BÀI 2 THIẾT bị TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

BÀI 2: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

MỤC LỤC 2

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

1


1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
-

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về thiết bị truyền nhiệt ống chùm.
Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị.
Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị từ đó so sánh với kết quả theo
lý thuyết KLT trong trường hợp xuôi chiều và ngược chiều.
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.
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.
Đánh giá quá trình hoạt động xuôi chiều và ngược chiều.

2. NỘI DUNG TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Sơ đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt ống chùm

-

Bật công tắc tổng

Mở nắp 2 thùng chứa nước nóng TN và nước lạnh TL kiểm tra mực nước có trong thùng.
Mực nước chiếm 2/3 thùng
Cài đặt nhiệt độ ban đầu là 800C.
Bật công tắc điện trở
Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt ban đầu thì bắt đầu tiến
hành thí nghiệm.

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

2


TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị 1
Điều chỉnh dòng nóng
- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm.
- Mở van VN1, VN2, VN3, VN6, VN
- Đóng van VN4, VN5
- Bật bơm nóng BN
- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4, đóng van VN2 và VN3. Chú ý lúc này
dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm.
Điều chỉnh dòng lạnh
- Mở van VL1, VL, VL3, VL4, VL7, VL8
- Đóng van VL2, VL5, VL6, VL9
- Bật bơm lạnh BL
- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị

thí nghiệm.
Ghi kết quả thí nghiệm
- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ
của 2 dòng:
+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T1, nóng ra là T3
+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T2, lạnh ra là T4
 Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị 1
Điều chỉnh dòng nóng
- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm.
- Mở van VN1, VN2 , VN3, VN6, VN
- Đóng van VN4, VN5
- Bật bơm nóng BN
- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4, đóng van VN2 và VN3. Chú ý lúc này
dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm.
Điều chỉnh dòng lạnh
- Mở van VL1, VL , VL2, VL4, VL6, VL8.
- Đóng van VL3, VL5, VL7, VL9.
- Bật bơm nóng BL.
- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
Ghi kết quả thí nghiệm
- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ
của 2 dòng:
+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T1, nóng ra là T3.


TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

3


+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T4, lạnh ra là T2.
 Thí nghiệm 3: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị 2.
Điều chỉnh dòng nóng.
- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm.
- Mở van VN1, VN2 , VN3, VN5, VN.
- Đóng van VN4, VN6.
- Bật bơm nóng BN.
- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4, đóng van VN2 và VN3. Chú ý lúc này
dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm.
Điều chỉnh dòng lạnh
- Mở van VL1, VL, VL3, VL5, VL7, VL8
- Đóng van VL2, VL4, VL6, VL9
- Bật bơm lạnh BL
- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
Ghi kết quả thí nghiệm
- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ
của 2 dòng:
+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T5, nóng ra là T7
+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T6, lạnh ra là T8


Thí nghiệm 4: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị 2

Điều chỉnh dòng nóng
- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm.
- Mở van VN1, VN2 , VN3, VN5, VN
- Đóng van VN4, VN6
- Bật bơm nóng BN
- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4, đóng van VN2 và VN3. Chú ý lúc này
dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm.
Điều chỉnh dòng lạnh
- Mở van VL1, VL , VL2, VL5, VL6, VL8
- Đóng van VL3, VL4, VL7, VL9
- Bật bơm nóng BL
- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong
trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị
thí nghiệm.
Ghi kết quả thí nghiệm
- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ
của 2 dòng:
+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T5, nóng ra là T7
+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T8, lạnh ra là T6
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

4

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

5




-

Hoàn tất bài thí nghiệm:
Tắc công tắc điện trở
Điều chỉnh nhiệt độ cài đặt về mức 0
Tắt bơm nóng
Đóng dòng van lạnh
Tiến hành xả nước thùng lạnh
Tắt công tắt tổng
Tiến hành làm vệ sinh thiết bị và kết thúc bài thí nghiệm

