauμ
T đó tính đ c đ nh t đ ng l c h c c a khí x nh sauμ
Tính toán t ng t v i các t c đ đ ng c còn l i, ta đ c b ng giá tr :
B Ｖ ng 3.8 nh t đ ng l c h c c a khí th i
3.1.2.5 Tính toán h s trao đ i nhi t c a khí x
Hệ số truyền nhiệt của các khí thành phần trong khí x được tính dựa trên hệ số truyền nhiệt của chúng trong khí x và thể tích của các khí đó Khi xe di chuyển với tốc độ 10 km/h, tốc độ động cơ tăng lên 990 vòng/phút, và nhiệt độ khí x trong điều kiện này là 387 K Tăng nhiệt độ của khí x dẫn đến sự thay đổi trong hệ số truyền nhiệt của các khí thành phần, điều này được trình bày rõ ràng trong bảng hệ số truyền nhiệt của các khí thành phần trong khí x.
B Ｖ ng 3.9 H s trao đ i nhi t theo thành ph n khí x
V i thành ph n khí x nh bên d i:
Ta tính đ c h s trao đ i nhi t c a các thành ph n khí x t i v n t c xe 10 km/h, nhi t đ khí x 387 K nh sauμ
T đó tính đ c đ nh t đ ng l c h c c a khí x nh sau:
W m K Tính toán t ng t v i các t c đ đ ng c còn l i, ta đ c b ng giá tr :
STT T c đ đ ng c (v/p) Nhi t đ khí x (K) H s trao đ i nhi t ( W m K / )
T các k t qu tính toán bên trên, ta đ c b ng t ng h p các thông s đ u vào ph c v mô ph ng nh sauμ
B Ｖ ng 3.11 T ng h p thông s v t lí đ u vào
Cùng v i áp su t đ u ra (outlet pressure) khí x b ng áp su t khí quy n (101.325 Pa), ta đã có đ y đ thông s đ u vào c a dòng khí x
Thông s v t li u
B thu nhi t s d ng v t li u nhôm v i các thông s v t lí nh sauμ
- Kh i l ng riêng c a nhôm: 2700 kg/m 3
- Nhi t dung riêng c a nhôm: 870 J/kg.K
Tính toán biên d ng cánh thu nhi t
Thiết kế thích hợp của tản nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả làm mát của hệ thống Nguyên nhân chính khiến nhiệt độ đỉnh không theo chiều ngang là do hình dạng của tản nhiệt, khi bề mặt tiếp xúc với không khí nóng cao đẩy khí nóng phía sau và gây ra hiệu ứng nhiệt đỉnh Điều này khiến nhiệt độ không phân bổ đều mà tập trung tại các điểm tiếp xúc trực tiếp với khí nóng trước, gây ra sự không đồng đều trong quá trình làm mát Để khắc phục vấn đề này, chúng ta cần thiết kế tản nhiệt có cánh biên dạng đặc biệt, đáp ứng khả năng dẫn nhiệt và phân tán nhiệt đều theo chiều dài của các cánh Việc tối ưu hoá thiết kế này giúp nâng cao hiệu quả làm mát, giảm nhiệt độ đỉnh và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Trong bài viết này, tác giả mô tả cấu trúc phân chia của bề mặt thành 10 phần bằng nhau theo chiều ngang nhằm đảm bảo sự đều đặn và chính xác trong quá trình phân tích Nhiệt độ trên một nóng thể hiện rõ sự phân bố của nhiệt, với nhiệt lượng nhận được từ phía trên và phía dưới, giúp xác định chính xác các điểm nhiệt độ khác nhau Mô hình tính toán được thể hiện bên dưới μ, giúp dự đoán và mô phỏng quá trình truyền nhiệt một cách hiệu quả, hỗ trợ tối đa trong các ứng dụng kỹ thuật và nghiên cứu.
Ta có ph ng trình truy n nhi t đ i l u d a theo công th c Newton, dòng nhi t trao đ i gi a b m t v t r n và môi tr ng (trong 1 giây) đ c xác đ nhμ
Q: dòng nhi t trao đ i gi a b m t v t r n và môi tr ng trong 1 giây (W) g μ h s trao đ i nhi t đ i l u (W/m 2 K)
T f : nhi t đ môi tr ng ch t l ng (ho c khí) ( º C) Ễp d ng công th c trên cho ph n s m t c a cánh nh trên Hình 3.1, ta đ c bi u th cμ
Mà đi u ki n ban đ u là nhi t l ng các ph n b ng nhau nên Q 1 =Q 2
Các bước tính toán tiếp theo sẽ bắt đầu từ phần 5 đến phần 10, dựa trên dữ liệu đã xác định Sử dụng dữ liệu này, chúng tôi đã tính toán các thông số trong bản 3.11, đảm bảo phù hợp với điều kiện cánh thu nhiệt có chiều dài tối đa là 68 mm Các kết quả tính toán phản ánh chính xác các giá trị trong bảng, hỗ trợ quá trình thiết kế và đánh giá hiệu quả của hệ thống làm mát.
