Formula Student -sähkökilpa-auton jäähdytysjärjestelmän mitoitus
Saarelainen, Teemu (2020)
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202004165173
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202004165173
Tiivistelmä
Insinöörityön aiheena oli Formula Student -sähkökilpa-auton jäähdytysjärjestelmän mitoittaminen. Työn tavoitteena oli mitoittaa tarvittavat komponentit auton voimansiirtojärjestelmän lämpökuorman jäähdyttämiseksi ja helpottaa tulevaisuuden jäähdytysjärjestelmän mitoitustyötä. Mitoitettavia komponentteja olivat vesipumppu, jäähdytin sekä jäähdyttimen tuulettimet.
Työ toteutettiin projektiluontoisesti yhteistyössä Metropolia Motorsport -projektin kanssa ja projektin aikataulun mukaisesti. Mitoitustyö aloitettiin määrittämällä lämpökuormat, jotka auton moottorit ja taajuusmuuttajat muodostavat. Lämpökuormien määrittämisessä käytettiin kierrossimulaation tuottamaa ajodataa. Lämpökuormien määrittämisen jälkeen laskettiin vedelle tilavuusvirtavaatimukset moottoreissa ja taajuusmuuttajassa, jolla lämpökuorma siirtyisi veteen riittävän tehokkaasti. Seuraavaksi mitoitettiin järjestelmään jäähdytin määritetyn veden tilavuusvirran ja arvioidun ilman tilavuusvirran perusteella. Jäähdyttimen mitoituksen ja hankinnan jälkeen mitoitettiin tuulettimet, jotka tuottaisivat jäähdyttimen läpi halutun tilavuusvirran. Lopuksi järjestelmän komponenteille ja letkuille laskettiin painehäviöt, joiden perusteella mitoitettiin vaaditun tilavuusvirran tuottava pumppu.
Jäähdytysjärjestelmästä rakennettiin myös Simscape-simulaatiomalli, jota voidaan tulevaisuudessa validoida ajodatan avulla ja käyttää seuraavien jäähdytysjärjestelmien mitoittamisessa.
Työn tuloksena Metropolia Motorsport -projektille annettiin suositukset hankittavista jäähdytyskomponenteista. Lisäksi projektin käyttöön luovutettiin rakennetut laskurit sekä simulaatiomallit ja niihin liittyvät ohjelmat.
Työ toteutettiin projektiluontoisesti yhteistyössä Metropolia Motorsport -projektin kanssa ja projektin aikataulun mukaisesti. Mitoitustyö aloitettiin määrittämällä lämpökuormat, jotka auton moottorit ja taajuusmuuttajat muodostavat. Lämpökuormien määrittämisessä käytettiin kierrossimulaation tuottamaa ajodataa. Lämpökuormien määrittämisen jälkeen laskettiin vedelle tilavuusvirtavaatimukset moottoreissa ja taajuusmuuttajassa, jolla lämpökuorma siirtyisi veteen riittävän tehokkaasti. Seuraavaksi mitoitettiin järjestelmään jäähdytin määritetyn veden tilavuusvirran ja arvioidun ilman tilavuusvirran perusteella. Jäähdyttimen mitoituksen ja hankinnan jälkeen mitoitettiin tuulettimet, jotka tuottaisivat jäähdyttimen läpi halutun tilavuusvirran. Lopuksi järjestelmän komponenteille ja letkuille laskettiin painehäviöt, joiden perusteella mitoitettiin vaaditun tilavuusvirran tuottava pumppu.
Jäähdytysjärjestelmästä rakennettiin myös Simscape-simulaatiomalli, jota voidaan tulevaisuudessa validoida ajodatan avulla ja käyttää seuraavien jäähdytysjärjestelmien mitoittamisessa.
Työn tuloksena Metropolia Motorsport -projektille annettiin suositukset hankittavista jäähdytyskomponenteista. Lisäksi projektin käyttöön luovutettiin rakennetut laskurit sekä simulaatiomallit ja niihin liittyvät ohjelmat.