ĐỀ TÀI: Nghiên cứu két nước trên xe tay ga bằng bộ tản nhiệt Mini (Minichanel heat sink) nhằm nâng cao hiệu quả truyền nhiệt

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page i
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Não Minh Daly Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1985 Nơi sinh: Ninh Thuận
Quê quán: Ninh Thuận Dân tộc: Chăm
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 437B, ấp Ngũ Phúc, Hố Nai 3, Trảng Bom,
Đồng Nai
Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng:
Fax: E-mail:
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 2005 đến 2010
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Biên dịch tài liệu giảng dạy thực
hành sửa chữa hệ thống phanh ô tô
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường ĐH SPKT TP.HCM
Người hướng dẫn: Thạc sĩ Trần Đình Quý
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm
1/10/2012
đến nay
Trường Cao đẳng Nghề số 8 Giáo viên

1/7/2010 đến
4/2011
Công ty TNHH DV VT Quang
Dũng
Nhân viên kỹ thuật


Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page ii
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 … tháng … năm 2013
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page iii
CẢM TẠ

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới TS Đặng Thành
Trung, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ đạo 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 cải tiến két nước trên xe tay ga
bằng bộ tản nhiệt kênh Mini (Minichannel heat sink ) nhằm nâng cao hiệu quả
truyền nhiệt” để em hoàn thành đề tài đúng hạn .
Xin chân thành cám ơn tất cả quý thầy cô khoa CKĐ Trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật 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 đúng hạn.
Do trình độ và thời gian 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 tháng năm 2013


Não Minh DaLy

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page iv
TÓM TẮT

Một phương pháp thực nghiệm đã tiến hành giữa hai bộ trao đổi nhiệt kênh
Mini và két nước trên xe tay ga để so sánh đánh giá đặc tính truyền nhiệt của chúng
trong những điều kiện thay đổi sau: loại lưu chất làm việc, lưu lượng khối lượng và
vận tốc gió.
Người nghiên cứu đã thiết kế chế tạo thành công bộ trao đổi nhiệt kênh Mini
dùng công nghệ UV light để dán giữa tấm nhôm và tấm PMMA lại với nhau. Kích
thước bộ trao đổi nhiệt kênh Mini chỉ bằng 64 % kích thước của bộ trao đổi nhiệt
két nước của nhà sản xuất; tuy nhiên, khả năng truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt
kênh Mini cao hơn hoặc bằng két nước này, đặc biệt khi vận tốc gió được thiết lập ở
1,2 m/s đến 3,5 m/s và lưu lượng của lưu chất thay đổi từ 2,46 g/s đến 4,1 g/s.
Bên cạnh đó, phương pháp thực nghiệm trên cũng cho thấy rằng hiệu quả
truyền nhiệt của nước qua bộ trao đổi nhiệt lớn hơn hiệu quả truyền nhiệt của hỗn
hợp nước – ethylen. Kết quả này đồng thuận với các nghiên liên quan.
Thêm vào đó, khi bộ trao đổi nhiệt kênh Mini được sử dụng, nó tận dụng
dòng đối lưu cưỡng bức của xe mà không cần quạt gió như các xe tay ga đang dùng.

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page v
ABSTRACT

An experimental method has been carried out between a minichannel heat
exchanger and a radiator on the scooter to compare and evaluate their heat transfer
phenomena under changing conditions: types of working fluid, mass flow rate, and
air velocity.
The research has successfully designed and manufactured a minichannel heat
exchanger using UV light technology to bond between aluminum and PMMA plates
together. The minichannel heat exchanger size is only 64% the size of the radiator
which made from manufacturer; however, the heat transfer rate obtained from the
minichannel heat exchanger is higher than or equal to that obtained from the
radiator, particularly when air velocity is from 1.2 m / s to 3.5 m / s and the mass
flow rate of the fluid varies from 2.46 g / s to 4.1 g / s.
Besides, the experimental method also shows that the heat transfer efficiency
obtained from the heat exchanger with water as the working fluid is higher than that
obtained from the heat exchanger with ethylene solution as the working fluid. The
results are in good agreements with the relevant research.
In addition, when the minichannel heat exchanger is used, it will take
advantage of the forced convection by scooter moving, so the scooter will not need
the fan as it is using.

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page vi
MỤC LỤC
TRANG
Lý lịch khoa học i
Lời cam đoan ii
Cảm tả iii
Tóm tắt iv
Abstract v
Mục lục vi
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt viii
Danh mục các hình ix
Danh mục các bảng xi
Chương 1 TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined.
1.1. Tính cấp thiết của đề tài Error! Bookmark not defined.
1.2. Tổng quan kết quả nghiên cứu liên quan Error! Bookmark not defined.
1.3. Mục đích của đề tài Error! Bookmark not defined.
1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài Error! Bookmark not defined.
1.5. Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Error! Bookmark not defined.
2.1 Lý thuyết truyền nhiệt Error! Bookmark not defined.
2.2 Làm lạnh - gia nhiệt đối lưu và hệ số truyền nhiệtError! Bookmark not
defined.
2.3 Đối lưu tự nhiên – hệ số Grashof Error! Bookmark not defined.
2.4 Hệ số Nusselt Error! Bookmark not defined.
2.5 Dòng chảy lưu chất Error! Bookmark not defined.
2.6 Navier-Stokes chịu nén yếu Error! Bookmark not defined.
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.
3.1 Mô hình thực nghiệm Error! Bookmark not defined.