B Ｖ ng 3.12 Giá tr cao đ cánh y sau khi tính toán y1 = 19,00 (mm) y6 = 4,48 (mm) y2 = 10,18 (mm) y7 = 4,06 (mm) y3 = 7,33 (mm) y8 = 3,73 (mm) y4 = 5,92 (mm) y9 = 3,46 (mm) y5 = 5,06 (mm) y10 = 3,25 (mm)
V i s li u tính đ c nh trên, n i các đi m l i v i nhau ta có đ c biên d ng cánh m i theo đi u ki n đ t ra ban đ u và có d ng m t đ ng cong nh bên d i
Hình 3.2 Biên d ng cánh thu nhi t sau khi t i u
Hình bên d icho ta th y đ c s khác nhau gi a cánh thu nhi t khi chuy n t biên d ng hình ch nh t (biên d ng g c) sang biên d ng cong (biên d ng t i u)
Hình 3.3 Biên d ng cánh sau tính toán
Vì biên d ng t i u là biên d ng cong nên s khó gia công th c t Ti n hành n i đi m đ u và đi m cu i c a cánh thu nhi t, ta đ c biên d ng cánh hình thang
Hình 3.4 Biên d ng cánh hình thang Trong n i dung lu n v n, tác gi ti n hành th c hi n mô ph ng và th c nghi m trên c 3 biên d ng cánh thu nhi t:
Mô ph ng nhi t đ
Quá trình mô ph ng nhi t b ng ph n m m đ c tóm t t và trình bày trong s đ bên d i:
Hình 3.5 Tóm t t quy trình mô ph ng
Các đi m chính c a quy trình mô ph ng:
Trong bài toán mô phỏng này, mô hình được tạo bằng phần mềm SolidWorks, sau đó chuyển sang định dạng STEP để nhập vào phần mềm ANSYS Fluent Mô hình gồm hai thành phần chính: phần bùng giảm thanh và bề thu nhiệt, với tổng cộng 21 cánh giúp đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân tích dòng chảy và truyền nhiệt.
Xây d ng l i tính toán: L i Tetrahedron đ c s d ng trong vi c chia l i cho ph n bù ng tiêu âm và b thu nhi t v i x p x 9.2 tri u ph n t
Chỉ số Skewness là một tiêu chí quan trọng để đánh giá đặc điểm phân phối dữ liệu, phản ánh độ lệch của phân phối so với phân phối chuẩn Giá trị của chỉ số Skewness được trình bày rõ ràng trong phần bên dưới của bài viết, giúp người đọc dễ dàng hiểu các đặc điểm chính của dữ liệu Mô hình chia lợi nhuận dựa trên chỉ số Skewness được xác định là xu hướng có sẵn, đồng thời có thể được sử dụng để tính toán và phân tích dữ liệu một cách chính xác hơn.
B Ｖ ng 3.13 Phân b ch t l ng l i theo giá tr Skewness
Ch t l ng Có th ch p nh n T Không th ch p nh n Skewness 0,80 – 0,94 0,95 – 0,97 0,98 - 1 t đi u ki n biên: i u ki n biên g m Inlet Velocity, Inlet Temperature
(nhi t đ , v n t c c a khí x t i đ u vào ng gi m thanh) và Outlet Pressure (áp su t đ u ra c a ng gi m thanh)
Hình 3.6 Mô hình mô ph ng
Khai báo vật liệu là bước quan trọng trong quá trình thiết kế, giúp xác định các đặc tính kỹ thuật của vật liệu sử dụng Nhiệt độ làm việc của vật liệu cần phù hợp để đảm bảo độ bền và hiệu suất hoạt động của hệ thống, với các phạm vi nhiệt độ khác nhau như 990°C, 1.970°C, 2.955°C, 3.940°C và 4.925°C Thông số vật lý của khí xả nằm trong dãy đã trình bày tại bảng 3.11, giúp đánh giá khả năng chịu nhiệt và khả năng chịu áp lực của vật liệu Ngoài ra, các thông số vật lý của nhôm và vật liệu chịu nhiệt đã được trình bày trước đó, cung cấp dữ liệu cần thiết để lựa chọn vật liệu phù hợp cho các ứng dụng kỹ thuật cao.
