Ứng dụng CAE trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải từ động cơ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố

1.2. Mục đích của đề tài

1.3. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG THỂ VỀ CÁC DẠNG ĐIỀU KIỆN BIÊN TRONG MÔI TRƯỜNG PHẦN MỀM ANSYS CFX

2.1. Giới thiệu phần mềm ANSYS

2.2. Giới thiệu chung

2.3. Kiểu bài toán có thể phân tích với ANSYS 14

2.4. Lý thuyết về điều kiện biên

2.4.1. Định nghĩa điều kiện biên

2.4.2. Một số điều kiện biên toán học

2.4.3. Các dạng điều kiện biên trong ANSYS CFX

2.4.3.1. Kiểu biên INLET

2.4.3.2. Kiểu biên OUTLET

2.4.3.3. Kiểu biên OPENING

2.4.3.4. Kiểu biên WALL

2.5. Lý thuyết truyền nhiệt

2.5.1. Khái niệm về trao đổi nhiệt

2.5.2. Các phương thức trao đổi nhiệt

2.5.2.1. Trao đổi nhiệt bức xạ

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỪ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ ĐẦU RA CỦA KHÍ

3.1. Một số loại thiết bị tận dụng nhiệt thải hiện nay

3.2. Thiết bị thu hồi nhiệt

3.3. Thiết bị thu hồi nhiệt bức xạ kim loại

3.4. Thiết bị thu hồi nhiệt đối lưu

3.5. Bộ trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống

3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chính của hệ thống đến nhiệt độ đầu ra của khí

3.7. Thiết kế mô hình

3.8. Thông số mô phỏng

3.9. Các thông số công tác chủ yếu của động cơ

3.10. Thông số về vật liệu

3.11. Thiết lập mô hình và mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Ansys 14

3.12. So sánh các kết quả mô phỏng

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1. Tìm hiểu về động cơ và hình dạng kích thước của ống xả khí thải cho thực nghiệm

4.2. Động cơ máy phát điện CAT D333

4.3. Ống xả khí thải

4.4. Mô phỏng quá trình gia nhiệt không khí của hệ thống

4.5. Thiết kế, mô phỏng kiểm tra nhiệt độ với trường hợp 1

4.6. Thiết kế mô hình ống bao ngoài

4.7. Mô phỏng, kiểm tra nhiệt độ đầu ra (Trường hợp 1)

4.8. Thiết kế, mô phỏng kiểm tra nhiệt độ với trường hợp 2

4.9. Thiết kế mô hình ống bao ngoài

4.10. Mô phỏng, kiểm tra nhiệt độ đầu ra (Trường hợp 2)

4.11. Đề xuất cho mô hình thực nghiệm

4.12. So sánh kết quả quá trình thực nghiệm với mô phỏng

4.13. Quá trình thực nghiệm

4.14. Kết quả thực nghiệm

4.15. So sánh với kết quả mô phỏng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về ứng dụng CAE trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải

Hệ thống thu hồi nhiệt thải từ động cơ là một trong những giải pháp hiệu quả nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc ứng dụng công nghệ CAE (Computer-Aided Engineering) trong thiết kế hệ thống này giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất thu hồi nhiệt. CAE cho phép mô phỏng và phân tích các thông số kỹ thuật, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp nhất.

1.1. Khái niệm về CAE và vai trò trong thiết kế

CAE là công cụ hỗ trợ thiết kế giúp mô phỏng và phân tích các yếu tố kỹ thuật trong quá trình phát triển sản phẩm. Trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải, CAE giúp đánh giá hiệu suất và tối ưu hóa các thông số kỹ thuật.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng CAE trong thiết kế hệ thống

Việc sử dụng CAE trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải mang lại nhiều lợi ích như giảm thời gian phát triển, tiết kiệm chi phí và nâng cao độ chính xác trong thiết kế. Điều này giúp các kỹ sư dễ dàng điều chỉnh các thông số để đạt được hiệu suất tối ưu.

II. Vấn đề và thách thức trong việc thu hồi nhiệt thải từ động cơ

Mặc dù việc thu hồi nhiệt thải từ động cơ mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như hiệu suất thu hồi nhiệt, chi phí đầu tư ban đầu và khả năng tích hợp vào hệ thống hiện tại là những yếu tố quan trọng cần xem xét.

2.1. Hiệu suất thu hồi nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng

Hiệu suất thu hồi nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ khí thải, thiết kế hệ thống và loại thiết bị sử dụng. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất.

2.2. Chi phí đầu tư và khả năng tích hợp

Chi phí đầu tư cho hệ thống thu hồi nhiệt thải có thể cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, việc tính toán lợi ích lâu dài từ việc tiết kiệm năng lượng có thể bù đắp cho chi phí này.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải hiệu quả

Để thiết kế một hệ thống thu hồi nhiệt thải hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như Ansys Workbench giúp phân tích và tối ưu hóa thiết kế trước khi triển khai thực tế.

3.1. Sử dụng phần mềm Ansys Workbench trong thiết kế

Phần mềm Ansys Workbench cho phép mô phỏng các điều kiện làm việc của hệ thống thu hồi nhiệt thải, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu. Việc mô phỏng giúp phát hiện sớm các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình vận hành.

3.2. Các thông số kỹ thuật cần chú ý

Trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải, các thông số như nhiệt độ đầu vào, lưu lượng khí thải và loại vật liệu sử dụng là rất quan trọng. Việc lựa chọn đúng các thông số này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống thu hồi nhiệt thải

Hệ thống thu hồi nhiệt thải đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất điện năng đến các quy trình chế biến thực phẩm. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Ví dụ về ứng dụng trong ngành công nghiệp điện

Trong ngành công nghiệp điện, hệ thống thu hồi nhiệt thải từ lò hơi được sử dụng để sản xuất hơi nước, từ đó tạo ra điện năng. Điều này giúp giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu suất năng lượng.

4.2. Ứng dụng trong ngành chế biến thực phẩm

Trong ngành chế biến thực phẩm, việc thu hồi nhiệt thải từ các thiết bị như lò nướng giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất. Hệ thống này cũng giúp cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống thu hồi nhiệt thải

Hệ thống thu hồi nhiệt thải từ động cơ là một giải pháp bền vững cho vấn đề tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Với sự phát triển của công nghệ CAE, tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và hiệu quả hơn nữa.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ thu hồi nhiệt thải

Công nghệ thu hồi nhiệt thải đang ngày càng được cải tiến với sự xuất hiện của các thiết bị và phần mềm mới. Điều này giúp nâng cao hiệu suất và giảm chi phí đầu tư cho các hệ thống thu hồi nhiệt.

5.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực thu hồi nhiệt thải là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng lượng và bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu này sẽ giúp tìm ra những giải pháp tối ưu hơn cho việc thu hồi và sử dụng nhiệt thải.

Luận văn thạc sĩ về ứng dụng CAE trong thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải từ động cơ