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

LỜI CAM ĐOAN

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

4.5.1. Thiết kế mô hình ống bao ngoài

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

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

4.6.1. Thiết kế mô hình ống bao ngoài

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

4.7. Đề xuất cho mô hình thực nghiệm

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

4.8.1. Quá trình thực nghiệm

4.8.2. Kết quả thực nghiệm

4.8.3. So sánh với kết quả mô phỏng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về CAE và ứng dụng trong thiết kế hệ thống

CAE (Computer-Aided Engineering) là một công nghệ quan trọng trong thiết kế và phân tích kỹ thuật. Việc ứng dụng CAE trong thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt thải từ động cơ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và nâng cao hiệu suất. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Theo nghiên cứu, việc sử dụng CAE cho phép mô phỏng và phân tích các thông số kỹ thuật, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc thu hồi nhiệt thải. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà nhu cầu tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường ngày càng trở nên cấp thiết.

1.1. Lợi ích của việc sử dụng CAE

Việc áp dụng CAE trong thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt thải mang lại nhiều lợi ích. Đầu tiên, nó giúp giảm thiểu thời gian và chi phí thiết kế thông qua việc mô phỏng và phân tích trước khi thực hiện. Thứ hai, CAE cho phép các kỹ sư kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Cuối cùng, việc sử dụng CAE cũng giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn trong thiết kế, từ đó giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất và vận hành.

II. Phân tích kỹ thuật và thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt thải

Hệ thống tận dụng nhiệt thải từ động cơ được thiết kế dựa trên các nguyên lý vật lý và kỹ thuật. Việc phân tích kỹ thuật là bước quan trọng để đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả. Các thông số như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng khí cần được xem xét kỹ lưỡng. Sử dụng phần mềm Ansys Workbench 14, các kỹ sư có thể mô phỏng và phân tích ảnh hưởng của các thông số này đến hiệu suất của hệ thống. Kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng việc tối ưu hóa thiết kế có thể giúp tăng cường khả năng thu hồi nhiệt thải và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống

Hiệu suất của hệ thống tận dụng nhiệt thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ đầu vào, thiết kế của bộ trao đổi nhiệt và các thông số vận hành của động cơ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp tăng cường khả năng thu hồi nhiệt thải. Đặc biệt, việc lựa chọn vật liệu cho bộ trao đổi nhiệt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất. Các vật liệu có khả năng dẫn nhiệt tốt sẽ giúp tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, từ đó nâng cao hiệu quả của hệ thống.

III. Kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu quả

Sau khi thiết kế và chế tạo hệ thống tận dụng nhiệt thải, các thử nghiệm đã được tiến hành để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống. Kết quả cho thấy rằng hệ thống có khả năng thu hồi một lượng lớn nhiệt thải, từ đó tiết kiệm được một phần năng lượng đáng kể. Việc so sánh giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng cho thấy sự tương đồng cao, chứng tỏ rằng việc ứng dụng CAE trong thiết kế là hợp lý và hiệu quả. Hệ thống không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường, góp phần vào việc phát triển bền vững.

3.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Việc tận dụng nhiệt thải không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có ý nghĩa kinh tế lớn. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc thu hồi nhiệt thải có thể giúp giảm chi phí năng lượng cho các nhà máy và cơ sở sản xuất. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí vận hành mà còn nâng cao hiệu suất sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gia tăng trong ngành công nghiệp. Việc đầu tư vào công nghệ tận dụng nhiệt thải sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho các doanh nghiệp.

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