Chương 1: Tổng quan về đề tài. -Chương 2: Cơ sở lý thuyết. -Chương 3: Thiết kế, thực hiện thi công mô hình. -Chương 4: Thực hành, ứng dụng trên mô hình.
-Chương 5: Kết luận. Chức năng, phân loại và lý thuyết hệ thống điều hòa không khí. Chức năng của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Chức năng sưởi ấm và xông kính.
Nguyên lý hoạt động của két sưởi [1]. Để có thể tạo ra dòng khí nóng để sưởi ấm và xông kính, người ta dùng két sưởi để gia nhiệt cho luồng khí thổi vào trong xe. Nhiệt lượng này được lấy từ nước làm mát của động cơ.Tuy nhiên khi xe mới khởi động, nhiệt độ động cơ còn thấp và cần tăng nhiệt độ lên nhanh chóng nên lúc này két sưởi sẽ không hoạt động. Chức năng làm mát Hình 2.
Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh [1]. 3 Dòng khí thổi vào xe sẽ đi qua giàn lạnh để làm mát trước khi vào khoang xe. Khi bật chức năng làm mát, máy nén sẽ hoạt động để bơm chất làm lạnh (gas điều hòa) tới giàn lạnh. Tại đây môi chất lạnh lấy nhiệt lượng từ giàn lạnh nhờ đó dòng khí thổi qua giàn lạnh bằng quạt lồng sóc sẽ được làm mát trước khi đưa vào cabin xe.
Chức năng sưởi ấm hoạt động dựa vào nước làm mát của động cơ còn chức năng làm mát thì lại phụ thuộc vào môi chất lạnh nên hai chức năng này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau. Chức năng tuần hoàn không khí Chế độ thông gió tự nhiên: Gió được luân chuyển tự nhiên là quá trình không khí được lấy ở ngoài đưa vào bên trong xe nhờ sự chênh lệch áp suất được tạo ra khi xe di chuyển. Trong hình vẽ dưới, chúng ta có thể thấy không khí được phân bố thành hai vùng: vùng áp suất âm và vùng áp suất dương. Vùng áp suất dương (có áp suất cao hơn so với áp suất khí quyển) sẽ nén khí lên bề mặt của xe.
Do đó, cửa hút khí thường được đặt ở những vùng này, trong khi cửa thải khí thường được đặt ở vùng áp suất âm. Chế độ thông gió cưỡng bức: Sự thông gió cưỡng bức là quá trình lấy không khí từ bên ngoài thông qua quạt điện được gắn ở cửa hút. Cửa hút, cửa xả khí thường được lắp ở cùng một vị trí như thông gió tự nhiên. Đa phần, hệ thống này sẽ được kết hợp với hệ thống điều hòa và bộ sưởi.
Nguyên lý tuần hoàn không khí trên xe [1]. Chức năng hút ẩm và lọc không khí Chức năng hút ẩm: Hơi nước trong không khí khi đi qua giàn lạnh sẽ bị ngưng tụ và bám lên bề mặt cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Nước sẽ đọng lại thành dạng sương và di chuyển xuống khay hứng, tiếp đó thoát ra ngoài bằng cách thông qua ống xả. Quá trình này giúp làm khô hơi nước trước khi nó đi vào khoang xe.
Chức năng lọc không khí trước khi đưa vào xe: Tại cửa hút, thường có một bộ lọc được sử dụng để làm sạch không khí trước khi đưa vào xe. Trong hệ thống lọc không khí, có hai loại bộ lọc: một loại chỉ lọc bụi và loại khác kết hợp việc lọc bụi cùng khả năng khử mùi sử dụng than hoạt tính. Bộ lọc không khí [1]. Chức năng lọc không khí trong khoang xe: Bộ lọc không khí được sử dụng để loại bỏ, ngăn chặn khói thuốc lá, bụi và các chất độc hại khác, nhằm để chất lượng không khí trong xe được cải thiện.
