Luận văn Nghiên cứu đánh giá thực trạng hệ thống làm mát xe tay ga và đề xuất giải pháp khắc phục (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu đánh giá thực trạng hệ thống làm mát xe tay ga và đề xuất giải pháp khắc phục (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ÐÌNH TRUNG NGHIÊN CỨU ÐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT XE TAY GA VÀ ÐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 5 0 8 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT XE TAY GA VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT XE TAY GA VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học TS. NGUYỄN VĂN TRẠNG TP.Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Đình Trung Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/03/1984 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Tổ 57, KP 7, Phường Hiệp Thành, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: Email:Dinhtrung1503@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Đại học chính quy Thời gian đào tạo từ 2008 đến 2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Cơ khí động lực Đồ án tốt nghiệp: Nhiên liệu mới cho động cơ đốt trong Ngày và nơi bảo vệ đồ án: /4/2010 – Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 01/6/2010 Trường Cao Đẳng Nghề số 22 - Giáo viên đến nay BQP Trang i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 03 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trang ii
6. CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới PGS. TS. Đặng Thành Trung, TS Nguyễn Văn Trạng. Đặc biệt là TS Nguyễn Văn Trạng người đã tận tình hướng dẫn sâu sắc về mặt khoa học và quan tâm, động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn: “Nghiên cứu đánh giá thực trạng hệ thống làm mát xe tay ga và đề xuất giải pháp khắc phục”. Xin chân thành cám ơn tất cả quý thầy cô khoa Cơ khí Động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Trường Đại học Bách khoa TP. HCM, các anh chị học viên khóa trước, các bạn học viên cùng khóa đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đề tài. Do trình độ và điều kiện nghiên cứu có hạn nên chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của tất cả quý thầy cô, anh chị và các bạn. Xin chân thành cám ơn! TP. HCM, ngày 20 tháng 03 năm 2016 Nguyễn Đình Trung Trang iii
7. TÓM TẮT Đề tài trình bày một dạng kết cấu hoàn toàn mới của bộ tản nhiệt sử dụng công nghệ truyền nhiệt bằng kênh mini. Bộ tản nhiệt cải tiến có kích thước nhỏ gọn hơn rất nhiều so với bộ tản nhiệt ban đầu của xe, công nghệ gia công chế tạo đơn giản với giá thành thấp hơn. Thông qua kết quả thực nghiệm, bộ tản nhiệt kênh mini hoàn toàn có thể làm tăng hiệu quả làm mát mà không làm thay đổi đến kết cấu của xe. Kết quả cho thấy, nhiệt độ của nước ra khỏi bộ tản nhiệt kênh mini thấp hơn so với bộ tản nhiệt ban đầu của xe từ 60C đến 80C. Ngoài ra với một số giải pháp kỹ thuật kết hợp sẽ làm tăng được công suất và hiệu suất của động cơ. Kết quả của đề tài khẳng định tính khả thi và tính hiệu quả của bộ tản nhiệt kênh mini khi triển khai sử dụng trên xe gắn máy. Từ khóa: bộ tản nhiệt, xylanh, giải nhiệt, nhiệt độ, truyền nhiệt. Trang iv
