Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.
° D Ệ Thành phổ Hổ ChíMinh, tháng 11 năm 2010 Ỉ

BỘ CÔNG THƯƠNG
/ề ,Ồ TRƯỜNG ĐH CGNG N(ỈĨHIỆP`¶`P HỒ CHÍ MINH
r “4 -H mm I...
Bài 1: Thực hành truyền nhiệt ống lồng ống

Đồng

Ngày ttlực hãnh: 17-10-2010

Sính Vìên: Ngô Mạllh Lình
Mă số: 08097421

...
4 8 71 63 71 32 30
5 2 72 68 71 36 30
6 4 4 72 68 71 33 30
7 6 72 67 71 33 30
8 8 71 67 71 33 30
9 2 71 69 71 37 30
10 6 4...
- .I007
TIN TVN _TVL Ủ
I -i-
nhi = ĨN 2 ŨL
Ta cói ATN Z Tn0ng_vao _ Tuong _ra
ATL = 1ianh_ra _Zanh_va0

3.2. Xác định hiệu...
Ta Xét: Ati Z tnơng_vaa _ tlanh_ra
AÍ2 = t -t

nung _ ra lanh _ vao

Cái nào lớn hơn thì là Atmax . Cái nào bé hơn thì là ...
v = (1 Olấ) ) * ((-0.00000000064 *(T5)) + (0.000000182875 *(T^))-(0.000021590001*(T3))
+(0.001417871822*(T2))-(0.060504453...
. , W.d L
-Chuân sô Reynolds: Re = Id

v
r _ GN
Trong đó: W lã vận tôc của dòng lạnh: W “ Ấ L 2
Ỉ.(dtd)

7T 2 2

-.(D -Di ...
Nếu dòng lạnh cháy dòng: Nu = 0,l58.8k.RCo°33 .Pr°'43 .Gr°"

4. Kết quả tính toán:
4.1. Trường hợp xuôi chiều:

Bán _I kết...
3 I 957.3 41 32 l 36.3 l 481.4 I 883.3
4 | 1094.4 41 31 l 35.8 l 486.9 | 1025.2
5 I 819.6 41 32 l 36.3 l 770.8 I 756.2
6 |...
11 0.097806 I 0.099507 1229.4 1663.8 I -434.3 I 135.3
12 0.097806 I 0.132697 1229.4 1664.0 I -434.6 135.3
13 0.130370 I 0....
Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt

160o.0 -

140o.0
^ 1200.0
ắ 1000 0 l:l VL=2 (l/ph)
Ế 800”0 l:l VL:4 (l/ph)
Ề 6O...
Trường hợp xuôi chiều
3000.0 r

2500.0 -

2000. 0

-O-KTN

1500.0 KLT

K (W/rn2.l()

1000.0

 

500.0

0.0 u v
0 1 2 3 4 5...
Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt (ngược chiều)

3000.0

2500.0
Ệ 200o_0 III VL=2 (l/ph)
Ế 1500 0 I: VL=4 (l/ph)
Ệ...
Quan hệ chiều chuyển động-hệ số truyền nhiệt
1600.0-
140o.0 y 
1200.0 i
, ., / ,/

Q 1o0o.0 "`J,Á /

'Ế -O-Xuòìchíèu
Ễ 800...
Ta Sẽ đi đánh giá sự ảnh l'1IIỖ'[1g các yểu tố qua hệ số truyền nhiệt. Hệ số truyền
nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt truyền...
QN

K :
7” F.At,,,g

Việc đầu dò báo sai chúng ta có thể hiệu chính được. Nhưng Qf mà âln thì tlleo em
nghĩ là do quá trìn...
6.4. Một vài nhận xét về thiết bị:

-Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sử dụng trong bài tllí nghiệm này có tllể sử dụn...
Sinh Viên: Ngô Mạllh Linh

Mã số: 08097421
Lớp tltực hãrm: Sáng Chủ nhật
Tổ tllực hàI1h: 2
Điềm: Lời phê của thầy

1. Mục ...
l l 4 65 54 65 42 29
1 2 5 65 53 65 39 29
l 3 2 64 57 64 46 29
14 5 3 64 56 64 46 29
l 5 4 64 55 64 42 29
1 6 ŕ 5 63 54 63...
AT -T -T

L _ lanh _ ra lanh _ vao

3.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:
-Đổi lưu lượng thể tích sang lưu l...
-Tính Atiog =

-Tính diện tích truyền nhiệt:
F = 7r.d,d.L.

Với d,,=diẵdrr, L=7ĩ.n.D

vong _Xnơn
-Theo công thức: Q = K .F...
Ã-d0ng_nong có tllể được tílih bẳng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức

năng thống kê của máy tính Casio)
...
ĨỈ
L F Ỉ '(Dv1l _hínhz _ Dvtμng _xllunz + (DvI›ng_xI!un _ dl) )2)
với d z .  =4. 
td Cut!! 7T'(DvII_bính + DvIìng_X11un + ...
4. Kết quả tính toán:

4.1. Trường hợp xuôi chiều:

Báng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ

 

Thí ATN ATN UN UL Uhr
ng...
5 | 2262.9 38 l 10 l 21.0 l 178.6 | 633.7
6 | 2470.6 37 l 13 I 22.9 l 200.4 | 632.4
7 | 2265.3 37 l 13 I 22.9 l 218.5 | 57...
Thí QN Alçnax Atmin Atlog KLĨ2' Krpắ
nghiệm (W) (°C) (°C) (°C) (W/m -K) (W/m -K)
1 1788.5 22 22 22.0 165.7 477.5
2 2063.7 ...
250.0

200.0

-Kl

"' 150.0

W/m

I 100.0

KL

50.0

0.0

Quan hệ iữa Lưu lượng-Hệ số tl'uyền nhiệt (Xuôi chiều)

l:I VL=2...
Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số truyền nhiệt (Ngược chiều)

VN:2 l/ph

VN=3 l/ph VN:4 l/ph
Lưu lượng dòng nóng

Ðồ thị biểu d...
K (w/mI.K)

1000.0

Trường hợp ngược chiều

900.0
800.0
700.0
600.0 -
500.0 -
400.0

-ợ- K`iN
qu- KLT

300.0
200.0
100.0

...
Quan hệ chiều chuyển động4'lệ số tl'uyền nhiệt
250.0
200.0
_Ệ 150.0
Ê -Ớ-Xuôi chiều
Ệ ` -i 4- Ngược chièu
Ế 100.0 ị
50.0
0...
Như vậy trong trường hợp Xuôi chiểu khi tăng lưu lượng dòng lạnh hoặc dòng nóng
tlIÌ hệ số truyền nhiệt tăng chậrn, nghĩa ...
lạnh (12. Ta nhận thẩy ot, cùa dòng nóng có giá trị xấp xi bằng nhau Ở cùng một mức
lưu lượng VN và tăng lên khi VN tăng. ...
10 I 5640.9 i 202.0
11 I 5627.9 i 222.8
12 I 5614.9 i 240.5
13 I 6758.8 i 175.8
14 I 6743.4 I 200.9
15 I 6727.9 i 221.7
16...
Bài 3: Cô đặc gián đoạn dung dịch CuS04

Ngày thực hành: 31-10-2010

Sinh Viên: Ngô MạI1l1 Linh
Mã số: 08097421
Lớp thực h...
-Tính toán cân bằng Vật chẩt, cân bẳng năng lượng để xác định các thông số cần
tiliểt.

-Giúp smh viên vận hành chính xác ...
Q, = zw“.t, = Wf.t, + w,*.t, + W,*.t, = 2000.(21, 95.60) +1500.(10.60) +1600.(65.60) = 9 774 000
(J)
-Nhiệt lượng để đun n...
4. Kết quả tíllh toán:

Cân bằn vật chất

1 mdd _ dau mdd _cuoi xdd _ dau xdd _Cuoi mfhũl - [Hũ mdm
(kg) (kg) (%) (%) (kg)...
-Nồng độ ban đầu là 7,5 %, nồng độ cuối là 11,5%. Mă tlleo tính toán lý tlluyết thì
lượng ““hoi tl1ứ”° đi ra phải là 2,243...
Bài 4: Thực hành truyền nhiệt ống chùm
Ngày thực hành: 7-11-2010

Sinh Viên: Ngô Mạrih Linh
Mã số: 08097421
Lớp thực hãnh:...
Khảo Sát ảnh hưởng của chiều chuyến động lên quá trình truyền nhiệt trong hai

trường hợp: nguợc chiểu và xuôi chiều.

Xác...
12 | 10 | 68 | 55 68 | 28 | 34
13 4 | 67 | 58 67 | 28 | 38
14 5 6 | 67 | 58 67 | 28 | 38
15 8 | 67 | 57 67 | 29 | 36
16 10...
-Tinh hiệu Suẩt của quả trình truyền nhiệt:
17 z ỂL.100%
QN

3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt:
3.3.1. Hệ số truyền nhiệt ...
* Tính hệ số cấp nhiệt ot, (dòng nóng):

, , W.d,.
-Chuân Sô Reynolds: Re = m
v
, x ^ K . ` , GN
Trong đo: W la Vạn toc cu...
. , W.d L
-Chuân sô Reynolds: Re = Id

V
GN

Trong đó: W lã vận tốc của dòng lạnh: W = Ấ
L 2

*.(d )

4 td

F

í.(D,.2 -19...
4. Kết quả tính toán:

4.1. Trường họp xuôi chiều:

Bảng kếtquả tlhh toán hiệu Suất nhiệt độ

 

Thí ATN ATN Tin Tii 77h.-...
Báng kết quá tính toán hệ Số truyền nhiệt.'

 

Thí QN I Airnax i Ativiin Atlog KLỊ KTiẳ
nghiệm (Wi (°C) (°C) (°C) lw/m -K...
1 0.032801 0.066369 2336.4 1387.1 949.3 59.4
2 0.032776 0.099553 2197.3 2080.7 116.6 94.7
3 0.032776 0.132737 2197.3 2774....
400.0
350.0
300.0
250.0

150.0
100.0
50.0
0.0

KTN (w/m=.K)
N
8
0

Quan hệ giữa Lưu lượng-I-lệ số tuyền nhiệt (Xuôi chiều)...
Trường hợp xuôi chiều

400.0

350.0 l

300.0

2_` 250.0 

L 200.0  VV i lị
Ệ

ỵ15o.o `_    X
100.0
50.0

0.0 v 1 . v

4 5 ...
5.3. Quan hệ giữa chìều chuyến động và hệ số truyền nhiệt:

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số t...
/ /L T7/

 

6. Bàn luận:

MP1,

2 3 4 5 6 7 8 910 111213141516

Thi nghiệm ihứi

Quan hệ giữa chiều chuyển động-Hệ số tru...
Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt K. Hệ số truyền
nhiệt K đặc trưng cho lượng nhiệt truyền ...
Việc đầu dò báo sai chúng ta có tllể hiệu chinh được. Nhưng Qç mà ârn mì tlieo em
nghĩ là do quá trình truyền nhiệt từ dòn...
ngược chiêu 2 1073.3 180.6
3 1073.3 227.4
4 1073.3 271 .8
5 3885.3 1 30.6
6 3885.3 1 82.3
7 3894.0 228.8
8 3885.3 272.6
9 ...
Yếu tố

Bài 1: TN ống lổng ống

Bài 2: TN ống Xoắn

Bài 3: TN ống

Đông chùm
H^ Ả tI'u à r à  q Â
ẹnstlciìệt Iằen Lơn nhat...
Nhược
điêm

-Cồng kềnh, giá thàlih
cao, tốn nhiều vật liệu
chế tạo (tinh tlieo một
đơn vị truyền nhiệt), khó
làm sạch khoá...
[1]. Qua trình vă thiết bị truyền nhiệt (2009); TT Máy và Thiết Bị; Truờng ĐH Công
Nghiệp tp HCM; tr26-35, tr 116-130.