3. BẢNG SỐ LIỆU ĐO
 Trường hợp thiết bị 1 xuôi chiều

Thí nghiệm

VN
(l/ph)

VL
(l/ph)

1

4

2

7

3

4

10

4

13

5

4

6

7

7

7

10

8

13

9

4

10

7

11

10

10

12

13

13

4

14

7

15

13

16

10
13

T1 Nvào
(oC)
63

T3 Nra
(oC)
56

T4 Lra
(oC)
37

T2 Lvào
(oC)
29

63

56

37

29

63

55

36

29

63

54

35

29

64

52

37

29

64

50

38

29

63

49

37

29

63

48

37

29

63

49

40

29

63

49

42

29

63

49

40

29

63

48

40

29

59

48

42

29

59

48

41

29

59

47

40

29

59

46

38

29

T1 Nvào
(oC)
62

T3 Nra
(oC)
49

T2 Lra
(oC)
35

T4 Lvào
(oC)
29

 Trường hợp thiết bị 1 ngược chiều

Thí nghiệm
1
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

VN
(l/ph)
4

VL
(l/ph)
4
6


2

7

3

10

4

13

5

4

6

7

7

7

10

8

13

9

4

10

7

11

10

10

12

13

13

4

14

7

15

13

10

16

13

62

49

34

29

62

49

33

29

62

48

30

29

62

48

33

29

62

48

36

29

61

47

36

29

61

46

35

29

60

48

35

29

60

48

38

29

59

48

37

29

59

47

36

29

61

48

36

29

61

48

38

29

60

48

37

29

60

47

37

29

 Trường hợp thiết bị 2 xuôi chiều

VL
(l/ph)

T5 Nvào
(oC)

T7Nra
(oC)

T8Lra
(oC)

T6 Lvào
(oC)

1

4

62

42

41

26

2

7

62

42

41

26

62

42

41

29

62

41

40

29

62

42

40

28

62

42

41

29

61

41

40

28

61

42

41

29

62

46

43

29

61

45

42

28

61

44

42

28

61

44

43

29

Thí nghiệm

3

VN
(l/ph)

4

10

4

13

5

4

6

7

7

7

10

8

13

9

4

10

7

11
12
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

10

10
13
7


13

4

14

7

15

13

16



10
13

62

50

45

29

62

50

47

28

61

50

45

29

61

49

43

28

T5Nvào
(oC)
62

T7N ra
(oC)
45

T6Lra
(oC)
37

T8 Lvào
(oC)
26

62

46

37

29

61

47

37

29

61

46

37

29

62

47

37

29

61

46

37

29

61

46

37

29

61

44

37

28

62

51

37

29

61

51

37

29

62

49

37

29

62

49

36

29

62

48

37

29

61

48

37

29

62

47

37

29

61

42

37

29

Trường hợp thiết bị 2 ngược chiều
Thí nghiệm

VN
(l/ph)

VL
(l/ph)

1

4

2

7

3

4

10

4

13

5

4

6

7

7

7

10

8

13

9

4

10

7

11

10

10

12

13

13

4

14

7

15

13

16

10
13

4. CÁC CÔNG THỨC TÍNH
4.1. Xác định nhiệt lượng
 Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra:

 Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

8


 Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

 Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu

vào được do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh):

 Hiệu số nhiệt độ của các dòng – hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt:

Ta có:

4.2. Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt
-Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:

Với phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm:

4.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt
4.3.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:
-Trường hợp xuôi chiều:

Trường hợp ngược chiều:
Ta xét:

Giá trị nào lớn hơn thì là . Giá trị nào bé hơn thì là
Tính:

 Xác định hệ số truyền nhiệt KTN :


TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

9


 Đối với thiết bị ống chùm :

với
Trong đó :
4.3.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết
Được tính theo công thức:

tra bảng 43 trong bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt - truyền khối

* Tính hệ số cấp nhiệt (dòng nóng):
Chuẩn số Reynolds:

Trong đó: w là vận tốc của dòng nóng:-

v là độ nhớt của dòng nóng, có thể tra bảng hoặc tính theo công thức thực nghiệm sau:

Chuẩn số Prandtl:

có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo phương pháp 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)

Với g = 9,81(m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l=d i , β là hệ số giãn nở thể tích được tra
trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ ∆t = ttường - tnóng vào.
Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách QT & TB
truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009).
Tính chuẩn số Nusselt:
-

Nếu dòng nóng chảy dòng: :
Nếu chảy xoáy : Nu = 0,021.

