báo cáo thí nghiệm các quá trình và thiết bị truyền nhiệt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.48 MB, 88 trang )
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
BÀI 1: THÍ NGHIỆM TRUYỀN NHIỆT ỐNG KÉP
1.1 Mục đích thí nghiệm:
- Làm quen với thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, các dụng cụ đo nhiệt độ và lưu lượng lưu
chất.
- Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh và nóng qua
vách kim loại ở các chế dộ chảy khác nhau.
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.
1.2 Cơ sở lý thuyết:
1.2.1 Các khái niệm:
Truyền nhiệt
Truyền nhiệt là một quá trình phức tạp xảy ra đồng thời 3 dạng trao đổi nhiệt: trao đổi
nhiệt bằng dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt bằng đối lưu nhiệt và trao đổi nhiệt bằng bức xạ nhiệt.
Chiều quá trình
Trong tự nhiên quá trình truyền nhiệt chỉ xảy ra theo một chiều từ nơi có nhiệt độ cao
tới nơi có nhiệt độ thấp.
Chất tải nhiệt
Chất tải nhiệt là chất mang nhiệt từ nơi này tới môi trường khác theo quy luật tự nhiên.
Truyền nhiệt trực tiếp
Truyền nhiệt trực tiếp là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt tiếp xúc
trực tiếp với vật liệu.
Truyền nhiệt gián tiếp
Truyền nhiệt gián tiếp lầ quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt không tiếp xúc trực tiếp
với vật liệu mà thông qua vật ngăn.
Truyền nhiệt ổn định
Page 1
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
Truyền nhiệt ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian
mà không thay đổi theo thời gian.
Truyền nhiệt không ổn định
Truyền nhiệt không ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi cả theo không
gian và thời gian.
Trường nhiệt
Trường nhiệt đặc trưng cho độ nóng của vật là nhiệt độ (toC, toK). Tập hợp tất cả những
giá trị nhiệt độ của vật hoặc môi tường gọi là trường nhiệt.
Nhiệt trường ổn định
Nhiệt trường ổn định là nhiệt trường mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà chỉ
thay đổi theo thời gian.
T = f(x,y,z)
Nhiệt trường không ổn định
Nhiệt trường không ổn định là nhiệt trường mà nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và
thời gian.
T = f(x,y,z,t)
Mặt đẳng nhiệt
Mặt đẳng nhiệt là tập hợp các điểm có nhiệt độ bằng nhau. Quá trình dẫn nhiệt không
xảy ra trên một mặt đẳng nhiệt, mà chỉ dẫn nhiệt từ mặt đẳng nhiệt này đến mặt đẳng nhiệt kia.
1.2.2 Các quá trình truyền nhiệt:
Trong thực tế quá trình truyền nhiệt diễn ra theo 3 phương thức truyền nhiệt cơ bản sau.
Dẫn nhiệt
Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt năng từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. do sự
truyền động năng hoặc dao động va chậm vào nhau, nhưng không có sự chuyển rời vị trí giữa
các phân tử vật chất. dẫn nhiệt chỉ xảy ra khi truyền nhiệt của các chất rắn hoặc truyền nhiệt
của chất lỏng, chất khí đứng yên hay chuyển động dòng.
Định luật Fourien
Xét trên một mặt phẳng có diện tích F có dòng nhiệt dẫn qua theo phương vuông góc với
mặt phẳng, định luật Fourien phát biểu như sau:
Page 2
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
Mật độ dòng nhiệt truyền qua bằng phương thức dẫn nhiệt theo phương quy định tỷ lệ
thuận với diện tích vuông góc với Phương truyền nhiệt và gradian nhiệt độ theo phương ấy.
(W)
(W/m2)
−
−
−
−
Qx: dòng nhiệt truyền qua diện tích F (j/s)
qx: mật độ dòng nhiệt (W/m2)
F: diện tích bề mặt truyền nhiệt vuông góc với phương x (m2)
λ: hệ số dãn nhiệt W/m.độ
Thực nghiệm chứng tỏ λ là một thông số vật lý biểu diển khả năng dẫn nhiệt của vật
liệu.
•
•
•
•
Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, vật liệu, cấu trúc vật liệu.
