Phúc trình thí nghiệm quá trình thiết bị bài NHIỆT ĐỘNG lực học

Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh
Trường Đại học Bách Khoa
Khoa Kỹ thuật Hóa học
BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ

Phúc trình thí nghiệm
Q trình & Thiết bị

Bài:
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

CBHD:
Sinh viên:
MSSV:
Nhóm:
Lớp:
Ngày TN : 17/01/2022

Năm học 2022– 2023
1


1.

TRÍCH

YẾU

3
1.1 Mục đích thí nghiệm
1.2

3

Kết

quả

thí

nghiệm

THUYẾT

THÍ

NGHIỆM

3

2.

LÝ

4
2.1

Phân

loại

trạng

thái

khơng

khí

ẩm

4
2.2

Các

thơng

số

đặc

trưng

cho

khơng

khí

ẩm

5

3.

THIẾT

BỊ

THÍ

NGHIỆM

6
3.1

Mơ

hình

thí

nghiệm

6
3.2

Mơ

tả

sơ

đồ

6

4.

PHƯƠNG

PHÁP

THÍ

NGHIỆM

thí

nghiệm

8
4.1

Nội

dung

8
4.2

Quy

trình

vận

hành

8

5.

KẾT

QUẢ

THÍ

NGHIỆM

9
2


5.1

Đồ

thị

13
5.2

Tính

tốn

số

liệu

17

6.

BÀN

LUẬN

BỔ

SUNG

20

7.
24

8.

TÀI

LIỆU

THAM

KHẢO

24

1. TRÍCH YẾU
1.1 Mục đích thí nghiệm
Sinh viên tìm hiểu bằng thực tế một số vấn đề cơ bản về lý thuyết đã học trong môn
học
Nhiệt động lực học kỹ thuật. Từ đó giúp sinh viên có một khái niệm chung về mơn
học, hiểu được vai trị và sự áp dụng của nó trong cơng nghiệp và đời sống.
1.2 Kết quả thí nghiệm
Bảng 1. Số liệu thí nghiệm với trường hợp sử dụng hơi bão hòa
Lầ
n
đo

T1

T1’

T2

T2’

T3

T3’

T4

T4’

V

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(ml/phút
)

3


v1
= 2,6
m/s
v2
= 3,4
m/s
v3
= 4,2
m/s

1

30,70 28,40 25,30 21,10 49,20 35,30 41,40 33,20

23,51

2

30,80 28,50 25,50 21,20 50,20 36,20 39,80 34,30

19,50

TB

30,75 28,45 25,40 21,15 49,70 35,75 40,60 33,75

21,51

1

30,70 28,60 26,10 22,30 45,70 35,00 39,00 32,30

19,00

2

29,80 28,70 26,20 22,20 45,60 34,90 37,70 33,00

18,00

TB

30,25 28,65 26,15 22,25 45,65 34,95 38,35 32,65

18,50

1

29,70 28,80 26,90 22,50 43,60 34,20 36,90 31,80

12,00

2

29,80 28,90 26,80 22,50 43,50 34,30 36,90 32,10

11,33

TB

29,75 28,85 26,85 22,50 43,55 34,25 36,90 31,95

11,67

Trong đó v (m/s) là vận tốc gió tại đầu ra của ống khí động; Ti (oC) là nhiệt độ bầu khô
và Ti’ là nhiệt độ bầu ướt tại 4 vị trí khác nhau xác định trên ống khí động; V (ml/phút)
là lượng nước ngưng tụ trong một phút tại dàn lạnh.

Bảng 2. Số liệu thí nghiệm với trường hợp sử dụng hơi quá nhiệt

v1
= 2,6
m/s
v2
= 3,4
m/s

Lần

T1

T1’

T2

T2’

T3

T3’

T4

T4’

V

đo

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

(ml/phút
)

1

30,20 29,10 23,90 19,30 52,80 38,70 40,50 34,20

10,00

2

30,80 28,90 24,20 19,00 53,20 38,80 41,90 33,30

10,00

TB

30,50 29,00 24,05 19,15 53,00 38,75 41,20 33,75

10,00

1

31,10 29,00 25,40 22,10 42,70 34,50 40,80 33,30

13,00

2

31,40 29,30 26,00 23,20 41,50 34,10 41,70 32,90

11,50

TB

31,25 29,15 25,70 22,65 42,10 34,30 41,25 33,10

12,25

4


v3

1

31,40 29,40 25,90 24,20 40,70 33,70 40,00 32,70

13,50

2

31,00 29,00 25,80 23,80 40,10 33,20 37,60 31,10

13,00

TB

31,20 29,20 25,85 24,00 40,40 33,45 38,80 31,90

13,25

= 4,2
m/s

Trong đó v (m/s) là vận tốc gió tại đầu ra của ống khí động; Ti (oC) là nhiệt độ bầu khô
và Ti’ là nhiệt độ bầu ướt tại 4 vị trí khác nhau xác định trên ống khí động; V (ml/phút)
là lượng nước ngưng tụ trong một phút tại dàn lạnh.

2. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM :
2.1 Phân loại trạng thái khơng khí ẩm:
Các loại khơng khí ẩm:

- Khơng khí ẩm chưa bão hịa: là loại khơng khí ẩm mà lượng hơi nước chứa
trong đó chưa đến mức tối đa. Khơng khí ẩm chưa bão hịa cịn có khả năng
chứa thêm hơi nước. Trạng thái của hơi nước trong khơng khí ẩm chưa bão hịa
là hơi q nhiệt. Phần áp suất hơi nước trong khơng khí ẩm chưa bão hòa nhỏ
hơn áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ khơng khí ẩm (Ph< Phs).
- Khơng khí ẩm bão hịa: là khơng khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa tới mức
tối đa tức là  Gh = Ghmax. Trong khơng khí ẩm bão hịa trạng thái của hơi nước là
hơi bão hịa khơ, như vậy phần áp suất của hơi nước trong khơng khí ẩm bão hòa
bằng áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ khơng khí ẩm (Ph = Phs).
- Khơng khí ẩm q bão hịa: là loại khơng khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa
tới mức tối đa và còn chứa thêm cả nước ngưng tụ. Nếu nhiệt độ thấp dưới 0 C
sẽ có băng và tuyết. Trạng thái của hơi nước trong khơng khí ẩm q bão hịa là
hơi bão hịa ẩm.
o

2.2 Các thơng số đặc trưng cho khơng khí ẩm
THƠNG
SỐ

Độ ẩm
tương đối

KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ

ĐỊNH NGHĨA
- Là tỷ số giữa lượng ẩm có trong khơng khí với lượng
ẩm tối đa có thể chứa được ở cùng nhiệt độ và áp suất.

ϕ

%
P , P : áp suất hơi riêng phần và áp suất hơi bão hòa của
nước ở cùng nhiệt độ.
- Là lượng ẩm chứa trong 1 kg khơng khí khơ.
h

Hàm ẩm
(độ ẩm

x (d,y)

Kg ẩm/
kg

bh

5


khơng
khí khơ

tuyệt đối)

H = C .t + (r + C t).x = t + (2493 + 1,97t).x
kkk

Nhiệt hàm

H (I)

KJ/ kg
khơng
khí khô

h

C = 1 kJ/kg.độ     : nhiệt dung riêng của kkk
kkk

t ( C)                       : nhiệt độ của không khí 
o

r = 2493 kJ/kg.độ   : nhiệt hóa hơi của nước ở 0 C
o

C = 1,97 kJ/kg.độ  : nhiệt dung riêng của hơi nước
h

Nhiệt độ
bầu khô

Nhiệt độ
bầu ướt

t (t , τ)
k

t

ư

C

o

C

o

- Xác định nhiệt độ của khơng khí bằng nhiệt kế thông
thường.

- Khi cho nước bốc hơi đoạn nhiệt trong khơng khí ẩm,
nước bốc hơi thu nhiệt  nhiệt độ khơng khí giảm

xuống  giảm đến lúc nhiệt độ khơng thay đổi thì ta
gọi là nhiệt độ bầu ướt.
- Nó đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt để làm bốc hơi ẩm
của khơng khí.

Thế sấy

ε

C

o

- Là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút ẩm của khơng
khí.
ε=t -t
k

Nhiệt độ
điểm
sương

t

s

C

o

ư

- Làm lạnh khơng khí ẩm ở x = const cho đến khi đạt
trạng thái bão hòa (ϕ = 1), xuất hiện sương thì ta gọi là
nhiệt độ điểm sương. Đó là nhiệt độ giới hạn của việc
làm lạnh khơng khí ở x = const.

Phân loại trạng thái hơi nước:
- Hơi nước bão hòa: khi chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ sôi tạo nên một áp suất hơi trên
bề mặt chất lỏng, áp suất này tăng dần cho đến một giá trị xác định P bh. Lúc này có sự
cân bằng động: bao nhiêu lỏng bốc hơi sẽ có bấy nhiêu lỏng ngưng tụ.Ta nói: hơi nước
đạt trạng thái bão hồ.
- Hơi q nhiệt: chính là hơi nước bão hịa được gia nhiệt làm tăng nhiệt độ nhưng áp
suất hơi không đổi.

