Luận văn Nghiên cứu và chế tạo cải tiến két giải nhiệt hệ thống làm mát xe máy Exciter (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu và chế tạo cải tiến két giải nhiệt hệ thống làm mát xe máy Exciter (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 QUANG MINH NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢI TIẾN KÉT GIẢI NHIỆT HỆ THỐNG LÀM MÁT XE MÁY EXCITER NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 5 0 1 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN QUANG MINH “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢI TIẾN KÉT GIẢI NHIỆT HỆ THỐNG LÀM MÁT XE MÁY EXCITER” NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 i
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN QUANG MINH “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢI TIẾN KÉT GIẢI NHIỆT HỆ THỐNG LÀM MÁT XE MÁY EXCITER” NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN TRẠNG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 ii
4. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi xin chân thành gử i lời cảm ơn đến: - TS Nguyễn Văn Trạng - Giảng viên hướng dẫn . Thầy đã tâṇ tình hướ ng dâñ , giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này. Xin kính chú c Thầy luôn luôn maṇ h khoẻ , vui tươi và haṇ h phú c. - Bô ̣ phâṇ Sau Đại hoc̣ - Phòng Đào tạo, Khoa cơ khí động lực trườ ng Đaị học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp . Hồ Chí Minh và đăc̣ biêṭ là quý Thầy giáo giảng daỵ lớ p Cao hoc̣ khoá 2015A. - Các học viên lớp Cao học Cơ khí động lực khoá 2015A đã có nhiều đ óng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành Luận văn này. - Đặc biệt, xin gử i lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình , ngườ i thân đã cổ vũ , đôṇ g viên và taọ moị điều kiêṇ để em hoà n thà nh tốt Luận văn. Do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan , viêc̣ thưc̣ hiêṇ luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót , khuyết điểm. Rất mong nhận được sư ̣ quan tâm , góp ý của quí thầy cô, các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 18 tháng 09 năm 2016 Nguyễn Quang Minh iii
5. TÓM TẮT Đề tài trình bày một dạng kết cấu mới của két giải nhiệt trong hệ thống làm mát bằng dung dịch ứng dụng công nghệ truyền nhiệt kênh mini. Két giải nhiệt tiên tiến có kết cấu chắc chắn, kích thƣớc nhỏ gọn hơn rất nhiều so với két giải nhiệt truyền thống trên xe, công nghệ gia công đơn giản, giá thành thấp. Thông qua kết quả thử nghiệm, két giải nhiệt tiên tiến hoàn toàn có thể tăng hiệu quả làm mát mà không làm thay đổi kết cấu của xe, công tác bảo dƣỡng, vệ sinh cũng đơn giản hơn. Kết quả cho thấy, nhiệt độ của dung dịch làm mát ra khỏi két giải nhiệttiên tiến thấp hơn so với két giải nhiệt truyền thống của xe từ 150C đến 200C. Kết quả của đề tài khẳng định tính khả thi và tính hiệu quả của két giải nhiệt kênh mini khi áp dụng trong thực tế. Từ khóa:két giải nhiệt, xylanh, làm mát, nhiệt độ, truyền nhiệt. iv