Hệ số dẫn nhiệt của chất khí trong khoảng 0,006÷0,6 (W/m.độ)
Hệ số dẫn nhiệt của chất khí trong khoảng 0,007÷0,7 (W/m.độ)
Hệ số dẫn nhiệt của chất rắn phụ thuộc vào kết cấu, độ xốp và độ ẩm của vật liệu.
Từ định luật Fourien cơ bản người ta đưa ra các dạng phương trình truyền nhiệt cho các trường
hợp cụ thể.
Ở đây ta chỉ nêu trường hợp dẫn nhiệt ổn định qua ống
Dẫn nhiệt ổn định qua ống
Nghiên cứu quá trình dẫn nhiệt qua vách trụ (ống) nhiệt độ bề mặt vách trong t 1, nhiệt độ
vách ngoài t2 không thay đổi. vật liệu có hệ số dẫn nhiệt λ không đổi.
Ta có phương trình dẫn nhiệt như sau:
(W)
−
−
L: chiều dài của ống (m)
d1, d2: đường kính trong và ngoài của ống (m)
Page 3
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
Còn
(m)
Và diện tích bề mặt trung bình:
(m2)
Tỷ số d2/d1<2 thì F tính bằng công thức sau:
(m2)
Để thuận tiện cho việc tính toán ta tính
(w/m)
Nhiều lớp
Với tường hình ống nhiều lớp vật liêu khác nhau
−
−
−
n: số lớp
t1: nhiệt độ vách trong (oC)
tn+1: nhiệt độ vách ngoài thứ n+1 (oC)
Đối lưu nhiệt
Nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt mà các phân tử lỏng hoặc khí nhận nhiệt rồi đổi chỗ cho
nhau; sự đổi chỗ do chênh lệch khối lượng riêng hay do các tác động cơ học như: bơm, khuấy.
Page 4
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
Quá trình tỏa nhiệt đối lưu xảy ra khi có sự trao đổi nhiệt giữa chất lỏng, chất khí và bề
mặt rắn.
Định luật Newton
Để tính nhiệt đối lưu người ta dùng công thưc Newton
Q=α.F.(tr-tv)
(w)
Trong đó:
− α: hệ số tỏa nhiệt (W/m.độ) phụ thuộc vào rất nhiều thông số
− α=f(tv,tf,ω, λ, cp, ρ, µ,l)
− tf: nhiệt độ lưu chất
− tv: nhiệt độ vách
− ω: tốc độ truyền nhiệt của chất lỏng
− l: kích thước bề mặt troa đổi nhiệt
− q=α(tr-tv) (W/m2)
Để tính toán được phương trình trên ta cần phải xác định được α
1.2.3 Các chuẩn số:
Vì quá trình tỏa nhiệt đối lưu phụ thuộc vào nhiều chuẩn số do đó muốn xác định α ta cần tính
các chuẩn số sau:
Chuẩn số Nusselt:
Chuẩn số Prandtl:
Chuẩn số Reynolds:
Chuẩn số Grashof:
−
ω: vận tốc chuyển động của lưu chất (m/s)
−
−
−
−
−
−
a: hệ số dẫn nhiệt độ
(m2/s)
cp: nhiệt dung riêng đẳng áp (j/kg.oC)
g: gia tốc trọng trường (m/s2)
l: kích thước hình học (có thể là đường kính nếu là ống) (m)
∆t: kí hiệu nhiệt độ vách và nhiệt độ lưu chất (oC)
β: hệ số giãn nở thể tích (1/oK; 1/oC) với chất khí β=1/T
Page 5
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
1.2.4 Các phương trình thực nghiệm cho các loại lưu chất chuyển động :
Để tính α người ta dùng chuẩn số Nu và trong từng trường hợp cụ thể thì Nu có
biểu thức riêng
Ngoài ra người ta tính trước một số trường hợp cụ thể, ta có thể tra bảng cho từng
trường hợp ấy
1.2.5 Các kiểu truyền nhiệt trong thiết bị vỏ ống:
Kiểu xuôi chiều: 2 dòng lưu chất lạnh và nóng chuyển động cùng chiều. Khi bố trí kiểu
này thì hiệu quả truyền nhiệt ở đầu vào là rất cao và đầu ra là thấp.