6


3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM :
3.1 Mơ hình thí nghiệm :
Sơ đồ ngun lý của mơ hình thí nghiệm được biểu diễn trên hình 1. Nó là một ống khí
động, trong đó khơng khí được thổi qua từ đầu này đến đầu kia của ống và lần lượt
được làm lạnh bằng dẫn bốc hơi của máy lạnh, sấy nóng bằng điện trở và làm ẩm bằng
cách phun hơi nước từ một bình tạo hơi.
3.2 Mơ tả sơ đồ :
Khơng khí nhờ quạt gió (có cửa điều chỉnh lưu lượng) 1 thổi qua ống khí động 2, lần
lượt được làm lạnh trong giàn lạnh 4, sau đó được sấy nóng bằng điện trở trong thiết bị
sấy 5, sau đó được làm ẩm bằng vòi phun hơi 6 và được thổi ra ngồi. Ở các vị trí
trước và sau mỗi thiết bị nằm trong ống khí động đều có đặt các nhiệt kế bầu khô 7 và
các nhiệt kế bầu ướt 8 để đo nhiệt độ và độ ẩm của khơng khí. Tại đầu ra của ống khí

động có đặt đồng hồ đo vận tốc gió 9 để xác định lưu lượng gió thổi qua ống. Phía
dưới giàn lạnh 4 có đặt dụng cụ đo thể tích nhằm xác định lưu lượng nước ngưng tụ từ
khơng khí bị làm lạnh.

7


Hình 1 :Sơ đồ hệ thống thí nghiệm nhiệt động lực học

1. Quạt gió

2. Ống khí động

3. Hệ thống lạnh

4. Dàn bay hơi

5. Thiết bị sấy nóng khơng khí bằng điện trở

6. Vịi phun hơi

7. Nhiệt kế bầu khơ

8. Nhiệt kế bầu ướt

9. Van an toàn

10. Đồng hồ đo áp suất

11. Đồng hồ đo nhiệt độ

12. Van xả đáy

13. Nồi hơi
14. Núm điều chỉnh độ mở cửa hút của quạt gió
15. Tủ điều khiển
R1. Điện trở đun nước trong nồi hơi
R2. Điện trở hơi quá nhiệt

8


4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
4.1. Nội dung thí nghiệm:
1) Xác định trạng thái khơng khí bao gồm nhiệt độ, độ ẩm của khơng khí tại các vị trí
trước dàn lạnh (4) cũng là trạng thái của khơng khí ở mơi trường xung quanh; trước
thiết bị sấy nóng khơng khí (5) (sau dàn lạnh (4)), trước vòi phun hơi (6) và sau vịi
phun hơi (6) (thải ra ngồi mơi trường). Từ các số liệu đo được, sinh viên xác định các
quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí trên giản đồ I-d và trên cơ sở đó xác định
enthalpy và độ chứa hơi của khơng khí tại các vị trí nói trên.
2) Tính tốn cân bằng nhiệt của ống khí động bao gồm xác định lưu lương khơng khí
thổi qua ống, xác định năng suất lạnh của dàn lạnh và phụ tải nhiệt của thiết bị sấy.
4.2. Quy trình vận hành :
Chuẩn bị:
1) Châm nước đầy các cốc của nhiệt kế bầu ướt
2) Bật công tắc tổng, kiểm tra đèn báo đủ ba pha trên tủ điện
3) Kiểm tra van xả hơi ở vị trí mở hồn tồn, kim áp kế trên nồi hơi chỉ tại 0 kg/cm2
4) Mở công tắc cấp nước, cấp nước cho nồi hơi đến vạch quy định trên ống thủy
5) Tắt công tắc cấp nước, khóa van xả hơi, mở cơng tắc hơi bão hịa để điện trở đun
nước trong nồi hơi hoạt động

