NHIỆT ĐỐI LƯU BÁO CÁO QTTB

Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh
Trường Đại học Bách khoa
Khoa Kỹ thuật Hóa học
BỘ MÔN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ

Phúc trình Thí nghiệm
Quá trình & Thiết bò

Bài:

ĐỐI LƯU NHIỆT


I. Nội dung cơ bản của thí nghiệm:
1. Mục đích:
-Củng cố kiến thức lý thuyết về sự truyền nhiệt đối lưu
-Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt ở dòng lưu chất không có biến đổi pha và
dòng lưu chất có biến đổi pha với chế độ ngưng tụ chảy màng trong hai trường hợp:
đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.
-So sánh hệ số cấp nhiệt và truyền nhiệt lý thuyết với hệ số cấp nhiệt và truyền nhiệt
thực nghiệm.
-Thiết lập cân bằng nhiệt lượng trong quá trình trao đổi nhiệt đối lưu.
2. Phương pháp thí nghiệm:
Đo các đại lượng sau:
-Nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh (nước chảy trong ống).
-Nhiệt độ vách ngoài của ống truyền nhiệt (thành ống phía hơi nước ngưng tụ) tại các
vò trí tương ứng với đầu vào và đầu ra của dòng lạnh.
-Nhiệt độ, lượng nước ngưng tụ chảy ra và thời gian đo lượng nước ấy.
-Lượng nước chảy trong ống đứng và thới gian đo lượng nước ấy.
-Áp suất hơi bão hòa ngưng tụ trong buồng thí nghiệm.
3. Kết quả thí nghiệm:

Các đại lượng đo
t1(oC)

Vò trí tấm chảy tràn (m)
1/2
3/4
1

0

1 1/2

35

33

33

33

33

o

105

83

101

110

101

o

90

45

51

52

43

o

104

71

90

99

98

o

210

200

210

210

204

o

Nhiệt độ theo T2( F)

230

228

228

227

228

p suất theo P3(PSI)

11

10

11

10

10

p suất theo P2(PSI)

6,5

11,5

11

9

12

Lượng nước ngưng (ml)
Thời gian đo lượng nước ngưng(s)

69
180

49
180

47
180

103
157

86
180

69,5
940
100

59
740
92

64,5
750
95

66
980
90

71
850
95

t2( C)
t3( C)
t4( C)

Nhiệt độ theo T3( F)

o

Nhiệt độ nước ngưng t'c( C)
Lượng nước chảy trong ống (ml)
Thời gian đo nước chảy trong ống(s)


4. Nhận xét kết quả thí nghiệm:
-Khi thay đổi vò trí tấm chảy tràn lần lượt: “0”, “½”, “¾”, “1 ½” thì các nhiệt độ t2, ,
t4 tăng dần nhưng khi tấm chảy tràn là 1½ (inch) thì các nhiệt độ trên lại giảm.Đối với
nhiệt đđộ t3 thì nhiệt đđộ giảm dần .
-Ngoại trừ trường hợp tấm chảy tràn ở vò trí “0”, thì trường hợp tấm chảy tràn ở vò trí
“¾” có lượng nước ngưng thấp nhất và lượng nước chảy trong ống cao nhất so với các
trường hợp còn lại
-Các nhiệt độ T2, T3 không thay đổi nhiều và các áp suất P2, P3 thay đổi nhiều giữa
các chế độ thí nghiệm.

II. Lý thuyết thí nghiệm:
Sự truyền nhiệt giữa hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài ống đứng với dòng
nước lạnh chảy trong ống là một dạng truyền nhiêt được đặc trưng bởi hai quá trình:
trao đổi nhiệt đối lưu trong trường hợp có biến đổi pha (hơi nước bão hòa ngưng tụ
trên bề mặt ống đứng) và trao đổi nhiệt đối lưu ở dòng lưu chất không có biến đổi pha
(dòng nước lạnh chảy trong ống). Bỏ qua nhiệt trở thành ống.
Sự ngưng tụ của hơi nước ở thiết bò thí nghiệm được xem như sự ngưng tụ với màng
chảy xếp lớp (chảy màng).
Dòng nước lạnh chảy trong ống đứng (gọi tắt là dòng lạnh) được thực hiện với hai chế
độ chảy: chuyển động tự nhiên và chuyển động cưỡng bức.
Sơ đồ cơ chế truyền nhiệt đối lưu được biểu diễn ở hình 1.

v, C: bề dày thành ống và bề dày màng nước
ngưng tụ, m
dtr, dng: đường kính trong và ngoài ống,m
Ftr, Fng: diện tích bề mặt bên trong và bên ngoài
ống đứng có chiều cao H
tS: nhiệt độ hơi nước bão hòa, oC
tN: nhiệt độ trung bình của nước trong ống,oC
tVtr, tVng: nhiệt độ trung bình của vách trong và
vách ngoài, oC
αC = αng: hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ
(phía lưu chất bên ngoài), W/m2K
αN = αtr: hệ số cấp nhiệt phía nước lạnh (phía
lưu chất trong ống), W/m2K
q: mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W/m2.
1.