8. ABSTRACT The theme presents a completely new structural form of the radiator using heat transfer technology with mini channels. The minichannel radiator improvements compact size more than the initial deposit of cars, technology simple to fabricate a lower cost. The experimental results show that the mini -channel heat sink completely can increase cooling efficiency without making changes to the structure of the vehicle. Results showed that the temperature of the water out of the mini -channel heat sinks lower than the original radiator from 60C to 80C vehicle. In addition to some technical solutions are combined will increase the capacity and performance of the engine. Results of the study confirmed the feasibility and effectiveness of the mini -channel heat sinks when deployed for use on motorcycles. Keywords : water tanks , cylinders , cooling , temperature , heat transfer . Trang v
9. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC i CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix DANH MỤC CÁC BẢNG xii Chƣơng 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Tổng quan kết quả nghiên cứu liên quan 2 1.3. Mục đích của đề tài 9 1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài 9 1.5. Phương pháp nghiên cứu 10 1.6. Kết cấu của đề tài 10 Chƣơng 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 NHIỆT ĐỘNG HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG – LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT 11 2.1. Nhiệt động học động cơ đốt trong. 11 2.1.1Các khái niệm cơ bản 11 2.1.2.Chu trình lý tưởng tổng quát của động cơ đốt trong. 11 2.1.3.Xác định lượng nhiệt từ động cơ truyền cho hệ thống làm mát 14 2.2. Lý thuyết truyền nhiệt 15 Trang vi
10. CHƢƠNG 3 : 19 THỰC TRẠNG HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 19 TRÊN ĐỘNG CƠ XE TAY GA – ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 19 3.1. Mục đích và yêu cầu thống làm mát trên động cơ. 19 3.1.1.Mục đích của hệ thống làm mát 19 3.1.2.Yêu cầu của hệ thống làm mát 20 3.2. Hệ thống làm mát trên động cơ xe tay ga. 20 3.3. Thực trạng và hiệu quả của hệ thống làm mát trên động cơ xe tay ga 30 3.4. Đề xuất giải pháp khắc phục 33 Chƣơng 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1. Thiết kế két nước kênh mini 34 4.2. Thiết lập hệ thống thí nghiệm và kết quả thực tế khi thay đổi mẫu két nước 36 4.2.1.Thí nghiệm đánh giá khả năng tản nhiệt của hai mẫu két nước 48 4.2.2.Thí nghiệm so sánh tiêu hao nhiên liệu khi thay đổi mẫu két nước 48 4.2.3.Thí nghiệm đo Moment, công suất động cơ khi thay đổi mẫu két nước. 52 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 5.1. Kết luận 55 5.2. Kiến nghị 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Trang vii
11. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2 Ac : diện tích mặt cắt, m BTĐN : bộ trao đổi nhiệt Dh : đường kính quy ước, m F : hệ số ma sát Fanning H : hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2K k : hệ số truyền nhiệt tổng, W/m2K L : chiều dài kênh mini, m m : lưu lượng khối lượng, kg/s NTU : chỉ số truyền nhiệt đơn vị (Number of Transfer Unit) Nu : chỉ số Nusselt p : áp suất, Pa P : đường kính ướt, m Q : lượng nhiệt truyền qua thiết bị, W q : mật độ dòng nhiệt, W/m2 Re : chỉ số Reynolds T : nhiệt độ, K  : độ nhớt động lực học, Ns/m2 : khối lượng riêng, kg/m3  : hệ số dẫn nhiệt, W/m K  : vận tốc, m/s  : hiệu suất  : chỉ số hoàn thiện, W/kPa T : nhiệt độ chênh lệch, K p : tổn thất áp suất, Pa Trang viii
12. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Sự phân bố năng lƣợng trong xe 2 Hình 1.2: So sánh tính năng của áo nƣớc làm mát trên động cơ 3 Hình 1.3: Mẫu thiết kế hình học áo nƣớc đầu xylanh 4 Hình 1.4: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh 4 Hình 1.5: Hình vành khuyên gắn trên một xilanh 5 Hình 1.6: Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe 5 Hình 1.7: Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt 6 Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng gió cƣỡng bức 7 Hình 1.9: Mô hình thực