6. ABSTRACT The theme presents a new form of radiator in the liquid-cooled system which applies the mini-channel heat transfertechnology. The advanced radiator with more reliable structure, smaller size, more simple processing technology and lower cost than traditional radiator. According to experimental results, the advanced radiator can completely increase cooling efficiency without changing the structure of the radiator, maintenance and sanitation is more simple. Results showed that the output temperature of the coolant from the advanced radiator is lower than traditional radiator about 150C to 200C. Results of the study confirmed the feasibility and effectiveness of the advanced radiator when applied in practice. Keywords: radiator, cylinder, cooling, temperature, heat transfer. v
7. MỤC LỤC TRANG Trang tựa i Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn Cảm ơn ii Tóm tắt iii Abstract iv Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt viii Danh mục các hình ix Danh mục các bảng xi CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Lý do của đề tài 1 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu 2 1.4 Tổng quan chung các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 2 1.4.1 Tại Việt Nam 2 1.4.2 Trên thế giới 4 1.5 Mục đích của đề tài 6 1.6Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 7 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu 7 1.8 Kết cấu của đề tài 7 vi
8. CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 2.1 Lý thuyết truyền nhiệt 9 2.2Làm lạnh – gia nhiệt đối lƣu và hệ số truyền nhiệt 11 2.3 Đối lƣu tự nhiên – hệ số Grashof 14 2.4 Hệ số Nusselt 15 2.5 Dòng chảy lƣu chất 16 2.6 Navier – Stokes chịu nén yếu 21 2.7 Cân bằng nhiệt của động cơ 22 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢI TIẾN KÉT GIẢI NHIỆT HỆ THỐNG LÀM MÁT XE MÁY EXCITER 24 3.1 Đánh giá khái quát về tầm chiến lƣợc của két giải nhiệt kênh mini (minichannel heat sink) 24 3.2 Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát trên động cơ 23 3.2.1Mục đích của hệ thống làm mát 25 3.2.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát 26 3.2.3 Hệ thống làm mát trên xe gắn máy 26 3.3Thực trạng và hiệu quả của hệ thống làm mát trên xe gắn máy 38 3.4Đề xuất giải pháp khắc phục 40 3.5 Nghiên cứu phần mềm SolidWork để dựng bản vẽ thiết kế két giải nhiệt xe máy Exciter 40 3.6 Thí nghiệm trực tiếp trên xe 42 3.6.1 Két giải nhiệt thực tế sau khi gia công 42 3.6.2 Gia công lớp joint của két giải nhiệt 43 vii
9. 3.6.3 Két giải nhiệt hoàn chỉnh 44 3.6.4 Hình ảnh lắp thực tế trên xe Exciter 47 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 4.1 Thiết lập thí nghiệm và kết quả thực tế khi thay đổi mẫu két giải nhiệt 49 4.1.1 Thí nghiệm đánh giá khả năng tản nhiệt của hai mẫu két giải nhiệt 49 4.1.2 Kết quả thực nghiệm đánh giá khả năng tản nhiệt của hai mẫu két 51 4.1.2.1 Khi động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 1000v/ph, không tải 51 4.1.2.2 Khi động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 1500v/ph, không tải 57 4.1.2.3 Khi động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 2000v/ph, không tải 62 4.1.2.4 Khi động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 2500v/ph, không tải 67 4.1.3 Thí nghiệm đo moment, công suất động cơ trên băng thửu khi thay đổi hai mẫu két giải nhiệt 74 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 5.1 Kết luận 76 5.2 Kiến nghị 76 PHỤ LỤC 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 viii