= =>

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

10


* Tính hệ số cấp nhiệt
dòng lạnh.

(dòng lạnh): như dòng nóng chỉ thay đổi các tham số đặc trưng của

Chuẩn số Reynolds:

Trong đó: w là vận tốc của dòng lạnh:

Với
Chuẩn số Prandtl:

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)

Với g = 9,81(m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l= , β là hệ số giãn nở thể tích được tra
trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ∆t = ttường – tlạnh vào
Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách QT & TB
truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009).
Tính chuẩn số Nusselt:
Nếu dòng nóng chảy dòng: :
Nếu chảy xoáy : Nu = 0,021.

5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
5.1. Tính toán mẫu ở thí nghiệm 1
Bảng 1 :
= 63 -56= 7
= 37 – 29 = 8
= . 100% = 20,58%
= .100% = 23.529%
=

= 22,059%

Bảng 2:
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

11

Ta có : Lưu chất tiến hành thí nghiệm ở nhiệt độ 80 oC
(ở 80 oC) = 972 kg/m3s
 = 4 . . 972 = 0,0648 kg/s
 = 4 . . 972 = 0,0648 kg/s

Ta có nhiệt dung riêng của H2O ở 80oC: = CL = 4190 J/ kgWh
-Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra:
= 0,0648 . 4190 . 7 = 1900,5 (W)
-Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:
= 0,0648. 4190 . 8 = 2172,1 (W)
-Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu vào
được do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh):
= 1900,1 – 2172,2 = - 271,5 (W)
-Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:
= 100% = 114,3%
Bảng 3:
= 63 – 29 = 34
= 56-37 = 19
= = 25,77
− Tính diện tính thiết bị truyền nhiệt .

+ n là số ống trong thiết bị truyền nhiệt.
TB1 : n1 = 19
TB2: n2 = 61
+ Đường kính trung bình
Đối với TB1: = = 9 mm = 9.10-3 m
di = 8mm : đường kính trong của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh TB1.
do =10mm: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh TB2.
Đối với TB2: = = 12 mm = 12.10-3 m
di = 11mm : đường kính trong của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh.

do =13mm: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh.
+ L : Chiều dài của ống truyền nhiết.
TB1: L1 = 650mm = 0,65 m
TB1: L2 = 500mm = 0,5 m
 F1 =n1. .dtd1. L = 19 . . 9.10-3 . 0,65 = 0,349 m2
 F1 =n2. .dtd2. L = 61 . . 12.10-3 . 0,5 = 1,494 m2
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

12


- Xác định hệ số truyền nhiệt KTN :

= = 241,44



- Xác định hệ số truyền nhiệt lý thuyết KLT
Re = > 4000 => chảy xoáy
()
Nu = 0,021. = 33,92
+ (dò trong bảng tra cứu quá trình truyền nhiệt truyền khối, bảng 43)
=> =
+ (W/mK)

Re=

 Chảy xoáy
Nu = 0,021. = 54,87
=

 KLT =
5.2. Kết quả thí nghiệm
THÍ NGHIỆM 1: Xuôi chiều TB 1
Bảng 1: Kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ,

Thí
nghiệm

ΔTN

ΔTL

η N (%)

η L (%)

η hi (%)

