Tài liệu Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ  BÁO CÁO THỰC HÀNH CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT GVHD: Lê Nhất Thống SVTH: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Tổ: 2 Lớp HP: Sáng chủ nhật Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010 Bài 1: Thực hành truyền nhiệt ống lồng ống Đồng Ngày thực hành: 17-10-2010 Sinh Viên: Ngô Mạnh Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hành: Sáng Chủ nhật Tổ thực hành: 2 Điểm: Lời phê của thầy: 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách (bài thực hành này chủ yếu khảo sát quá trình làm nguội). Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều. Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết 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 nghiệm VN (l/ph) 1 2 3 2 T2 (oC) Nóng ra T3 (oC) Nóng vào T4 (oC) Lạnh ra T5 (oC) Lạnh vào 71 65 70 35 30 71 64 70 33 30 71 64 71 32 30 T1 (oC) VL (l/ph) Nồi đun 2 4 6 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4 6 8 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 71 63 71 32 30 72 68 71 36 30 72 68 71 33 30 72 67 71 33 30 71 67 71 33 30 71 69 71 37 30 71 68 71 35 30 71 68 71 34 30 71 67 71 33 30 71 69 71 38 30 71 69 71 35 30 71 68 71 34 30 71 68 71 33 30 T2 (oC) Nóng ra T3 (oC) Nóng vào T4 (oC) Lạnh vào T5 (oC) Lạnh ra 71 66 70 30 35 71 65 70 30 34 71 65 71 30 33 71 65 71 30 32 72 69 71 30 36 72 68 71 30 35 71 67 71 30 33 71 67 71 30 33 72 69 71 30 37 71 69 71 30 33 71 68 71 30 34 71 68 71 30 33 71 69 71 30 38 71 69 71 30 36 71 69 71 30 34 71 68 71 30 34 2.2. Trường hợp ngược chiều: Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VN (l/ph) 2 4 6 8 T1 (oC) VL (l/ph) Nồi đun 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu suất nhiệt độ: -Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt: TVN  TRN N  N .100% TV  TVL N  TRL  TVL .100% TVN  TVL  hi   N  L 2 TN  Tnong _ vao  Tnong _ ra Ta có: TL  Tlanh _ ra  Tlanh _ vao 3.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: -Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: GN  VN . GL  VL . 103 . nuoc 60 103 . nuoc 60 Với nuoc phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm: nuoc  0, 000015324364.T 3  0, 00584994855.T 2  0, 016286058705.T  1000, 04105055224 (Tính GN thì T  T2  T3 T T ; tính GL thì T  4 5 ) 2 2 -Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn thất: QN  C N .GN .TN  4,19.103.G N .TN (Cp= 4,19.103 J/kg ở 710C) QL  C L .GL .TL  4,18.103.GL .TL (Cp= 4,18.103 J/kg ở 710C) Q f  QN  QL -Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:  QL .100% QN 3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 3.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: tmax  t nong _ vao  tlanh _ vao tmin  tnong _ ra  tlanh _ ra -Trường hợp ngược chiều: t1  tnong _ vao  tlanh _ ra Ta xét: t2  tnong _ ra  tlanh _ vao Cái nào lớn hơn thì là t max . Cái nào bé hơn thì là tmin . tmax  tmin t ln( max ) tmin tlog  -Tính -Tính diện tích truyền nhiệt: F   .d td .L . Với dtd  di  d o , L=0.5 (m) 2 -Theo công thức: Q  K .F .tlog  KTN  QN F .tlog 3.3.