10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2 Ac : diện tích mặt cắt, m Dh : đƣờng kính quy ƣớc, m F : hệ số ma sát Fanning H : hệ số tỏa nhiệt đối lƣu, W/m2K k : hệ số truyền nhiệt tổng, W/m2K L : chiều dài kênh mini, m m : lƣu lƣợng khối lƣợng, kg/s NTU : chỉ số truyền nhiệt đơn vị (Number of Transfer Unit) Nu : chỉ số Nusselt p : áp suất, Pa P : đƣờng kính ƣớt, m Q : lƣợng 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 lƣợng riêng, kg/m3  : hệ số dẫn nhiệt, W/mK  : vận tốc, m/s  : hiệu suất  : chỉ số hoàn thiện, W/kPa T : nhiệt độ chênh lệch, K p : tổn thất áp suất, Pa ix
11. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Mẫu áo nƣớc xylanh có xẻ rãnh 3 Hình 1.2: Mẫu thí nghiệm két giải nhiệt kênh mini 4 Hình 1.3: Mẫu két giải nhiệt thí nghiệm trên xe Nouvo LX 5 Hình 1.4: Két giải nhiệt kênh mini đƣợc dùng làm thí nghiệm 6 Hình 2.1: Tám loại làm mát đối lƣu 14 Hình 2.2: Biểu đồ cân bằng nhiệt 24 Hình 3.1: Hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên trên xe gắn máy 29 Hình 3.2. Luồng không khí lƣu chuyển làm mát cho động cơ 29 Hình 3.3: Cấu tạo hệ thống làm mát bằng dung dịch 30 Hình 3.4. Cấu tạo hệ thống làm mát bằng dung dịch trên xe Yamaha Exciter 30 Hình 3.5. Cấu tạo chung hệ thống làm mát xe máy Yamaha Exciter. 31 Hình 3.6:Cấu tạo bơm nƣớc 32 Hình 3.7: Bơm ly tâm 34 Hình 3.8: Nắp két nƣớc đƣợc tháo ra từ cổ rót nƣớc vào ở két giải nhiệt 35 Hình 3.9: Cổ rót nƣớc của két giải nhiệt truyền thống 36 Hình 3.10: Van hằng nhiệt 37 Hình 3.11: Đồ thị biểu thị hoạt động của van hằng nhiệt 37 Hình 3.12: Bố trí két giải nhiệt trên Yamaha Exciter và Honda Winner 38 Hình 3.13: Mẫu két nƣớc dựng trong phần mềm SolidWork 41 Hình 3.14: Mẫu nắp két nƣớc dựng trong phần mềm SolidWork 41 Hình 3.15: Két giải nhiệt kênh mini 42 Hình 3.16: Nắp két giải nhiệt 42 Hình 3.17: Gia công lớp joint 43 Hình 3.18: Két giải nhiệt hoàn thành 44 x
12. Hình 3.19: Két giải nhiệt truyền thống trên xe Yamaha Exciter 45 Hình 3.20: Két giải nhiệt lắp đặt thực tế trên xe Exciter 46 Hình 4.1: Két giải nhiệt lắp đặt thực tế trên xe Exciter 47 Hình 4.2: Mô hình mẫu két giải nhiệt kênh mini đƣợc thí nghiệm 48 Hình 4.3: Quá trình thí nghiệm kiểm tra nhiệt độ theo từng dải tốc độ động cơ 49 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ vào hai mẫu két giải nhiệt ở 1000v/ph 52 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ ra hai mẫu két giải nhiệt ở 1000v/ph 54 Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ vào hai mẫu két giải nhiệt ở 1500v/ph 57 Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ ra hai mẫu két giải nhiệt ở 1500v/ph 59 Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ vào hai mẫu két giải nhiệt ở 2000v/ph 62 Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ ra hai mẫu két giải nhiệt ở 2000v/ph 64 Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ vào hai mẫu két giải nhiệt ở 2500v/ph 67 Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ ra hai mẫu két giải nhiệt ở 2500v/ph 69 Hình 4.12: Kết quả thử moment, công suất của động cơ với hai két giải nhiệt 72 xi
13. DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1. Dụng cụ đo và độ chính xác 48 Bảng 4.2.Số liệu nhiệt độ nƣớc vào két giải nhiệt ở 1000v/ph 49 Bảng 4.3.Số liệu nhiệt độ nƣớc ra khỏi két giải nhiệt ở 1000v/ph 52 Bảng 4.4.Số liệu nhiệt độ nƣớc vào két giải nhiệt ở 1500v/ph 55 Bảng 4.5.Số liệu nhiệt độ nƣớc ra khỏi két giải nhiệt ở 1500v/ph 57 Bảng 4.6. Số liệu nhiệt độ nƣớc vào két giải nhiệt ở 2000v/ph 60 Bảng 4.7.Số liệu nhiệt độ nƣớc ra khỏi két giải nhiệt ở 2000v/ph. 62 Bảng 4.8.Số liệu nhiệt độ nƣớc vào két giải nhiệt ở 2500v/ph 65 Bảng 4.9.Số liệu nhiệt độ nƣớc ra khỏi két giải nhiệt ở 2500v/ph 67 Bảng 4.10.Bảng thời gian hoạt động của quạt làm mát 70 Bảng 4.11. Giá trị moment, công suất động cơ trên băng thử tải 72 xii
14. CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Hiện nay, Việt Nam đang bƣớc vào thời kỳ bão hòa của thị trƣờng xe gắn máy nhờ giá thành rẻ và sự thuận tiện trong sử dụng với các điều kiện đƣờng xá đa dạng. Khác với xe tay ga, xe số với kết cấu đơn giản và thƣờng bố trí phần động cơ phía trƣớc nhằn tận dụng tốc độ lƣu thông không khí qua thân xe khi đang di chuyển. Dòng không khí sẽ giúp tản nhiệt cho động cơ và giúp tối ƣu hóa hiệu suất động cơ. Đối với xe số tại thị trƣờng Việt Nam, hầu hết các hãng sản xuất đều trang bị hệ thống làm mát bằng gió cho các sản phẩm của mình nhằm giảm giá thành của xe. Tuy nhiên, hệ thống làm mát bằng gió bộc lộ nhiều nhƣợc điểm so với hệ thống làm mát bằng dung dịch. Nguyên nhân do hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của không khí thấp hơn rất nhiều so với hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của dung dịch. Do vậy công suất xe sử dụng hệ thống làm mát bằng gió thƣờng giảm đi trong điều kiện vận hành thực tế. Để đạt đƣợc yêu cầu nâng cao công suất động cơ thì các hãng sản xuất thƣờng tính đến phƣơng án nâng dung tích buồng đốt lớn hơn hoặc áp dụng hệ thống làm mát bằng dung dịch. Động cơ sử dụng hệ thống làm mát bằng dung dịch cho khả năng nâng cao công suất và tối đa tính kinh tế nhiên liệu hơn so với động cơ sử dụng hệ thống làm mát bằng gió. Hệ thống làm mát bằng dung dịch hiện nay đã đƣợc sử dụng trên một số dòng xe tay ga nhƣ: Airblade, SH, Lead, Nouvo LX, và một số dòng xe số nhƣ: Yamaha Exciter, Suzuki Raider. 1.2. Lý do chọn đề tài Nhƣ chúng ta đã biết, két làm mát trên xe gắn máy và cả trên ô tô vẫn còn một số nhƣợc điểm nhƣ: cánh tản nhiệt mỏng dễ bị móp méo, dễ bị bám bẩn; các tép nƣớc 1
15. mỏng dễ bị thủng gây rò rỉ dung dịch làm mát. Bên cạnh đó, các cánh tản nhiệt đƣợc hàn vào các tép nƣớc nên khả năng dẫn nhiệt kém hơn các cánh tản nhiệt nguyên khối. Hơn nữa, két giải nhiệt truyền thống sau khi sửa chữa các tép nƣớc bị thủng rất dễ tái phát nên ảnh hƣởng đến hiệu quả làm việc lâu dài của động cơ. Trong một thập kỷ gần đây, công nghệ truyền nhiệt mini/microchanel ra đời và thể hiện rõ rệt tính ƣu việt vƣợt trội so với két giải nhiệt truyền thống. Két giải nhiệt mini ứng dụng công nghệ truyền nhiệt mini/microchanel có ƣu điểm nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, dễ gia công và giá thành rẻ. Vì những lý do trên, ngƣời nghiên cứu quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu và chế tạo cải tiến két giải nhiệt hệ thống làm mát xe máy Exciter” có ứng dụng công nghệ truyền nhiệt mini/microchanel. Sự cải tiến này giúp nâng công suất động cơ, giúp động cơ hoạt động ổn định, êm ái, giảm tiêu thụ nhiên liệu. 1.3. Đối tƣợng nghiên cứu Két giải nhiệt giải nhiệt ứng dụng công nghệ truyền nhiệt mini/microchannel dùng trên xe máy Yamaha Exciter. 1.4. Tổng quan chung về các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố. 1.4.1. Tại Việt Nam 1.4.1.1. Luận văn thạc sỹ “Tối ưu hóa quá trình giải nhiệt áo nước xylanh của xe tay ga bằng phương pháp mô phỏng số học và thực nghiệm” [1] Hƣớng dẫn : TS Đặng Thành Trung Thực hiện : KS Huỳnh Tấn Đạt Tại : Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM Tóm tắt : Tối ƣu quá trình giải nhiệt cho áo nƣớc của xy lanh bằng phƣơng pháp xẻ rãnh trong áo nƣớc với mục tiêu gia tăng diện tích tiếp xúc giữa dung dịch làm mát và áo nƣớc. Ngƣời nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp thực nghiệm và mô phỏng 2
16. với sự sai lệch nằm trong giá trị cho phép . Tuy nhiên, nghiên cƣ́ u đa ̃ tiến hành xẻ rãnh áo nƣớc xylanh nên đã làm ảnh hƣởng tới kết cấu và tính bền vững của thành xylanh. Điều này đa ̃ đƣơc̣ nêu trong giới haṇ đề tài . Viêc̣ xẻ rañ h có thể gây nên nhƣ̃ng vết nứt gãy trong thành xylanh , do đó đây đƣơc̣ xem nhƣ môṭ nhƣơc̣ điểm cần giải quyết trong các đề tài nghiên cƣ́ u sau này. Hình 1.1: Mẫu áo nƣớc xylanh có xẻ rãnh 1.4.1.2. Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu cải tiến két nước trên xe tay ga bằng két giải nhiệt kênh mini (minichannel heat sink) nhằm nâng cao hiệu quả truyền nhiệt.”[2] Hƣớng dẫn : TS Đặng Thành Trung Thực hiện : KS Não Minh Daly Tại : Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM Tóm tắt : Nghiên cứu thực nghiệm giữa hai bộ trao đổi nhiệt kênh Mini và két nƣớc trên xe tay ga để so sánh đặc tính truyền nhiệt. Ngƣời nghiên cứu đã chế tạo thành công két giải nhiệt kênh Mini dùng công nghệ UV light để dán giữa tấm nhôm và tấm PMMA. Kích thƣớc của két giải nhiệt kênh Mini chỉ bằng 64% két nƣớc truyền thống nhƣng vâñ cải thiện đƣợc khả năng truyền nhiệt . Tuy nhiên , nghiên cƣ́ u đƣơc̣ thƣc̣ hiêṇ trong phòng thí nghiêṃ sƣ̉ duṇ g quaṭ gió để mô phỏng tốc đô ̣di chuyển của xe nên chƣa phản ánh đúng thực tế sử dụng phƣơng tiện do tốc 3
17. đô ̣gió của quaṭ đƣa ra chƣa cao. Bên caṇ h đó , viêc̣ sƣ̉ duṇ g lớp PMMA (polymethyl methacrylate) gắn phía trên bô ̣tản nhiêṭ dê ̃ bi ̣bong tróc trong quá trình sƣ̉ duṇ g thƣc̣ tế khi nhiêṭ đô ̣nƣớc làm mát tăng cao. Hình 1.2: Mẫu thí nghiệm két giải nhiệt kênh mini 1.4.1.3. Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu, đánh giá thực trạng hệ thống làm mát xe tay ga và đề xuất giải pháp khắc phục”[3] Hƣớng dẫn : TS Nguyễn Văn Trạng. Thực hiện : KS Nguyễn Đình Trung. Tại : Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM Tóm tắt:Nghiên cứu thực nghiệm hai mẫu két giải nhiệt truyền thống và két giải nhiệt ứng dụng kênh mini trên mẫu xe Yamaha Nouvo LX để so sánh khả năng làm mát của hai mẫu két giải nhiệt. Ngƣời nghiên cứu cũng đã tiến hành thay thế quạt làm mát cƣỡng bức bằng quạt điện để giảm tải cho động cơ, từ đó nâng cao công suất của động cơ. Nghiên cứu đƣợc tiến hành thử nghiệm trong các điều kiện tải khác nhau bằng cách thay đổi độ mở bƣớm ga. 4