Phương trình cân bằng nhiệt:
Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận được:


Q1 = GNCPN( t3 – t1), W
(1)
Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ:
Q3 = GC[r + CPC( ts - ̅ )], W
(2)
Trong trường hợp truyền nhiệt ổn đònh và không có tổn thất nhiệt, ta có phương trình
cân bằng nhiệt sau:
Q = Q1 = Q2 = GNCPN( t3 – t1) = GC[ r + GPC( tS - ̅ )], W
(3)
Trong đó:

GN, GC: lưu lượng khối của dòng nước trong ống và dòng nước ngưng tụ, kg/s
t1, t3: nhiệt độ đầu và cuối của dòng nước chảy trong ống, oC
tS: nhiệt độ hơi nước bão hòa ngưng tụ ở áp suất thấp thí nghiệm, oC
̅ : nhiệt độ trung bình của nước ngưng tụ, oC
̅=

, oC

(4)

t’C: nhiệt độ nước ngưng tụ chảy ra (trong thực tế t’C là nhiệt độ quá lạnh của
nước ngưng tụ).
CPN: nhiệt dung riêng của nước chảy trong ống, xác đònh ở nhiệt độ trung bình
của nước, J/kgK

, oC

̅̅̅ =

(5)

CPC: nhiệt dung riêng của nước sau ngưng tụ ở nhiệt độ ̅ , J/kgK
r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ tS, J/kg
Sự cân bằng nhiệt cũng có thể được biểu diễn bằng phương trình truyền nhiệt đối lưu
ở chế độ ổn đònh và không có tổn thất nhiệt:
Q’ = Q’1 = Q’2
Trong đó:
Q’1 = q1rF1r = α1r( tV1r - ̅̅̅ )F1r, W

, W/m2K

̅̅̅̅ )
Q’2 = qngFng = αng( tS - tVng )Fng, W

(6)

, W/m2K

(7)

 α1r = (
 αng =

(

)

Theo lý thuyết:
Q’1 = Q’2 = Q1 = Q2 = Q
Từ 2 công thức (6) và (7) có thể xác đònh hệ số cấp nhiệt thực nghiệm phía dòng lạnh
trong ống ( αtr ) và hệ số cấp nhiệt phía hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài
ống (αng ).
Trong trường hợp nhiệt trở của vách truyền nhiệt không đáng kể (ống đồng có hệ số
dẫn nhiệt lớn: V = 1272 W/mK và thành ống mỏng ), ta có:
̅̅̅̅̅

̅̅̅̅̅̅ =

, oC

̅̅̅̅̅ , ̅̅̅̅̅̅ : nhiệt độ trung bình tại vách trong và vách ngoài ống truyền nhiệt, oC.

t2, t4 : nhiệt độ tại thành ngoài ở đầu vào (đầu dưới ) và đầu ra ( đầu trên) của ống, oC
2.

Hệ số truyền nhiệt tổng quát:

, W/m2K

K=

Q: nhiệt lượng tính theo công thức (1)
(
) (
)
=
,K
(
)
(

3.

)

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ( hệ số cấp nhiệt ) phía dòng nước lạnh chảy trong
ống (αN hay αtr )
Hệ số cấp nhiệt αN ( hay αtr ) được xác đònh tùy thuộc vào dạng trao đổi nhiệt ( đối
lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng bức ) và chế độ chảy của dòng lưu chất: chảy xếp lớp
(chảy màng), chảy rối hay chế độ chuyển tiếp . Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên hay

cưỡng bức có thể phân biệt dựa theo giá trò tỉ số

< 10-3
Dòng lưu chất
cưỡng bức

10-3 <

< 10-2

103 Vùng hỗn hợp 2 dòng đối
lưu

.