[2...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

8.650 visualizaciones

Publicado el

luan văn

  • Sé el primero en comentar

Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

  1. 1. ° D Ệ Thành phổ Hổ ChíMinh, tháng 11 năm 2010 Ỉ BỘ CÔNG THƯƠNG /ề ,Ồ TRƯỜNG ĐH CGNG N(ỈĨHIỆP`¶`P HỒ CHÍ MINH r “4 -H mm I TRUNG TAM MAY VA THIÊT BỊ I I BAO CAO THỰC HANH CÁC QUÁ TRÌNH VẦ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT GVHD: Lê Nhất Thống SVTH: Ngô Mạnh Lính MSSV: 08097421 Tổ: 2 Lớp HP: Sáng chủ nhật
  2. 2. Bài 1: Thực hành truyền nhiệt ống lồng ống Đồng Ngày ttlực hãnh: 17-10-2010 Sính Vìên: Ngô Mạllh Lình Mă số: 08097421 Lớp tlĩực hàrlllz Sáng Chủ nhật Tổ thực hàI111: 2 Ðiêmz Lời phê của thây: 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quả trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc lãln nguội giản tiếp giữa hai dòng lưu chẩt qua một bề mặt ngăn cách (bãi tiiực hăxúi này chủ yểu khảo sát quá ĩzrình 1ãIn nguội). Tílìh toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bẳng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. Khảo Sát ánh huởng của chìều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai t1”ường hợp: ngược chìều và xuôi Chiểu. Xác định hệ số truyền nhiệt tliực nghiệm KTN của tliiết bị, từ đó so sánh với kết quả tính toán lý tliuyết KLT. 2. Số liệu thực hành: 2.1. Trường họ'p xuôi chìều: Thí VN v (11 h) T3 (°°) T2 (°C) Tlẫĩẩnc) T4<°C> Tỉẫnẫ) nghiệm (1/ph) L P Nôi đun Nóng ra văog Lạnh ra V-ào 1 2 71 65 70 35 30 2 2 4 71 64 70 33 SŨ 3 6 71 64 71 32 3Ũ
  3. 3. 4 8 71 63 71 32 30 5 2 72 68 71 36 30 6 4 4 72 68 71 33 30 7 6 72 67 71 33 30 8 8 71 67 71 33 30 9 2 71 69 71 37 30 10 6 4 71 68 71 35 30 1 1 6 71 68 71 34 30 12 8 71 67 71 33 30 13 2 71 69 71 38 30 14 8 4 71 69 71 35 30 15 6 71 68 71 34 30 16 8 71 68 71 33 30 2.2. Trường họp ngược chìều: 0 0 Thí VN V (U h) T3 (oc) T2 (oc) Tẳẫ C) TỆ (HẸ) T5 (oc) nghiệm (1/ph) L P Nôi đun Nóng ra ỵng Ế Lạrlh ra vao vao 1 2 71 66 70 30 35 2 2 4 71 65 70 30 34 3 6 71 65 71 4 8 71 65 71 5 2 72 69 71 7 Ĩ 7 4 4 72 68 71 7 6 71 67 71 8 8 71 67 71 9 2 72 69 71 10 6 4 71 69 71 1 1 6 71 68 71 12 8 71 68 71 30 33 13 2 71 69 71 30 38 14 8 4 71 69 71 30 36 15 6 71 69 71 30 34 16 8 71 68 71 30 34 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu suất nhiệt độ: -Hiệu số nhiệt độ của các đòng vă hiệu Suẩt nhiệt độ trong các quả trình tI'uyền nhiệt: TN -TN ŨN Ê V R - .1007 TVN _LL 0
  4. 4. - .I007 TIN TVN _TVL Ủ I -i- nhi = ĨN 2 ŨL Ta cói ATN Z Tn0ng_vao _ Tuong _ra ATL = 1ianh_ra _Zanh_va0 3.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: -Ðổi lưu lượng thể tích Sang lưu lượng khối lượng: 10'“ GN =VN' 60 'pnullc 1073 GL =VL' 60 ~pnu‹μi Với pnW,c phụ tlluộc vào nhiệt độ tiìeo công tilức tllực nghiệm: pnu,,L, = 0, 000015324364J` 3 -0,00584994855.7`2 +0,016286058705.7` +1000, 04105055224 Ỉ`Z+T3 T4+T5 2 -Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn tliấtz (Tính GN thì T z ịtĨI1hGLthÌT= ) QN = CN.GN.ATN = 4,19.103.G,,.AT,, (Cp: 4,19.103 J/kg ở 71°C) QL = CL.GL.ATL = 4,18.103.GLATL (Cp: 4,18.103 J/kg ở 71°C) Q; = QN - QL -Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: n=ẳ.100% N 3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 3.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi Chiều: At =t max n1›ng _ va1› _ tlunh _ Va1› At- =t -t min nong _ ra lanh _ ra -Trường hợp ngìrợc chiều:
  5. 5. Ta Xét: Ati Z tnơng_vaa _ tlanh_ra AÍ2 = t -t nung _ ra lanh _ vao Cái nào lớn hơn thì là Atmax . Cái nào bé hơn thì là Atmn . -Tính Atlo = -“Nỉ -Tính diện tích truyền nhiệt: F = 7r.d,d.L. dỉ ẵd” , L:0.5 (rn) Với dtd = -'I`i1eo công tllứct Q = K .F.Atl°g QN F .At log :KT = 3.3.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Được tính theo công tilứcz 1 Ã Ả ` J K LT = MĨ1 (Chuyen tương ong qua tượng phang do Ệ < 2) Ì ỷ Ì I 111 + Ã + 122 , do - d,- . 'A , K Co Ố : (m), Ãdơnggrhau =93 (W/m.K).Ch1V1ẹct1nh al Va (X2. 2 * Tính hệ số cấp nhiệt cz, (dòng nóng): , , W.dỉ -Chuân sô Reynolds: Re = T Trong đó: W là Vận tốc của dòng nóng: W = HG” ŕ.d.2 4 z v là độ nhớt của dòng nóng, có Ửlể tl'a bảng hoặc tính tlĩeo công thức thực nghiệm sau:
  6. 6. v = (1 Olấ) ) * ((-0.00000000064 *(T5)) + (0.000000182875 *(T^))-(0.000021590001*(T3)) +(0.001417871822*(T2))-(0.060504453881*(T))+1.790265284068) (m2/s) Pr Z CN 'v'pnu0c à Ilrμng _n‹)ng -Chuẩn Số Prandtl: Ẫdong_nong có tllể được tính bằng cách tra bàng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng tllống kê của máy tính Casio) T lẩy theo nhiệt độ trung bĩnh đầu ra và đầu vào. -Chuẩn Số Grashoff (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đỉ tl'nh): .l 3 Gr = gỉz .B v Với g=9.81 (III/S2), 1 là đường kinh tưong đương Ở đây 1=dj , 13 là hệ số giãn nở tllể tích được tra trong bảng tra cửu, At là Chênh lệch nhiệt độ Át = Ỉ,uong - Ỉn0ng_vao . L d. I -Hệ số hiệu chinh ek: phụ tlluộc vào giá ưi Reynolds và (tra trong bảng l.l trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và tlliểt bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng nóng chảy xoáy: Nu = 0, 02l.8k.RC0`8 .Pr°`43 (để đơn giàn ta cho Ẹ =1) PIT Nếu dòng nóng Chảy quá độ: Nu = 0, 008.8k.RC0`8 .Pr°`43 Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu = 0,1588k .Rel)`33 .Pr°'43 .Gr°" * Tính hệ số cấp nhiệt az (dòng lạnh): như dòng nóng Chi thay đổi các tham số đặc tnrng của dòng lạnh.
  7. 7. . , W.d L -Chuân sô Reynolds: Re = Id v r _ GN Trong đó: W lã vận tôc của dòng lạnh: W “ Ấ L 2 Ỉ.(dtd) 7T 2 2 -.(D -Di ) Với d,Ẹ :4.E”' :4.M Cuu, 7T.(D0 + D1) ' ' C 'V' nuoc -Chuân Sô Prandtl: PÍ = L P Ắdong_lanh Ã-,,u,,L,_ỵ,,,,;, có tllể được tính bẳng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (nong chức năng thống kệ của máy tính Casio) T lẩy theo nhiệt độ trtlng bĩnh đầu ra và đầu Vào. -Chuẩn số Grashoữ (dựa vào giá trị của Re rồí sau đó mới đi tính): 3 Gr = ỉ.B.At v2 với g=9.81 (III/S2), 1 là đường kinh tương đương ở đây l = d,ậ , 13 là hệ số giãn nở thể tích được ưa trong bảng tra cửu, At là chênh lệch nhiệt độ Át = Ì,uDng T Ì;,,,,;,_v,,,, . -Hệ số hiệu chính sk: phụ thuộc vào giá trị Reynolds và dẫ (tra nong báng 1.1 td trang 33-Sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiểt bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng lạtlh chảy xoáy: Nu = 0,02l.8k.R6o`8 .Pr°`”°3 (để đơn giản ta cho Ẹ = 1) PTT Nếu dòng lạnh chảy quá độ: Nu = 0, 008.8k .Re°`8 .Pr°`°3
  8. 8. Nếu dòng lạnh cháy dòng: Nu = 0,l58.8k.RCo°33 .Pr°'43 .Gr°" 4. Kết quả tính toán: 4.1. Trường hợp xuôi chiều: Bán _I kết uá tthh toán hiệu Suất nhiệt độ Thí nghiệm 1 5 5 1 2.5 1 2.5 1 2.5 2 6 3 15.0 7.5 1 1.3 3 7 2 17.1 4.9 1 1.0 4 8 2 19.5 4.9 12.2 5 3 6 7.3 14.6 `l 1.0 6 3 3 7.3 7.3 7.3 7 4 3 9.8 7.3 8.5 8 4 3 9.8 7.3 8.5 9 2 7 4.9 17.1 1 1.0 10 3 5 7.3 12.2 9.8 1 1 3 4 7.3 9.8 8.5 12 4 3 9.8 7.3 8.5 13 2 8 4.9 1 9.5 1 2.2 14 2 5 4.9 12.2 8.5 15 3 4 7.3 9.8 8.5 16 3 3 7.3 7.3 7.3 Bán kệt uá tzlnh toán hiệu Suât tru ên nhiệt Thí GN GL QN QL Qf 77 nghìệm (kg/S) (kg/S) (W) (W) (W ) (hì) 1 0.023264 0.033164 683.8 693.1 -9.3 101.4 2 0.032649 0.066349 820.8 832.0 -11.2 101.4 3 0.03264 0.099538 957.3 832.1 125.2 86.9 4 0.032649 0.132717 1094.4 1109.5 -15.1 101.4 5 0.065204 0.033159 819.6 831.6 -12.0 101.5 6 0.065204 0.066349 819.6 832.0 -12.4 101.5 7 0.065223 0.099523 i093.1 `l248.0 -154.9 114.2 8 0.065223 0.132697 l093.1 1664.0 -570.9 152.2 9 0.097777 0.033153 819.4 970.1 -150.7 118.4 10 0.097806 0.066328 1229.4 1386.3 -156.8 112.8 11 0.097806 0.099507 l229.4 1663.8 -434.3 135.3 12 0.097835 0.132697 1639.7 1664.0 -24.3 101.5 13 0.l3037 0.033148 l092.5 1l08.5 -16.0 101.5 14 0.153037 0.066328 1092.5 1386.3 -293.8 126.9 15 0.130408 0.099507 1639.2 1663.8 -24.5 101.5 16 0.130408 0.132697 l639.2 1664.0 -24.8 101.5 Báng kêt quả tính toán hệ Sô truyên nhiệt.' QN i Ahuax i Atmín Atlog KLT KTN nghiệm (W) (°C) ệ (°C) (°C) (W/m2.K) (W/m2.K) 1 683.8 40 l 30 34.8 359.7 659.1 2 820.8 40 l 31 35.3 469.1 778.9
  9. 9. 3 I 957.3 41 32 l 36.3 l 481.4 I 883.3 4 | 1094.4 41 31 l 35.8 l 486.9 | 1025.2 5 I 819.6 41 32 l 36.3 l 770.8 I 756.2 6 | 819.6 41 35 l 37.9 l 1544.3 | 724.2 7 | 1O93.1 41 34 l 37.4 l 1674.0 | 979.6 8 | 1o93.1 41 34 l 37.4 l 1754.4 | 979.6 9 | 819.4 41 32 l 36.3 l 849.1 | 756.0 10 | 1229.4 41 33 l 36.9 l 1886.9 | 1117.7 11 | 1229.4 41 34 l 37.4 l 2084.8 | 1101 .7 12 | 1639.7 41 34 l 37.4 l 2206.0 | 1469.4 13 | 1o92.5 41 31 l 35.8 l 896.7 | 1023.4 14 | 1o92.5 41 34 l 37.4 l 2130.8 | 979.0 15 | 1639.2 41 34 l 37.4 l 2383.8 | 1468.9 16 | 1639.2 41 35 l 37.9 l 2547.5 | 1448.4 4.2. Trường họp ngược chiềuy: I Bảng kệt quả tlinh toán hiệu Suât nhiệt độ Thí ATN ATN TIN UL nha nghiệm (°C) (°C) (nl) ‹%> ‹%› 1 4 5 1 0.0 1 2.5 1 1 .3 2 5 4 1 2.5 1 0.0 1 1 .3 3 6 3 14.6 7.3 1 1 .0 4 6 2 14.6 4.9 9.8 5 2 6 4.9 14.6 9.8 6 3 5 7.3 1 2.2 9.8 7 4 3 9.8 7.3 8.5 8 4 3 9.8 7.3 8.5 9 2 7 4.9 1 7.1 1 1 .0 10 2 3 4.9 7.3 6.1 1 1 3 4 7.3 9.8 8.5 12 3 3 7.3 7.3 7.3 1 3 2 8 4.9 1 9.5 1 2.2 14 2 6 4.9 14.6 9.8 15 2 4 4.9 9.8 7.3 16 3 4 7.3 9.8 8.5 Bàn kêt quá tlrnh toán hiệu suát truyên nhiệt Thí GN GL QN QL Qf Ù Il íệm (kg/S) (kg/S) (W) (W) (W) (hĩ) 1 0.032631 0.033164 546.9 693.1 -146.2 | 126.7 2 0.032640 0.066338 683.8 1l09.2 -425.4 | 162.2 3 0.032631 0.099523 820.3 1248.0 -427.7 | 152.1 4 0.032631 0.132717 820.3 1 109.5 -289.2 I 135.3 5 0.065185 0.033159 546.2 831.6 -285.4 I 152.2 6 0.065204 0.066328 819.6 1386.3 -566.6 | 169.1 7 0.065223 0.099523 l093.1 1248.0 -154.9 | 114.2 8 0.065223 0.132697 i093.1 1664.0 -570.9 I 152.2 9 0.097777 0.033153 819.4 970.1 -150.7 I 118.4 10 0.097777 0.066349 819.4 832.0 -12.6 I 101.5