Mô hình tính toán Ch n mô hình k-Standard được chọn để giải bài toán bài toán chốt chặt dòng lưu chất, đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân tích Hàm năng lượng (Energy) được áp dụng trong bài toán này để xác định nhiệt độ phân bố, dựa trên hai bề mặt của TEG nhằm tối ưu hóa hiệu suất nhiệt lượng.
K t qu : Nhi t đ phân b trên đ b thu nhi t là k t qu sau quá trình mô ph ng, đ thu n ti n quan sát, 8 đi m trên đ b thu nhi t s đ c l y giá tr nhi t đ c th nh trên hình:
Hình 3.7 V trí 8 đi m l y nhi t đ trên b m t thu nhi t
K t qu mô ph ng nhi t đ trên cánh thu nhi t hình ch nh t
Hình 3.8 Mô hình mô ph ng cánh hình ch nh t
Hình 3.9 K t qu mô ph ng t i 990 rpm
Hình 3.10 K t qu mô ph ng t i 1.970 rpm
Hình 3.12 K t qu mô ph ng t i 3.940 rpm
Hình 3.13 K t qu mô ph ng t i 4.225 rpm i v i biên d ng cánh hình ch nh t (biên d ng g c), nhi t đ phân b nhi u khu v c đ u ng x , và chênh l ch nhi t đ l n M c đ chênh l ch nh b ng bên d i:
B Ｖ ng 3.14 Chênh l ch nhi t đ theo t c đ đ ng c
STT T c đ đ ng c (v/p) Chênh l ch nhi t đ max min
K t qu mô ph ng nhi t đ trên cánh thu nhi t hình cong
Hình 3.14 Mô hình mô ph ng cánh cong
Hình 3.15 K t qu mô ph ng t i 990 rpm
Hình 3.16 K t qu mô ph ng t i 1.970 rpm
Hình 3.18 K t qu mô ph ng t i 3.940 rpm
Hình 3.19 thể hiện kết quả mô phỏng tại 4.225 rpm, cho thấy sự khác biệt nhiệt độ đáng kể giữa các vùng ngoài và trong biên dải động Khi so sánh các kết quả tính toán, chúng ta nhận thấy chênh lệch nhiệt độ trên mặt nóng bề mặt giảm đáng kể, giảm khoảng 5 độ C so với các vùng khác Điều này giúp xác định rõ hơn các điểm nhiệt độ bất thường, từ đó cung cấp cái nhìn toàn diện về hiệu suất nhiệt của hệ thống Những phân tích này dựa trên so sánh kết quả của hai trường hợp biên dải động khác nhau, giúp đánh giá chính xác hơn ảnh hưởng của các điều kiện biên đến quá trình truyền nhiệt.
B Ｖ ng 3.15 Chênh l ch nhi t đ theo t c đ đ ng c
Cánh hình ch nh t Cánh cong Chênh l ch nhi t đ max min
Chênh l ch nhi t đ ( = T T max − T min )
K t qu mô ph ng nhi t đ trên cánh thu nhi t hình thangμ
Hình 3.20 Mô hình mô ph ng cánh hình thang
Hình 3.21 K t qu mô ph ng t i 990 rpm
Hình 3.22 K t qu mô ph ng t i 1.970 rpm
Hình 3.24 K t qu mô ph ng t i 3.940 rpm
Hình 3.25 mô tả kết quả mô phỏng tốc độ tại 4.225 rpm, cho thấy biên dạng cánh hình thang với chênh lệch nhiệt độ đáng kể Tuy nhiên, không có sự biến đổi của cánh cong, điều này đã được dự báo trước dựa trên lý thuyết tối ưu sản xuất Chênh lệch nhiệt độ thể hiện rõ qua phần bên dọc của cánh, phù hợp với mô hình tính toán, phản ánh hiệu quả của biên dạng hình thang trong việc kiểm soát nhiệt độ và tối ưu hóa hiệu suất.
B Ｖ ng 3.16 Chênh l ch nhi t đ theo t c đ đ ng c
Cánh hình ch nh t Cánh cong Cánh hình thang
Chênh l ch nhi t đ max min
Chênh l ch nhi t đ max min
Chênh l ch nhi t đ max min
CH NG 4 KI M TRA TH C NGHI M
Xây d ng mô hình th c nghi m
T ng th mô hình
Mô hình bộ phát nhiệt điện sử dụng nguồn nhiệt từ ô tô được mô hình hóa trong Hình 4.1, bao gồm các thành phần chính như bộ phát nhiệt lượng x, bộ thu nhiệt, thiết bị nhiệt điện – TEG và bộ tản nhiệt Những thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi và truyền nhiệt năng hiệu quả trong hệ thống Mô hình này giúp tối ưu hóa quá trình phát nhiệt, nâng cao hiệu suất năng lượng của ô tô nhiệt điện.