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: Được tính theo công thức: K LT  Có   1 1  1   1   2 (Chuyển tường ống qua tường phẳng do r2 2) r1 d 0  di (m), dong _ thau  93 (W/m.K). Chỉ việc tính 1 và  2 . 2 * Tính hệ số cấp nhiệt 1 (dòng nóng): -Chuẩn số Reynolds: Trong đó: Re  w.d i  w là vận tốc của dòng nóng: w GN  2 .d i 4 v là độ nhớt của dòng nóng, có thể tra bảng hoặc tính theo công thức thực nghiệm sau: v  (10( 6) ) *((0.00000000064*(T 5 ))  (0.000000182875*(T 4 ))  (0.000021590001*(T 3 )) (0.001417871822*(T 2 ))  (0.060504453881*(T ))  1.790265284068) (m2/s) Pr  -Chuẩn số Prandtl: C N . . nuoc dong _ nong dong _ nong có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào. -Chuẩn số Grashoff (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính): g .l 3 Gr  2 . .t v Với g=9.81 (m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l=d i ,  là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, t là chênh lệch nhiệt độ t  ttuong  tnong _ vao . -Hệ số hiệu chỉnh  k : phụ thuộc vào giá trị Reynolds và L (tra trong bảng 1.1 di trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng nóng chảy xoáy: Nu  0,021. k .Re 0,8 .Pr 0,43 (để đơn giản ta cho Pr  1) PrT Nếu dòng nóng chảy quá độ: Nu  0,008. k .Re 0,8 .Pr 0,43 Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu  0,158. k .Re0,33 .Pr 0,43 .Gr 0,1 * Tính hệ số cấp nhiệt  2 (dòng lạnh): như dòng nóng chỉ thay đổi các tham số đặc trưng của dòng lạnh. -Chuẩn số Reynolds: Trong đó: Với w.dtdL Re   w là vận tốc của dòng lạnh: w GN  .( dtdL ) 2 4  .( D0 2  Di 2 ) F d tdL  4. uot  4. 4 Cuot  .( D0  Di ) Pr  -Chuẩn số Prandtl: CL . . nuoc dong _ lanh dong _ lanh có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào. -Chuẩn số Grashoff (dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính): Gr  g .l 3 . .t v2 Với g=9.81 (m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l  dtdL ,  là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu,  t là chênh lệch nhiệt độ t  ttuong  tlanh _ vao . -Hệ số hiệu chỉnh  k : phụ thuộc vào giá trị Reynolds và L (tra trong bảng 1.1 d tdL trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009). -Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng lạnh chảy xoáy: Nu  0,021. k .Re 0,8 .Pr 0,43 Pr  1) PrT Nếu dòng lạnh chảy quá độ: Nu  0,008. k .Re 0,8 .Pr 0,43 (để đơn giản ta cho Nu  0,158. k .Re0,33 .Pr 0,43 .Gr 0,1 Nếu dòng lạnh chảy dòng: 4. Kết quả tính toán: 4.1. Trường hợp xuôi chiều: Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ TN TN N L 0 0 ( C) ( C) (%) (%) 5 6 7 8 3 3 4 4 2 3 3 4 2 2 3 3 5 3 2 2 6 3 3 3 7 5 4 3 8 5 4 3 12.5 15.0 17.1 19.5 7.3 7.3 9.8 9.8 4.9 7.3 7.3 9.8 4.9 4.9 7.3 7.3 12.5 7.5 4.9 4.9 14.6 7.3 7.3 7.3 17.1 12.2 9.8 7.3 19.5 12.2 9.8 7.3 Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt GN GL QN QL Qf (kg/s) (kg/s) (W) (W) (W) 0.03264 0.032649 0.03264 0.032649 0.065204 0.065204 0.065223 0.065223 0.097777 0.097806 0.097806 0.097835 0.13037 0.13037 