Kiểu ngược chiều: 2 dòng lưu chất lạnh và nóng chuyển động ngược chiều, kiểu bố trí
này thường được dùng, sự trao đổi nhiệt được phân bố đều trên khắp chiều dài của thiết bị .
1.2.6 Tổ chức dòng chảy trong thiết bị vỏ ống:
Tổ chức dòng chảy phải đảm bảo điều kiện: hiệu quả quá trình trao đổi nhiệt là
cao nhất. trong đó gồm: dòng nóng và dòng lạnh.
Dòng nóng và dòng lạnh có thể bố trí bên trong hay bên ngoài vỏ ống dòng lưu
chất cùng chiều hay ngược chiều.
1.2.7 Nhiệt độ ra của các dòng chảy:
Trường hợp xuôi chiều: ở 2 đầu thiết bị nhiệt độ nóng ra lớn hơn lạnh ra
1.3 Tính toán thí nghiệm:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho 2 dòng lưu chất nóng và lạnh có dạng
Q= GN.CN(tNV-tNR)=GL.CL(tLR-tLV)
Trong đó
−
−
−
−
GN, GL: lưu lượng khối lượng của dòng nóng và dòng lạnh (kg/s)
CN, CL: nhiệt dung riêng đẳng áp của nước nóng và nước lạnh (J/kg.độ)
tNV, tNR: nhiệt độ vào, ra của dòng nóng (oC)
tLV, tLR: nhiệt độ vào, ra của dòng lạnh (oC)
Quá trình truyền nhiệt được biểu diễn bằng phương trình sau:
Q= KL.∆tlog.L
Trong đó:
− Q: nhiệt lượng trao đổi (W hoặc j/s)
− KL: hệ số truyền nhiệt dài (W/m.độ)
Page 6
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
−
−
∆t log: hiệu nhiệt độ logarit củ hai dòng lưu chất (oC)
L: chiều dài ống, ở bài thí nghiệm này ta lấy L=1050mm
Hiệu nhiệt độ của 2 lưu chất
Hệ số truyền nhiệt dài KL:
Trong đó:
−
−
−
−
−
−
dtr, dng: đường kính trong và đường kính ngoài của ống truyền nhiệt (m).
λinox: hệ số dẫn nhiệt của kim loại chế tạo ống (w/m.độ)
α1, α2: hệ số cấp nhiệt của dòng nước nóng, dòng nước lạnh (w/m2.độ)
rb: hệ số nhiệt của cặn bẩn (m2.độ/w)
db: đường kính lớp bẩn (m)
KL: hệ số truyền nhiệt dài (w/m.độ)
Hệ số cấp nhiệt α1, α2 giữa vách ngăn và các dòng lưu chất được tính từ chuẩn số
Nusselt (Nu)
Phương trình tổng quát của chuẩn số Nusselt là:
Trong đó:
Các hệ số: A, n, m, εL, εP là các hệ số thực nghiệm phụ thuộc các yếu tố sau:
Chế độ chảy của các dòng lưu chất .
Sự tương quan giữa các dòng chảy về bề mặt truyền nhiệt.
Đặc điểm của bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng ,…)
Page 7
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
Ta có các phương trình Nusselt cho dòng chảy ngang ống như sau:
Khi 5 < Re < 103 :
Khi 103 ≤ Re ≤ 2.105:
Khi 2.105 ≤ Re ≤ 2.106:
Ta có phương trình tính Nusselt cho chế độ chảy dọc theo thân ống:
Chế độ chảy màng Re ≤ 2320
Chế độ chảy chuyển tiếp 2320 < Re < 10000:
Chế độ chảy rối Re > 10000:
Trong đó giá trị C phụ thuộc Re theo bảng sau:
Re
2100
2200
2300
2400
2500
C
1,9
2,2
3,3
3,8
4,4
Re
3000
4000
5000
6000
8000
10000
Page 8
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
C
6,0
10,3
15,5
19,5
27,0
33,0
Giá trị εL phụ thuộc vào tỉ lệ L/d khi Re < 10000
L/d
1,0
2,0
5,0
10,0
15,0
29,0
30,0
40,0
≥50,0
εL
1,9
1,7
1,44
1,28
1,18
1,13
1,05
1,02
1,00
Khi Re >10000 thì hệ số εP phụ thuộc vào Re và L/d như sau:
10,0
20,0
30,0
40,0
≥50
1.104
1,23
1,13
1,07
1,03
1,00
2.104
1,18
1,10
1,05
1,02
1,00
5.104
1,13
1,08
1,04
1,02
1,00
1.105
1,10
1,06
1,03
1,02
1,00
1.106
1,05
1,03
1,02
1,01
1,00
L/d
Re
Chuẩn số Grashof (Gr)
Chuẩn số Grashof đặc trưng cho quan hệ giữa lực ma sát phân tử và lực kéo do tỉ trọng
khác nhau, ở những điểm có nhiệt độ không giống nhau trong cùng một dòng lưu chất (nước).