  10. 10. 11 0.097806 I 0.099507 1229.4 1663.8 I -434.3 I 135.3 12 0.097806 I 0.132697 1229.4 1664.0 I -434.6 135.3 13 0.130370 I 0.033148 1092.5 1108.5 I -16.0 101.5 14 0.130370 I 0.066317 1092.5 1663.2 I -570.7 152.2 15 0.130370 I 0.099507 1092.5 1663.8 I -571.3 I 152.3 16 0. l 30408 I 0.132677 1639.2 221 8.4 I -579.1 I 135.3 Bálng kệt quả tính toán hệ Sô truyên nhiệt.' Thí QN Attnax Atman Atuog KL12' Kĩrắ nghiệm (Wi (°C) (°C) (°C) lw/m -K) (W/m -Kl 1 546.9 36 35 35.5 363.0 516.2 2 683.8 35 36 35.5 474.9 645.4 3 820.3 35 38 36.5 487.4 753.5 4 820.3 35 39 37.0 494.0 743.6 5 546.2 39 35 37.0 784.3 495.2 6 819.6 38 36 37.0 1600.2 742.4 7 1093.1 37 38 37.5 1736.5 976.8 8 1093.1 37 38 37.5 1823.2 976.8 9 819.4 39 34 36.4 864.9 753.3 10 819.4 39 38 38.5 1964.8 713.1 11 1229.4 38 37 37.5 21 82.7 `l098.6 12 1229.4 38 38 38.0 2319.1 1084.0 13 1092.5 39 33 35.9 914.3 1019.2 14 1092.5 39 35 37.0 2235.9 990.3 15 1092.5 39 37 38.0 2515.7 963.5 16 1639.2 38 37 37.5 2697.5 1464.7 5. Ðồ thị: 5.1. Trường họp xuôi chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
  11. 11. Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt 160o.0 - 140o.0 ^ 1200.0 ắ 1000 0 l:l VL=2 (l/ph) Ế 800”0 l:l VL:4 (l/ph) Ề 6O0'0 _ l:l VL:6 (l/ph) Ệ 4Oo“0 _ I:l VL=8 (l/ph) 200.0 ~ 0.0 w . VN:2 I/ph VN:4 I/ph VN:6 I/ph VN=8 I/ph Lưu lượflg dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt 3000.0 2500.0 Ế 2000.0 -7 ee l:I VL=2 (l/ph) Ẹ 1500 0 1:1 VL:4 (l/ph) Ềr “ l:I VL=6 (l/ph) Ẹ 1000-0 ũVL=ø (l/ph) 5°°`° RỂ-ŨỈ 0.0 -I VN:2 I/ph VN:4 I/ph VN:6 I/ph VN=8 I/ph LW lllợlìg dòng nóng Ðồ thị biểu diễn KTN và KL,
  12. 12. Trường hợp xuôi chiều 3000.0 r 2500.0 - 2000. 0 -O-KTN 1500.0 KLT K (W/rn2.l() 1000.0 500.0 0.0 u v 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm thứí 5.2. Trường họp ngược chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt (ngược chiều) 1600.0 1400.0 -r mm mm mŕ Ệ 1200.0 " 1000.0 800.0 -* 600.0 - * 400.0 - 200.0 - 0.0 › VN=2 I/ph VN=4 I/ph VN=6 I/ph VN=8 I/ph Lưu lượng dòng nóng III VL=2 (l/ph) I] VL=4 (l/ph) III VL=6 (l/ph) III VL=8 (l/ph) KTN (W/m Hệ số truyền nhiệt lý thuyết
  13. 13. Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt (ngược chiều) 3000.0 2500.0 Ệ 200o_0 III VL=2 (l/ph) Ế 1500 0 I: VL=4 (l/ph) Ệ ` III VL=6 (l/ph) E 100°-0 l:lVL=8 (l/ph) 5°°i° `ỈŨĨ 0.0 r VN:2 I/ph VN:4 I/ph VN:6 I/ph VN=8 l/ph Lưu luiợng dòng nóng Ðồ thị biếu diễn Kmvà KL; Trường hợp ngược chiều 3000.0 - -O- KTN -lŕ KLT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm tliứi 5.3. Quan hệ giữa chìều chuyển động và hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
  14. 14. Quan hệ chiều chuyển động-hệ số truyền nhiệt 1600.0- 140o.0 y 1200.0 i , ., / ,/ Q 1o0o.0 "`J,Á / 'Ế -O-Xuòìchíèu Ễ 800-OA ŕ -.T-Nguợcchiều Í 600.0 400.0 Ị 200.0 0.0 . i 1 l . 012 3 4 5 6 7 8 910111213141516 Thl nghiệm thứl Hệ số truyền nhiệt [jí thuyết Quan hệ chiều chuyển động-hệ số truyền nhiệt 30o0.0r 2500.0 __ 2000.0 ă er Ế 15000 rỉ( -O-Xuôichiều Ễ i +mWcchiầu -I x 1o0o.0 /. 500.0 -r ,-,..-.rù TỈ' 0.0 .l .l l 012 3 4 5 6 7 8 910111213141516 Thl nghiệm thứi 6. Bàn luận: Vì đầu dò báo sai nên ta sẽ không nỏi đến các yểu tố phụ thuộc nhiệt độ có độ sai số lớn như TIN , UL và nhi mà đi xét đến các yểu tố quan trọng, những tính toán cuối cùng uong bài năy.
  15. 15. Ta Sẽ đi đánh giá sự ảnh l'1IIỖ'[1g các yểu tố qua hệ số truyền nhiệt. Hệ số truyền nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nglội qua lmz bề mặt tường phẳng trong một đơn Vị tl1ỜỈ gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu tilể là một độ. Hệ số truyền nhiệt căng lớn thì lượng nhiệt mà lưu tlìể lạnh nhận được từ lưu thể nóng càng tăng. Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả (hiệu , _ QL suâtcaovin “ QN ) 6.1. Ảnh hưỏng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt: -Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau (VN=const), khi tăng lưu lượng dòng lạnh (VL=2, 4, 6, 8 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt sẽ tăng dằn. -Nhận tllấy nếu lưu luợng dòng lạnh bằng nhau (VL=const) Và qua các mức tăng lưu lượng dòng nóng (VN=2, 4, 6, 8 1/ph) mì hệ số truyền nhiệt cũng sẽ tăng lên. 6.2. Đánh giá sự ảnh hưỡng của chiều chuyễn động các dòng đển quá tl'ình truyền nhiệt: -Ðối với hệ số truyền nhiệt tính từ thực nghiệm ta nhận tllẩy KTN khi xuôi chiều tliì lớn hơn chút Xíu so với trường hợp ngược chiều. -Đối với hệ số truyền nhiệt tính tlieo lý thuyết thì ta thấy KLT khi ngược chiều nhinh hơn so với khi Xuôi chiều nhưng không đáng để (hai đường trên đồ thị gần như trùng nhau) Qua đó ta có thể kết luận, trong trường hợp truyền nhiệt ổng lồng ống Đồng loại tliẳng thì chiều chuyển động không có liên quan nhiều đến hệ số truyền nhiệt (rút từ tllực nghiệm). 6.3. S0 sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm vói hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Trong cả hai trường hợp ngược chiều Vă Xuôi chiều, ta đều thấy Ở mức lưu lượng VN= 2 l/ph KTN lởn hơn KLT còn Ở mức VN=4, 6, 8 l/ph ưở đi thì KLT lớn hơn nhiều So với KTN. -Sở dĩ có sự khác nhau như vậy là Vì trong quả trình tính toán Km chi có tính đến QN và At,°g mà 2 yểu tố này lại phụ thuộc vào nhiệt độ do các đầu dò báo về.
  16. 16. QN K : 7” F.At,,,g Việc đầu dò báo sai chúng ta có thể hiệu chính được. Nhưng Qf mà âln thì tlleo em nghĩ là do quá trình truyền nhiệt từ dòng nóng sang dòng lạnh, nhiệt lượng đã bị mất mát hao tổn ra bên ngoài. Lượng nhiệt tổn thất này không tllể đo chính xác. Chinh nó đã lãln cho việc tính toán không ổn định. Bời VÌ khi tăng lưu lượng dòng lạnh hay lưu lượng dòng nóng căng lớn, nhiệt truyện từ dòng nóng Sang dòng nguội căng cao, tliì lượng nhiệt tổn thất này cũng tăng lên nhallh chóng. Có tliể thấy rõ trên đồ thị tại các mức lưu lượng VL=4, 6, 8 1/ph hệ số truyền nhiệt không có chênh lệch nhiều so với VL=2 1/ph; trong khi đó đường hệ số truyền nhiệt lý tlìuyểt có sự tăng vọt của VL=4, 6, 8 l/ph so với VL=2 1/ph. -Trong quá trình tính toán KLT t1'lÌ ta sẽ đi tính các chuẩn số động dạng như Nusselt, Reynolds, Prandlt, Grashotĩ để tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng Ơ, và của dòng lạnh (X2. Ta nhận thấy al của dòng nóng có giá trị Xấp xi bằng nhau Ở cũng một mức lưu lượng VN và tặng lên khi VN tăng. Đối Với (12 của dòng lạnh thì tăng dần khi VL tăng hoặc Vμ tăng, điều này được giải thích là do VL tăng dẫn đển vận tốc dòng lạnh tăng dẫn đển Re tăng dẫn đến Nusselt tăng tỷ lệ thuận với 052. Hơn nữa Ở mức VL= 2 1/ph, dòng lạnh chủ yếu là chảy quá độ Re = 2300+10000, nên có (22 tlìẩp nhất khi áp dụng công tính chuẩn số Nusselt. Ta thấy rằng hệ số cấp nhiệt 012 của dòng lạnh lớn hơn hẳn ot( dòng nóng. Có nghĩa là dòng lạnh nhận được lượng nhiệt từ nguồn nóng trong một đơn Vị thời gian là rất lớn và khà nặng cấp nhiệt của dòng nóng là chưa tượng Xứng với dòng lạrlh. Bàng kết quà tlinh hệ số Câp nhiệt 011 dòng nóng 012 dòng lạnh Thí nghiệm (W/m2.K) (W/m2.K) 1 525.7 i 1198.3 2 524.5 i 5436.6 3 525.7 l 7492.0 Trường hợp 4 524.5 i 9430.8 ` 5 2379.6 i 1202.6 cũng chiêu 6 2379.6 i 5436.6 7 2374.2 l 751 9.8 8 2374.2 l 9465.8 9 3298.9 l `l206.9 10 3291 .4 i 5476.5
  17. 17. 6.4. Một vài nhận xét về thiết bị: -Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sử dụng trong bài tllí nghiệm này có tllể sử dụng được cho 4 bãi: ổng lồng ống Đồng, ống lồng ống Inox, ống xoắn, ống chùm. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp chảy xuôi chiều và chày ngược chiều. -Thiết bị dễ thảo lắp dễ đăng khi ttiay bộ phận, nhưng một văi chỗ còn khiếm khuyết như không có bộ phận cách nhiệt giữa nồi đun với môi trường bên ngoài, không Có bộ phận cách nhiệt với giũa đường ống với môi trường bên ngoài để giảrn tối thiểu nhiệt tổn tliẩt , bộ điều khiển sứ dụng là loại ON-OFF nên độ trễ thời gian lớn, đầu dò nhiệt độ hay đo sai, Vị t1'i đặt đầu dò không chính Xác (sử dụng đầu dò ““xịn°” chưa đủ mà cái chính là ta phải đặt đúng vị trí trong dòng cháy). Để cải thiện những điều này thì khó thực hiện, cần phải có thêm tllời gian và công sức. ll 3291 .4 7547.4 12 3283.9 9465.8 13 4lĨ3.0 l2ll.3 14 4l 13.0 5476.5 15 41 03.7 7547.4 16 41 03.7 9465.8 1 526.9 ll98.3 2 525.7 5456.6 3 526.9 75l 9.8 4 526.9 943Ũ.8 5 2385.0 1202.6 6 2379.6 5476.5 7 2374.2 751 9.8 ` 8 2374.2 9465.8 ngược chiêu 9 3298.9 l206.9 10 3298.9 5436.6 ll 3291 .4 754-7.4 12 3291 .4 9465.8 13 4ll3.0 l2ll.3 14 41 13.0 5496.4 15 41 13.0 7547.4 16 41 03.7 950Ũ.5 Bài 2: Thực hành truyền nhiệt ống Xoắn Ngày thưc hãnh: 24-10-2010
