BÁO cáo THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG lực học TRUYỀN NHIỆT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
& TRUYỀN NHIỆT

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM
VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
* Hệ thống thí nghiệm

1: Quạt gió

2: Ống khí
động
3: Nhiệt kế khơ

1)

4: Dàn lạnh

PHÉP TÍNH TỐN MẪU: Dùng số liệu thí nghiệm đợt 1 lần 1

Lần 1
- Xác định d
Khí trước dàn lạnh;


TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

tư = 27

o

C dò bảng => ph = 0,03567 bar

d = 0,622.ph/(p-ph) = 0,622.0,03567/(1-0,03567) = 0,023 kg/kgkk =

23g/kgkk (áp suất khơng khí p = 1 bar)
Tương tự vậy ta xác định được d đối với khí sau giàn lạnh d = 12,23 g/kgkk

- Xác định I
Khí trước dàn lạnh :
I = tk+d(2500+1,93tk) = 28+0,023.(2500+1,93.28) = 86,76 kJ/kg
Tương tự vậy ta xác định được I đối với khí sau giàn lạnh I = 50,18 kJ/kg
Thí nghiệm đợt 1

Lần 1
- Xác định lượng ẩm tách ra theo tính tốn Vtt

Gkk = V .F.ρ
Trong đó:
. V là vận tốc trung bình của gió ra khỏi ống (m/s)
2
. F là diện tích của miệng ống (m ) (F=0,105x0,105=0,01103)
.ρ là khối lượng riêng của không khí (dị bảng)

Gkk = 6,86. 0,01103 . 1,212 = 0,0856 (kg/s)

Gn = Gkk . d = 0, 0856.(23 − 12, 23) = 0, 9219( g / s)
Lượng nước tách ra Vlt= Gn . t = 0,9219.15.60=889 g = 889 ml
- Sai số (%) = (Vlt - Vtt)/Vlt.100% = (889-370)/889.100% = 58,38%
- Xác định nhiệt luợng khơng khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

Q = Gkk . (Itb1 - Itb2) = 0,0856. (86,76 - 50,18)= 3,35 (kW)
Thí nghiệm đợt 1

Lần 1

- Nhiệt độ sơi tương ứng ts (dị bảng) ts = 6,912

o

C

- Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng tn (dò bảng) tn = 42,258

o

C

2) KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng 2 & 3: các thơng số trạng thái của khơng khí ẩm:
Thí nghiệm đợt 1
tk (
Lần 1
Lần 2
Lần 3

2
2
2

tk (
Lần 1

Lần 2
Lần 3
Lần 4

TIEU LUAN MOI download :

o

o

2
2
2
2


EBOOKBKMT.COM

Bảng 4 và 5: Các thông số khác liên quan đến khơng khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1

Vận
gió

khỏi
v (m
Lần 1
Lần 2
Lần 3

Vận
gió

khỏi
v (m
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4

Bảng 6 & 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh

Lần 1
Lần 2
Lần 3

Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4


TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

3) NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
a) Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí trên đồ thị t-d (hoặc

I-d).
+ Thí nghiệm 1: Dùng giá trị trung bình của thí nghiệm đợt 1 để vẽ đồ thị

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

+ Thí nghiệm 2: Dùng giá trị trung bình của thí nghiệm đợt 2 để vẽ đồ thị

b) Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính tốn và giá trị thực tế nhận xét.
- Lượng nước tách ra khỏi khơng khí lệch nhiều so với lý thuyết (40-60%).
- Ngun nhân:
+ Máy sài lâu năm, sai sót trong lúc lấy nước ra, sai số dụng cụ đo.
+ Không gian không ổn định làm ảnh hướng tới q trình thí nghiệm ( đông người tập

trung) nên làm ảnh hướng tới kết quả.

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

c) Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh lý

thuyết, bỏ qua độ q nhiệt q lạnh.
Do khơng có sự thay đổi nhiều về chu trình lạnh giữa 2 đợt thí nghiệm ( dùng cùng 1 hệ
thống thí nghiệm) nên ta vẽ chung đồ thị cho cả 2 đợt thí nghiệm lấy số liệu trung bình để
vẽ.

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

BÀI 2: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP (ε) CHO CHU TRÌNH
MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHƠNG

KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ
* Hệ thống thí nghiệm

Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như sau:

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu.
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi
1) SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1- Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình

Áp suất làm việc của hệ thống
Tại đầu đẩy của máy nén (Pk)

Tại đầu hút của máy nén (P0)

Bảng 2 – Các số liệu đo của không khí liên quan đến q trình lạnh

Nhiệt độ mơi trường (Ta)

320
320
320

Lưu ý: Nhiệt độ của khơng khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của mơi

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

trường xung quanh Ta
Bảng 3- Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh

Thơng số
Áp suất p (bar)
0

Nhiệt độ t ( C)
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)

2)

PHẦN TÍNH TỐN:
a.

Xác định các thông số trạng thái của tác nhân lạnh (bảng số liệu)

b.