7

8

20,588

23,529

22,059

7

8

20,588

23,529

22,059

8

7

23,529

20,588

22,059

9

6

26,471

17,647

22,059

12

8

34,286

22,857

28,571

14

9

40,000

25,714

32,857

14

8

41,176

23,529

32,353

1

2
3
4
5
6
7
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

13


8
9
10
11
12
13
14
15
16

15

8

44,118

23,529

33,824

14

11

41,176

32,353

36,765

14

13

41,176

38,235

39,706

14

11

41,176

32,353

36,765

15

11

44,118

32,353

38,235

11

13

36,667

43,333

40,000

11

12

36,667

40,000

38,333

12

11

40,000

36,667

38,333

13

9

43,333

30,000

36,667

Bảng 2: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt ,

Thí
nghiệm

GL (kg/s)

GN (kg/s)

QN (W)

QL (W)

Qf (W)

η (%)

1

0,0648

0,0648

1900,584

2172,096

-271,512

114,3

2

0,1134

0,0648

1900,584

3801,168

-1900,584

200,0

3

0,162

0,0648

2172,096

4751,46

-2579,364

218,8

4

0,2106

0,0648

2443,608

5294,484

-2850,876

216,7

5

0,0648

0,1134

5701,752

2172,096

3529,656

38,1

6

0,1134

0,1134

6652,044

4276,314

2375,730

64,3

7

0,162

0,1134

6652,044

5430,24

1221,804

81,6

8

0,2106

0,1134

7127,190

7059,312

67,878

99,0

9

0,0648

0,162

9502,920

2986,632

6516,288

31,4

10

0,1134

0,162

9502,920

6176,898

3326,022

65,0

11

0,162

0,162

9502,920

7466,58

2036,340

78,6

12

0,2106

0,162

10181,70

9706,554

475,146

95,3

13

0,0648

0,2106

9706,554

3529,656

6176,898

36,4

14

0,1134

0,2106

9706,554

5701,752

4004,802

58,7

15

0,162

0,2106

10588,968

7466,58

3122,388

70,5

16

0,2106

0,2106

11471,382

7941,726

3529,656

69,2

Bảng 3: Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt,
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

14


Thí
nghiệm

1

QL
(W)
2172,096

( C)
25,78

KTN
(W/m2,K)
241,44

KLT
(W/m2,K)
2189,03

( C)
34

( C)
19

2

3801,168

34

19

25,78

422,52

2189,03

3

4751,46

34

19

25,78

528,15

2189,03

4

5294,484

34

19

25,78

588,52

2189,03

5

2172,096

35

15

23,60

263,66

4817,79

6

4276,314

35

12

21,49

570,25

4817,79

7

5430,24

34

12

21,12

736,54

4817,79

8

7059,312

34

11

20,38

992,39

4817,79

9

2986,632

34

9

18,81

454,96

5874,63

10

6176,898

34

7

17,08

1035,97

5874,63

11

7466,58

34

9

18,81

1137,40

5874,63

12

9706,554

34

8

17,97

1547,74

5874,63

13

3529,656

30

6

14,91

678,20

6719,79

14

5701,752

30

7

15,80

1033,69

6719,79

15

7466,58

30

7

15,80

1353,64

6719,79

16

7941,726

30

8

16,64

1367,11

6719,79

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

max
o

min
o

15

log
o


THÍ NGHIỆM 2:Ngược chiều TB 1
Bảng 1: Kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ,

Thí nghiệm

ΔTN

ΔTL

η N (%)

η L (%)

η hi (%)

1

13

6

39,394

18,182

28,788

2

13

5

39,394

15,152

27,273

3

13

4

39,394

12,121

25,758

4

14

1

42,424

3,030

22,727

5

14

4

42,424

12,121

27,273

6

14

7

42,424

21,212

31,818

7

14

7

43,750

21,875

32,813

8

15

6

46,875

18,750

32,813

9

12

6

38,710

19,355

29,032

10

12

9

38,710

29,032

33,871

11

11

8

36,667

26,667

31,667

12

12

7

40,000

23,333

31,667

13

13

7

40,625

21,875

31,250

14

13

9

40,625

28,125

34,375

15

12

8

38,710

25,806

32,258

16

13

8

41,935

25,806

33,871

Bảng 2: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt ,

Thí
nghiệm

GL (kg/s)