18. Hình 1.3: Mẫu két giải nhiệt thí nghiệm trên xe Nouvo LX 1.4.2. Trên thế giới 1.4.2.1. Single-phase Heat Transfer and Fluid Flow Phenomena of Microchannel Heat Exchanger[4] Thực hiện: Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, Jiann-cherng Chu, Tingting Xu, Suyi Huang, Shiping Jin và Jieqing Zheng. Nguồn : Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, Jiann-cherng Chu, Tingting Xu, Suyi Huang, Shiping Jin and Jieqing Zheng (2012). Single-Phase Heat Transfer and Fluid Flow Phenomena of Microchannel Heat Exchangers, Heat Exchangers - Basics Design Applications, Dr. Jovan Mitrovic (Ed.), ISBN: 978-953-51-0278-6, InTech, Available from: applications/single-phaseheat-transfer-and-fluid-flow-phenomena-of-microchannel- heat-exchangers Tóm tắt : Nghiên cứu chỉ ra những ƣu điểm của két giải nhiệt kênh mini sử dụng dòng chảy thuận nghịch so với két nƣớc truyền thống sử dụng dòng chảy song song. Nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm và mô phỏng số học để thu đƣợc các số liệu với sự khác biệt giữa hai phƣơng pháp nhỏ hơn 9%. 5
19. Hình 1.4: Két giải nhiệt kênh mini đƣợc dùng làm thí nghiệm 1.4.2.2. History, Advances and Challenges in Liquid Flow and Flow Boiling Heat Transfer in Microchannels: A Critical Review[5] Thực hiện: Satish G.Kandlikar Nguồn : Proceedings of the 14th International Heat Transfer Conference, IHTC14, August 8-13, 2010, Washington, DC, USA, IHTC14-23353. Tóm tắt : Nghiên cứu đã đƣa ra cái nhìn tổng thể về quá trình hình thành và phát triển của két giải nhiệt kênh mini từ năm 1981. Nghiên cứu cũng cung cấp các lý thuyết cơ sở về dòng chảy lƣu chất và lý thuyết về dòng chảy sôi truyền nhiệt. Trong nghiên cứu này, dòng chảy một kênh trong két giải nhiệt kênh mini đã cho thấy những ƣu điểm của nó sẽ dễ dàng đƣợc chấp nhận và có thể đƣợc áp dụng trong các nghiên cứu chuyên sâu hơn trong các lĩnh vực liên quan. 1.4.2.3. A review of Experimental Investigations on Heat Transfer Characteristics of Single Phase Liquid Flow in Microchannels[6] Thực hiện: Ravindra Kumar, Mohd.Islam và M.M.Hasan. Nguồn : International Journal of Advanced Mechanical Engineering.ISSN 2250- 3234 Volume 4, Number 1 (2014), pp. 115-120 Tóm tắt: Với những tiến bộ trong công nghệ vi mạch – cơ khí, kích thƣớc của hệ thống cơ khí điện tử mini (Micro-Electro Mechanical System – MEMS) đang giảm từng ngày và mật độ năng lƣợng của các thiết bị mini đang gia tăng, đặt ra một vấn 6