6) Bật quạt thổi khơng khí, điều chỉnh vận tốc khơng khí bằng cách điều chỉnh khe hở
của cửa gió
7) Bật cơng tắc hệ thống lạnh, nhiệt độ cài đặt 18-22 oC
8) Bật cơng tắc điện trở gia nhiệt cho khơng khí (có thể sử dụng điện trở R1 hay R2,
hoặc cả hai điện trở).
9) Theo dõi nhiệt độ và áp suất tại nồi hơi. Khi áp suất trong nồi hơi đạt 1,5 kg/cm2
thì mở van phun hơi để đẩy nước ngưng trong ống phun hơi ra ngồi. Sau đó khóa van
phun hơi lại.
10) Khi áp suất nồi hơi đạt 1,5 kg/cm2 thì bắt đầu làm thí nghiệm bằng cách xả nhẹ
van phun hơi. Lúc này nhiệt độ bầu khô và bầu ướt tại vị trí sau van phun hơi bắt đầu
thay đổi liên tục; chờ cho nhiệt độ bầu khô và bầu ướt ổn định thì ghi nhận lại các
nhiệt độ đo được ở 4 vị trí khác nhau trên ống khí động. Trong q trình đó, tiến hành
đo lưu lượng nước ngưng tụ phía sau dàn lạnh bằng ống đong (lưu lượng ml/phút).
11) Khi tiến hành thí nghiệm ở chế độ hơi quá nhiệt : khi trong nồi hơi đã có hơi bão
hịa thì bật cơng tắc điện trở để tạo hơi quá nhiệt. Để hệ thống tiếp tục ổn định, áp suất
nồi hơi đạt 1,5 kg/cm2 thì tiến hành phép đo cho hơi quá nhiệt tương tự như với hơi
bão hòa.
12) Thay đổi chế độ hoạt động khác bằng cách thay đổi vị trí cửa gió, tăng hoặc giảm
điện trở, tăng hoặc giảm lượng hơi phun vào.
9


Chú ý: Mực nước trong bình hơi được kiểm tra sau 6 thí nghiệm bằng cách tắt điện trở
hơi bão hòa, xả hòan tòan van phun hơi, chờ áp suất nồi hơi trở về 0 kg/cm2 .Sau đó
mở van cấp nước thơng giữa nồi hơi và bình chứa nước để cấp thêm nước cho nồi hơi.
Mực nước cấp ngang với áp kế đo hơi bão hịa.

5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM :
Bảng 3. Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm của mơi trường

v
(m/s)

Lần
đo
1

2,6

2
TB
1

3,4

2
TB
1

4,2

2
TB

Trạng thái
hơi
Bão hịa
Q nhiệt
Bão hịa
Q nhiệt

Bão hịa
Q nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt

T1
o
( C)

T1’
(oC)

ϕ1
(%)

i1
(kJ/kg
)

d1

(kg/kg
)

30,70
30,20
30,80
30,80
30,75
30,50
30,70
31,10
29,80
31,40
30,25
31,25
29,70
31,40
29,80
31,00
29,75
31,20

28,40
29,10
28,50
28,90
28,45
29,00
28,60
29,00

28,70
29,30
28,65
29,15
28,80
29,40
28,90
29,00
28,85
29,20

84,23
92,21
84,26
86.90
84,24
89,52
85,55
85,65
92,15
85,72
88,79
85,69
93,54
86,38
93,56
86,28
93,55
86,33

91,77
95,30
92,26
94,26
92,02
94,78
92,76
94,75
93,30
96,26
93,03
95,50
93,81
96,77
94,31
94,75
94,06
95,76

0,024
0,025
0,024
0,025
0,024
0,025
0,024
0,025
0,025
0,025
0,025

0,025
0,025
0,026
0,025
0,025
0,025
0,025

10


Bảng 4. Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau dàn lạnh
v
(m/s)

Lần
đo
1

2,6

2
TB
1

3,4

2
TB
1

4,2

2
TB

Trạng thái
hơi
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt

T2
o
( C)

T2’
(oC)

ϕ2
(%)

i2
(kJ/kg
)

d2
(kg/kg
)

25,30
23,90
25,50
24,20
25,40
24,05
26,10
25,40
26,20
26,00
26,15
25,70
26,90
25,90
26,80

25,80
26,85
25,85

21,10
19,30
21,20
19,00
21,15
19,15
22,30
22,10
22,20
23,20
22,25
22,65
22,50
24,20
22,50
23,80
22,50
24,00

69,11
65,38
68,57
61,54
68,84
63,44
72,32

75,38
71,03
79,18
71,67
77,28
68,82
87,06
69,41
84,84
69.11
85,95

61,24
55,05
61,59
54,05
61,41
54,55
65,63
64,90
65,25
69,10
65,44
66,97
66,35
73,11
66,36
71,49
66,36
72,30

0,014
0,012
0,014
0,012
0,014
0,012
0,015
0,015
0,015
0,017
0,015
0,016
0,015
0,018
0,015
0,018
0,015
0,018

11


Bảng 5. Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau thiết bị sấy

v
(m/s)

Lần
đo

1

2,6

2
TB
1

3,4

2
TB
1

4,2

2
TB

Trạng thái
hơi
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa

Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt

T3
(oC)