GN (kg/s)

QN (W)

1

0,0648

0,0648

3529,656

1629,072 1900,584

46,15

2

0,1134

0,0648

3529,656

2375,73

1153,926

67,31

3

0,162

0,0648

3529,656

2715,12

814,536

76,92

4

0,2106

0,0648

3801,168

882,414

2918,754

23,21

5

0,0648

0,1134

6652,044

1086,048 5565,996

16,33

6

0,1134

0,1134

6652,044

3326,022 3326,022

50,00

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

16

QL (W)

Qf (W)

η (%)


7

0,162

0,1134

6652,044

4751,46

1900,584

71,43

8

0,2106

0,1134

7127,190

5294,484 1832,706

74,29

9

0,0648

0,162

8145,360

1629,072 6516,288

20,00

10

0,1134

0,162

8145,360

4276,314 3869,046

52,50

11

0,162

0,162

7466,580

5430,24

2036,340

72,73

12

0,2106

0,162

8145,360

6176,898 1968,462

75,83

13

0,0648

0,2106

11471,382 1900,584 9570,798

16,57

14

0,1134

0,2106

11471,382 4276,314 7195,068

37,28

15

0,162

0,2106

10588,968

5158,728

51,28

16

0,2106

0,2106

11471,382 7059,312 4412,070

61,54

5430,24

Bảng 3: Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt,

Thí
nghiệm
1

QL
(W)
1629,07
2

2

max
o

min
o

( C)

log
o

( C)

( C)

KTN
(W/m2,K)

KLT
(W/m2,K)

33

14

22,16

210,65

1384,251

2375,73

33

15

22,83

298,17

1384,251

3

2715,12

33

16

23,48

331,28

1384,251

4

882,414

33

18

24,75

102,17

1384,251

5

1086,04
8

33

15

22,83

136,31

2073,324

6

3326,02
2

26

19

22,32

427,02

2073,324

7

4751,46

25

18

21,31

638,90

2073,324

8

5294,48
4

26

17

21,18

716,16

2073,324

9

1629,07
2

25

19

21,86

213,50

4075,551

10

4276,31
4

22

19

20,46

598,76

4075,551

11

5430,24

22

19

20,46

760,33

4075,551

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

17


12

6176,89
8

23

18

20,40

867,65

4075,551

13

1900,58
4

25

19

21,86

249,08

4768,04

14

4276,31
4

23

19

20,94

585,23

4768,04

15

5430,24

23

19

20,94

743,15

4768,04

16

7059,31
2

23

18

20,40

991,60

4768,04

THÍ NGHIỆM 3: Xuôi chiều TB 2
Bảng 1: Kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ,

Thí nghiệm

ΔTN

ΔTL

η N (%)

η L (%)

η hi (%)

1

20

15

55,556

41,667

48,611

2

20

15

55,556

41,667

48,611

3

20

12

60,606

36,364

48,485

4

21

11

63,636

33,333

48,485

5

20

12

58,824

35,294

47,059

6

20

12

60,606

36,364

48,485

7

20

12

60,606

36,364

48,485

8

19

12

59,375

37,500

48,438

9

16

14

48,485

42,424

45,455

10

16

14

48,485

42,424

45,455

11

17

14

51,515

42,424

46,970

12

17

14

53,125

43,750

48,438

13

12

16

36,364

48,485

42,424

14

12

19

35,294

55,882

45,588

15

11

16

34,375

50,000

42,188

16

12

15

36,364

45,455

40,909

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

18


Bảng 2: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt,

Thí
nghiệm

GL (kg/s)

GN (kg/s)

QN (W)

QL (W)

Qf (W)

η (%)