Trong đó
− Gr: chuẩn số Grashof
− ν: độ nhớt động học của lưu chất (m2/s)
− dtd: đường kính tương đương của tiêt diện dòng chảy (m)
− ρ: khối lượng riêng của lưu chất (nước), (kg/m3)
− µ: độ nhớt động lực học của nước (N.S/m2).
− ∆t: hiệu nhiệt độ giữa lưu chất và thành ống, trong bài thí nghiệm này ta lấy
∆t=6oC
Page 9
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
−
β: hệ số giãn nở thể tích (phụ thuộc vào nhiệt độ), (1/oC)
T(oC)
0
20
40
60
80
100
120
β(1/oC)
-0,6.10-4
2,1.10-4
3,9.10-4
5,3.10-4
6,3.10-4
7,5.10-4
8,6.10-4
⇒
1.4. Thiết bị thí nghiệm:
Hệ thống thiết bị thí nghiệm có các thiết bị thành phần sau:
Nồi đun nước nóng được gia công bằng thép không gỉ có dạng lăng trụ đứng với
đường kính D=395mm, chiều cao nồi là H=500mm
Thành nồi có lớp bảo ôn dày 30mm, trong nồi có hai điện trở gia nhiệt để đun sôi
nước.
Một bơm nước nóng có công suất 0,5 HP dùng để bơm nước nóng từ nồi đun đế
hệ thống trao đổi nhiệt.
Hộp điều khiển hệ thống thiết bị.
o
Ống kép chảy ngang là loại ống lồng ống mà lưu chất lạnh chảy ngang mặt ngoài
của ống trong .
o Ống kép chảy dọc là loại ống lồng ống đơn giản, lưu chất nóng chảy dọc mặt
trong của ống trong và lưu chất lạnh chảy dọc trong khoảng không gian giữa hai
ống.
o Một lưu lượng kế dạng phao dùng để đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh.
Loại ống
Kích thước
Kích thước
Chiều dài
Ống trong (mm)
Ống ngoài (mm)
(mm)
Chảy dọc
Φ18/22
Φ30/34
1050
Chảy ngang
Φ18/22
Φ30/34
1050
Page 10
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
1.5 Sơ đồ nguyên lý thiết bị:
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
A. Điện trở đun nước
a. Công tắc tổng
B.Nồi đun nước nóng
b. Công tắc bơm
C.Bơm nước nóng
c. Công tắc điện trở đun nóng.
D. Lưu lượng kế
d. Đồng hồ hiển thị nhiệt độ.