Tính phụ tải của buồng lạnh:
q=

q trước=

q trên=
6

q trái=
6

q phải=
6


TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

q sau=

q trước=

- Diện tích các vách

Ftrước= Fsau= Ftrên= Fdưới=0,8 0,4=0,32 m2

Ftrái= Fphải=0,4 0,4=0,16 m2

- Nhiệt lượng truyền qua mỗi vách:

Qtrước = Ftrước. qtrước = 0,32.131,48 = 42,0736 W
Qsau = Fsau. qsau = 0,32.62,6 = 20 W
Qtrái = Ftrái. qtrái = 0,16.62,5 = 10 W
Qphải = Fphải . qphải = 0,16.130,44 = 20,8704 W
Qtrên = Ftrên. qtrên = 0,32.130,44 = 41,7408 W

Qdưới = Fdưới . qdưới = 0,32.62,8 = 20,096 W

- Phụ tải nhiệt của buồng lạnh:

Q0=

∑
Q

c. Xác định R22(kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh(bỏ qua tổn thất lạnh qua mơi
trường xung quanh) tính theo cơng thức:

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

G R12=

d. Xác định phụ tải tải nhiệt của thiết bị ngưng Qk:
-

qk=i2-i3=295,57-273,35=22,22 kJ/kg

-

Qk=GR12.qk=1,447.22,22=32,1524 kW

e. Xác định lưu lượng không khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kW):

Gkk=

Qk
−Cp3. T 3

f. Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW):

W=N=GR12(i2-i1)=1,447.(293,57-272,19)=30,937 kW
g. Xác định hệ số làm lạnh ε(COP) của chu trình:


TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

ε=

i1−i 4 272,19−165,256

=

=5BÀI

3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ

i 2−i 1 293,57−272,19

TRAO ĐỔI NHIỆT
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
1) PHÉP TÍNH TỐN MẪU
Dùng số liệu Thí nghiệm E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều lần test 1
Test
1

ΔT nóng = TI1-TI2 = 57-50,9 = 6,1 0C
ΔT lạnh = TI4-TI3 = 37,4-31,8 = 5,6 0C
a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu

lượng thể tích khác nhau:
- Ttb = (TI1+TI2)/2 = (57+50,9)/2 = 53,95 tra bảng ta được
- ρ = 986 kg/m3 ; cp = 4,176 kJ/kg.0K
- Q nóng = FI1.ρ nóng.(cp) nóng.ΔT nóng
-3

= 480.10 /3600.986.4,176.6,1 = 3,35 kJ/s
- Tương tự như vậy với Q lạnh ta được Q lạnh = 3,48 kJ/s
- Hiệu suất tổng

η = (Q lạnh / Q nóng).100% = (3,48/3,35).100% = 103,88%

b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

0

- ∆T vào = TI1-TI3 = 57-31,8 = 25,2 C
0

- ∆T ra = TI2-TI4 = 50,9-37,4 = 13,5 C
0

- ∆Tln = (∆T vào-∆T ra)/ln(∆T vào/∆T ra) = (25,2-13,5)/ln(25,2/13,5) = 18,75 C
- Chiều dài ống: L = 5.900 = 4500 mm
- Đường kính trung bình: dm = (dngoai + dtrong)/2 = (10+8)/2 = 9 mm
- Diện tích bề mặt: A = .dm.L = .4500.9.10-6 = 0,1272 m2
- Hệ số truyền nhiệt:

K = Q nóng/(A.∆Tln ) = 3,35/(0,1272.18,75) =1,405 kW/m2.0K
c) Xác định hệ số Re.
- Tiết diện ống S = .d2trong/4 = .82/4 = 50,27 mm2

- Tốc độ trung bình dịng chảy

= Ftb/S = ((480+540).10-3/3600)/(50,27.10-6) = 2,82m/s
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra

bảng): v = 0,6178.10-6 m2/s
- Hệ số Re dành cho ống tròn

Re =

.dtrong/v = 0,1015.8.10-3/(0,6178.10-6) =

36516 2) KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Test

FI1

FI2

TI1

(l/h)

(l/h)

(0C)

1

480

540

2

490

550

TIEU LUAN MOI download :


EBOOKBKMT.COM

3

460 600

67,5

4

500 600

68

5

550 650

67,6

Test

FI1

FI2

(l/h)

(l/h)

TI1
(0C)

1

550 650

67,3

2

500 600

66,9

3

480 630

66,3

4

460 650

66

5

520 530

65,6

T
FI1
es
t

FI2

TI1
o

(l/h)

(l/h)

C

1

270

550

2

350

550

3

250

580

4

220

670

5

270

580

65,
3
65

64,
7
64,
5
64,
2

E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
T
FI1
es
t

1

FI2

TI1
o

(l/h)

(l/h)

270

C

580

64,
2


2

250

620

3

420

670

4

500

550

TIEU LUAN MOI download :

64,
2
64,
2
64

EBOOKBKMT.COM

5

360

580

3) NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
a) Hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
- Hệ số truyền nhiệt nhìn chung có sự thay đổi không quá lớn giữa các lần test đối với

hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn
- Hệ số truyền nhiệt khi trao đổi nhiệt ngược chiều lớn hơn so với khi trao đổi cùng chiều
- Hệ số truyền nhiệt của hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn bé hơn so với hệ thống vỏ

bọc chùm ống
=> khả năng trao đổi nhiêt thấp hơn so với vỏ bọc chùm ống
b) Hệ số Reynolds
- Với số Reynolds tính tốn được, các dịng chảy trong ống đều là dòng chuyển tiếp

từ chảy tần sang chảy rối
- Sổ Reynolds của mỗi bộ thí nghiệm khơng có quá nhiều sự khác biệt nhưng thay

đổi thất thường
- Số Reynonlds của bộ thí nghiệm E2 thì bé hơn so với E1

* Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến số Reynolds
- cặn bẩn của nước không tinh khiết lâu ngày bám lên các thành ống

- sự rò rỷ lưu chất khi thí nghiệm
- bơm khơng hoạt động ổn định
- dịng chảy khơng đạt được ổn định cần thiết dù được điều chỉnh cẩn thận và có bọt khí

* Ngun nhân sai số:


TIEU LUAN MOI download :