1

0,0648

0,0648

5430,240

4072,68

1357,560

75,00

2

0,1134

0,0648

5430,240

7127,19

1696,950

131,25

3

0,162

0,0648

5430,240

8145,36

2715,120

150,00

4

0,2106

0,0648

5701,752

9706,554

4004,802

170,24

5

0,0648

0,1134

9502,920

3258,144

6244,776

34,29

6

0,1134

0,1134

9502,920

5701,752

3801,168

60,00

7

0,162

0,1134

9502,920

8145,36

1357,560

85,71

8

0,2106

0,1134

9027,774

10588,97

1561,194

117,29

9

0,0648

0,162

10860,480

3801,168

7059,312

35,00

10

0,1134

0,162

10860,480

6652,044

4208,436

61,25

11

0,162

0,162

11539,260

9502,92

2036,340

82,35

12

0,2106

0,162

11539,260

12353,8

814,536

107,06

13

0,0648

0,2106

10588,968

4344,192

6244,776

41,03

14

0,1134

0,2106

10588,968

9027,774

1561,194

85,26

15

0,162

0,2106

9706,554

10860,48

1153,926

111,89

16

0,2106

0,2106

10588,968

13236,21

2647,242

125,00

Bảng 3: Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt,

Thí
nghiệm

max

min

log

1

QL
(W)
4072,68

(oC)
36

(oC)
16

(oC)
24,66

KTN
(W/m2,K)
110,53

KLT
(W/m2,K)
1384,251

2

7127,19

36

16

24,66

193,43

1384,251

3

8145,36

33

13

21,47

296,27

1384,251

4

9706,554

33

12

20,76

398,33

1384,251

5

3258,144

34

14

22,54

120,94

2073,324

6

5701,752

33

13

21,47

237,02

2073,324

7

8145,36

33

14

22,16

348,56

2073,324

8

10588,97

32

13

21,09

448,03

2073,324

9

3801,168

33

17

24,12

105,48

4075,551

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

19


10

6652,044

33

17

24,12

224,14

4075,551

11

9502,92

33

16

23,48

367,60

4075,551

12

12353,8

32

15

22,44

473,84

4075,551

13

4344,192

33

21

26,55

109,52

4768,04

14

9027,774

34

22

27,57

219,21

4768,04

15

10860,48

32

21

26,12

278,36

4768,04

16

13236,21

33

21

26,55

333,70

4768,04

THÍ NGHIỆM 4: Ngược chiều TB 2
Bảng 1: Kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ,

Thí nghiệm

ΔTN

ΔTL

η N (%)

η L (%)

η hi (%)

1

17

11

47,222

30,556

38,889

2

16

8

48,485

24,242

36,364

3

14

8

43,750

25,000

34,375

4

15

8

46,875

25,000

35,938

5

15

8

45,455

24,242

34,848

6

15

8

46,875

25,000

35,938

7

15

8

46,875

25,000

35,938

8

17

9

51,515

27,273

39,394

9

11

8

33,333

24,242

28,788

10

10

8

31,250

25,000

28,125

11

13

8

39,394

24,242

31,818

12

13

7

39,394

21,212

30,303

13

14

8

42,424

24,242

33,333

14

13

8

40,625

25,000

32,813

15

15

8

45,455

24,242

34,848

16

19

8

59,375

25,000

42,188

Bảng 2: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt,
TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

20


Thí
nghiệm

GL (kg/s)

GN (kg/s)

QN (W)

QL (W)

Qf (W)

η (%)