nghiệm đánh giá đặc tính tản nhiệt của hai mẫu két nƣớc 7 Hình 1.10: Hình ảnh nhiệt độ đầu ra áo nƣớc xẻ rãnh và không xẻ rãnh 8 0 ở nhiệt độ 500 C và lƣu lƣợng nƣớc 1000 ml/phút. 8 Hình 2.1:Đồ thị P-V và T-s chu trình lý thuyết động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích 12 Hình 3.1: Bố trí khoang động cơ và quạt gió cƣỡng bức đối với hệ thống làm mát bằng gió 20 Hình 3.2: Luồng không khí thổi cƣỡng bức vào làm mát động cơ 21 Hình 3.3: Cấu tạo hệ thống làm mát tuần hoàn cƣỡng bức một vòng kín 21 Hình 3.4: Cấu tạo của hệ thống làm mát xe Nouvo LX 135cc 22 Hình 3.5: Cấu tạo bộ tản nhiệt của xe Nouvo LX 23 Hình 3.6: Cấu tạo bơm nƣớc xe Nouvo LX 24 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát xe Nouvo LX 25 Hình 3.8: Bơm ly tâm 26 Hình 3.9: Cấu tạo của két nƣớc 27 Hình 3.10: Cấu tạo của nắp két nƣớc 28 Trang ix
13. Hình 3.11: Nắp két nƣớc đƣợc tháo ra từ cổ rót nƣớc vào ở bộ tản nhiệt 28 Hình 3.12: Cổ rót nƣớc của bộ tản nhiệt 29 Hình 3.13: Van hằng nhiệt 29 Hình 3.14: Phần thùng yên thiết kế rộng rãi 30 Hình 3.15: Kết cấu hệ thống làm mát xe Shi 150cc 31 Hình 3.16: Khoang động cơ của các dòng xe tay ga đƣợc thiết kế bao kín 32 Hình 3.17: Giải pháp thay thế két nƣớc mới 33 Hình 3.18: Giải pháp thay thế quạt gió cƣỡng bức 33 Hình 4.1: Bản vẽ thiết kế bộ tản nhiệt kênh mini 35 Hình 4.2: Mẫu thí nghiệm 35 Hình 4.3: Két nƣớc cũ của xe Nouvo LX 35 Hình 4.4: Hệ thống thí nghiệm 36 Hình 4.5: Mô hình két nƣớc cải tiến 36 Hình 4.6: Mô hình bố trí thí nghiệm. 37 Hình 4.7: Công tắc nhiệt thời gian 38 Hình 4.8: Quá trình thực hiện kiểm tra sự thay đổi nhiệt độ qua két nƣớc 38 Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ nƣớc làm mát vào hai mẫu két nƣớc không sử dụng quạt làm mát 41 Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ nƣớc làm mát ra khỏi hai mẫu két nƣớc không sử dụng quạt làm mát 43 Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ nƣớc làm mát vào hai mẫu két nƣớc có sử dụng quạt làm mát 45 Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ nƣớc làm mát ra khỏi hai mẫu két nƣớc có sử dụng quạt làm mát 47 Hình 4.13: Mô hình bố trí thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đối với hai mẫu két nƣớc 48 Hình 4.14: Đồ thị biểu thị suất tiêu hao nhiên liệu cho hai mẫu két nƣớc 51 Hình 4.15: Mô hình bố trí thí nghiệm đo kiểm tra moment, công suất động cơ 52 Trang x
14. Hình 4.16: Đồ thị biểu thị sự thay đổi momet động cơ ở chế độ thử 20% tải cho hai mẫu két nƣớc 52 Hình 4.17: Đồ thị biểu thị sự thay đổi công suất động cơ ở chế độ thử 20% tải cho hai mẫu két nƣớc 53 Hình 4.18: Đồ thị biểu thị sự thay đổi momet động cơ ở chế độ thử 30% tải cho hai mẫu két nƣớc 53 Hình 4.19: Đồ thị biểu thị sự thay đổi công suất động cơ ở chế độ thử 30% tải cho hai mẫu két nƣớc 54 Trang xi
15. DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1. Dụng cụ đo và độ chính xác 37 Bảng 4.2. Số liệu nhiệt độ nước vào két làm mát (trường hợp 1) 39 Bảng 4.3. Số liệu nhiệt độ nước ra khỏi két làm mát (trường hợp 1) 41 Bảng 4.4. Số liệu kết quả kéo dài thí nghiệm cho hai mẫu két nước 43 Bảng 4.5. Số liệu nhiệt độ nước vào két làm mát (trường hợp 2) 44 Bảng 4.6. Số liệu nhiệt độ nước ra khỏi két làm mát (trường hợp 2) 46 Bảng 4.7. Số lệu đo mức tiêu hao nhiên liệu khi xe dùng mẫu két nước nguyên bản. 49 Bảng 4.8. Mức tiêu hao nhiên liệu trung bình khi xe dùng mẫu két nước nguyên bản 49 Bảng 4.9. Số lệu đo mức tiêu hao nhiên liệu xe dùng mẫu két nước kênh tản nhiệt mini. 50 Bảng 4.10. Mức tiêu hao nhiên liệu trung bình xe dùng mẫu két nước kênh tản nhiệt mini 50 Trang xii
16. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Ở Việt Nam, xe máy là phương tiện giao thông cá nhân không thể thiếu. Theo thống kê của cục đường bộ hiện tại trên toàn quốc có khoảng 40 triệu xe máy ( đăng ký lưu hành và không đăng ký lưu hành). Đối với loại phương tiện giao thông này đáp ứng đến 90% nhu cầu đi lại của người dân. Tuy nhiên, do không phân biệt được sự khác nhau giữa các hệ thống làm mát trên xe máy, đa phần người sử dụng bỏ qua việc theo dõi nhiệt độ động cơ cho tới khi công suất của động cơ giảm thì người sử dụng mới đem xe đi bảo dưỡng. Công suất nhỏ, kết cấu thoáng, động cơ tiếp xúc trực tiếp với khí trời, đa phần xe số sử dụng hệ thống làm mát bằng gió. Xe chuyển động, không khí đối lưu với tốc độ cao thổi vào động cơ. Người sử dụng không phải lưu tâm tới vấn đề động cơ nóng. Hiện tại các thành phố lớn, xe ga ngày càng được ưa chuộng nhờ kiểu dáng đẹp, hệ thống truyền động vô cấp cho phép người sử dụng không cần sang số khi tăng tốc. Để có những ưu điểm đó thì kết cấu xe tay ga cũng có nhiều khác biệt so với xe số. Toàn bộ thân động cơ bao kín giành khoảng không cho việc bố trí tiện nghi trên xe (như thùng đựng đồ, cốp xe, gác để chân ), tốc độ lưu thông không khí thấp dù xe chuyển động ở tốc độ cao. Ngoài ra, hầu hết xe tay ga đều sử dụng hệ truyền động vô cấp. So với loại truyền động xích trên xe số thì hệ thống này tạo ra nhiều nhiệt hơn. Nhà sản xuất thường lựa chọn một trong hai giải pháp: dùng quạt thổi gió cưỡng bức vào động cơ hoặc thiết kết hệ thống làm mát bằng dung dịch. Với kiểu thổi gió cưỡng bức, động cơ truyền công suất làm quay quạt. Không khí từ bên ngoài được hút vào, chạy theo các đường hướng gió làm mát thân máy. Động cơ chạy thì quạt quay. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát cưỡng bức này đơn giản. Tuy nhiên, cách làm mát này đã có từ lâu, động cơ chạy không êm bằng loại sử dụng hệ thống làm mát bằng dung dịch trên một số dòng xe đời mới như: Air Blade, SH, Lead, Nouvo LX Hệ thống làm mát bằng dung dịch trên xe gắn máy không Trang 1
17. giống như ôtô, bình chứa nước phụ trên xe máy thường ở vị trí khuất, rất khó theo dõi để chủ động châm thêm dung dịch làm mát trong khi vai trò lại rất quan trọng. Sau thời gian sử dụng động cơ rất nóng làm cho nhiệt độ động cơ tăng lên, công suất làm việc động cơ giảm, có thể dẫn đến cháy xe hoặc bó kẹt piston vào thành xylanh. Bộ tản nhiệt của các dòng xe tay ga làm mát bằng dung dịch sau một thời gian hoạt động thường bị đóng cặn, các cánh tản nhiệt bị hỏng. Do đó, Bộ tản nhiệt không thể bảo dưỡng, phục hồi trạng thái tản nhiệt ổn định mà cần thay mới, chi phí sửa chữa tăng. Vì lý do đó người thực hiện chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá thực trạng hệ thống làm mát xe tay ga và đề xuất giải pháp khắc phục” nhằm mục đích tăng hiệu suất làm mát động cơ, giúp động cơ tăng công suất làm việc, làm việc ổn định, kéo dài tuổi thọ động cơ. 1.2. Tổng quan kết quả nghiên cứu liên quan Xuất phát từ quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi tiết máy tiếp xúc với khí cháy (piston, xéc măng, nấm xupap, thành xylanh) chiếm khoảng 25%  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy trong buồng cháy tỏa ra. Vì vậy các chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600o C, nhiệt độ nấm xupap có thể lên tới 900oC. Hình 1.1 thể hiện sự phân bố năng lượng trên xe. Trong đó bao gồm 30% là tải nhiệt làm mát, 35% là tải nhiệt theo khí thải và 35% là năng lượng nhiệt có ít [1] Hình 1.1: Sự phân bố năng lƣợng trong xe [1] Trang 2