0.130408 0.130408 0.033164 0.066349 0.099538 0.132717 0.033159 0.066349 0.099523 0.132697 0.033153 0.066328 0.099507 0.132697 0.033148 0.066328 0.099507 0.132697 683.8 820.8 957.3 1094.4 819.6 819.6 1093.1 1093.1 819.4 1229.4 1229.4 1639.7 1092.5 1092.5 1639.2 1639.2 693.1 832.0 832.1 1109.5 831.6 832.0 1248.0 1664.0 970.1 1386.3 1663.8 1664.0 1108.5 1386.3 1663.8 1664.0 -9.3 -11.2 125.2 -15.1 -12.0 -12.4 -154.9 -570.9 -150.7 -156.8 -434.3 -24.3 -16.0 -293.8 -24.5 -24.8  hi (%) 12.5 11.3 11.0 12.2 11.0 7.3 8.5 8.5 11.0 9.8 8.5 8.5 12.2 8.5 8.5 7.3  (%) 101.4 101.4 86.9 101.4 101.5 101.5 114.2 152.2 118.4 112.8 135.3 101.5 101.5 126.9 101.5 101.5 Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt: Thí nghiệm QN (W) tmax (0C) tmin (oC) tlog (oC) KLT (W/m2.K) KTN (W/m2.K) 1 2 683.8 820.8 40 40 30 31 34.8 35.3 359.7 469.1 659.1 778.9 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 957.3 1094.4 819.6 819.6 1093.1 1093.1 819.4 1229.4 1229.4 1639.7 1092.5 1092.5 1639.2 1639.2 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 32 31 32 35 34 34 32 33 34 34 31 34 34 35 36.3 35.8 36.3 37.9 37.4 37.4 36.3 36.9 37.4 37.4 35.8 37.4 37.4 37.9 481.4 486.9 770.8 1544.3 1674.0 1754.4 849.1 1886.9 2084.8 2206.0 896.7 2130.8 2383.8 2547.5 4.2. Trường hợp ngược chiều: Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ  T TN N L Thí N 0 0 nghiệm ( C) ( C) (%) (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 5 6 6 2 3 4 4 2 2 3 3 2 2 2 3 5 4 3 2 6 5 3 3 7 3 4 3 8 6 4 4 10.0 12.5 14.6 14.6 4.9 7.3 9.8 9.8 4.9 4.9 7.3 7.3 4.9 4.9 4.9 7.3 12.5 10.0 7.3 4.9 14.6 12.2 7.3 7.3 17.1 7.3 9.8 7.3 19.5 14.6 9.8 9.8 Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt GN GL QN QL Qf (kg/s) (kg/s) (W) (W) (W) 0.032631 0.032640 0.032631 0.032631 0.065185 0.065204 0.065223 0.065223 0.097777 0.097777 0.033164 0.066338 0.099523 0.132717 0.033159 0.066328 0.099523 0.132697 0.033153 0.066349 546.9 683.8 820.3 820.3 546.2 819.6 1093.1 1093.1 819.4 819.4 693.1 1109.2 1248.0 1109.5 831.6 1386.3 1248.0 1664.0 970.1 832.0 -146.2 -425.4 -427.7 -289.2 -285.4 -566.6 -154.9 -570.9 -150.7 -12.6 883.3 1025.2 756.2 724.2 979.6 979.6 756.0 1117.7 1101.7 1469.4 1023.4 979.0 1468.9 1448.4  hi (%) 11.3 11.3 11.0 9.8 9.8 9.8 8.5 8.5 11.0 6.1 8.5 7.3 12.2 9.8 7.3 8.5  (%) 126.7 162.2 152.1 135.3 152.2 169.1 114.2 152.2 118.4 101.5 11 12 13 14 15 16 0.097806 0.097806 0.130370 0.130370 0.130370 0.130408 0.099507 0.132697 0.033148 0.066317 0.099507 0.132677 1229.4 1229.4 1092.5 1092.5 1092.5 1639.2 1663.8 1664.0 1108.5 1663.2 1663.8 2218.4 -434.3 -434.6 -16.0 -570.7 -571.3 -579.1 135.3 135.3 101.5 152.2 152.3 135.3 Thí nghiệm QN (W) tmax (0C) tmin (oC) tlog (oC) KLT (W/m2.K) KTN (W/m2.K) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 546.9 683.8 820.3 820.3 546.2 819.6 1093.1 1093.1 819.4 819.4 1229.4 1229.4 1092.5 1092.5 1092.5 1639.2 36 35 35 35 39 38 37 37 39 39 38 38 39 39 39 38 35 36 38 39 35 36 38 38 34 38 37 38 33 35 37 37 35.5 35.5 36.5 37.0 37.0 37.0 37.5 37.5 36.4 38.5 37.5 38.0 