1

0,0648

0,0648

4615,704

2986,632

1629,072

64,71

2

0,1134

0,0648

4344,192

3801,168

543,024

87,50

1629,072

142,8
6

3

0,162

0,0648

3801,168

5430,24

4

0,2106

0,0648

4072,680

7059,312

2986,632

173,3
3

5

0,0648

0,1134

7127,190

2172,096

4955,094

30,48

6

0,1134

0,1134

7127,190

3801,168

3326,022

53,33

7

0,162

0,1134

7127,190

5430,24

1696,950

76,19

8

0,2106

0,1134

8077,482

7941,726

135,756

98,32

9

0,0648

0,162

7466,580

2172,096

5294,484

29,09

10

0,1134

0,162

6787,800

3801,168

2986,632

56,00

11

0,162

0,162

8824,140

5430,24

3393,900

61,54

12

0,2106

0,162

8824,140

6176,898

2647,242

70,00
17,58

13

0,0648

0,2106

12353,79
6

2172,096

10181,70
0

14

0,1134

0,2106

11471,382 3801,168

7670,214

33,14

0,2106

13236,21

0

5430,24

7805,970

41,03

0,2106

16765,86
6

7059,312

9706,554

42,11

15
16

0,162
0,2106

Bảng 3: Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt,

Thí
nghiệm
1

QL
(W)
2986,632

( C)
25

( C)
19

( C)
21,86

KTN
(W/m2,K)
91,44

2

3801,168

25

17

20,74

122,65

949,652

3

5430,24

24

18

20,86

174,27

949,652

4

7059,312

24

17

20,30

232,77

949,652

5

2172,096

25

18

21,31

68,23

1441,738

6

3801,168

24

17

20,30

125,34

1441,738

7

5430,24

24

17

20,30

179,06

1441,738

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

max
o

min
o

21

log
o

KLT
(W/m2,K)
949,652

8

7941,726

24

16

19,73

269,42

1441,738

9

2172,096

25

22

23,47

61,95

3518,758

10

3801,168

24

22

22,99

110,69

3518,758

11

5430,24

25

20

22,41

162,21

3518,758

12

6176,898

26

20

22,87

180,79

3518,758

13

2172,096

25

19

21,86

66,50

4145,858

14

3801,168

24

19

21,40

118,88

4145,858

15

5430,24

25

18

21,31

170,57

4145,858

16

7059,312

24

13

17,94

263,36

4145,858

5.3. Đồ thị thể hiện mỗi quan hệ giữa lưu lượng và hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
Thí nghiệm 1: Xoay chiều thiết bị 1.

Thí nghiệm 2: Ngược chiều thiết bị 1.

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

22


Thí nghiệm 3: Xoay chiều thiết bị 2.

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

23


Thí nghiệm 4: Ngược chiều thiết bị 2.

6. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ


So sánh về hiệu số nhiệt độ
Hiệu số nhiệt độ của dòng nóng lớn hơn rất nhiều so với hiệu số nhiệt độ của dòng lạnh.

Hiệu số nhiệt độ trong chuyển động xuôi chiều nhỏ hơn hiệu số nhiệt độ trong chuyển động
ngược chiều. Do trong chuyển động ngược chiều nhiệt độ đã bị thay đổi đáng kể trước khi
quá trình trao đổi nhiệt xảy ra.



Ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy đến quá trình truyền nhiệt
-Trong quá trình xuôi chiều
Hệ số truyền nhiệt tăng khi lưu lượng dòng chảy tăng. Tăng một cách đông đều.
Nhiệt độ đầu ra, đầu tường đối ổn định.
Trong quá trình ngược chiều
Khi lưu lượng dòng chảy tăng hệ số truyền nhiệt tăng giảm không rõ ràng do có sự thay đổi
nhiệt giữa hai lưu thể.
Nhiệt độ đầu, đầu vào không ổn định.



Ảnh hưởng của chiều chuyển động của dòng chảy đến quá trình truyền nhiệt
Xuôi chiều
Chuyển động xuôi chiều không ảnh hưởng nhiều đến nhiệt độ, vì vậy nhiệt độ đầu ra, đầu
vào và hệ số truyền nhiệt tương đối ổn định.
Ngược chiều
Chuyển động ngược chiều ảnh hưởng rất nhiều đến nhiệt độ làm cho nhiệt độ của dòng
nóng và dòng lạnh bị thay đổi trước khi quá trình trao đổi nhiệt xảy ra.
Ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt.



Nguyên nhân dẫn đến sai số

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

24


Sai số do người tiến hành thí nghiệm.
Sai số do thiết bị.
Trong quá trình xử lý số liệu thực nghiệm do tính chủ quan và cách xử lý thủ công dẫn đến
một vài sai số.
Sai số do ảnh hưởng của điều kiện môi trường.

TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

25