20. đề cho kiểm soát nhiệt và tản nhiệt từ các thiết bị này. Các kênh mini với tỉ lệ diện tích bề mặt với khối lƣợng đạt giá trị cao giúp tỉ lệ truyền nhiệt tăng cao ở các khu vực diện tích nhỏ đã nổi lên nhƣ một tiềm năng về kiểm soát nhiệt và tản nhiệt cho MEMS. Ở nghiên cứu này, các đặc tính về truyền nhiệt của két giải nhiệt kênh mini với dòng chảy một kênh đƣợc xét đến. Sự không đồng nhất và các vấn đề có thể phát sinh giữa quan sát thực nghiệm và lý thuyết dự đoán dựa trên lý thuyết cổ điển thƣờng đƣợc trình bày bởi nhiều nhà nghiên cứu đã đƣợc giới phê bình phân tích. Nó cũng chỉ ra rằng dung dịch Nano đƣợc dùng nhƣ dung dịch làm mát trong két giải nhiệt kênh mini có tiềm năng tuyệt với để nâng cao hiệu suất truyền nhiệt và nhanh chóng đƣợc thiết lập nhƣ dung dịch làm mát trong tƣơng lai đã đƣợc tính đến. 1.4.2.4. Experimental Study on The Effect of Stabilization on Flow Boiling Heat Transfer in Minichannels.[7] Thực hiện: Wai Keat Kuan và Satish G. Kandlikar Nguồn: Wai Keat Kuan & Satish G. Kandlikar (2007) Experimental Study on the Effect of Stabilization on Flow Boiling Heat Transfer in Microchannels, Heat Transfer Engineering, 28:8-9, 746-752, DOI: 10.1080/01457630701328304 Tóm tắt: Nghiên cứu tập trung vào ảnh hƣởng của bộ hạn chế dòng chảy đến hiệu suất truyền nhiệt trong lúc dòng chảy sôi chảy trong các kênh mini. Khi sử dụng bộ hạn chế dòng chảy, mỗi kênh mini có các lỗ vào đã đƣợc gia công vào đƣờng ống vào két giải nhiệt. Bộ hạn chế dòng chảy hoạt động dựa trên nguyên lý giảm áp lực về thể tích (Physical pressure drop element – PDE) đã đƣợc nghiên cứu trƣớc đó. Kết quả từ trƣờng hợp không có PDE và có PDE cho ra độ chênh lệch 6.1%. - Ngoài ra còn rất nhiều các công trình nghiên cứu khác về kênh tản nhiệt mini/microchannel đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học của thế giới. 1.5. Mục đích của đề tài Đề tài này tập trung nghiên cứu, đánh giá thực trạng hệ thống làm mát bằng dung dịch trên xe gắn máy. Đƣa ra giải pháp khắc phục để làm tăng hiệu quả làm mát, 7
21. tăng hiệu suất nhiệt cho động cơ, cải thiện nhƣợc điểm của két giải nhiệt truyền thống. 1.6. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài 1.6.1. Nhiệm vụ Để đaṭ đƣơc̣ muc̣ tiêu nghiên cƣ́ u trên, ngƣời nghiên cƣ́ u thƣc̣ hiêṇ các nhiêṃ vụ cơ bản sau đây: - Tập trung nghiên cứu, đánh giá quá trình trao đổi nhiệt trên xe ô tô và xe gắn máy. - Đánh giá thực trạng hệ thống làm mát bằng dung dịch trên xe gắn máy nói chung và két giải nhiệt trên xe máy Exciter nói riêng. Đƣa ra giải pháp khắc phục để làm tăng hiệu suất làm mát, cải thiện độ bền, cải thiện khả năng vệ sinh két giải nhiệt, giảm giá thành sản xuất. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về két giải nhiệt kênh mini (minichannel heat sink). - Thiết kế két giải nhiệt xe máy Exciter ứng dụng công nghệ kênh mini. - Thử nghiệm két giải nhiệt trong điều kiện thực tế. - Xây dựng qui trình tháo lắp, vệ sinh két giải nhiệt. 1.6.2. Giới hạn Do điều kiện và thời gian hạn chếnên trong luận văn tốt nghiệp của mình, ngƣời nghiên cứu chỉ tập trung nghiên cứu và thiết kế két giải nhiệt hệ thống làm mát xe máy Exciter. 1.7. Phƣơng pháp nghiên cứu Tổng quan các kết quả thí nghiệm liên quan tới giải pháp thay đổi két giải nhiệt với kênh tản nhiệt mini. Phƣơng pháp thực nghiệm: về việc thay đổi két giải nhiệt với kênh tản nhiệt mini và thay đổi các giải pháp làm tăng hiệu quả làm mát. So sánh kết quả. 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4