T3’
(oC)

ϕ3
(%)

i3
(kJ/kg
)

d3
(kg/kg)

49,20
52,80
50,20
53,20

49,70
53,00
45,70
42,70
45,60
41,50
45,65
42,10
43,60
40,70
43,50
40,10
43,55
40,40

35,30
38,70
36,20
38,80
35,75
38,75
35,00
34,50
34,90
34,10
34,95
34,30
34,20
33,70
34,30

33,20
34,25
33,45

40,74
42,30
41,05
41,61
40,90
41,95
49,72
58,13
49,66
61,04
49,69
59,56
53,59
62,47
54,35
62,63
53,97
62,55

130,53
155,07
136,64
155,84
133,55
155,45
128,74

125,64
128,08
123,14
128,41
124,39
123,66
120,67
124,30
117,62
123,98
119,13

0,031
0,039
0,033
0,039
0,032
0,039
0,032
0,032
0,032
0.032
0,032
0,032
0,031
0,031
0,031
0,030
0,031
0,030

12


Bảng 6. Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau vòi phun hơi
v
(m/s)

Lần
đo
1

2,6

2
TB
1

3,4

2
TB
1

4,2

2
TB

Trạng thái

hơi
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt
Bão hòa
Quá nhiệt

T4
( C)

T4’
(oC)

ϕ4
(%)

i4

(kJ/kg)

d4
(kg/kg)

41,40
40,50
39,80
41,90
40,60
41,20
39,00
40,80
37,70
41,70
38,35
41,25
36,90
40,00
36,90
37,60
36,90
38,80

33,20
34,20
34,30
33,30
33,75
33,75

32,30
33,30
33,00
32,90
32,65
33,10
31,80
32,70
32,10
31,10
31,95
31,90

57,41
65,68
69,29
55,95
63,12
60,65
63,00
60,21
72,54
54,97
67,63
57,54
70,07
60,70
71,67
63,23
70,87

61,93

117,54
123,84
124,52
118,12
120,99
120,95
112,30
118,19
116,54
115,71
114,40
116,94
109,52
114,60
111,25
105,53
110,38
109,99

0,030
0,032
0,032
0,030
0,031
0,031
0,028
0,030
0,031

0,029
0,030
0,029
0,028
0,029
0.030
0,026
0,029
0,028

o

13


5.1 Đồ thị
Trình bày phương pháp xác định các thơng số thu được trên giản đồ i-d với vận tốc gió
v1 trường hợp phun hơi bão hịa:
*Xác định các thơng số của khơng khí:
Trên giản đồ i – d, căn cứ vào nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt, ta xác định độ ẩm
tương đối ϕ (%), enthalpy i (kJ/kg) và độ chứa hơi d (kg/kg) của không khí tại các
điểm.
Từ nhiệt độ T’ dóng theo đường t = const, cắt đường ϕ = 1 tại điểm A.
Đường i = const qua A cho ta biết giá trị i của trạng thái khơng khí cần xác định.
Từ A theo đường i = const cắt đường T tại điểm B là trạng thái của khơng khí được
xác định bởi hai thông số T và T’.
Đường ϕ = const qua B cho biết độ ẩm tương đối của khơng khí.
Từ B kẻ 1 đường thẳng vng góc với trục d, từ đó ta xác định được giá trị d.

14

Hình 1: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi bão hịa tại v=2,6 m/s

Hình 2: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi bão hòa tại v= 3,4 m/s

15


Hình 3: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi bão hịa tại v= 4,2 m/s

Hình 4: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi quá nhiệt tại v= 2,6 m/s

16


Hình 5: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi q nhiệt tại v= 3,4 m/s

Hình 6: Q trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm - hơi quá nhiệt tại v= 4,2 m/s

17


5.2 Kết quả tính tốn
Trình bày phương pháp, cơng thức và tính tốn các giá trị với vận tốc gió v3 trường
hợp phun hơi quá nhiệt:
a)Xác định lưu lượng không khí chuyển động trong ống khí động :
Lưu lượng khối lượng Gkk (kg/s) của khơng khí chuyển động trong ống khí động được
xác định bằng cơng thức sau đây:
Gkk = v.F. ρ

Trong đó:
v: vận tốc gió đo tại đầu vào của ống khí động (Bảng 2), m/s
F = 0,0144 m2: diện tích miệng ra của ống khí động.
ρ: khối lượng riêng của khơng khí (Bảng 7), kg/m3
b)Tính tốn dàn lạnh :
+ Năng suất lạnh của dàn lạnh Qo:
Qo = Gkk. (i1 – i2)

kW

Trong đó:
Gkk: lưu lượng trọng lượng của khơng khí chuyển động trong ống khí động
i1 và i2: enthalpy của khơng khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bảng 3 và Bảng 4) ,
kJ/kg