Tuy nhiên nghiên c u này ch xét t i vi c t i u hóa s phân b nhi t đ c a b thu nhi t theo ph ng ngang nên s không xét đ n thi t b nhi t đi n – TEG và b t n nhi t
Hình 4.1.Mô hình ki m tra th c nghi m
ng x
V k t c u gi m thanh: D a trên m u ng x c a dòng xe th nghi m g c v i k t c u gi m thanh s d ng nhi u t m l i tiêu âm.
K t c u và các thông s k t c u c a ng x đ c th hi n Hình 4.2:
V t li u ch t o ng x đ c li t kê nh sauμ
- Thân ng x : Thép t m C45 dày 2 (mm), là v t li u thông d ng trên th tr ng v i đ b n cao so v i đi u ki n làm vi c và giá c h p lí
- L i tiêu âm: L i thép m k m v i kích th c m c l i dày 2 (mm), có s n trên th tr ng
- C vào và c ra c a khớ th i: ng thộp m k m ỉ21x2 (mm)
- B gi m ti ng n (trên c ra): V i th y tinh, đ c tính h p th các sóng âm, làm gi m ti ng n trên c ra tr c khi dòng khí th i thoát ra ngoài
B thu nhi t
Bề rộng của chiếc thu nhi đã được khảo sát bởi các tác giả TS Hằng C Thông, Nguyễn Trường Bình và cộng sự [14], tập trung vào chất liệu nhôm và số lượng cánh là 21 cánh Đặc điểm biên dạng cánh được tính toán dựa trên biên dạng đúc, nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Hình nh b thu nhi t biên d ng cánh ch nh t:
Hình 4.5 B thu nhi t biên d ng cánh ch nh t
Hình 4.6 B thu nhi t biên d ng cánh ch nh t
Hình nh b thu nhi t biên d ng cánh cong:
Hình 4.8 B thu nhi t biên d ng cánh cong
Hình 4.9 B thu nhi t biên d ng cánh cong Hình nh b thu nhi t theo biên d ng cánh hình thang:
D ng c thí nghi m
C m bi n nhi t đ
Cảm biến nhiệt độ là thiết bị cảm biến đo lường sự thay đổi nhiệt độ, giúp truyền tải tín hiệu cho các bộ điều khiển để xử lý chính xác nhiệt độ cần thiết Giá trị nhiệt độ được cảm biến đo và truyền về giúp các hệ thống tự động điều chỉnh phù hợp Các cảm biến nhiệt độ có thể loại K được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp nhờ độ chính xác cao và độ bền vượt trội, đáp ứng các thông số kỹ thuật đa dạng.
Cắt cục cằm là phương pháp giảm mỡ bám trên vùng cằm, giúp làm thon gọn và cân đối khuôn mặt Quá trình này tập trung loại bỏ mỡ thừa bên trong vùng cằm, mang lại diện mạo thon gọn, săn chắc hơn Phẫu thuật cắt cục cằm rất quan trọng trong việc nâng cao vóc dáng khuôn mặt, giúp khách hàng tự tin hơn trong cuộc sống Sau khi thực hiện, khách hàng có thể thấy rõ sự thay đổi tích cực về đường nét khuôn mặt, mang lại cảm giác trẻ trung và thu hút hơn.
Trong hệ thống đo nhiệt độ trên thị trường hiện nay, có nhiều loại cảm biến nhiệt đa dạng nhằm phù hợp với từng ứng dụng cụ thể Một trong những nguyên nhân chính gây ra sự biến đổi nhiệt độ là do các loại cảm biến không phù hợp với dữ liệu của cảm biến Graphtec GL240, cũng như dãy hoạt động của cảm biến không phù hợp với đặc điểm khí thải trong các phòng tiêu âm có khả năng sát khuẩn cao.
Cảm biến khí được sử dụng trong thử nghiệm cần có hiệu chuẩn chính xác để đảm bảo kết quả đo đúng nhất Hiệu chuẩn giúp giảm thiểu lỗi trong quá trình đo và bảo vệ chất lượng của thiết bị cảm biến Do đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành hiệu chuẩn tại Công ty TNHH TMDV Kỹ thuật đo lường Tâm (Hình 4.13) Sau quá trình hiệu chuẩn, các sai số của cảm biến được xác định rõ ràng, từ đó cảm biến sẵn sàng cho các thí nghiệm tiếp theo.