E. TBTN kiểu chảy ngang
Page 11
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
F. TBTN kiểu chảy dọc
V. Các van
1.6 Kết quả thí nghiệm:
Bảng số liệu từ phòng thí nghiệm
Lưu lượng dòng
Lưu lượng dòng lạnh G'L
nóng G'N (L/P)
(L/P)
3 L/P
6 L/P
9 L/P
Nhiệt độ
Nhiệt độ
dòng nóng
dòng lạnh
tNV
tNR
tLV
tLR
G'L1=3
75
71
30
39
G'L2=6
78
72
30
40
G'L3=9
80
77
30
41
G'L1=3
78
74
30
39
G'L2=6
79
76
30
40
G'L3=9
82
82
30
41
G'L1=3
79
77
30
39
G'L2=6
80
78
30
40
G'L3=9
83
80
30
41
Các bảng số liệu tính toán
Bảng 1: Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng
QN
Page 12
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
G’N
GN
tNV
tNR
tNTB
(L/P)
(kg/s)
(0C)
(0C)
(0C)
3
0,0488
75
71
73
0,0487
78
72
0,0486
80
0,0974
6
9
C1
QN
(J/kg.độ)
(W)
975.85
4190
817.888
75
974.75
4190
1224.318
77
78.5
972.83
4190
610.902
78
74
76
974.20
4190
1632.424
0,0973
79
76
77.5
973.38
4190
1224.318
0,0970
82
82
82
970.60
4194
0.000
0,1460
79
77
78
973.10
4190
1223.480
0,1459
80
78
79
972.55
4190
1222.642
0,1451
83
80
81.5
967.45
4203
1829.566
C2
QL
(J/kg.độ)
(W)
(kg/m3)
QN = GN .CN (TNV – TNR )
Bảng 2: Nhiệt lượng thu vào của dòng lạnh
QL
G’L
GL
tLV
tLR
tLTB
(L/P)
(kg/s)
(0C)
(0C)
(0C)
3
0,04968
30
39
34.5
993.65
4176.38
1867.343
0,04968
30
40
35
993.50
4176.25
2074.761
0,04967
30
41
35.5
993.35
4176.13
2281.712
(kg/m3)
Page 13
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
6
9
0,09937
30
39
34.5
993.65
4176.38
3735.062
0,09935
30
40
35
993.50
4176.25
4149.104
0,09934
30
41
35.5
993.35
4176.13
4563.424
0,14905
30
39
34.5
993.65
4176.38
5602.405
0,14903
30
40
35
993.50
4176.25
6223.865
0,14900
30
41
35.5
993.35
4176.13
6844.677
Bảng 3: Tính Q, tlog, KL*
(W)
(W)
(m)
(W)
(W/m.độ)
(
)
(
)
(
)
(
(
)
)
817.888
1867.343
1049.455
75
71
30
39
1.05
38.13
46.64
1224.318
2074.761
850.443
78
72
30
40
1.05
39.46
50.08
610.902
2281.712
1670.81
80
77
30
41
1.05
42.62
50.99
1632.424
3735.062
2102.638
78
74
30
39
1.05
41.16
86.42
1224.318
4149.104
2924.786
79
76
30
40
1.05
42.17
93.70
0.000
4563.424
4653.424
82
82
30
41
1.05
46.28
93.91
1223.480
5602.405
4378.925
79
77
30
39
1.05
43.27
123.31
1222.642
6223.865
5001.223
80
78
30
40
1.05
43.73
135.55
1829.566
6844.677
5015.111
83
80
30
41
1.05
45.64
142.83
Q =
Page 14
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
(với chiều dài ống L= 1050 mm=1,05m)
Bảng 4: Chuẩn số Re của dòng nóng ReN (Re1)
FN
2
(m )
dtđN
tNV
tNR
(m)
o
o
(C
( C)
tNTB
3
0,1965
6
2.545.10-4
0.018
0,3929
9
0,5894
.10-3
o
( C)
(Kg/m3)
(m/s)
(L/P)
ReN
(N.s/m2)
75
71
73
975.85
0.3958
8720.52
78
72
75
974.75
0.3846
8964.35
80
77
78.5
972.83
0.3649
9429.71
78
74
76
974.20
0.3790
18178.73
79
76
77.5
973.38
0.3705
18580.13
82
82
82
970.60
0.3492
19657.15
79
77
78
973.10
0.3677
28076.73
80
78
79
972.55
0.3621
28494.83
83
80
81.5
967.45
0.3510
29241.80
Tính diện tích tiết diện dòng nóng FN
Page 15
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
với 3 Lít/phút = 3.10-3 m3 / p
=
= 0,1965 (m/s)
=
= 0,3929 (m/s)
=
= 0,5895 (m/s)
Bảng 5: Chuẩn số Re của dòng lạnh ReL (Re2)
FL
2
(L/P)
(m )
dtđN
tLV
tLR
(m)
o
o
( C)
( C)
tLTB
0,15
6
0,31
3.266.10-4
.10-3
o
( C)
(Kg/m3)
(m/s)
3
ReL
(N.s/m2)
30
39
34.5
993.65
0.7520
15856.12
30
40
35
993.50
0.7433
16039.28
30
41
35.5
993.35
0.7345
16229.00
30
39
34.5
993.65
0.7520
32769.31
30
40
35
993.50
0.7433
33147.85
30
41
35.5
993.35
0.7345
33539.93
Page 16
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
9
0.008
0,46
30
39
34.5
993.65
0.7520
48625.43
30
40
35
993.50
0.7433
49187.14
30
41
35.5
993.35
0.7345
49768.93
Tốc độ chảy của dòng lạnh ω2 (m/s)
Với mỗi giá trị
{3, 6, 9} thì tương ứng cho các giá trị ωL
-3
G’L = 3 lít/phút = 3.10 (m3 / p)
=
= 0,15 (m/s)
=
= 0,31 (m/s)
=
= 0,46 (m/s)
Tính chuẩn số Reynol của dòng lạnh
Chú ý nếu tính dtđ cho mặt cắt ướt thì dtdL = Dt – dng tính theo chu vi ướt
dtđ = 4F/ U với U =
(Dt + dng ); F =
trong đó: U là chu vi ướt; Dt là đường kính trong của ống ngoài, dng là đường kính ngoài của
ống trong.