+ Lượng nước tách ra từ dàn lạnh theo tính tốn lý thuyết Gnước :
Gnước = 3600. Gkk. (d2 – d1)

kg/h

Trong đó:
d1 và d2: độ chứa hơi của khơng khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bảng 3 và Bảng 4),
kg/kg

+ Lượng nước thực tế tách ra từ dàn lạnh G’nước :
18


G 'nuoc (kg / h) 

0,06.V
1

Trong đó:
V1: mẫu đo lượng nước tách ra từ dàn lạnh (Bảng 2), ml
τ1: thời gian lấy mẫu đo lượng nước nói trên (Bảng 2), phút

c) Tính thiết bị sấy khơng khí:
Phụ tải nhiệt của thiết bị sấy khơng khí Q :
Q = Gkk. (i3 – i2) kW
Trong đó: i2 và i3: enthalpy của khơng khí vào và ra khỏi thiết bị sấy nóng khơng khí
(Bảng 4 và Bảng 5), kJ/kg
Tính tốn các giá trị với vận tốc gió v3 trường hợp phun hơi quá nhiệt:
v3 = 4,2 m/s

F = 0,0144 m2

ρ = 1,1602 kg/m3

i1 = 95,76 kJ/kg

i2 = 72,3 kJ/kg

i3 = 119,13 kg/kg

d2 = 0,025 kg/kg

d1 = 0,018 kg/kg

V3 = 13,25 ml/ph

Ta có: Gkk = v.F. ρ = 4,2 .0,0144 .1,1602 = 0,07 (kg/s)
Ta có: Qo = Gkk. (i1 – i2) = 0,07 .(95,76 - 72,3) = 1,642 kW
Ta có: Gnước = 3600. Gkk. (d2 – d1) = 3600. 0,07. (0,025 - 0,018) = 1,767 (kg/h)

Ta có:
Ta có:

G 'nuoc 

0,06.V 0.06.13,25

 0,795 ( kg / h)
1
1

Q = Gkk. (i3 – i2) = 0,07. (119,13 - 72,3) = 3,278 kW
19


- Ứng với các giá trị vận tốc v1 và v2 tính tốn tương tự.

Bảng 8. Các giá trị tính tốn
v
(m/s)

2,6
3,4
4,2

Trạng

thái hơi

ρ
(kg/m3)

Gkk
(kg/s)

Qo
(kW)

Gnước
(kg/h)

G’nước
(kg/h)

Q
(kW)

Bão hịa
Q nhiệt
Bão hịa
Q nhiệt
Bão hịa
Q nhiệt

1,162
1,163
1,164

1,160
1,165
1,160

0,044
0,044
0,057
0,057
0,071
0,070

1,332
1,752
1,572
1,620
1,952
1,646

1,535
2,069
1,867
1,840
2,461
1,767

1,291
0,6
1,11
0,735
0,700

0,795

3,138
4,393
3,589
3,261
4,059
3,278

Cơng suất thực tế của dàn lạnh: Qo’ = 1 Hp = 746 (W) = 0,746 (kW)
Lượng nhiệt do dòng điện cung cấp qua điện trở: 
 Một điện trở: Q’ = 1 (kW) 
 Hai điện trở: Q’ = 2 (kW)

20


6. BÀN LUẬN:
1) Nhận xét kết quả thí nghiệm thơ
- Khi đi qua dàn lạnh: độ ẩm tuyệt đối d của khơng khí khơng đổi hoặc giảm do có
nước ngưng tụ làm giảm hàm lượng của nước trong khơng khí ẩm, cịn nhiệt độ của
khơng khí thì giảm dần. Theo lý thuyết nhiệt độ của khơng khí sẽ giảm đến nhiệt độ
điểm sương và độ ẩm tương đối sẽ đạt trạng thái bão hòa ϕ=1. Tại nhiệt độ điểm
sương, nước bắt đầu ngưng tụ. Tuy nhiên, khi khơng khí đi ra khỏi dàn lạnh đã nhận
thêm nhiệt lượng của môi trường xung quanh nên vận tốc gió cũng sẽ có ảnh hưởng
đến kết quả thí nghiệm.
- Khi đi qua thiết bị sấy: Nhiệt độ của khơng khí tăng dần và độ ẩm tương đối ϕ giảm
dần. Tuy nhiên vẫn có sự thay đổi trạng thái của khơng khí khơng giống so với lý
thuyết khi q trình sấy nóng này diễn ra ở điều kiện độ ẩm tuyệt đối d tăng dần chứ
khơng phải d khơng đổi như lý thuyết. Đó là do khơng khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy

đã nhận thêm lượng ẩm từ môi trường xung quanh trước khi đến nhiệt kế bầu khô và
nhiệt kế bầu ướt.
- Khi đi qua vòi phun hơi: Độ ẩm tuyệt đối d tăng do khơng khí nhận thêm ẩm,
enthalpy i của q trình phun hơi bão hịa khơng lớn hơn phun hơi quá nhiệt như lý
thuyết mà có trường hợp lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Kết quả ít nhiều sẽ có sự sai số do
đồng hồ đo nhiệt độ khơng đủ chính xác, hệ thống thiết bị đã cũ.

2) Nhận xét ảnh hưởng của lưu lượng gió lên sự thay đổi trạng thái khơng khí tại 4
điểm trong ống khí động trong hai trường hợp phun hơi bão hòa và hơi quá nhiệt
Ảnh hưởng của lưu lượng gió:
- Khi thay đổi vận tốc, trong trường hợp phun hơi bão hòa: Nhiệt độ thay đổi không
đáng kể, trạng thái tại 4 điểm trong ống cũng thay đổi không đáng kể, độ chênh lệch
của φ (%), I, d không lớn.
- Khi thay đổi lưu lượng gió trường hợp phun hơi quá nhiệt: Nhiệt độ hầu như khơng
chênh lệch, trạng thái khơng khí thay đổi không đáng kể.

21


3) Nhận xét ảnh hưởng của hơi quá nhiệt và hơi bão hịa lên sự thay đổi trạng thái
khơng khí trước khi đi ra khỏi ống khí động
- Hơi quá nhiệt và hơi bão hòa làm thay đổi trạng thái của khơng khí:
Làm giảm nhiệt độ sau khi qua thiết bị sấy. Đồng thời làm tăng độ ẩm của không khí
lên rất nhiều. Enthalpy I cũng tăng lên do khơng khí nhận thêm lượng nhiệt từ hơi
nước bão hịa và hơi nước quá nhiệt. Nhưng độ tăng của hơi nước bão hòa nhiều hơn
hơi nước quá nhiệt.

4) So sánh giữa lý thuyết và thực tế các quá trình thay đổi trạng thái khơng khí ẩm
dựa trên giản đồ i-d, trình bày nguyên nhân của sự khác biệt (nếu có)
Sự thay đổi trạng thái của khơng khí khi đi qua ống khí động được biểu diễn trên các

đồ
thị từ 1 đến 9. Nhìn chung, chúng có dạng như sau:

- Khi đi qua dàn lạnh (AB, BC): sự thay đổi trạng thái của khơng khí khơng giống so
với lý thuyết. Tại vị trí cuối cùng của q trình làm lạnh (điểm C), trạng thái của
khơng khí khơng phải là bão hịa như lý thuyết mà là trạng thái chưa bão hịa. Đó là do
khi khơng khí đi ra khỏi dàn lạnh đã nhận thêm nhiệt lượng từ môi trường xung quanh
trước khi đến nhiệt kế bầu khô và nhiệt kế bầu ướt.
22


- Khi đi qua thiết bị sấy (CD): sự thay đổi trạng thái của khơng khí khơng giống so với
lý thuyết. Q trình sấy nóng này khơng phải diễn ra ở điều kiện độ ẩm tuyệt đối d
không đổi như lý thuyết mà ở đây d lại tăng dần. Đó là do khơng khí sau khi ra khỏi
thiết bị sấy đã nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước khi đến nhiệt kế bầu khô
và nhiệt kế bầu ướt.
- Khi đi qua vòi phun hơi nước (DE, DE’) : sự thay đổi trạng thái của khơng khí giống
với lý thuyết. Do môi trường xung quanh không ảnh hưởng nhiều đến kết quả.
Nguyên nhân của sự khác biệt
- Sai số do đọc nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt trên đồng hồ hiện số: các số hiện
trên đồng hồ hiện số thường không ổn định mà dao động trong khoảng 1 ÷2 ० C nên số
đọc được khơng chính xác lắm.
- Sai số do đo lưu lượng nước ngưng: do đọc thể tích trên ống đong và bấm thời gian
chưa chính xác.
- Sai số do thiết bị: lưu lượng khí vào khơng ổn định, thiết bị khơng được cách nhiệt và
cách ẩm tuyệt đối với môi trường xung quanh,...
- Sai số do tính tốn: sai số do việc tra các giá trị , i, d trên giản đồ i – d.