Hình 4.13 Các thi t b trong phòng thí nghi m hi u chu n c m bi n
Thi t b ghi d li u GRAPHTEC midi LOGGER GL240
Thi t b này s thu nh n tín hi u t các c m bi n nhi t đ g i v và hi n th giá tr nhi t đ thu nh n đ c lên màn hình, giúp ta xác đ nh đ c nhi t đ m t cách d dàng
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên nguyên tắc nhiệt dẫn, trong đó nhiệt độ của hai điểm khác nhau gây ra sự chênh lệch nhiệt độ Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đỉnh nóng và đỉnh lạnh, hệ thống sẽ tạo ra một suất điện động Suất điện động này được chuyển đổi thành tín hiệu điện để truyền vào thiết bị ghi dữ liệu Thiết bị ghi dữ liệu sau đó điều khiển tín hiệu này và hiển thị kết quả ngược trên màn hình, giúp quan sát và phân tích dữ liệu một cách chính xác.
ng h đo t c đ đ ng c KOSO BA024B90
Bộ đo vòng quay KOSO BA024Bλ0 là thiết bị quan trọng giúp theo dõi tốc độ quay của động cơ, cung cấp dữ liệu chính xác để điều chỉnh và tối ưu hoạt động của xe Thiết bị này dễ dàng lắp đặt trên hệ thống cao áp của động cơ, giúp người dùng kiểm soát quá trình vận hành hiệu quả hơn Thông số của đồng hồ đo tốc độ động cơ μ cho phép theo dõi vòng quay một cách chính xác, hỗ trợ việc điều chỉnh phù hợp theo các chế độ hoạt động khác nhau của xe.
- Máy đo t c đ ph m vi Hi n Th : 0 ~ 20.000 vòng/phút
- Tr ng l ng: Kho ng 22g
Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa dựa trên việc tạo ra các xung điện cao áp bằng cách đệm xung trên dây cao áp của bugi Các xung này được tạo ra theo chu kỳ đều đặn, phụ thuộc vào loại động cơ và thiết kế của hệ thống đánh lửa Trong các xe máy có động cơ 1 xi-lanh, 4 thì, mỗi chu kỳ hoạt động của piston (gồm hai vòng quay của trục khuỷu) sẽ tạo ra một xung cao áp để kích hoạt bugi, đảm bảo quá trình đánh lửa diễn ra chính xác và hiệu quả.
C c u duy trì t c đ đ ng c
Xe tay ga được trang bị hệ thống giảm xóc giúp duy trì thoải mái khi thưởng thức các ngày nghỉ Hệ thống tiên tiến này hỗ trợ người lái điều chỉnh các hoạt động một cách dễ dàng và ổn định trong suốt thời gian mong muốn, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và thoải mái.
S đ b trí mô hình th c nghi m
S đ đo phân b nhi t đ trên b m t b trao đ i nhi t đ c th hi n qua
Hình 4.17 trình bày cảm biến đặt ở vị trí phân rã trên và phân rã dưới của một con tàu nhiễu, được kết nối với các đầu vào của thiết bị ghi dữ liệu (Hình 4.18) Các cảm biến này gồm một cảm biến đầu vào 1-1, cảm biến trung gian 2-2 và 3-3, cùng một cảm biến đầu ra 4-4, giúp thu tín hiệu còn lại từ các kênh của thiết bị ghi dữ liệu Giá trị cảm biến sẽ hiển thị trên màn hình của thiết bị ghi dữ liệu, sau đó được đưa vào máy tính để xử lý, đảm bảo chính xác trong quá trình phân tích dữ liệu.
Hình 4.17 Mô hình b trí th c nghi m
Hình 4.18 V trí l p đ t c m bi n vào ng x
Trong quá trình l p đ t có s d ng keo t n nhi t đ gi m khe h gi a c m bi n nhi t đ và l c m bi n nh m t ng đ chính xác trong quá trình đo.
Hình 4.21 T ng th mô hình thí nghi m
Hình 4.22 T ng th mô hình thí nghi m (tt)
Quy trình th c nghi m
Chu n b th c nghi m
Th c hi n k t n i, l p đ t hoàn ch nh h th ng thí nghi m Ki m tra tính ho t đ ng n đnh c a h th ng thí nghi m và các thi t b h tr
Quy trình th c nghi m
B c 1: Kh i đ ng đ ng c , đ đ ng c ch y ch đ c m ch ng đ n khi nhi t đ c a các c m bi n đ t m c n đ nh (Quan sát đ c t đ th nhi t đ các c m bi n máy Graphtech GL240)
B c 2: i u ch nh t c đ đ ng c đ n giá tr mong mu n
Quan sát sự thay đổi của nhiệt độ trên bề mặt một điểm nóng giúp xác định khi nhiệt độ của các kênh thu thập đạt giá trị nhất định Điều này cho phép nhận biết các mức nhiệt đột biến quanh một giá trị nào đó, góp phần phân tích chính xác các hiện tượng nhiệt độ trong quá trình theo dõi.