3.2 Dụng cụ thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
3.3. Đo đạt số liệu Error! Bookmark not defined.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page vii
3.3.1 Đo nhiệt độ Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Đo lưu lượng Error! Bookmark not defined.
3.4 Phân tích sai số Error! Bookmark not defined.
Chương 4 CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
4.1 Kết quả thực nghiệm lưu chất làm việc là nướcError! Bookmark not
defined.
4.1.1 Lưu lượng khối lượng của lưu chất thay đổiError! Bookmark not
defined.
4.1.2 Vận tốc gió thay đổi Error! Bookmark not defined.
4.2 Kết quả thực nghiệm với lưu chất làm việc là hỗn hợp nước – ethylen
Error! Bookmark not defined.
4.2.1 Két nước Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Bộ trao đổi nhiệt kênh Mini Error! Bookmark not defined.
4.3.3 Két nước và kênh Mini với lưu chất làm việc là hỗn hợp nước -ethylen
Error! Bookmark not defined.
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.
5.1 Kết luận Error! Bookmark not defined.
5.2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page viii





Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

A
c
: diện tích mặt cắt, m
2

BTĐN : bộ trao đổi nhiệt
D
h
: đường kính quy ước, m
F : hệ số ma sát Fanning
H : hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m
2
K
k : hệ số truyền nhiệt tổng, W/m
2
K

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/m
2
Re : chỉ số Reynolds
T : nhiệt độ, K
 : độ nhớt động lực học, Ns/m
2
 : khối lượng riêng, kg/m
3
 : 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

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page x
DANH MỤC CÁC HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Sự phân bố năng lượng trong xe [1] Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2: Nhiệt độ đầu vào 95

0
C Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3: Nhiệt độ ra 86.94
0
C Error! Bookmark not defined.
Hình 1.4: Nhiệt độ đầu vào 35
O
C Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Nhiệt độ ra 61.25
O
C Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Mô hình làm mát trên xe Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7: Hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Mẫu thiết kế hình học áo nước đầu xylanhError! Bookmark not
defined.
Hình 1.9: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanhError! Bookmark not
defined.
Hình 1.10: Hệ số truyền nhiệt đối lưu và kích thước kênh [17]Error! Bookmark
not defined.
Hình 1.11: Bộ trao đổi nhiệt micro ngược chiều dùng vật liệu thép không gỉ. . Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.12: Bộ trao đổi nhiệt micro hợp thành bởi năm bộ trao đổi nhiệt riêng lẻ.
Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1: Tám loại làm mát đối lưu Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1: Mô hình thực nghiệm Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2: Ảnh hệ thống thí nghiệm két nước Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3: Kích thước mẫu thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
Hinh 3.4: Bộ trao đổi nhiệt kênh Mini và két nước dùng vật liệu nhôm Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.5: Bộ thiết bị đo lường nhiệt độ Error! Bookmark not defined.

Hình 3.6: Ảnh kết nối hệ thống thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1: So sánh độ chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh
Mini và két nước ở vận tốc gió 0,8 m/s Error! Bookmark not defined.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page xi
Hình 4.2: So sánh lượng nhiệt của két nước và kênh Mini ở vận tốc gió 0,8 m/s
Error! Bookmark not defined.
Hình 4.3: So sánh độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini và
két nước ở vận tốc gió 1,2 m/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.4: So sánh lượng nhiệt truyền ra môi trường của kênh Mini và két nước ở
vận tốc gió 1,2 m/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5: So sánh độ chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini
và két nước ở vận tốc gió 2,2 m/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: So sánh nhiệt lượng tỏa ra của kênh Mini và két nước ở 2,2 m/s Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.7: So sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini
và két nước Error! Bookmark not defined.
Hình 4.8: So sánh lượng nhiệt tỏa ra của kênh Mini và két nướcError! Bookmark
not defined.
Hình 4.9: So sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini
và két nước ở 3,5 m/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.10: So sánh tốc độ truyền nhiệt của kênh Mini và két nước ở 3,5 m/s . Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.11: So sánh độ chênh nhiệt độ của két nước và kênh Mini ở 1,64 g/s Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.12: So sánh nhiệt lượng của kênh Mini và két nước ở cùng lưu lượng 1,64
g/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.13: So sánh độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini và
két nước ở 2,46 g/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.14: So sánh nhiệt lượng của kênh Mini và két nước ở cùng lưu lượng 2,46

g/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.15: So sánh độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh Mini và
két nước ở 3.28 g/s Error! Bookmark not defined.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page xii
Hình 4.16: So sánh nhiệt lượng tỏa ra của kênh Mini và két nước ở 3,28 g/s Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.17: So sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh
Mini và két nước 4,1 g/s Error! Bookmark not defined.
Hình 4.18: So sánh nhiệt lượng tỏa ra của kênh Mini và két nước ở 3,28 g/s Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.19: So sánh sự độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của nước và
hỗn hợp nước – ethylen cho két nước Error! Bookmark not defined.
Hình 4.20: So sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của nước và
hỗn hợp nước – ethylen cho bộ tản nhiệt Kênh Mini Error! Bookmark not defined.
Hình 4.21: So sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra T của kênh
Mini và két nước dùng hỗn hợp nước -ethylen Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 1.1: Kết quả thực nghiệm của công ty Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.2: Tóm tắt kết quả CFD Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.3: So sánh giữa kết quả thực nghiệm và kết quả CFD Error! Bookmark not
defined.
Bảng 1.4: Kết quả ảnh hưởng của khoảng cách. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của két nước Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2: Độ chính xác và các dải thang đo của dụng cụ thử nghiệm Error!
Bookmark not defined.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
Page 1