  18. 18. Sinh Viên: Ngô Mạllh Linh Mã số: 08097421 Lớp tltực hãrm: Sáng Chủ nhật Tổ tllực hàI1h: 2 Điềm: Lời phê của thầy 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quả trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc lãln nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chẩt qua một bề mặt ngăn cách (bãi tllực hãrlh này chủ yểu khảo sát quá hình lãln nguội). Tính toán hiệu Suẩt toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. Khảo Sát ánh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều vã Xuôi chiều. Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị, t`I đó so sánh với kết quả tính toán lý tlluyểt KLT. 2. Số liệu thực hành: 2.1. Trường hợp xuôi chiều: , 0 n T °C o T °C Tlỗl VN VL (1/ph) Tl .( C) T2 ( C) lẫĩềng) Tt ( C) I5.a(IJh) nghiệm (l/ph) Nôl đun Nóng ra vào Lạnh ra gào l 2 70 55 70 48 31 2 2 3 69 54 69 47 31 3 4 69 51 69 41 31 4 5 69 50 68 39 31 5 2 68 57 68 47 30 6 3 3 67 55 67 42 30 7 4 66 55 66 42 29 8 5 66 53 66 40 29 1 4 2 __ 66 57 65 47 29 10 h 65 56 65 46 29
  19. 19. l l 4 65 54 65 42 29 1 2 5 65 53 65 39 29 l 3 2 64 57 64 46 29 14 5 3 64 56 64 46 29 l 5 4 64 55 64 42 29 1 6 ŕ 5 63 54 63 40 29 2.2. Trường hợp ngược chiều: 0 0 Thí VN V (U h) Tị (°C) Tz (°C) TẺỄ C) Tljinẫi Ts (°C) nghiệm (l/ph) L P Nôi đun Nóng ra °“g ạ Lạnh ra vào vào l 2 64 50 63 28 41 _ Ạ _ 2 3 64 49 64 28 41 3 4 64 48 64 28 40 4 5 64 47 64 28 38 5 2 64 54 64 28 42 6 3 3 65 54 64 7 4 64 53 64 8 5 64 51 64 9 2 64 56 64 l 0 4 3 64 55 64 11 4 64 54 64 l 2 5 63 53 64 28 42 1 3 2 63 57 63 28 44 14 5 3 63 56 63 28 44 l 5 4 63 55 63 28 43 1 6 5 62 53 63 28 42 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu suất nhiệt độ: -Hiệu số nhiệt độ của các dòng vă hiệu Suẩt nhiệt độ trong các quá trình tr'uyền nhiệt: TVN -TRN = . 1007 UN TVN _7-;IL 0 TẾ -TVL = .ÌOŨỢ UN 7-ịl N _ Txll_ 0 ĨĨ T 77 Tĩhi = N 2 L Ta có: ATN 2 Tnơng _vao I- Tuong _ra
  20. 20. AT -T -T L _ lanh _ ra lanh _ vao 3.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: -Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: l073 GN =VN' 60 ~pnw›t4 10:3 L ZVL' 60 'pnuIIL Với pnm,,, phụ thuộc vào nhiệt độ tlìeo công thức tliực nghiệm: pnW,tị = 0, 0000l5324364T3 -0,00584994855.T2 +0,016286058705T +1000, 04105055224 (Tính GN thì T z TZ +T3 ); tính G, thì T : T4 ỊT5 -Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn thất: Q, = CN.GN.ATN = 4,19.103.GN.ATN (Cp: 4,19.103 J/kg Ở 71°C) Q, = C,.G,.AT, = 4,18.103.G,AT, (C,= 4,18.103 J/kg ở 71°C) Q; = QN - QL -Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: ij =ẵỆ.1W% 3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 3.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: At =t -t max nong _ va1› lanh _ Vat! Armin Z tuong _ra _ tlanh _ ra -Trường hợp ngược chiều: Ta Xétẵ Ati Z tnong _vao _ tlunh_ru At =t -Í 2 nong _ ra lanh _van Cái nào lớn hơn mì là Atmax . Cái nào bé hơn thì là Armin .
  21. 21. -Tính Atiog = -Tính diện tích truyền nhiệt: F = 7r.d,d.L. Với d,,=diẵdrr, L=7ĩ.n.D vong _Xnơn -Theo công thức: Q = K .F.At,°g QN F.At,0g :>KTN= 3.3.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Được tính theo công tllức: l à ` Ấ Ị K LT =1tSĨ1 (Chuyen tưong ong qua tương phang do Ệ < 2) Ì ỷ Ì I Ơ, à tx, Có õ=d° -d- v 'À r s 2 ' (m), Ắ,hep_khong_d = 17,5 (W/m.K).Ch1 Vlẹc tinh 011 va (12. * Tính hệ số cấp nhiệt Oi, (dòng nóng): , , W.di -Chuân sô Reynolds: Re = T r n ^ à q x , GN Trong đo: W la Vạn toc cua dong nong: W = H ŕ.d.2 4 z v là độ nhót của dòng nóng, có thể ưa bảng hoặc tính theo công thúc thực nghiệm Sau: v = (10(ấ) ) * ((-0.00000000064 *(T5)) + (0.000000182875 *(T4))-(0.00002l590001*(T3)) +(0.001417871822*(TZ))-(0.060504453881*(T))+1.790265284068) (m2/S) Pr 2 CN `V°pnuoE  drμng _nllng -Chuẩn Số Prandtl:
  22. 22. Ã-d0ng_nong có tllể được tílih bẳng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio) T lẩy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu Vào. -Chuẩn số Grashoff (dựa vào giá trịỉ của Re rồi sau đó mới đi tt'nh): g.I3 Gr = 7 .At Với g=9.81 (III/S2), 1 là đường kính tuơng đương ở đây l=di , li là hệ số giãn nở tllể tích được tra trong bảng tra cửu, At là chênh lệch nhiệt độ At = Í -Í luơng nong _ vlzơ ' L d. I trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và tliiết bị-năm 2009). -Hệ số hiệu chính Sk: phụ tlluộc vào giá t1'ị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòn nón chảy Xoáy: Nu = 0,02lẤ .Re°`ẵ .Pr°'43 để đơn iản ta Ế Ế k Ế cho Ệ = 1) Pr T Nếu dòng nóng chảy quá độ: Nu = 0, 008.8k.R60`8 .Pr°`43 Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu = 0,l58.Ek.Re°'33 .Prl°`43 .GrI"l * Tính hệ số cấp nhiệt (12 (dòng lạnh): như dòng nóng Chi tlìay đổi các tham số đặc trưng của dòng lạnh. W.dlÉ -Chuẩn Số Reynolds: R6 = V GN Ữ L2 “.d 4 ( td) Trong đó: W là vận tốc của dòng lạIIh: W =
  23. 23. ĨỈ L F Ỉ '(Dv1l _hínhz _ Dvtμng _xllunz + (DvI›ng_xI!un _ dl) )2) với d z . =4. td Cut!! 7T'(DvII_bính + DvIìng_X11un + (Dvrlng _xflan _ do Với Dvnýhinh =l50 mm, D =l00 mm,do= l3 mm nng_Xnan Pr = CL 'v'pnu0c à dong _lanh -Chuẩn số Prandtl: Ắ,,,,,,,_g_;a,,;, có tiiể được tinh bẳng cách tra bảng hay tính tlleo pp nội suy (trong chức năng tllống kê của máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ mmg bình đầu ra và đầu vào. -Chuẩn số Grashoff (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi t1'nh): .Z3 Gr : ĩ-2.Ịỉ.At Với g=9.81 (III/S2), 1 là đường kính tương đương ở đây I = d,j , 13 là hệ số giăn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, At là chênh lệch nhiệt độ At = Í -Í tuong Iunh_vu0 ' -Hệ số hiệu chính Sk! phụ tlluộc vào giá ưi Reynolds và dẫ . Đối Với ống Xoắn ui dị được tính theo công tlìức: Sk Z 1+ 3554~ŕ v!›ng_.7‹1Ian -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng lạnh chảy xoáy: Nu = 0,021s,.Re°~= .Pr°`43 (để đơn giản ta cho Ệ = 1) PrT Nếu dòng lạnh cháy quả độ: Nu = 0, 008.s,.Re°°* .Pr°`4= Nếu dòng lạnh chảy dòng: Nu = 0,158.8k.Re°'33 .Prl"43 .Gr("l
  24. 24. 4. Kết quả tính toán: 4.1. Trường hợp xuôi chiều: Báng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ Thí ATN ATN UN UL Uhr nghiệrn (°C) (°C) ‹%› ‹%› (na) 1 15 17 38.5 43.6 41.0 2 15 16 39.5 42.1 40.8 3 18 10 47.4 26.3 36.8 4 18 8 48.6 21.6 35.1 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 7 14 8 . 15 9 13 25.7 37.1 31.4 16 9 11 26.5 32.4 29.4 Bàn kệt quá tlính toán hiệu Suât truyện nhiệt Thí GN GL QN QL Qf '7 nghíệm (kg/S) (kg/S) (W) (W) (W) (hì) 1 0.032732 0.033083 2057.2 2350.9 -293.7 1 14.3 2 0.032749 0.049634 2058.3 331 9.5 -1261.2 161.3 3 0.032776 0.066251 2471 .9 2769.3 -297.3 112.0 4 0.032793 0.082842 2473.2 2770.2 -297.0 1 12.0 5 0.049097 0.033096 2262.9 2351.8 -88.9 103.9 6 0.049137 0.049688 2470.6 2492.4 -21.7 100.9 7 0.049150 0.066262 2265.3 3600.7 -1335.3 158.9 8 0.049176 0.082856 2678.6 3809.7 -1131.1 142.2 9 0.065516 0.033102 2196.1 2490.6 -294.5 113.4 10 0.065534 0.049662 2471.3 3529.0 -1057.7 142.8 11 0.065569 0.066262 3022.1 3600.7 -578.6 119.1 12 0.065586 0.082870 3297.6 3463.9 -166.3 105.0 13 0.081917 0.033108 2402.6 2352.6 50.0 97.9 14 0.081939 0.049662 2746.6 3529.0 -782.4 128.5 15 0.081961 0.066262 3090.7 3600.7 -509.9 116.5 16 0.082003 0.082856 3092.4 3809.7 -717.4 123,2 Bảng kêt quả t1'nh toán hệ Sô tmyên nhiệt.' Thí QN At,,,a, Ạtmjn At.,,,_, KLỊ Kĩfểj nghiệm (Wi (°C) (°C) (°C) lw/m -Kl (W/m -Kl l 2057.2 39 7 18.6 177.5 648.6 2 2058.3 38 7 18.3 200.1 659.7 3 247l.9 38 l0 21.0 2l6.4 692.3 4 2473.2 37 11 21.4 230.0 677.8
  25. 25. 5 | 2262.9 38 l 10 l 21.0 l 178.6 | 633.7 6 | 2470.6 37 l 13 I 22.9 l 200.4 | 632.4 7 | 2265.3 37 l 13 I 22.9 l 218.5 | 579.9 8 I 2678.6 37 l 13 l 22.9 l 233.1 I 685.7 9 I 2196.1 36 l 10 l 20.3 l 178.4 I 635.5 10 | 2471.3 36 l 10 l 20.3 l 202.1 | 715.1 11 | 3o22.1 36 l 12 I 21.8 l 219.5 | 812.5 12 | 3297.6 36 l 14 Ị 23.3 l 234.0 | 831.5 13 I 2402.6 35 l 11 l 20.7 l 178.3 I 680.6 14 | 2746.6 35 l 10 | 20.0 l 202.4 | 808.4 15 | 3o90.7 35 l 13 l 22.2 l 220.0 I 817.3 16 | 3092.4 34 l 14 I 22.5 l 234.3 | 805.8 4.2. Trường họp ngược chiều: Bàng kêt quả tính toán hiệu Suât nh iệt độ Thí ATN ATN TIN †it nhi nghlệm (°C) (°C) ‹%> (“7/IJ) ‹%› 1 13 13 37.1 37.1 37.1 2 15 13 41.7 36.1 38.9 3 16 12 44.4 33.3 38.9 4 17 10 47.2 27.8 37.5 5 10 14 27.8 38.9 33.3 6 l0 15 27.8 41.7 34.7 7 11 14 30.6 38.9 34.7 8 13 13 36.1 36.1 36.1 9 8 16 22.2 44.4 33.3 10 9 16 25.0 44.4 34.7 11 10 15 27.8 41.7 34.7 12 11 14 30.6 38.9 34.7 13 6 16 17.1 45.7 31.4 14 7 16 20.0 45.7 32.9 15 8 15 22.9 42.9 32.9 16 10 14 28.6 40.0 34.3 Bán kêt quá tlính toán hiệu Suât truyên nhiệt Thí GN GL QN QL Qf '7 II híệm (k S) (k S) (W) (W) (W) (hĩ) 1 0.032835 0.033i42 1788.5 1801.0 -12.4 100.7 2 0.032835 0.049713 2063.7 2701.4 -637.7 l30.9 3 0.032843 0.066296 2201 .8 3325.4 -1123.6 151.0 4 0.032852 0.082897 2340.0 3465.1 -1 125.1 148.1 5 0.049189 0.033137 2061.0 1939.2 121.9 94.1 6 0.049189 0.049697 2061.0 3116.0 -1054.9 151.2 7 0.049202 0.066273 2267.7 3878.3 -1610.6 171.0 8 0.049227 0.082856 2681 .4 4502.4 -1821.0 167.9 9 0.06555l 0.033l25 2197.3 2215.4 -18.1 100.8 10 0.065569 0.049688 2472.6 3323.1 -850.5 134.4 11 0.065586 0.066262 274B.0 41 54.6 -1406.6 151.2 12 0.065603 0.082842 3023.6 4847.9 -1824.3 160.3 13 0.081939 0.033l25 2059.9 2215.4 -155.5 107.5 14 0.081961 0.049688 2403.9 3323.l -919.2 138.2 15 0.081982 0.066262 274B.0 4154.6 -1406.6 151.2 16 0.082025 0.082842 3436.8 4847.9 -141l.`l 141.1 Báng kết quá tính toán hệ Số truyền nhiệt.'