Nguyên lý của bộ lọc không khí trên xe [1]. Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Các hệ thống điều hòa không khí được phân loại dựa vào vị trí lắp đặt và chức năng của cụm điều hòa. Phân loại theo vị trí lắp đặt. Kiểu lắp đặt phía trước: Ở kiểu này giàn lạnh sẽ được lắp đặt ở phía trước của xe, phía sau của taplo và được gắn nối với giàn sưởi.
Không khí được làm lạnh (hoặc sưởi ấm) sẽ được đưa vào khoang xe nhờ mô tơ quạt. Kiểu phía trước [2]. Kiểu lắp đặt phía sau: Trong kiểu này, cụm điều hòa không khí được thiết kế ở cốp sau của xe. Cửa ra và cửa vào của khí lạnh được đặt ở lưng ghế sau.
Vì được đặt phía sau với không gian rộng lớn, nên có thể lựa chọn điều hòa có công suất lớn. Kiểu phía sau[2]. Kiểu lắp đặt kép: Kiểu lắp đặt kép là sự kết hợp giữa kiểu lắp phía trước và kiểu lắp phía sau, không khí lạnh được cho phép thổi ra từ cả phía trước và sau, tăng cường hiệu suất làm lạnh và đảm bảo nhiệt độ được kiểm soát đều ở mọi phía trong xe. Kiểu lắp kép[2].
Kiểu lắp đặt kép trần: Kiểu lắp đặt kép trần thường được áp dụng trên các xe khách. Ở phần trước của xe, hệ thống điều hòa kiểu phía trước thường được lắp đặt, trong khi phía sau thường sử dụng giàn lạnh được treo trần. Kiểu lắp đặt kép treo trần[2]. Kiểu đặt trên trần xe: Kiểu này thường sử dụng trên các xe khách cỡ lớn (thường trên 24 chỗ), trong đó giàn nóng và giàn lạnh được đặt trên mui xe và quạt gió thổi không khí lạnh vào trong xe, kiểu lắp này sinh công suất lạnh lớn và phân bố được không khí đều xe hơn.
Kiểu đặt trên trần xe[2]. Phân loại dựa trên phương thức điều khiển Điều khiển thủ công bằng tay: Trong loại này, chúng ta sẽ khiển nhiệt độ đầu ra, tốc độ quạt, lượng gió và hướng gió bằng cách sử dụng các công tắc và cần gạt. Điều hòa ô tô điều khiển bằng tay[1]. Phương pháp điều khiển tự động: Trong loại này, hệ thống tự động sẽ điều khiển lượng nhiệt độ không khí và tốc độ quạt thông qua hộp điều khiển ECU của động cơ, thông qua các tín hiệu đầu vào như nhiệt độ bên trong xe, nhiệt độ bên ngoài và mức độ bức xạ mặt trời.
Điều hòa điều khiển tự động[1]. Lí thuyết về hệ thống điều hòa không khí Cách thức hoạt động của hệ thống điều hòa dựa trên các nguyên lý cơ bản sau: Lượng nhiệt sẽ phải truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp. Áp suất tăng thì nhiệt độ tăng Thể tích của chất khí được giãn nở sẽ phân bố nhiệt năng ra một vùng, chất khí sẽ bị giảm nhiệt độ đi. Để làm lạnh một vật thể, ta cần loại bỏ nhiệt ra khỏi nó.
Sự thay đổi trạng thái từ chất lỏng thành hơi hấp thụ một lượng lớn nhiệt. 9 Dựa trên cơ sở lý thuyết này để xây dựng nên hệ thống điều hòa không khí, bao gồm các đặc tính cơ bản như dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt và áp suất tại điểm sôi. Đơn vị đo nhiệt lượng: Lượng nhiệt cần đo được truyền từ một vật này sang một vật khác, ta sử dụng đơn vị BTU (British Thermal Unit). Để làm nóng một pound nước (tương đương 0,454 kg) lên 10 độ Fahrenheit (tương đương 5,5 độ C), nước sẽ cần được truyền 1 BTU nhiệt.