Chú ý: Quá trình này di n ra r t lâu (15-30 phút) nên c n có s giám sát t c đ đ ng c liên t c đ tránh x y ra sai l ch (T c đ đ ng c ch y ch đ không t i s r t nh y v i đ m b m ga)
Hình 4.23 c d li u khi nhi t đ n đ nh
B c 4: Ti p t c duy trì ch đ v n hành trên thêm kho ng 2-3 phút, n u không có s thay đ i l n nào n a thì ghi nh n giá tr đo đ c g m nhi t đ 9 c m bi n và l u l ng khí n p
B c 5: Quay l i B c 2 đ n B c 4, th c hi n v i t c đ đ ng c khác cho đ n khi hoàn thành d i t c đ c n kh o sát
B c 6: i u chnh đ ng c v l i ch đ c m ch ng, đ đ ng c ti p t c ho t đ ng trong vòng kho ng 5 phút, sau đó t t đ ng c , k t thúc th nghi m
M i tr ng h p th nghi m đ c th c hi n l p l i 3 l n, và k t qu là giá tr trung bình c a các l n th nghi m đó.
Hình 4.24 Nh p d li u vào máy tính
K t qu th c nghi m
Hình 4.25 Quy c các đi m l y nhi t đ
K t qu đo nhi t đ t i các tr ng h p cánh:
B Ｖ ng 4.1 K t qu đo nhi t đ v i cánh hình ch nh t:
B Ｖ ng 4.2 K t qu đo nhi t đ v i cánh cong:
B Ｖ ng 4.3 K t qu đo nhi t đ v i cánh hình thang:
Ta có k t qu tính toán chênh l ch nhi t đ và hi u qu cánh:
B Ｖ ng 4.4.Chênh l ch nhi t đ c a các biên d ng cánh
Cánh hình ch nh t Cánh cong Cánh hình thang
Chênh l ch nhi t đ max min
Chênh l ch nhi t đ max min
Chênh l ch nhi t đ max min
5 4.925 29,24 18,27 37,51% 18,24 37,61% vòng tua th p, chênh l ch nhi t đ c a cánh cong và cánh hình thang cao h n so v i cánh nguyên b n hình ch nh t, tuy nhiên m c chênh l ch không đáng k (0.1 – 0.4 O C)
Khi lên vòng tua cao, các cánh quạt có thể chênh lệch lượng tiêu thụ năng lượng (từ 24-45% đối với cánh cong và 15-42% đối với cánh hình thang) Sự thay đổi này giúp tối ưu vùng nhiệt phân bố trên bề mặt cánh quạt, từ đó hỗ trợ hiệu quả trong việc phát nhiệt và điều hòa hoạt động của hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ cao cho bề phát TEG.
i chi u k t qu mô ph ng và th c nghi m
Biên d ng cánh hình thang
Hình 4.36 K t qu mô ph ng và th c nghi m t i 990 rpm
Hình 4.37 K t qu mô ph ng và th c nghi m t i 1,970 rpm
Hình 4.38 K t qu mô ph ng và th c nghi m t i 2,955 rpm
Hình 4.39 K t qu mô ph ng và th c nghi m t i 3,940 rpm
Hình 4.40 K t qu mô ph ng và th c nghi m t i 4,925 rpm
Các độ đo cùng một mặt bằng chất lượng (A1 với B1, A2 với B2, A3 với B3, A4 với B4) không chênh lệch quá nhiều, giúp giảm thiểu sai lệch Đặc biệt, việc phân bố nhiễu đã được điều chỉnh, đảm bảo phân bố đều theo phương ngang nhằm tối ưu hóa kết quả Nhờ đó, các chỉ số trung bình trên cùng một mặt bằng sẽ phản ánh chính xác hơn dữ liệu tính toán, góp phần nâng cao độ chính xác trong phân tích.
B Ｖ ng 4.5 D li u t ng h p cánh hình ch nh t
Mô ph ng ( O C) Th c nghi m ( O C)
B Ｖ ng 4.6 D li u t ng h p cánh cong
Mô ph ng ( O C) Th c nghi m ( O C)
B Ｖ ng 4.7 D li u t ng h p cánh hình thang
Mô ph ng ( O C) Th c nghi m ( O C)
Bi u di n k t qu trên đ th :
Hình 4.41 th nhi t đ theo các tr ng h p
T ng th nhi t đ có s chênh l ch gi a mô ph ng và th c nghi m do:
Phương pháp và thí nghiệm có sự khác biệt đáng kể do điều kiện dòng khí xung quanh ngỏ, khiến điều kiện thí nghiệm giảm rõ rệt tính phù hợp, dẫn đến việc mô phỏng điều kiện không chính xác.