  26. 26. Thí QN Alçnax Atmin Atlog KLĨ2' Krpắ nghiệm (W) (°C) (°C) (°C) (W/m -K) (W/m -K) 1 1788.5 22 22 22.0 165.7 477.5 2 2063.7 21 23 22.0 188.4 551.4 3 2201 .8 20 24 21.9 206.1 589.5 4 2340.0 19 26 22.3 221.3 615.9 5 2061.0 26 22 23.9 168.5 505.6 6 2o61.0 26 21 23.4 190.7 517.1 7 2267.7 25 22 23.5 209.0 567.6 8 2681.4 23 23 23.0 224.3 684.8 9 2197.3 28 20 23.8 168.8 542.8 10 2472.6 27 20 23.3 191.8 622.6 11 274B.0 26 21 23.4 210.4 689.5 12 3023.6 25 22 23.5 226.2 756.8 13 2059.9 29 19 23.6 168.8 511.6 14 2403.9 28 19 23.2 191.9 608.4 15 274B.0 27 20 23.3 210.7 692.0 16 3436.8 25 21 22.9 226.6 879.9 5. Đồ thị: 5.1. Trường họp xuôi chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số ừuyền nhiệt (Xuôi chiều) 900.0 800.0 ^ 700.0 ,Ệ 600.0 Ế 500.0 Ệ 400.0 = 300.0 200.0 100.0 0.0 I VL=2 (l/ph) I VL=3 (l/ph) III VL=4 (l/ph) D VL=5 (l/ph) KT VN=2 l/ph VN=3 l/ph VN:4 l/ph VN:5 l/ph Lưu lượng dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết
  27. 27. 250.0 200.0 -Kl "' 150.0 W/m I 100.0 KL 50.0 0.0 Quan hệ iữa Lưu lượng-Hệ số tl'uyền nhiệt (Xuôi chiều) l:I VL=2 (l/ph) I: VL=3 (l/ph) 1:1 VL=4 (l/ph) D VL=5 (l/ph) VN:2 l/ph VN=3 l/ph VN:4 l/ph Luu lượng dòng nóng VN:5 l/ph Đồ thị biểu diễn Km và KLT 900.0 Trường hợp xuôi chiều 800.0 700,0 “E 500.0 600.0 -r -O-KTN Ệ 400.0 I KLT M 300.0 100.0 200.0 'T 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thí nghlệm ilìử I 13 14 15 16 5.2. Trường họp ngược chiều Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
  28. 28. Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số truyền nhiệt (Ngược chiều) VN:2 l/ph VN=3 l/ph VN:4 l/ph Lưu lượng dòng nóng Ðồ thị biểu diễn Km và KLT VN:5 l/ph 1o0o.0 900,0 800.0 Ệ 700.0 I:l VL=2 (l/ph) Ế ỄỆ8^Ệ _ EI VL=3 (l/ph) Ê moịo _ lZ|VL:4 (l/ph) E 300.0 - III VL=5 (l/ph) 200.0 - 100.0 - 0.0 v VN:2 l/ph VN=3 l/ph VN:4 l/ph VN:5 l/ph Lưu lượng dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số truyền nhiệt (Ngược chiều) 250.0 r 7 r 200.0 Ệ I:l VL=2 (l/ph) Ế 150.0 ẸlVL:3 (l/ph) Ế 100_0 nvL=4 (l/ph) zi U VL=5 (l/ph) 50.0 0.0
  29. 29. K (w/mI.K) 1000.0 Trường hợp ngược chiều 900.0 800.0 700.0 600.0 - 500.0 - 400.0 -ợ- K`iN qu- KLT 300.0 200.0 100.0 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thi nghiệm thứi 10 11 12 13 14 15 16 5.3. Quan hệ giữa chiều chuyển động và hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Km (WIm2.K) 1000.0 - 9()0.0 Quan hệ chiều chuyền động-Hệ số truyền nhiệt 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 - 300.0 200.0 -m 100.0 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thí nghiệm thứi 10 11 12 13 14 Hệ số truyền nhiệt bí thuyết 15 16 -Ợ- Xuôi chièu 4:ư Ngược chìều
  30. 30. Quan hệ chiều chuyển động4'lệ số tl'uyền nhiệt 250.0 200.0 _Ệ 150.0 Ê -Ớ-Xuôi chiều Ệ ` -i 4- Ngược chièu Ế 100.0 ị 50.0 0.0 l 0 l 2 3 4 5 6 7 8 9 l0 `l`l 12 13 14 lẵ 16 Thí nghiệm Ìhứi 6. Bàn luận: Vì đầu dò báo sai nên ta sẽ không nói đến các yếu tố phụ thuộc nhiệt độ có độ sai số lớn như TIN , UL và nhi mà đi xét đến các yểu tố quan trọng, những tính toán cuối cũng trong bài này. Ta Sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yểu tố qua hệ số truyền nhiệt K. Hệ số truyền nhiệt K đặc ti'ưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua lmz bể mật tường phẳng tl'ong một đơn Vị thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu thể là một độ. Hệ số truyền nhiệt càng lớn thì lượng nhiệt mà lưu thể lạnh nhận được t`I lưu tlaể nóng càng tăng. Nghĩa là quả trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả (hiệu _ Q L suất cao vì 77 Q N ) 6.1. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt: -Ớ ưường hợp xuôi chiều: Trong cũng một lưu lượng nóng bằng nhau (VN=const), khi tăng lưu lượng đòng lạnh (VL=2, 3, 4, 5 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt K sẽ tăng dần nhưng không đáng kể.-Nhận thẩy nếu lưu lượng dòng lạnh bằng nhau WL=const) và qua các mức tăng lưu lượng dòng nóng (VN=2, 3, 4, 5 l/ph) tllì hệ số ưuyền nhiệt K cũng sẽ tăng lên nhưng không đáng kể.
  31. 31. Như vậy trong trường hợp Xuôi chiểu khi tăng lưu lượng dòng lạnh hoặc dòng nóng tlIÌ hệ số truyền nhiệt tăng chậrn, nghĩa là hiệu suất của quá trình truyền nhiệt ít chịu ánh hưởng của lưu lượng dòng. -Ỏ trường hợp ngược chiều: chi khác Xuôi chiều là khi tăng lưu lượng dòng lạnh tlìì hệ số ưuyền nhiệt K tăng lên nhanh chóng. Như vậy trong ti'ường hợp ngược chiều Chịu ảrlh hưởng của lưu lượng nhiều hơn trường hợp Xuôi chiều. 6.2. Đảnh giá sự ảnh hưỡng của chiều chuyền động các dòng đến quá trình truyền nhiệt: -Ðối với hệ số truyền nhiệt tính từ tllực nghiệrn ta nhận thẩy KTN khi xuôi chiều thì lớn hơn so với trường hợp ngược chiều. -Đối với hệ số truyền nhiệt K tính theo lý thuyết thì ta tllắy KLT khi xuôi chiều nhinh hơn so với khi ngược chiều nhưng không đáng để (hai đường trên đồ tiiị gần như tI'ùng nhau) Qua đó ta có tliế kết luận, trong trường hợp ưuyền nhiệt ống xoắn thì chiều chuyến động theo trường hợp Xuôi chiều sẽ có lợi hơn về hệ số truyền nhiệt. 6.3. So sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm với hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Trong cả hai trường hợp ngược chiều và Xuôi chiều, ta đều thấy KTN lớn hon KLT rất nhiều. -Sở dĩ có sự khác nhau như vậy là Vì trong quá uình tính toán Km chi có tính đến QN và Atlog mà 2 yếu tố này lại phụ thuộc vào nhiệt độ do các đầu dò báo vể. Q Km:FAAi log Việc đẩu dò báo sai chũng ta có tllế hiệu chính được. Nhưng Qf mà âln thì theo em nghĩ là do quá trình truyền nhiệt từ dòng nóng sang dòng lạnh, nhiệt lượng đã bị mất mát hao tổn ra bên ngoài. Lượng nhiệt tốn tliất này không tllể đo chính xác. chính nó đã làln cho việc tính toán không ốn định. Bởi VÌ khi tăng lưu lượng dòng lạnh hay lưu lượng dòng nóng càng lớn, nhiệt t1'uyền từ dòng nóng sang dòng nguội căng cao, thì lượng nhiệt tổn thẩt này cũng tărlg lên nhallh chóng. -Trong quá trình tính toán KLT thì ta sẽ đi tính các chuẩn số đồng dạng như Nusselt, Reynolds, Prandlt, Grashoiĩ` để tílih hệ số cấp nhiệt của dòng nóng tx, và của dòng
  32. 32. lạnh (12. Ta nhận thẩy ot, cùa dòng nóng có giá trị xấp xi bằng nhau Ở cùng một mức lưu lượng VN và tăng lên khi VN tăng. Ðối với (22 của dòng lạnh tlìì Chi tăng khi VL tăng , điều này được giải thích là do VL tăng dẫn đến Vận tốc dòng lạnh tăng dẫn đến Re tăng dẫn đến Nusselt tăng tý lệ thuận với (Z2 . -Ta thẩy rằng hệ số cấp nhiệt ol, của dòng nóng lớn hơn rất nhiều 112 dòng lạnh. Có nghĩa là dòng lạnh nhận được lượng nhiệt từ nguồn nóng trong một đơn vị tliời gian là rất lớn và khả năng nhận nhiệt của dòng lạnh là chưa tương xứng với dòng nóng. Điều này được giải thích là do dòng nóng chảy trong ống chùln có đường kính nhỏ, chế độ Chảy xoáy (Re>10000) có sự đối lưu giữa các lóp nước lãln cho quả trình Cấp nhiệt nhanh hơn. Còn dòng lạnh chảy trong ống có đường kính lớn hơn rất nhiều, chế độ cháy quá độ (2300<Re<l0000) sự nhận nhiệt sẽ kém hơn. Báng kết quá tzhh hệ số câp nhiệt al dòng nóng (22 dòng lạnh Thí nghiệm (W/n12.K) (W/m2.K) Trường họp cùng chiều 1 3194.7 177.5 2 3194.7 203.8 ` 3 3187.1 224.6 Trương hợp 4 3179.5 242.8 .; 5 4470.9 177.8 ngược Chleu 6 4470.9 202.6 7 4460.6 223.4 8 4439.8 241.2 9 5653.8 176.7
  33. 33. 10 I 5640.9 i 202.0 11 I 5627.9 i 222.8 12 I 5614.9 i 240.5 13 I 6758.8 i 175.8 14 I 6743.4 I 200.9 15 I 6727.9 i 221.7 16 I 6696.7 i 239.4 Ta nhận thẩy rằng truyền nhiệt uong ống xoắn tliì ổn định hơn so với t1'uyển nhiệt ống lồng ống Đồng và ống chùm (nhìli đồ thị). 6.4. Một vài nhận xét về thiết bị: -Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sứ dụng trong bài tllí nghiệm này có tllể sử dụng được cho 4 băi: ống lồng ống Đồng, ống lồng ống Ilìox, ống xoắn, ống chùm. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong hai tI'ường hợp chảy xuôi chiều vă chày ngược chiều. -Thiết bị dễ thảo lắp để dàng khi titay bộ phận, nhưng một vãi chỗ còn khiếm khuyết như không có bộ phận cách nhiệt giữa nồi đun với môi trường bên ngoài, không có bộ phận cách nhiệt với giữa đường ống với môi trường bên ngoài đề giảm tối thiếu nhiệt tổn thất , bộ điều khiển sủ dụng là loại ON-OFF nên độ trễ thời gian lớn, đầu dò nhiệt độ hay đo sai, Vị trí đặt đầu dò không chính xác (sừ dụng đầu dò ““xịn”° chưa đủ mà cái chính là ta phải đặt đúng Vị trí trong dòng chảy). Ðế cải tliiện những điều này thì khó tllực hiện, cần phải có thêm thời gian Vã công sức.