Năng suất của một hệ thống làm lạnh ô tô thường được đo bằng BTU/giờ, với mức độ khoảng từ 12,000 đến 24,000 BTU/giờ. Để chuyển đổi đơn vị, 1 BTU tương đương với 0,252 cal hoặc 252 kcal. Một kcal tương đương với 4,187 kJ. Môi chất làm lạnh: Môi chất làm lạnh, còn được gọi là tác nhân làm lạnh hoặc chất làm lạnh, ga lạnh, cần phải đáp ứng các yêu cầu sau: Môi chất lạnh cần phải có nhiệt độ sôi thấp hơn 32°F (0°C) để có thể bay hơi và hấp thụ nhiệt ẩn ở các nhiệt độ thấp.
Môi chất trơ, có thể hòa trộn với dầu bôi trơn máy nén để tạo thành một hợp chất ổn định, không gây ăn mòn cho kim loại hay các vật liệu khác như cao su, nhựa. Môi chất lạnh không độc hại, không cháy, không gây nổ và không gây ra các phản ứng phá hủy môi trường khi thải ra khí quyển. Phân loại và kí hiệu cho môi chất làm lạnh: Các freon là các hydrocarbon no hay không no, với một phần hoặc toàn bộ nguyên tử hydro được thay thế bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom. R (refrigerant): Tác nhân làm lạnh, chất làm lạnh.
Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt. Các olefin có số 1 ở đầu tiên, sau đó là ba chữ số. Các hợp chất vòng có thêm chữ C. 10 Các chất vô cơ thường được kí hiệu là R7M, M trong đó là phân tử lượng làm tròn của chất đó.
Môi chất lạnh R-12. Môi chất làm lạnh R-12 là một hợp chất có chứa gồm clo, flo và cacbon, công thức hoá học có dạng CCl2F2, hay thường biết đến với tên CFC và thường được biết với nhãn hiệu là Freon 12 hoặc R-12. Freon 12 là một chất khí không màu, có mùi thơm nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần ở 300C, với điểm sôi là 21. R-12 dễ tan trong dầu khoáng và không phản ứng với các loại kim loại, ống mềm và đệm kín khi được sử dụng trong hệ thống.
Với tính chất có khả năng lưu thông liên tục qua hệ thống ống dẫn mà không giảm hiệu suất, vì vậy R-12 được coi là một môi chất làm lạnh lý tưởng cho hệ thống điều hòa không khí ô tô. Tuy nhiên, gần đây có nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thải ra Clo từ CFC-12 góp phần vào sự phá hủy của tầng ozon trong khí quyển. Sự hình thành và phá hủy tầng ozone của môi chất R-12 [6]. Môi chất lạnh R-134a.
Môi chất lạnh R-134a được sản xuất ra để thay thế cho môi chất R-12, có công thức hóa học là CF3-CH2F, ký hiệu là HFC. Bởi vì R-134a không chứa clo trong thành phần hợp 11 chất, đây chính là nguyên do chính mà ngành công nghiệp ô tô đã không sử dụng R-12 nữa mà chuyển sang dùng R-134a. Các đặc tính và mối quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ, các yêu cầu kỹ thuật đều rất giống với R-12 khi vận hành trong hệ thống điều hòa không khí. So sánh nhiệt độ sôi giữa R-134a và nước[6].
So sánh môi chất lạnh giữa R-12 và R134a: Đặc tính kỹ thuật R134a R12 Công thức phân tử CH2FCF3 CCl2F2 Điểm sôi -26.80C Nhiệt độ tới hạn 101.80C Áp suất điểm sôi 4.13MPa Mật độ tới hạn 511kg/cm3 558 kg/cm3 Mật độ dung dịch bão hoà. 1206 kg/cm3 1311 kg/cm3 Thể tích riêng (hơi bão hoà) 0.0271 m3/kg Nhiệt dung riêng (d2 bão hoà ở 1.97 kJ/kgK áp suất không đổi) 12 Nhiệt ẩn khi bốc hơi 217 kJ/kg 167 kJ/kg Tính dẫn nhiệt (d2 bão hoà) 0.07 W/mK Tính cháy được Không cháy Không cháy Chỉ số làm suy kiệt ozon 0 1 Mặc dù thay thế vậy là tốt hơn nhưng môi chất làm lạnh R-134a với điểm sôi là -15°F (-26.