35.9 37.0 38.0 37.5 363.0 474.9 487.4 494.0 784.3 1600.2 1736.5 1823.2 864.9 1964.8 2182.7 2319.1 914.3 2235.9 2515.7 2697.5 516.2 645.4 753.5 743.6 495.2 742.4 976.8 976.8 753.3 713.1 1098.6 1084.0 1019.2 990.3 963.5 1464.7 Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt: 5. Đồ thị: 5.1. Trường hợp xuôi chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt 1600.0 KTN (W/m 2.K) 1400.0 1200.0 VL=2 (l/ph) 1000.0 VL=4 (l/ph) 800.0 VL=6 (l/ph) 600.0 VL=8 (l/ph) 400.0 200.0 0.0 VN=2 l/ph VN=4 l/ph VN=6 l/ph VN=8 l/ph Lưu lượng dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt 3000.0 KLT (W/m 2.K) 2500.0 VL=2 (l/ph) 2000.0 VL=4 (l/ph) 1500.0 VL=6 (l/ph) 1000.0 VL=8 (l/ph) 500.0 0.0 VN=2 l/ph VN=4 l/ph VN=6 l/ph Lưu lượng dòng nóng Đồ thị biểu diễn KTN và KLT VN=8 l/ph Trường hợp xuôi chiều 3000.0 K (W/m 2.K) 2500.0 2000.0 KTN 1500.0 KLT 1000.0 500.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm thứ i 5.2. Trường hợp ngược chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt (ngược chiều) 1600.0 KTN (W/m2.K) 1400.0 1200.0 VL=2 (l/ph) 1000.0 VL=4 (l/ph) 800.0 VL=6 (l/ph) 600.0 VL=8 (l/ph) 400.0 200.0 0.0 VN=2 l/ph VN=4 l/ph VN=6 l/ph Lưu lượng dòng nóng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết VN=8 l/ph Quan hệ giữa Lưu lượng-hệ số truyền nhiệt (ngược chiều) 3000.0 KLT (W/m2.K) 2500.0 VL=2 (l/ph) 2000.0 VL=4 (l/ph) 1500.0 VL=6 (l/ph) 1000.0 VL=8 (l/ph) 500.0 0.0 VN=2 l/ph VN=4 l/ph VN=6 l/ph VN=8 l/ph Lưu lượng dòng nóng Đồ thị biểu diễn KTN và KLT Trường hợp ngược chiều 3000.0 K (W/m2.K) 2500.0 2000.0 KTN 1500.0 KLT 1000.0 500.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thí nghiệm thứ i 5.3. Quan hệ giữa chiều chuyển động và hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm 12 13 14 15 16 Quan hệ chiề u chuyể n động-hệ số truyền nhiệ t 1600.0 1400.0 KTN (W/m2.K) 1200.0 1000.0 Xuôi chiều 800.0 Ngược chiều 600.0 400.0 200.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm thứ i Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Quan hệ chiều chuyển động-hệ số truyền nhiệt 3000.0 KLT (W/m2.K) 2500.0 2000.0 Xuôi chiều 1500.0 Ngược chiều 1000.0 500.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thí nghiệm thứ i 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  N ,  L và  hi mà đi xét đến các yếu tố quan trọng, những tính toán cuối cùng trong bài này. Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt. Hệ số truyền nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phẳng trong 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 từ lưu thể nóng càng tăng. Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả (hiệu suất cao vì   QL QN ) 6.1. Ảnh hưởng 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 dần. -Nhận thấy nếu lưu lượng dòng lạnh bằng nhau (VL=const) và qua các mức tăng lưu lượng dòng nóng (VN=2, 4, 6, 8 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt cũng sẽ tăng lên. 6.2. Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình truyền nhiệt: -Đối với hệ số truyền nhiệt tính từ thực nghiệm ta nhận thấy KTN khi xuôi chiều thì lớn hơn chút xíu so với trường hợp ngược chiều. -Đối với hệ số truyền nhiệt tính theo lý thuyết thì ta thấy KLT khi ngược chiều nhỉnh 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 ống lồng ống Đồng loại thẳng thì chiều chuyển động không có liên quan nhiều đến hệ số truyền nhiệt (rút từ thực nghiệm). 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 ở mức lưu lượng VN= 2 l/ph KTN lớn hơn KLT còn ở mức VN=4, 6, 8 l/ph trở đi thì KLT lớn hơn nhiều so với KTN. -Sở dĩ có sự khác nhau như vậy là vì trong quá trình tính toán KTN chỉ có tính đến QN và tlog mà 2 yếu tố này lại phụ thuộc vào nhiệt độ do các đầu dò báo về. KTN  QN F .tlog Việc đầu dò báo sai chúng ta có thể hiệu chỉnh được. Nhưng Qf mà âm 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 tổn thất này không thể đo chính xác. Chính nó đã làm cho việc tính toán không ổn định. Bởi vì khi tăng lưu lượng dòng lạnh hay lưu lượng dòng nóng càng lớn, nhiệt truyền từ dòng nóng sang dòng nguội càng cao, thì lượng nhiệt tổn thất này cũng tăng lên nhanh chóng. Có thể thấy rõ trên đồ thị tại các mức lưu lượng VL=4, 6, 8 l/ph hệ số truyền nhiệt không có chênh lệch nhiều so với VL=2 l/ph; trong khi đó đường hệ số truyền nhiệt lý thuyết có sự tăng vọt của VL=4, 6, 8 l/ph so với VL=2 l/ph. -Trong quá trình tính toán KLT thì ta sẽ đi tính các chuẩn số đồng dạng như Nusselt, Reynolds, Prandlt, Grashoff để tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng 1 và của dòng lạnh  2 . Ta nhận thấy 1 của dòng nóng có giá trị xấp xỉ bằng nhau ở cùng một mức lưu lượng VN và tăng lên khi VN tăng. Đối với  2 của dòng lạnh thì tăng dần khi VL tăng hoặc VN 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 tỷ lệ thuận với  2 . Hơn nữa ở mức VL= 2 l/ph, dòng lạnh chủ yếu là chảy quá độ Re  2300  10000 , nên có  2 thấp nhất khi áp dụng công tính chuẩn số Nusselt. Ta thấy rằng hệ số cấp nhiệt  2 của dòng lạnh lớn hơn hẳn 1 dòng nóng. Có nghĩa là dòng lạnh nhận được lượng nhiệt từ nguồn nóng trong một đơn vị thời gian là rất lớn và khả năng cấp nhiệt của dòng nóng là chưa tương xứng với dòng lạnh. Bảng kết quả tính hệ số cấp nhiệt Thí nghiệm Trường hợp cùng chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 dòng nóng  2 dòng lạnh (W/m2.K) (W/m2.K) 525.7 524.5 525.7 524.5 2379.6 2379.6 2374.2 2374.2 3298.9 3291.4 1198.3 5436.6 7492.0 9430.8 1202.6 5436.6 7519.8 9465.8 1206.9 5476.5 Trường hợp ngược chiều 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3291.4 3283.9 4113.0 4113.0 4103.7 4103.7 526.9 525.7 526.9 526.9 2385.0 2379.6 2374.2 2374.2 3298.9 3298.9 3291.4 3291.4 4113.0 4113.0 4113.0 4103.7 7547.4 9465.8 1211.3 5476.5 7547.4 9465.8 1198.3 5456.6 7519.8 9430.8 1202.6 5476.5 7519.8 9465.8 1206.9 5436.6 7547.4 9465.8 1211.3 5496.4 7547.4 9500.5 6.4. Một vài nhận xét về thiết bị: -Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sử dụng trong bài thí nghiệm này có thể sử dụng được cho 4 bài: ống 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 