Riassunto analitico
Il contenuto del presente elaborato affronta il caso-studio della modellazione e della successiva simulazione di un impianto di condizionamento per applicazioni veicolistiche. Il modello realizzato è stato tarato per la cabina di una trattrice agricola di gamma alta ma può essere adattato anche per altre tipologie di veicoli come le vetture stradali o i veicoli commerciali leggeri. Il primo approccio al problema è stato puramente teorico attraverso un’accurata ricerca bibliografica riguardante i cicli frigoriferi a compressione di vapore, il loro funzionamento (mediante nozioni della fisica tecnica e degli scambi termici), i fluidi refrigeranti impiegati, la descrizione dei componenti necessari e ausiliari per la realizzazione del circuito ed infine alcuni cenni sullo stato dell’arte degli impianti di condizionamento automotive. Successivamente è stato impiegato il software di calcolo numerico e di simulazione MatLab&Simulink, in primo luogo per la modellazione dinamica dell’impianto, componente per componente, poi per la sua simulazione. È stata in seguito necessaria l’analisi di sensibilità dei principali componenti del modello stabilendo come i parametri non fissati dell’impianto influiscono e che peso hanno sui risultati della simulazione. Quindi la calibrazione che ha portato alla conseguente raccolta dei principali risultati ottenuti che poi sono stati confrontati con i dati a disposizione dei test sperimentali eseguiti sulla trattrice reale. Il percorso descritto ha permesso l’analisi prestazionale dell’impianto nonché l’individuazione e la valutazione dei più significativi parametri geometrici ed operativi dell’impianto stesso, in particolare del compressore e della valvola di espansione. Infine, con l’obiettivo di favorire un’eventuale e futura evoluzione del lavoro svolto, sono state indagate possibili modifiche e soluzioni alternative da applicare all’impianto oggetto di studio.
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Abstract
The content of this thesis deals with the case study of the modeling and subsequent simulation of an air conditioning system for vehicle applications. The model created was calibrated for the cab of a high-end agricultural tractor but can also be adapted for other types of vehicles such as road cars or light commercial vehicles. The first approach to the problem was purely theoretical through an accurate bibliographic research concerning the vapor compression refrigeration cycles, their functioning (through notions of technical physics and heat exchanges), the refrigerants used, the description of the necessary and auxiliaries components for the creation of the circuit and finally some hints on the state of the art of automotive air conditioning systems. Afterwards, the numerical calculation and simulation software MatLab&Simulink was used, firstly for the dynamic modeling of the plant, component by component, then for its simulation. Subsequently, the sensitivity analysis of the main components of the model was necessary, establishing how the unfixed parameters of the plant affect simulation results. So the calibration which led to the consequent collection of the main results obtained which were then compared with the data available from the experimental tests performed on the real tractor. The described path has allowed the performance analysis of the system as well as the identification and evaluation of the most significant geometric and operational parameters of the system itself, in particular of the compressor and the expansion valve. Finally, with the aim of favoring a possible future evolution of the work, possible modifications and alternative solutions to be applied to the plant were investigated.
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