Dt = 30 mm = 0,03 m; dng = 22 mm = 0,022 m
dtdL = Dt – dng = 0,03 – 0,022 = 0,008 (m)
F=
=
U=
(Dt + dng) =
–
= 3,266.10-4 (m2)
(0,03 + 0.022) = 0,163 (m)
dtđ = 4F/ U = 4.3,266.10-4 / 0,163 = 0,008 (m)
Page 17
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
suy ra: dtđ = dtdL
Bảng 6: Chuẩn số Pranlt của dòng nóng Pr1
tNV
tNR
tNTB
C1
(oC)
(oC)
(oC)
(J/kg.độ)
Pr1
.10-3
(N.s/m2)
(w/m.độ)
75
71
73
4190
0.3958
0.66675
2.487
78
72
75
4190
0.3846
0.66825
2.011
80
77
78.5
4190
0.3649
0.67088
2.279
78
74
76
4190
0.3790
0.66900
2.374
79
76
77.5
4190
0.3705
0.67013
2.317
82
82
82
4194
0.3492
0.67280
2.177
79
77
78
4190
0.3677
0.67050
2.298
80
78
79
4190
0.3621
0.67125
2.260
83
80
81.5
4203
0.3510
0.67260
2.193
Dựa vào bảng tra thông số hóa lý của lưu chất, áp dụng công thức nội suy để tính
Tính chuẩn số Prank dòng nóng
Bảng 7: Chuẩn số Pranlt của dòng lạnh Pr2
tLV
tLR
tLTB
C2
Pr2
.10-3
Page 18
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
(oC)
(oC)
(oC)
(J/kg.độ)
(N.s/m2)
(w/m.độ)
30
39
34.5
4176.38
0.7520
0.62963
4.988
30
40
35
4176.25
0.7433
0.63075
4.921
30
41
35.5
4176.13
0.7345
0.63188
4.854
30
39
34.5
4176.38
0.7520
0.62963
4.988
30
40
35
4176.25
0.7433
0.63075
4.921
30
41
35.5
4176.13
0.7345
0.63188
4.854
30
39
34.5
4176.38
0.7520
0.62963
4.988
30
40
35
4176.25
0.7433
0.63075
4.921
30
41
35.5
4176.13
0.7345
0.63188
4.854
Dựa vào bảng tra thông số hóa lý của lưu chất, áp dụng công thức nội suy để tính
Tính chuẩn số Prank dòng lạnh
Bảng 8: Hệ số cấp nhiệt của dòng nóng
Re1
Pr1
Nu1
dtđ1
(m)
(w/m.độ)
(W/m2
.độ)
8720.52
2.487
0. 98
81.363
0.018
0.66675
3013.
821
Page 19
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
8964.35
2.011
0. 98
76.305
0.018
0.66825
2832.
823
9429.71
2.279
0. 98
82.488
0.018
0.67088
3074.
419
18178.73
2.374
0. 98
124.213
0.018
0.66900
4616.
583
18580.13
2.317
1.00
125.326
0.018
0.67013
4665.
817
19657.15
2.177
1.00
126.601
0.018
0.67280
4732.
064
28076.73
2.298
1.0
113.267
0.018
0.67050
3841.