chảy ngược chiều. -Thiết bị dễ tháo lắp dễ dàng khi thay bộ phận, nhưng một vài 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 để giảm tối thiểu nhiệt tổn thất , bộ điều khiển sử 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 (sử dụng đầu dò “xịn” chưa đủ mà cái chính là ta phải đặt đúng vị trí trong dòng chảy). Để cải thiện những điều này thì khó thực hiện, cần phải có thêm thời gian và công sức. Bài 2: Thực hành truyền nhiệt ống xoắn Ngày thực hành: 24-10-2010 Sinh Viên: Ngô Mạnh Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hành: Sáng Chủ nhật Tổ thực hành: 2 Điểm: Lời phê của thầy: 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách (bài thực hành này chủ yếu khảo sát quá trình làm nguội). Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều. Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết 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 nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VN (l/ph) 2 3 4 T2 (oC) Nóng ra T3 (oC) Nóng vào T4 (oC) Lạnh ra T5 (oC) Lạnh vào 70 55 70 48 31 69 54 69 47 31 69 51 69 41 31 69 50 68 39 31 68 57 68 47 30 67 55 67 42 30 66 55 66 42 29 66 53 66 40 29 66 57 65 47 29 65 56 65 46 29 T1 (oC) VL (l/ph) Nồi đun 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 11 12 13 14 15 16 4 5 2 3 4 5 5 65 54 65 42 29 65 53 65 39 29 64 57 64 46 29 64 56 64 46 29 64 55 64 42 29 63 54 63 40 29 T2 (oC) Nóng ra T3 (oC) Nóng vào T4 (oC) Lạnh vào T5 (oC) Lạnh ra 64 50 63 28 41 64 49 64 28 41 64 48 64 28 40 64 47 64 28 38 64 54 64 28 42 65 54 64 28 43 64 53 64 28 42 64 51 64 28 41 64 56 64 28 44 64 55 64 28 44 64 54 64 28 43 63 53 64 28 42 63 57 63 28 44 63 56 63 28 44 63 55 63 28 43 62 53 63 28 42 2.2. Trường hợp ngược chiều: Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 T1 (oC) VL (l/ph) Nồi đun VN (l/ph) 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu suất nhiệt độ: -Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt: Ta có: N  TVN  TRN .100% TVN  TVL N  TRL  TVL .100% TVN  TVL  hi   N  L 2 TN  Tnong _ vao  Tnong _ ra TL  Tlanh _ ra  Tlanh _ vao 3.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: -Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: 103 GN  VN . . nuoc 60 GL  VL . 103 . nuoc 60 Với nuoc phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm: nuoc  0, 000015324364.T 3  0, 00584994855.T 2  0, 016286058705.T  1000, 04105055224 (Tính GN thì T  T2  T3 T T ); tính GL thì T  4 5 ) 2 2 -Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn thất: QN  C N .GN .TN  4,19.103.G N .TN (Cp= 4,19.103 J/kg ở 710C) QL  C L .GL .TL  4,18.103.GL .TL (Cp= 4,18.103 J/kg ở 710C) Q f  QN  QL -Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:  QL .100% QN 3.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 3.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: tmax  t nong _ vao  tlanh _ vao tmin  tnong _ ra  tlanh _ ra -Trường hợp ngược chiều: Ta xét: t1  tnong _ vao  tlanh _ ra t2  tnong _ ra  tlanh _ vao Cái nào lớn hơn thì là t max . Cái nào bé hơn thì là tmin .