  34. 34. Bài 3: Cô đặc gián đoạn dung dịch CuS04 Ngày thực hành: 31-10-2010 Sinh Viên: Ngô MạI1l1 Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hàrlhz Sáng Chũ nhật Tổ tllực hãI1h: 2 Điếm: Lời phê của thầy 1. Mục đích thí nghiệm: Quá tr`ình cô đặc là một quá tI`ình được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nó liên quan đến nhiều sản phẩln quan trọng: dược phẩrn, thực phẩm, nông Sán, hóa chẩt...Quá trình này đòi hỏi khắt khe trong việc vận hành. Do đó, mục đích của bài tlií nghiệm: -Giúp Sinh viên hiểu rõ hơn về quả trình và thiết bị cô đặc.
  35. 35. -Tính toán cân bằng Vật chẩt, cân bẳng năng lượng để xác định các thông số cần tiliểt. -Giúp smh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các tliông số của quá hình vă tlliết bị. -Xác định năng Suẩt và hiệu suất của quá trình. -ĐấI1l1 giá quá trình hoạt động gián đoạn và liên tục. 2. số liệu thực hành: Nhập liệu: Vđd = 6 (lít) T W] T1 T2 T5 Vdm À Ấ Đăc , , N đ .Ấ (phut) (W) (°C) (°C) (°C) (lit) °ng Ọ đlem 21.95 2000 100.1 28.5 35.8 l 0 0.0752 Gia nhiệt 31.95 1500 100.1 28.5 36.4 l 0 0.0752 Hoàn lưu 96.95 1600 100.1 28.5 38 l 2 0.1150 Kết thúc 3. Xử lý số liệu: 3.1. Cân hẵng vật chẩt: -Khối lượng dung dịch CuSO4 7,52% là: mM_d,u = V.d30,C =6,480 (kg). 3 mrhat_mn = mdd_dau'xdd_duu = 6748'7952% = 07487 (kg) -Khối lượng dung dịch Cuso., 11,50% tinh tlleo cận bằng khối lượng chẩt tan: mchat _ tan_ dau = mchut _ tan_ Cuoi Ệ mdd_dau 'xdd_dau Z mdd_cu0í 'xdd_cuoí xdd_dũu 48 7-52% Ệ mdd_Cu0í = mdd_dau' = 9 1 0 xdd_Cu0i 7 0 = 4, -Khối lượng dung môi bốc hơi (hơi tl1ử): mam = mddŕduu - mddŕcuoi = 6,480 - 4,237 = 2,243 (kg) 3.2. Cân bằng năng lượng: -Nhiệt lượng mà nồi đun cung cấp trong suốt quá tI`Ình thí nglliệmz
  36. 36. Q, = zw“.t, = Wf.t, + w,*.t, + W,*.t, = 2000.(21, 95.60) +1500.(10.60) +1600.(65.60) = 9 774 000 (J) -Nhiệt lượng để đun nóng dd CuSO4 lên 100,1°C (Quá trình gia nhiệt): Q2 = CddŕCuS04 .mddŕdau .(100,1- 27, 2) = 4186.(1-0.0752).6,48.(100,1- 27,2) =1 828 730.0 (J). W dd CuS0ị có nồng độ <20% nên có thể lẩy CN0, : 4186.(1- %dd) (trang 152-tập 1-Sổ tay các quá hình vă tlliểt bị). -Nhiệt lượng nước lạnh giài nhiệt nhận được (Quá tI`ình hoãn lưu và Quá hình kết ttlúc) Q, = C,,,,._,.G,,,,..(t,,,,_,,_, -thnhŕwl_ŕ1).(10.60) + C,,,ị_,.GM,ị.(t,,n,_,,_, -t,,n,_,,_,).(65.60) =4 828 021.9 (J) -3 Ta có Gnuư =V.10 60 .995 (kgls). Cho C - C nut›r_i T nuoc-_2 cho quá trình tíI1h toán đơn gián hơn. -Như vậy ta sẽ có biểu thức cân bằng năng lượng trong bài thí nghiệm: Ql=Q2+Q3+Q4+Qf (J) -Nếu bỏ qua nãng lượng tốn tliẩt Q, = 0, tllì ta sẽ tính được phần nhiệt lượng còn lại Q 4 gia nhiệt cho dung dịch để dung môi bốc hơi trong hai quá ti'Ình hoàn lưu và quá trình kết thúc. Q4=Q1_Q2_Q3 (J) -Tính năng lượng AQb,c_h,,_,,eng nồi đun cần cung cấp để bốc hơi 1 kg dung môi (hơi thứ): Trong bài thí nghiệm nãng lượng Q cung cấp để tlau được 2,243 kg dung môi bằng (bỏ qua giai đoạn hoàn lưu). Q2,' = vI,*t, +W,* 1, = 200O.(21, 95.60) +1600.(65.60) = 8 874 000,0 (J). :> AQb0c_h0i_riZng _ Q1 _ - - = 3 956 937,5 (J) 2, 243 2, 243 -Công suất gia nhiệt cẩn titiết đế làm bay hơi 2,243 kg đung môi (hơi tllử). Q,' 8 874 000,0 N :-:ỉị=1 701,0 ' t (21,95+65).60 (W)
  37. 37. 4. Kết quả tíllh toán: Cân bằn vật chất 1 mdd _ dau mdd _cuoi xdd _ dau xdd _Cuoi mfhũl - [Hũ mdm (kg) (kg) (%) (%) (kg) (kễ 6,480 4,237 7,52 | 11,50 | 0,487 2,243 Cân bằng năng lượng Qi ‹J› Qz (J) Q3 (J) Q4(J) ^Qbơc-hui-ưme NI Nồi đun Đun nóng lên 100,1 °C nhiệt Gia nhiệt hoàn Itru-kết tllúc (J) (W) 9 774 000,0 1 828 730,0 4 828 021,9 3 117 248,1 Ị 3 956 937.5 Ị 1701 ,O 5. Bàn luận: 5.1. Nhận xét về nồng độ đo được: -Ỏ đây thiết bị là một nồi cô đặc làm việc gián đoạn nhưng cũng tllể chuyến Sang làrn việc liên tục. -Ớ chế độ cô đặc giản đoạn dung dịch cho vào một lần rồi cho bốc hơi, mức dung dịch trong thiết bị sẽ giảm dần cho đến khi đạt đến nồng độ yếu cầu, lúc đó ta sẽ tháo dung dịch ra làm sản phẩrn và thực hiện một mẻ mới. -Trong bài tllí nghiệm vì dd CUSO4 ốn định nhiệt nên ta không cẩn dùng hơi tllứ mă truyền nhiệt trực tiếp qua bộ phận điện trở. Đun nóng dd cho đến khi ““hoi thứ”” (hơi nước) bốc hơi thì ta cho hoãn lưu hoàn toàn để cho quá ninh ngttng tụ hơi tllứ diễn ra ổn định một thời gian. Trong thiết bị ngimg tụ, nước lạnh chảy trong ống Xoắn tiếp xúc gián tiếp với ““hơi tl1ứ”' và ““hơi tllứ" sẽ được ngirng tụ lại thành lỏng chảy qua đường ống riêng để trở lại nồi đun. Ta cho hoàn lưu 10 phút, sau đó ta chuyến qua lẩy hơi thứ cho đù 2 lít. -Hơi tllứ ở đây là nước, vì nước là lỏng dễ bay hơi, CuS0ị là rẳn còn dd Đồng Sunfat nặng hơn rất nhiều không thể bay hơi. Tuy vậy trong hơi thứ lấy ra có tllể iẫn lượng rất nhó CuSO4 do bị nước bay hơi lôi cuốn.
  38. 38. -Nồng độ ban đầu là 7,5 %, nồng độ cuối là 11,5%. Mă tlleo tính toán lý tlluyết thì lượng ““hoi tl1ứ”° đi ra phải là 2,243 kg hay 2,258 lít mà trong khi đó lượng ““hơi thử”” thu được chi là 2 lit thôi ! Ðiều này cũng để giải thích do cấu tạo của thiết bị cô đặc, “°hơi thúi” ngirng tụ được cho bìlih đo theo ống t1`r dưới lên nên có khá năng lượng “°còn sót lại”” 0,258 lít đã còn đọng lại trong đường ống. -Khi tính toán nhiệt lượng trong cô đặc gián đoạn, ta nhận thấy quá trìlìh làrn lạIIh thu nhiều nhiệt nhất Q3 : 4 828 021,9 (J) vì nhiệt lượng do hoi nước tỏa ra là rất lởn, tiếp đến là quá trình đun nóng dd lên 100,1 °C cũng thu nhiều nãng lượng Q2 = 1 828 730,0 (J). Cuối cũng là là hai quá trình gia nhiệt để hoăn lưu-kết thúc thu một lượng nhiệt Q4 : 3 117 248,1 (J). Tống cộng lại (đã bỏ qua tốn thất nhiệt) thĩ bằng 9 774 000,0 (J) là lượng nhiệt mà nối đun tỏa ra cung cấp cho toàn bộ thí nghiệm. Nếu bỏ qua giai đoạn hoàn lưu thì tống năng lượng mà nồi đun cung cấp chi bằng 8 874 000.0 (J). Qua đó ta tính được nhiệt lượng bốc hơi riêng cho kg dung môi bay hơi bằng 3 956 937.5 (J). và công Suẩt gia nhiệt trung bình của nồi đun để lãln bốc hơi 2.243 kg dung môi bằng 1 701,0 (J). 5.2. Các nguyên nhân gây sai số và cách khắc phục: Có nhiều cách đế nhập liệu nhưng chính xác nhất là ta đong vào ống đong cho đủ 6 lít rồi đố vào nối đun. Thiết bị lãrn chủ yếu để quan sát, không có bộ phận cách nhiệt nên lượng nhiệt thất tlloát ra ngoài là rất lớn vă rất khó tính toán chính xác cân bằng nãng lượng. Ngoài ra việc sứ dụng đầu dò đo nồng độ gây Sai số rất lớn, VÌ vậy để chắc ăn là ta lẩy một lượng dd đi sấy khô hoặc tốt hết là nung ở 300 °C trong 30 phút để chuyển về dạng tinh thể CuS04 trắng và đem cân, bấln máy tính là ra nồng độ. Trong thí nghiệm của bọn em sứ dụng pp sấy thì Vẫn còn tiI1l1 thể CuS04.5Hz0 và phải chờ trong tlĩời gian lâu. Đo nồng độ một lần chưa đủ, ta có tllế đo tổng cộng 3 lần để kết quả chmh xác hơn.
  39. 39. Bài 4: Thực hành truyền nhiệt ống chùm Ngày thực hành: 7-11-2010 Sinh Viên: Ngô Mạrih Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hãnh: Sáng Chủ nhật Tố tllực hăttiic 2 Điểm: _ Lời phệ của thẫyr. 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làln nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách (bài thực hành này chủ yếu khảo sát quá trình lãln nguội). Tính toán hiệu suất toàn phần dưa trên cân bằng nhiệt lượng ớ những lưu lượng dòng khác nhau.
  40. 40. Khảo Sát ảnh hưởng của chiều chuyến động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: nguợc chiểu và xuôi chiều. Xác định hệ số truyền nhiệt mực nghiệm KTN của tlliểt bị, từ đó so sánh với kết quả tính toán lý thuyết KLT. 2. Số liệu thực hành: 2.1. Trường hợp xuôi chiều: Thí VN V (U h) Tị (°C) T2 (°C) Tlễẩnci T4(°C) Tẫẩnẫi nghiệm (1/ph) L P Nôi đun Nóng ra t g Lạnh ra -T V30 V80 l 4 72 60 31 2 2 6 71 57 31 3 8 71 56 31 4 10 70 54 31 5 4 69 59 31 6 3 6 68 59 31 7 8 67 58 8 l0 67 57 9 4 66 57 10 4 6 66 56 11 8 65 55 12 10 65 54 lỗ 4 64 56 14 5 6 64 56 l5 8 64 55 16 10 63 55 2.2. Trường hợp ngược chiều: Thí VN v ‹v h) i°C› Tz ‹°C› Tảấn°) Tlềainiij) Ts <“C> nghiệm (l/ph) L P Nôi đun Nóng ra văog gào Lạnh ra l 4 69 50 2 2 6 69 52 3 8 69 52 4 10 69 52 5 4 68 55 6 3 6 68 55 7 8 68 56 8 10 68 55 9 4 68 57 10 4 6 68 56 11 8 68 55
  41. 41. 12 | 10 | 68 | 55 68 | 28 | 34 13 4 | 67 | 58 67 | 28 | 38 14 5 6 | 67 | 58 67 | 28 | 38 15 8 | 67 | 57 67 | 29 | 36 16 10 | 66 | 57 66 | 29 | 35 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu suất nhiệt độ: -Hiệu số nhiệt độ của các dòng vă hiệu Suẩt nhiệt độ trong cảc quá trình tI'uyền nhiệt: TVN _TRN = .100'7 TIN TVN _EL 0 TRL _ TVL = .1007 UN Ẹ N _ T ỵll_ 0 77 +77 nhi 2 N 2 L Ta có: ATN = Tnøng _vaø _ Zlong _ra ATL = Tlanh_ra _ Tlanh_va0 3.2. Kác định hiệu suất của quá trình tmyền nhiệt: -Đôi lưu luợng tllê tích sang lưu lượng khôi lượng: 10^3 GN =VN. 60 10'= GL =VL~ 60 'purit- 'pnwlc Với png, phụ thuộc vào nhiệt độ tlieo công thức thực nghiệm: png, = 0, 000015324364J` 3 -0,00584994855.T`2 +0,016286058705.7` +1000,04105055224 T2i'7`3. , , K T T (T1nhGNth1T= 2 ,unhG,thiT=^+5 2 ) -Tính nhiệt luợng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn mất: QN = CN.GN.ATN =4,19.103.G,,AT,, (C,= 4,19.103 J/kg Ớ 71°C) Q, : C,.G,.AT, : 4,18.10°.G,ẠT, (Cp: 4,18.103 I/kg ớ 71°C) Q, = QN - QL