639
28494.83
2.260
1.0
113. 910
0.018
0.67125
4247.
893
29241.80
2.193
1.0
115.005
0.018
0.67260
4297.
353
Tính hệ số cấp nhiệt cho dòng nóng α1
Áp dụng công thức :
Bảng 9: Hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh
Re2
Pr2
Nu2
dtđ2
(m)
Page 20
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
(w/m.độ)
(W/m2.độ)
15856.12
4.988
0. 99
152.117
0.008
0.62963
11972.178
16039.28
4.921
0. 99
152.384
0.008
0.63075
12014.526
16229.00
4.854
0. 99
152.666
0.008
0.63188
12058.324
32769.31
4.988
0. 99
170.311
0.008
0.62963
13404.114
33147.85
4.921
0. 99
171.025
0.008
0.63075
13484.252
33539.93
4.854
0. 99
171.768
0.008
0.63188
13567.095
48625.43
4.988
0. 99
233.539
0.008
0.62963
18380.395
49187.14
4.921
0. 99
234.519
0.008
0.63075
18490.375
49768.93
4.854
0. 99
235.538
0.008
0.63188
18603.968
Tính hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh α2
Bảng 10: Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết KL
D1
D2
KL
(m)
(m)
(w/m.độ)
(w/m.độ)
(W/m2.độ)
(W/m2.độ)
3013. 821
11972.178
0,018
0,022
46,5
0
128.817
2832. 823
12014.526
0,018
0,022
46,5
0
122.947
3074.419
12058.324
0,018
0,022
46,5
0
130.913
4616.583
13404.114
0,018
0,022
46,5
0
178.675
4665.817
13484.252
0,018
0,022
46,5
0
180.183
Page 21
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
4732.064
13567.095
0,018
0,022
46,5
0
182.139
3841.639
18380.395
0,018
0,022
46,5
0
164.549
4247.893
18490.375
0,018
0,022
46,5
0
177.548
4297.353
18603.968
0,018
0,022
46,5
0
179.224
Bảng 11: Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt và chế độ chảy của dòng nóng
15856.12
46.64
128.817
16039.28
50.08
122.947
16229.00
50.99
130.913
32769.31
86.42
178.675
33147.85
93.70
180.183
33539.93
93.91
182.139
48625.43
123.31
164.549
49187.14
135.55
177.548
49768.93
142.83
179.224
Đồ thị
Page 22
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
K*L
KL
KL
KL: hệ số truyền nhiệt dài thực tế
K*L: hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết
Nhận xét:
Hệ số truyền nhiệt thực tế và lý thuyết của ống chảy ngang và chảy dọc đều rất khác xa
nhau. Trong bài thí nghiệm này sai số lên tới hang trăm đơn vị.
Quá trình tính toán cũng góp một phần vào sự sai số rất nhiều.
Trong công nghiệp thì người ta thường áp dụng chảy dọc vì hệ số dẫn nhiệt của nó cao
hơn, tiết kiệm được diện tích và chi phí hơn so với ống chảy ngang
Câu hỏi chuẩn bị
1
Mục đích bài thí nghiệm?
Trả lời: Mục đích thí nghiệm
- Làm quen với thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, các dụng cụ đo nhiệt độ và lưu lượng lưu
chất.
- Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh và nóng qua
vách kim loại ở các chế dộ chảy khác nhau.
Page 23
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.
Các thông số cần đo?
2
Trả lời:
G’L, G’N: lưu lượng thể tích của dòng lạnh và dòng nóng (lít/phút)
tNV, tNR: nhiệt độ vào, ra của dòng nóng (oC)
tLV, tLR: nhiệt độ vào, ra của dòng lạnh (oC)
−
−
−
Trình tự thí nghiệm?
3
Trả lời:
− Chuẩn bị thí nghiệm
− Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc
− Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc
− Ngưng- tắt máy
4.Thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống có phải là thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ ống
không?
Trả lời: Thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống là thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ ống.
5.Chỉ rõ đường đi của dòng nóng trong hệ thống thiết bị thí nghiệm.
Page 24
Thí nghiệm các QT&TB
GVHD: Võ Văn Sim
6. Chỉ rõ đường đi của dòng lạnh trong hệ thống thiết bị thí nghiệm.
Page 25