- Th c nghi m có s th t thoát d c ng x , tuy nhiên k t qu th c nghi m đ c l y nhi u l n đ u cho ra cùng k t qu nên k t qu này là h i t
Các c ch d n đ n k t qu th c nghi m:
Biên dạng cánh hình chữ T nguyên bản mang lại hiệu suất cao và chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các mặt cánh Nguyên nhân là do chiều cao cánh lớn nhất nằm phía trước, gần vùng gió cận cánh (mặt cánh 1), tạo ra nhiệt độ cao hơn, trong khi phía đuôi gió (mặt cánh 4) có nhiệt độ thấp hơn Biên dạng cánh cong và hình thang giúp kiểm soát chênh lệch nhiệt độ không quá lớn, nhờ thiết kế giúp truyền nhiệt đều và giảm khả năng vượt quá giới hạn nhiệt độ Các chênh lệch nhiệt độ tăng lên khi lượng nhiệt dòng khí xạ cao, khiến khí xả lộn xộn, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt và hiệu suất hệ thống.
Các phương pháp đo đạc khác nhau có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đo nhiệt độ trong nghiên cứu, như cánh hình chóp và cánh hình thang, dù kết quả không hoàn toàn chính xác nhưng vẫn phản ánh sự biến động nhiệt ở cuối x Nguyên nhân chính là do điều kiện mô phỏng là khí kín, khiến khí bơ vát đi không thể làm nhiệt độ cao hơn, dẫn đến kết quả sai lệch Trong khi đó, phương pháp đo có thể thoát nhiệt ra ngoài qua thành ng x, dẫn đến nhiệt độ đo được thấp hơn so với thực tế, gây ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả cuối cùng.
Ngoài ra, còn có nhiều nguyên nhân khác nhau gây thất thoát nhiệt, như các mối nối thủy nhiệt không kín, khó cách nhiệt đều, và độ truyền nhiệt không đồng đều trong các hệ thống Các yếu tố này góp phần làm giảm hiệu quả cách nhiệt và tăng mức tiêu thụ năng lượng Nguyên nhân thất thoát nhiệt còn phụ thuộc vào quy mô phòng, cấu trúc công trình, và cách thức lắp đặt hệ thống, đòi hỏi phải kiểm tra kỹ lưỡng để xác định chính xác nguyên nhân và có phương án xử lý phù hợp.
Hi u qu chênh l ch nhi t đ :
Hình bên diễn tả mô tả chênh lệch nhiệt độ ΔT theo tính biến động cánh và theo tính trạng hợp vận hành Khi sử dụng cánh chính thống, chênh lệch nhiệt độ ΔT tăng lên đáng kể, kết quả thử nghiệm cho thấy chênh lệch này có thể đạt đến 26°C tại vòng tua 4,925 rpm Khi thay cánh thu nhiệt bằng cánh cong, chênh lệch nhiệt độ ΔT đã được cải thiện rõ rệt, còn trong khoảng 2,7 – 18,27°C, giảm đến 45% so với cánh nguyên bản.
Hình dạng cánh thang giúp cánh thu nhi tăng lên đến 42% so với cánh chụp nguyên bản, mang lại hiệu quả vượt trội Mặc dù chưa thể đánh giá chính xác về khả năng chống cong của cánh, nhưng đây là dạng gia công cân bằng, giúp tối ưu hóa lợi ích về mặt kinh tế và tiết kiệm nhiên liệu Việc cải tiến này góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động và giảm chi phí vận hành cho hệ thống.
Hình 4.42 th chênh l ch nhi t đ theo các tr ng h p i chi u chênh l ch v i nhi t đ trung bình:
L y giá tr trung bình c a k t qu th c nghi m t ng tr ng h p cánh đ i chi u v i chênh l ch nhi t đ đ c c i thi n đ xem xét m c đ hi u qu :
B Ｖ ng 4.8 i chi u chênh l ch v i nhi t đ trung bình (cánh cong)
Trung bình nhi t đ ( O C) C i thi n chênh l ch nhi t đ T l
B Ｖ ng 4.9 i chi u chênh l ch v i nhi t đ trung bình (cánh hình thang)
Trung bình nhi t đ ( O C) C i thi n chênh l ch nhi t đ T l
Với cách điều chỉnh này, ta nhận thấy các chênh lệch nhiệt độ trung bình của các cánh thu nhiệt có thể dao động từ 1% đến 5%, thể hiện mức biến động nhỏ nhưng vẫn ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của hệ thống làm mát Phần chênh lệch nhiệt độ này là không đáng kể, cho thấy biên độ biến động của nhiệt độ trung bình khi điều chỉnh cánh thu nhiệt khá thấp, qua đó giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong quá trình hoạt động.