18.  Tình hình nghiên cứu trên thế giới Khot và Santosh [2] đã sử dụng phần mềm mô phỏng số học CFD để đánh giá và so sánh tính năng của hai áo nước làm mát khác nhau của động cơ Diesel 6 xylanh thẳng hàng. Từ phân tích cho thấy rằng mô hình 2 có vận tốc ở đầu áo nước được cải thiện và tổn thất áp suất giảm đã được trình bày ở hình 1.2. Hình 1.2: So sánh tính năng của áo nƣớc làm mát trên động cơ Qingzhao wang [3] đã trình bày và phân tích sự phân bố áp suất, vận tốc, hệ số truyền nhiệt và nhiệt độ cho áo nước ở đầu xylanh. Kết quả phân tích cho thấy rằng nước làm mát trong đầu xylanh đã thực hiện phân phối lưu lượng dòng chảy tốt và sự phân phối áp suất tương đối chấp nhận được. Sự bố trí của các phần trong đầu xylanh đã cung cấp sự tác động cần thiết để tăng khả năng làm mát trong vùng nguy hiểm, như là xupap thải, kim phun nhiên liệu. Vì vậy các chi tiết nóng sẽ không quá nóng để phá hủy. Mẫu thiết kế hình học áo nước đầu xylanh của nghiên cứu thể hiện ở hình 1.3. Trang 3
19. Hình 1.3: Mẫu thiết kế hình học áo nƣớc đầu xylanh Một phân tích trạng thái truyền nhiệt ổn trên phần đầu xylanh đã được thực hiện bởi Andrew powell [4] tải nhiệt của mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh với phương thức truyền nhiệt đối lưu từ không khí phía trên cánh tản nhiệt đầu xylanh và màng dầu trên các bộ phận trục khuỷu. Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh đã được thể hiện trong hình 1.4. Hình 1.4: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh Trang 4
20. Paul cùng cộng sự [5] đã nghiên cứu việc dùng không khí để giải nhiệt cho xylanh động cơ bằng cách giả định tập hợp các cánh là hình vành khuyên gắn trên một xilanh được thể hiện ở hình 1.5 . . Hình 1.5: Hình vành khuyên gắn trên một xilanh Mô phỏng số đã được thực hiện để xác định các đặc tính truyền nhiệt của các thông số cánh khác nhau như: cánh, độ dày cánh, sự thay đổi vận tốc dòng không khí khi độ dày của cánh tăng lên. Khoảng cách giữa các cánh giảm dần, ảnh hưởng đến quá trình tạo rối giúp tăng sự truyền nhiệt. Số lượng cánh lớn tương ứng độ dày cánh nhỏ để giải nhiệt cho xe phân khối lớn thì dùng khá phổ biến, kết quả làm cho khả năng trao đổi nhiệt cao hơn. Hình 1.6: Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe Trang 5
21. Pulkit cùng cộng sự [6] đã nghiên cứu sự truyền nhiệt bằng phương pháp mô phỏng số CFD. Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe, hình dạng cánh tản nhiệt và nhiệt độ xung quanh. Ở vận tốc 40km/h, 60km/h và 72km/h hệ số truyền nhiệt đã được tính toán từ giá trị dòng nhiệt 724W, 933.56W và 1123.03W tương ứng được mô phỏng qua hình 1.6. Masao cùng cộng sự [7] đã nghiên cứu ảnh hưởng của số lượng cánh, khoảng cách cánh và tốc độ gió làm mát bằng không khí cho xylanh động cơ xe máy. Kết quả cho thấy rằng nhiệt tỏa ra từ xylanh không được cải thiện khi thân xylanh có quá nhiều cánh và khoảng cách giữa các cánh quá hẹp tại những tốc độ gió quá thấp, do vậy mà nhiệt độ giữa chúng sẽ tăng lên. Ngoài ra kích thước cánh tối ưu khi xe đứng yên là 20mm và khi xe di chuyển là 8mm được thể hiện như hình 1.7. Hình 1.7: Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt Nhiệt độ dầu động cơ có thể được điều khiển bằng cách cải tiến thiết kế phù hợp trong hệ thống làm mát đã được thực hiện bởi Singh cùng cộng sự [8] thể hiện rõ trong hình 1.8. Kết quả cho thấy rằng tấm ngăn trên nắp máy sau khi cải tiến đã làm cho nhiệt độ dầu giảm khoảng 7oC, tiếp tục cải tiến thiết kế nắp máy để dòng chảy trực tiếp trên thân máy thì nhiệt độ dầu giảm 12,5oC. Thêm vào đó, sau khi thiết kế lại các cánh quạt ly tâm thì nhiệt độ dầu giảm tổng thể khoảng 24oC. Trang 6