  42. 42. -Tinh hiệu Suẩt của quả trình truyền nhiệt: 17 z ỂL.100% QN 3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 3.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: Atmax Z tntìng _ Var! _ tlanh _ vali Armin = thang _ra _ tlanh_ ra -Trường hợp ngược chiều: Ta Xétz Atl = tn0ng_vu0 _ tlanh_rt1 AỈZ = thong _ra _ tlanh_vao Cái nào lớn hơn tlìì là Atmax . Cải nào bé hon thì là Aímịn . At -At . -Tính Atlog z h1(Atmax At min -Tính diện tích truyền nhiệt: F =19.rr.d,,.L. Với d,, = di ẵd" , L=0.5 (m) -Theo Công thức: Q = K .F.At,°g QN F.At log ỆKTNZ 3.3.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Được tính theo công thức: l à Á ` 3 K LT =ỈĨ1 (Chuyen tương ong qua tương phang do Ệ < 2) Ệ _ Ệ I al à (Z2 Có Ổ = d°_d' (m), Â, =17,5 (W/m.K). Chi Việc tính 01, Vã (Z2. 2 hzp_khong_ri
  43. 43. * Tính hệ số cấp nhiệt ot, (dòng nóng): , , W.d,. -Chuân Sô Reynolds: Re = m v , x ^ K . ` , GN Trong đo: W la Vạn toc cua dong nong: W = H - dẫ 4 z v là độ nhớt của dòng nóng, có tllể tra bảng hoặc tính tlieo công thức thực nghiệm sau: v = (1O<*i)*((-0.0000000O064*(T5 )) + (0.000000182875 * (T^)) - (0.000021590001*(T3)) +(0.001417871822*(T2))-(0.060504453881*(T))+1.790265284068) (1112/S) P1, = CN 'v'pnuơC /l dúng _ nong -chuấn số Prandtl: Ã-,;,,,,ịị_,,,,,,g có tllể được tíI1h bẳng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chúc nãng thống kê của máy tính Casio) T lẩy theo nhiệt độ trilng bình đầu ra và đầu vào. -Chuẩn số Grashoff (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mó'i đi tl'nh): Gr = .B .At v Với g=9.81 (IIIÍSZ), 1 là đường kinh tương đương ờ đây 1=dị , ,li là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, At lã chếnh lệch nhiệt độ At = ĩ,,,ng - t,,,,,,,,_,,,,, . -Hệ số hiệu chính 8,: phụ tlluộc vào giá u`ị Reynolds và dì (tra uong bảng 1.1 trang 33-sách QT & TB tt-uyền nhiệt của TT máy và thiểt bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng nóng chảy Xoáy: Nu = 0, 021Sk.Re°”8 .Pr°'43 (đế đơn giản ta cho Ệ = 1) PBT Nếu dòng nóng chảy quá độ: Nu = 0, 008^8,.Re°`8 .Pr°`43 Nếu dòng nóng cháy dòng: Nu = 0,158.8,.Re°”33 .Pr°'43 .Gr°" * Tính hệ số cấp nhiệt (Z2 (dòng lạnh): như dòng nóng chi thay đối cảc tliam số đặc trimg của dòng lạnh.
  44. 44. . , W.d L -Chuân sô Reynolds: Re = Id V GN Trong đó: W lã vận tốc của dòng lạnh: W = Ấ L 2 *.(d ) 4 td F í.(D,.2 -191102) Với dg =4. :4 4 C,,, ' 7r.(D0+19.di) , , C .v.pmơc -Chuân Sô Prandtl: Pr = Lỉ Ãd0ng_lanh /ldnng_,anh có tllể được tinh bằng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức nãng thống kê của máy tính Casio) T lẩy tlleo nhiệt độ nung bình đầu ra Vã đầu vào. -Chuẩn số GTashofỈ` (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tinh): .Z3 Gr = rĩ-2 .[i.At Với g=9.81 (m/S2), 1 là đường kinh tương đương ở đây l = d,Ẹ , B là hệ số giãn nớ thể tích được tra trong bảng tra cứu, At là chênh lệch nhiệt độ At = t,u,ng - tị,,,,;,_va,,. -Hệ số hiệu chính 8,: phụ thuộc vào giá I:I`ị Reynolds và đề (tra trong bàng 1.1 td trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và tlliết bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng lạIIh chảy Xoáy: Nu = 0, 021tsk.Re°`8 .Pr°'43 (để đơn gián ta cho Ì =1) PBr Nếu dòng lạnh chảy quá độ: Nu = 0,008S,.Re°`8 .Pr°`43 Nếu dòng lạnh chảy dòng: Nu = 0,l58.Ek .Re°`33 .Pr°`43 .Gr°"
  45. 45. 4. Kết quả tính toán: 4.1. Trường họp xuôi chiều: Bảng kếtquả tlhh toán hiệu Suất nhiệt độ Thí ATN ATN Tin Tii 77h.- nghlẹm (°C) (°C) (ii/ít) (ii/ỉa) (iii) 1 13 12 31.0 28.6 29.8 2 15 10 36.6 24.4 30.5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . 13 9 10 25.0 27.8 26.4 14 9 8 25.0 22.2 23.6 15 9 6 25.7 17.1 21.4 16 9 4 25.7 11.4 18.6 Bán kêt quá t1'nh toán hiệu suát truyên nhiệt Thí GN GL QN QL Qf '7 nghlệm (kg/S) (kg/S) (W) (W) (W) ('7í7) 1 0.032659 0.066227 177B.9 3322.o -1543.0 186.7 2 0.032696 0.099376 2054.9 4153.9 -2099.0 202.1 3 0.032705 0.132569 2192.5 3879.0 -1686.5 176.9 4 0.032732 0.165766 2331 .5 3464.5 -1133.0 148.6 5 0.049030 0.066251 2465.2 2769.3 -304.1 1 12.3 6 0.049043 0.099410 2260.4 3324.3 -1063.9 147.1 7 0.049084 0.132634 2056.6 3326.5 -1269.9 161.7 8 0.049097 0.165820 2262.9 3465.6 -1202.7 153.1 9 0.065481 0.066285 2743.7 3047.8 -304.1 111.1 10 0.065499 0.099476 3018.8 3326.5 -307.6 110.2 11 0.065534 0.132697 302o.5 2773.4 247.1 91.8 12 0.065551 0.165897 3295.9 2773.8 522.1 84.2 13 0.081917 0.066296 3089.1 2771.2 317.9 89.7 jj 0.ọg3_1_ 91 Z 0.o9s_3j17_ẹ_ :a_Q89.1 3326.5 -237.4 107.7 15 0.081961 0.132677 3o90.7 ãàẵ7.5 -ẫầ7ỗ.8 107.7 16 0.081961 0.165897 3o90.7 2773.8 316.9 89.7
  46. 46. Báng kết quá tính toán hệ Số truyền nhiệt.' Thí QN I Airnax i Ativiin Atlog KLỊ KTiẳ nghiệm (Wi (°C) (°C) (°C) lw/m -Kl (W/m -Kl 1 `l778.9 42 17 27.6 120.1 179.7 2 2054.9 41 `l6 26.6 158.1 216.0 3 2192.5 41 18 27.9 189.9 219.1 4 2331 .5 40 18 27.6 217.8 236.3 5 2465.2 40 18 27.6 129.5 249.8 6 2260.4 39 20 28.5 175.5 221.8 7 2056.6 38 22 29.3 215.3 196.2 8 2262.9 38 22 29.3 253.3 215.8 9 2743.7 38 17 26.1 129.3 293.4 l0 3018.8 38 Ĩ9 27.4 175.0 307.5 ll 3020.5 37 21 28.2 215.8 298.6 12 3295.9 37 2l 28.2 254.4 325.8 13 3089.1 36 17 25.3 129.4 340.6 14 3089.1 36 19 26.6 176.0 324.3 15 3090.7 35 20 26.8 218.0 322.0 16 3090.7 35 22 28.0 256.6 308.2 4.2. Trường hợp ngược chiều: Báng kêt quà tính toán hiệu Suât nhiệt độ Thí ATN ATN ỮN ŨL Ũhi nghlẹm (°C) (°C) (hil (Ỹồ) ('7I7) 1 17 5 43.6 12.8 28.2 2 l6 5 40.0 12.5 26.3 3 l6 5 40.0 12.5 26.3 4 16 5 40.0 12.5 26.3 5 13 5 32.5 12.5 22.5 6 13 8 32.5 20.0 26.3 7 12 7 30.0 17.5 23.8 8 13 6 32.5 15.0 23.8 9 10 10 25.6 25.6 25.6 10 12 8 30.0 20.0 25.0 11 13 7 32.5 17.5 25.0 12 13 6 32.5 15.0 23.8 13 9 10 23.1 25.6 24.4 14 9 10 23.1 25.6 24.4 15 10 7 26.3 18.4 22.4 16 9 6 24.3 16.2 20.3 Bán kêt quá tl'nh toán hiệu Suât truyên nhiệt Thí GN GL QN QL Qt 77 Ughíệm (kg/S) (kg/S) (W) (W) (W) (hĩ)
  47. 47. 1 0.032801 0.066369 2336.4 1387.1 949.3 59.4 2 0.032776 0.099553 2197.3 2080.7 116.6 94.7 3 0.032776 0.132737 2197.3 2774.2 -576.9 126.3 4 0.032776 0.165922 2197.3 3467.8 -1270.5 157.8 5 0.049124 0.066369 2675.8 1387.1 1288.7 51.8 6 0.049124 0.099507 2675.8 3327.5 -651.7 124.4 7 0.049111 0.132697 2469.3 3882.7 -1413.4 157.2 8 0.049124 0.165897 2675.8 41 60.7 -1484.9 155.5 9 0.065481 0.066317 2743.7 2772.1 -28.4 101.0 10 0.065481 0.099507 3292.4 3327.5 -35.1 101.1 11 0.065499 0.132697 3567.7 38B2.7 -315.0 108.8 12 0.065499 0.165897 3567.7 4160.7 -593.0 116.6 13 0.081829 0.066317 3085.8 2772.1 313.7 89.8 14 0.081829 0.099476 3085.8 4158.1 -1072.3 134.8 15 0.081851 0.132656 3429.6 3881 .5 -451.9 113.2 16 0.081873 0.165846 3087.4 4159.4 -1072.0 134.7 Bàng kệt quả tính toán hệ sỏ truyên nhiệt.' QN At‹naX Atmin Atlog KLT KTN nghiệm (W) (°C) (°C) (°C) (W/m=.K) (w/m=.K) 1 2336,4 22 34 27.6 115.6 236.7 2 2197.3 24 35 29.2 153.3 210.4 3 2197.3 24 35 29.2 185.6 210.4 4 2197.3 24 35 29.2 214.2 210.4 5 2675.8 27 35 30.8 125.4 242.4 6 2675.8 27 32 29.4 172.4 253.9 7 2469.3 28 33 30.4 213.4 226.6 8 2675.8 27 34 30.4 251.1 246.0 9 2743.7 29 29 29.0 128.2 264.2 10 3292.4 28 32 30.0 174.0 306.9 11 3567.7 27 33 29.9 215.9 333.2 12 3567,7 27 34 30.4 254.5 328.1 13 3085.8 30 29 29.5 128.7 292.1 14 3085.8 30 29 29.5 176.1 292.1 15 3429.6 28 31 29.5 218.7 324.9 16 3087.4 28 31 29.5 258.2 292.5 5. Đồ thị: 5.1. Trường họ'p xuôi chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
  48. 48. 400.0 350.0 300.0 250.0 150.0 100.0 50.0 0.0 KTN (w/m=.K) N 8 0 Quan hệ giữa Lưu lượng-I-lệ số tuyền nhiệt (Xuôi chiều) VN: 2 (l/ph) I VL=4 (l/ph) I VL=6 (l/ph) I:l VL=8 (l/ph) VL=10 (Vph) VN: 3 (l/ph) VN= 4 (l/ph) Lưu lượng dòng nóng VN= 5 (l/ph) Hệ số truyền nhiệt [jí thuyết 300.0 250.0 Ệ 200.0 Ế Ệ 150.0 E 100.0 50.0 0.0 Quan hệ giữa Lưu lượng-I-lệ số tuyền nhiệt (Xuôi chiều) VN: 2 (Vph) I VL=4 (l/ph) I VL=6 (l/ph) D VL=8 (l/ph) El VL=10 (Vph) VN: 3 (l/ph) VN= 4 (Vph) Lưu lượng dòng nóng VN: 5 (llph) Ðồ thị biểu diễn Km và KL,
  49. 49. Trường hợp xuôi chiều 400.0 350.0 l 300.0 2_` 250.0 L 200.0 VV i lị Ệ ỵ15o.o `_ X 100.0 50.0 0.0 v 1 . v 4 5 6 7 8 9 10 12 Thí nghiệm iilứ i 13 5.2. Trường hợp ngược chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm 14 15 16 -Ợ- KTN ~lŕ' KLT Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số truyền nhiệt (Ngược chiều) 350.0 300.0 gj 250.0 N E 200.0 Ệ 150.0 Z E 100.0 III VL=4 (l/ph) Ei VL=6 (l/ph) |;| VL=8 (l/ph) III VL=10 (l/ph) 50.0 0.0 . . VN= 2 (l/ph) VN= 3 (l/ph) VN= 4 (l/ph) VN= 5 (l/ph) Lưu lượrlg dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết
  50. 50. 5.3. Quan hệ giữa chìều chuyến động và hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Quan hệ giữa Lưu lượng-Hệ số truyền nhiệt (Ngược chiều) 300.0 250.0 Ệ 2oo_0 i:ivL=4 (l/ph) E VL: I h Ễ 150.0 U 6 (lp ) U VL=8 (llph) ặ 100.0 i:iVL=10 (I/ph) 50.0 0.0 u VN: 2 (l/ph) VN: 3 (l/ph) VN: 4 (l/ph) VN: 5 (l/ph) Lưu lượng dòng nóng Đồ thị biểu diễn Km và KL, Trường hợp xuôi chiều 350.0 300.0 ` 250.0 Q 2 2 mị 00.0 Ị/.,ị + KTN Ề I ,,/Ì /V ẠI7 KLT V 150.0 ,T X :C _yy X L' 100.0 50.0 0.0 u u n u i 012 3 4 56 7 8910111213141516 Thi nghlệmthứl
  51. 51. / /L T7/ 6. Bàn luận: MP1, 2 3 4 5 6 7 8 910 111213141516 Thi nghiệm ihứi Quan hệ giữa chiều chuyển động-Hệ số truyền nhiệt 400.0 350.0 2 250.0 Ề -O-Xuôíchiều Ệ 200.0 -r- i`lgu'ợc chìều Í 150.0 ŕ 100.0 50.0 0.0 w l 12 3 4 5 6 7 8 91o111213141516 Thl nghiệm thứl Hệ Số truyền nhiệt lý thuyết Quan hệ giữa chiều chuyển động-Hệ số truyền nhiệt 300.0 250.0 Ị A/E" , v r . 200.0 r r Ấ -Ố- Xuôi chiều -‹`.- blgược chiểu W đầu dò báo sai nên ta sẽ không nói đến các yếu tố phụ thuộc nhiệt độ có độ sai số lớn như TIN , UL và nh, mà đi Xét đến các yếu tố quan trọng, những tính toán cuối cùng trong bài nãy.
  52. 52. Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt K. Hệ số truyền nhiệt K đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua lmz bề mặt tường phẳng trong một đơn vị thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu tllể là một độ. Hệ số truyền nhiệt càng lớn thì lượng nhiệt mà lưu thể lạIIh nhận được t1`I lưu thể nóng càng tăng. Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả Uĩliệu , _ QL suâtcaovìn “ QN ) 6.1. Ảnh hưỏng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt: Ta thấy hệ số tiuyền nhiệt K rất không ổn định theo lưu lượng dòng, hiệu suất của quá trình truyền nhiệt đạt cao nhất ở mức VN=5 l/ph và VL=2 l/ph ớ trường hợp cũng chiều; VN=4 1/ph và VL=8 1/ph ớ trường hợp ngược chiều (đánh giá theo hệ số truyền nhiệt K). 6.2. Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyến động các dòng đến quá trình truyền nhiệt: -Đối với hệ số truyền nhiệt tính từ thực nghiệm ta nhận tliẩy KTN khi Xuôi chiều mì gần như tương đương So với trường hợp ngược chiều (nhìn trên đồ tliị thấy hai đường này Xoắn lại Với nhau). -Ðổi với hệ số truyền nhiệt K tính theo lý tliuyết thì ta tliấy KLT khi Xuôi chiều nhinh hơn so với khi ngược chiều nhưng không đáng bao nhiêu (liai đường trên đồ tliị gằn như trùng nhau). Qua đó ta có thể kết luận, trong trường hợp truyền nhiệt ống chùm tiiì chiều chuyển động theo trường hợp xuôi chiều hay ngược chiều cũng được (rút ti`J' thực nghiệm). 6.3. So sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm với hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Thấy rằng hệ số truyền nhiệt K trong bài này thì nhỏ hơn rất nhiều so với 2 băi truyền nhiệt ống lồng ống Đồng và ống Xoắn. Trong cả hai trường hợp ngược chiều và Xuôi chiểu, ta đều tliẩy KTN lÓ'I1 hơn KLT . -Sở dĩ có sự khác nhau như Vậy là Vì trong quá trình tính toán KTN chi có tinh đến QN và Atlag mà 2 yếu tố này lại phụ tliuộc vào nhiệt độ do các đầu dò báo vế. Q K”=FAi log
  53. 53. Việc đầu dò báo sai chúng ta có tllể hiệu chinh được. Nhưng Qç mà ârn mì tlieo em nghĩ là do quá trình truyền nhiệt từ dòng nóng sang dòng lạnh, nhiệt lượng đã bị mẩt mát hao tổn ra bên ngoài. Lượng nhiệt tốn tlịất này không tllể đo chính xác. Chírih nó đã lãln cho việc tiI1l1 toán không ổn địlih. Bới VÌ khi tăng lưu lượng dòng lạnh hay lưu lượng dòng nóng Càng lớn, nhiệt truyền từ dòng nóng sang dòng nguội căng cao, thì luợng nhiệt tổn thẩt này cũng tăng lên nhalih chóng. -Trong quá trình tính toán KLT tliì ta sẽ đi tính các chuẩn số đống dạng như Nusselt, Reynolds, Prandlt, GrashoÍĨ` để tíI1h hệ số cấp nhiệt của dòng nóng aị vã của dòng lạnh (Z2. Ta nhận thấy tx, của dòng nóng có giá trị Xấp xi bằng nhau Ở cũng một mức lưu lượng VN và tặng lên khi VN tăng. Đối Với ot, của dòng lạnh thì Chi tăng khi VL tặng , điếu này được giải thích là do VL tặng dẫn đến Vận tốc dòng lạnh tăng dẫn đến Re tặng dẫn đến Nusselt tặng tỷ lệ thuận với Ơ2 . -Ta thấy rằng hệ số cấp nhiệt al của dòng nóng lớn hon rất nhiều (Z2 dòng lạnh. Có nghĩa là dòng lạnh nhận được lượng nhiệt từ nguốn nóng trong một đơn Vị tllời gian là rất lởn vă khả năng nhận nhiệt của dòng lạnh là chưa tương xứng với đòng nóng. Điều này được giải thích là do dòng nóng chày trong ống xoắn có đường kítlh nhỏ, chể độ chảy xoáy (Re>l0000) có sự đối lưu giữa các lớp nước làm cho quá trình cấp nhiệt nhatìil hơn. Còn dòng lạnh cháy trong ống có đường kính lớn hơn rất nhiều, chế độ chảy dòng (Re<2300). Bảng kết quá tinh hệ số câp nhiệt Ơ, dòng nóng [X2 dòng lạnh Thl nghlẹm 2 2 (W/m .K) (W/m .K) 1 1 104.1 1 35.8 2 l094.9 “I 86.7 3 l092.5 232.9 4 1085.4 276.8 5 3945.0 1 35.0 6 3936.6 1 85.6 ` 7 391 1 .1 230.9 Trương hợp 8 3902.6 275.2 cùng chìều 9 4901 .6 133.8 10 4890.7 1 83.4 1 1 4868.8 228.8 12 4857.8 272.6 13 5820.4 1 33.4 14 5820.4 1 83.4 15 5793.9 229.5 16 5793.9 272.6 Ặ'EnLờng_hIm 1 1065.9 1 30.6
  54. 54. ngược chiêu 2 1073.3 180.6 3 1073.3 227.4 4 1073.3 271 .8 5 3885.3 1 30.6 6 3885.3 1 82.3 7 3894.0 228.8 8 3885.3 272.6 9 4901 .6 1 32.6 10 4901 .6 1 82.3 1 1 4890.7 228.8 12 4890.7 272.6 13 5872.6 1 32.6 14 5872.6 1 83.4 15 5859.6 230.2 16 5846.6 274.3 Ta nhận thẩy rẳng truyền nhiệt trong ống chùm thì không ổn định so với truyền nhiệt ống lồng ống Đống vă ống Xoắn (nhin đồ thị), 4. Một vài nhận xét về thiết bị: -Thiết bị tluyền nhiệt loại đường ống sứ dụng trong bài thí nghiệm này có thể sử dụng được cho 4 bài: ống lồng ống Ðồng, ống lồng ống Inox, ống Xoắn, ống chùm. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp chảy Xuôi chiều và Cháy ngược chiều. -Thiết bị dể tlláo lắp dễ dăng khi tllay bộ phận, nhưng một văi chỗ còn khiếm khuyết như không có bộ phận cách nhiệt giũa nồi đun với môi trường bên ngoài, không có bộ phận cách nhiệt với giũa đường ống với môi trường bên ngoài để giảrn tối thiều nhiệt tổn thất , bộ điều khiển sử dụng là loại ON-OFF nên độ trể thời gian Iớn, đầu đò nhiệt độ hay đo sai, vị trí đặt đầu đò không chính xác (sử dụng đầu dò ““xịn°” chưa đủ mà cái chính là ta phải đặt đúng vịt1'i trong dòng chảy). Để cải thiện những điều này thì khó mực hiện, cần phài có thêm tllời gian vă cống sức. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ 3 BÀI TRUYỀN NHIỆT Rút từ thực nghiệm:
  55. 55. Yếu tố Bài 1: TN ống lổng ống Bài 2: TN ống Xoắn Bài 3: TN ống Đông chùm H^ Ả tI'u à r à q  ẹnstlciìệt Iằen Lơn nhat Trtlng binh Nho nhat Tăng lưu lượng Không ổn định dòng nóng và K tăng nhanh K tăng chậm (tăng giảm quarlh dòng lạnh l Vị trí) Hệ số cấp nhiệt (X của dòng nóng < oi của dòng lạnh tx của dòng nóng >> oi của dòng lạnh Hệ số cấp nhiệt dòng nóng Nhỏ nhất Lớn nhất Trung binh Tăng khi tăng VN và hầu như không đổi khi tăng VL Lớn nhất Nhỏ nhất Nhỏ nhất Hệ sô cập nhiệt ` _ dòng lạnh Tăng khi tăng VL và hâu như không đôi khi tăng VN Chế độ nẵẵễ Chay xoay Chay xoay Chay Xoay Chay ẩẵẩi Chày Xoáy Chày dòng Cháy quá độ K K xuôi Chiều > K ngược chiều Tương đương .i nghlẹrn Chieu chuyên đọng K ly K ngược chiệu > K X1101 K xuoi ch1euẮ> K Bằng nhau thuyet Chieu ngược chieu Tlậẳuẵẵnđầlằậệfhl Trung bình Ôn định nhất Kém ổn định -Chế tạo đơn giản -Chế tạo đơn giản -Cậu tạo gọn, có thê lãrn băng Vật chăc chăn, tôn ít . liệu chống ăn mòn, kim loại (tính NỄỆI đẵễiẳl dễ kiểm tra và sứa theo`một đơn vị~ q chữa truyên nhiệt), dê lărn sạch phía uong ông
  56. 56. Nhược điêm -Cồng kềnh, giá thàlih cao, tốn nhiều vật liệu chế tạo (tinh tlieo một đơn vị truyền nhiệt), khó làm sạch khoáng trống giữa hai ống -Cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ do hệ số cấp nhiệt ngoài bé, khó làln sạch phía trong ống, trờ lực thủy lực lớn hơn ống tllẳng. -Khó chế tạo bằng vật liệu không nong và hàn được như gang, tliép silic... Qua những So sáiih tI'ên tùy tlleo mục đích sử dụng và tính kinh tế mà chúng ta chọn thiết bị sao cho đạt hiệu quả làln việc cao nhất. DANH MỤC SÁCH THAM KHẢO & TRA CÚU
  57. 57. [1]. Qua trình vă thiết bị truyền nhiệt (2009); TT Máy và Thiết Bị; Truờng ĐH Công Nghiệp tp HCM; tr26-35, tr 116-130. [2]. Giáo trình thực hãlih Các quá trình và thiểt bị truyền nhiệt (2010); nhóm 3 lớp DHVC3; Trưòĩig ĐH Công Nghiệp tp HCM; (cá 3 bài truyền nhiệt) [3]. Giáo trình thực hàlill Các quá trình và thiểt bị truyền nhiệt (2009); TT Máy và Thiết Bị; Trường ĐH Công Nghiệp tp HCM; tr 299-332 Oaài cô đặc). [4]. Bảng tra cứu quá tl'ình cơ học, truyền nhiệt-truyền khối (2010); Bộ môn máy và thiểt bị trường ĐH Bách Khoa tp HCM; tr 28, tr 35. [5]. Số tay Qua trình va tlliết bị công nghệ hóa chất-Tập 1 (2006); TS. Trần Xoa, Ts. Nguyễn Trọng Khuông, KS. Hồ Lê Viên; tr 152, tr 357-358. [6]. Sổ tay Qua trình và tliiết bị công nghệ hóa chất-Tập 2 (2006); TS. Trần Xoa, TS. Nguyễn Trọng Khuông, TS. Phạm Xuân Toán; tr l l-20, tr 55-74.

×