CH NG 5: K T LU N VÀ KI N NGH
K t lu n
tài đã tính toán, mô ph ng và ki m ch ng th c nghi m v hình d ng cánh t i u cho b phát nhi t đi n s d ng nhi t th i t xe g n máy
Trong bối cảnh đó, doanh nghiệp đã đề xuất thêm các phương án cân bằng lợi ích thu nhập và lợi ích kinh tế, nhằm đảm bảo thu nhập không bị chênh lệch quá lớn so với cạnh tranh Điều này giúp duy trì sự ổn định trong hoạt động và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường.
Ki n ngh
H n ch
Trong mô hình thực nghiệm, độ chênh nhiệt ΔT giữa các thành phần mô phỏng thường không rõ ràng do chưa tạo đủ các thành tố thực tế trong mô hình và chưa điều chỉnh đúng các yếu tố nhiệt trong thí nghiệm, dẫn đến khoảng cách quá lớn giữa mô phỏng và thực tế.
- Nhi t đ trung bình c a b m t thu nhi t b t n th t nh khi s d ng biên d ng cánh t i u.
- Ch a ki m ch ng v i b thi t b phát nhi t đi n TEG.
Ki n ngh
- L p đ t th c t các module TEG nh m đánh giá s thay đ i v công su t phát nhi t đi n khi có s thay đ i v k t c u c a b phát nhi t đi n trên xe g n máy
- Th nghi m b phát nhi t đi n (bao g m module TEG và cánh t n nhi t) t i đi u ki n v n hành th c t trên đ ng
[1] “Báo cáo tri n v ng n ng l ng,” B Công Th ng, 2021.
[2] T ng c c th ng kê, Niên giám th ng kê NXB Th ng Kê, 2021.
[3] F Stabler, "Automotive Thermoelectric Generator Design Issues," GM, 2016
[4] U Birkholz, "Conversion of waste exhaust heat in automobile using FeSi2,"
Proc of the 7th Int Conf on Thermoelectric Energy Conversion, 1988
[5] S K Kim, B C Won, S H Rhi, S H Kim, J H Yoo and J C Jang,
"Thermoelectric Power Generation System for Future Hybrid Vehicles Using Hot," Journal of Electronic Material, vol 40, 2011
[6] T M Jeng, S C Tzeng, B J Yang and Y C Li, "Design, Manufacture and Performance Test of the Thermoelectric Generator System for Waste Heat Recovery of Engine Exhaust," Inventions, vol.2016, 2016
[7] V Q Lê, "Nghiên c u ch t o máy phát nhi t đi n s d ng ngu n nhi t t khí x đ ng c ," Lu n v n Th c s , i h c S ph m K thu t TP HCM, Vi t Nam, 2014
[8] H V Nguy n, "Nghiên c u s d ng ngu n nhi t th i t đ ng c đ t trong đ phát ra đi n," Lu n v n Th c s , i h c Bách khoa - HQG TP HCM, Vi t Nam, 2016
[9] P T Võ, "Nghiên c u nâng cao hi u su t m u thi t b nhi t đi n s d ng ngu n nhi t th i c a xe g n máy," Lu n v n Th c s , i h c Bách khoa – HQG TP HCM, Vi t Nam, 2018
Nghiên cứu của T H ng, T V Mai, K Q Tr n, D M , và Q T P Nghiêm đã tập trung vào mô hình và khảo sát thực nghiệm về nhiệt độ bề mặt nóng và bề mặt lạnh của bề mặt nhiệt đới trên nguồn nhiệt khí thải xe gắn máy Công trình này cung cấp các dữ liệu quan trọng giúp hiểu rõ ảnh hưởng của nhiệt lượng trong quá trình phát thải động cơ, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý khí thải và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Kết quả nghiên cứu được trình bày rõ ràng tại Hội nghị Khoa học Trắc kỹ thuật Giao thông lần thứ 6 năm 2018, cung cấp cơ sở khoa học cho các giải pháp kiểm soát và giảm thiểu khí thải từ phương tiện giao thông cơ giới.
[11] T D Hong, Q T P Nghiem, T V Mai, và L T Le, "A numerical simulation and experimental study on thermal uniformity of heat exchanger in motorcycle thermoelectric generator unit, "JP J Heat Mass Transf, vol
[13] ANSYS, Fluent, ANSYS Student, ANSYS
[14] T H ng, B T Nguy n, K Q Tr n, và T Nguy n, "Nghiên c u th c nghi m s phân b nhi t đ và t n th t áp su t c a b tiêu âm xe g n máy tích h p b phát nhi t đi n, "Lu n v n t t nghi p i h c Bách Khoa TP.HCM,