5) So sánh các giá trị tính tốn thu được theo cơng thức và thực tế, trình bày nguyên
nhân của sự khác biệt (nếu có)

So sánh các giá trị tính tốn thu được theo lý thuyết và thực tế
- Năng suất lạnh của dàn lạnh:
Theo lý thuyết: Q0 = (1,3 ÷ 2,0) kW
Thực tế: Q0’ = 0,746 kW
⇒ Giá trị tính tốn theo lý thuyết lớn hơn so với giá trị thực tế do có sự thất thốt nhiệt
ra môi trường xung quanh, làm cho nhiệt lượng mà khơng khí tỏa ra lớn hơn nhiệt
lượng mà dàn lạnh nhận được.
- Lượng nước tách ra từ dàn lạnh:
Theo lý thuyết: Gnước = (1,5 ÷ 2,5) kg/h
Thực tế: G’nước = (0,6 ÷ 1,3) kg/h
⇒ Giá trị tính tốn theo lý thuyết lớn hơn so với giá trị thực tế.
- Lượng nhiệt do thiết bị sấy cung cấp:
Theo lý thuyết: Q = (3,1 ÷ 4,4) kW
Thực tế: Q’ = 2 kW

23


⇒ Giá trị tính tốn theo lý thuyết lớn hơn so với giá trị thực tế do có sự cấp nhiệt từ
môi trường xung quanh, làm cho nhiệt lượng mà khơng khí nhận được lớn hơn nhiệt
lượng do thiết bị sấy cung cấp.
Nguyên nhân dẫn đến sai số giữa thực tế và lý thuyết
- Sai số do thể tích của ống khí động: Thể tích này có thể khơng đủ lớn để đảm bảo các
q trình xảy ra khơng ảnh hưởng lẫn nhau. Các q trình xảy ra cho khơng khí ẩm
gần như là liên tục, mặc dù xác định vùng làm việc trước và sau của mỗi quá trình,
xem vùng làm việc sau của q trình này chính là vùng làm việc trước của q trình
ngay sau nó, thực tế các vùng làm việc này không rõ ràng mà đan xen nhau.
- Sai số trong quá trình phun hơi: Để xác định là hơi quá nhiệt hay hơi bão hoà ta dựa
vào nhiệt độ đo ở nồi hơi và nhiệt độ tại van đầu vào của hơi. Tuy nhiên do khi thực
hiện với hơi quá nhiệt ta mở van nên áp suất thay đổi làm nhiệt độ cũng thay đổi, dẫn

đến việc xác định khơng chính xác.
- Sai số do đọc nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt trên đồng hồ hiện số: Các số hiện
trên đồng hồ hiện số thường không ổn định mà dao động trong khoảng 1 ÷ 2oC nên có
thể dẫn đến sai số khi xác định.
- Sai số do đo lưu lượng nước ngưng: Do đọc thể tích trên ống đong và bấm thời gian
khơng chính xác.
- Sai số do thiết bị: Do lưu lượng khí vào khơng ổn định, thiết bị không được cách
nhiệt và cách ẩm tuyệt đối với môi trường xung quanh,…
- Sai số do tính tốn: Sai số trong quá trình tra các giá trị ϕ, i, d trên giản đồ i – d.

24


7. BỔ SUNG
Bảng 7 : Khối lượng riêng của không khí ρ (kg/m3) phụ thuộc vào nhiệt độ t (oC) của
nó
t

30

31

ρ

1,165 1,161 1,157 1,154 1,150 1,146 1,142 1,139 1,135 1,131

t

40

ρ

1,128 1,124 1,121 1,117 1,114 1,110 1,107 1,103 1,100 1,096

t

50

ρ

1,093 1,089 1,086 1,083 1,079 1,076 1,073 1,070 1,066 1,063

t

60

ρ

1,060 1,057 1,054 1,051 1,047 1,044 1,041 1,039 1,035 1,032

t

70

ρ

1,029 1,026 1,023 1,020 1,017 1,014 1,011 1,009 1,006 1,003

41

51

61

71

32

42

52

62

72

33

43

53

63

73

34

44

54

64

74

35

45

55

65

75

36

46

56

66

76

37

47

57

67

77

38

48

58

68

78

39

49

59

69

79

8. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hồng Đình Tín, Lê Chí Hiệp, “Nhiệt động lực học kỹ thuật”, ĐHBK Tp. HCM,
1996.
[2] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bị – Tập 3 – Truyền khối”, ĐHBK

Tp.HCM,1997.

25