> 10-2
10-2 Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên

Ở đây:
Re =

=

Với:
w: vận tốc dòng, m/s
: độ nhớt động học của lưu chất, m2/s.
ρ: khối lượng riêng của lưu chất, kg/m3.
a) Trường hợp đối lưu tự nhiên
Hệ số cấp nhiệt αN (hay αtr) ở trường hợp đối lưu tự nhiên được xác đònh từ chuẩn số Nusselt
(Nu):

[

Nu =

(

)

]

Trong đó:
Nu =

=





Gr =
= tVtr - ̅̅̅
Pr =

(tra bảng)

, oC

Các thông số vật lý của nước được xác đònh ở nhiệt đô trung bình: ̅̅̅ =

b) Trường hợp đối lưu cưỡng bức


Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với RePr

)1/3(

Nu = 1,86( RePr

> 10

)0,14
, oC . Riêng

Các thông số vật lý được xác đònh ở nhiệt độ trung bình : ̅̅̅ =

Vtr

được

xác đònh ở nhiệt độ trung bình của vách trong tVtr.


Ở chế độ chuyển tiếp ( 2.300 < Re < 10.000 ) với 0,7 < Pr < 120 và

> 50

Nu = 0,023Re0,8Pr1/3
Nếu bỏ qua ảnh hưởng của lực nâng với dòng chảy ta có thể áp dụng công thức của Mikhaev
để tính Nu* :

M=

= f(Re)
(

)

Giá trò thực nghiệm của M được cho trong bảng 1
Bảng 1
Re.10-3

2,2

2,3

2,5

3

3,5

4

5

6

7

8

9

10


M

2,2

3,6

4,9

7,5

10

12,2

16,5

20

24

27

30

33

4. Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ
Hệ số cấp nhiệt trong trường hợp ngưng tụ hơi tinh khiết bão hòa được xác đònh tùy thuộc
vào chế độ dòng chảy của dòng lỏng ngưng tụ.
Các trường hợp chất ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi tinh khiết trên
bề mặt ống đứng được xác đònh theo công thức lý thuyết của Nusselt (xác lập bằng
phương pháp giải tích):

ρ 

αC = 0,943(

(8)

)

Ở đây:
= ts.̅̅̅̅̅ = (

), K

Các thông số vật lý được xác đònh ở nhiệt độ trung bình: tm =

̅̅̅̅̅̅̅

, oC. Riêng rS được

xác đònh ở nhiệt độ ts đối với hơi nước bão hòa.
Công thức (8) có thể biến đổi về dạng phương trình tiêu chuẩn đồng dạng như sau:

NuC =



= 0,943[

= 0,943(

)



(

= 0,943(

)

)

]

Ở đây:
K=

(

̅̅̅̅̅̅̅)

là dạng chuẩn số đồng dạng của Kutatelagze.

Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng không phụ thuộc vào vận tốc (tức không phụ thuộc
vào Re), hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ chảy màng có thể xác đònh từ chuẩn số Nu
theo công thức thực nghiệm sau đây:


NuC* = 0,42(

)

(

)

= 0,42(

)

(

)

(9)

Khác với công tthu7c198) ở đây các thông số vật lý được xác đònh ở nhiệt độ ̅ . Riêng PrVng
xác đònh ở nhiệt độ trung bình của vách ngoài
tVng =

, oC

III. Dụng cụ-Thiết bò và Phương pháp thí nghiệm:
1.

Dụng cụ-Thiết bò:
Ở thiết bò thí nghiệm, quá trình truyền nhiệt xảy ra trên ống đồng đặt đứng với kích
thước như sau:
 Chiều cao
: H=60,96 cm=0,61 m
 Đường kính ngoài
:dng=15,8 mm=0,0158 m
 Đường kính trong
:dtr=13,8 mm=0,0138 m
 Bề dày thành ống
:=1 mm=0,001 m
 Hệ số dẫn nhiệt của ống đồng
:v=1272 W/mK
2. Phương pháp thí nghiệm:
2.1) Chuẩn bò:
a) Chuẩn bò dụng cụ và điều kiện thí nghiệm:
1) Chuẩn bò ống nghiệm đo nước ngưng tụ.
2) Chuẩn bò ống nghiệm đo lượng nước chảy trong ống.
3) Chuẩn bò nhiệt kế đo nhiệt độ nước ngưng tụ chảy ra.
4) Chuẩn bò một đồng hồ bấm giây để đo thời gian nước chảy trong ống và thời gian
nước ngưng tụ chảy ra.
5) Kiểm tra nguồn điện, nguồn nước và các dụng cụ đo trên thiết bò thiết nghiệm.
b) Chuẩn bò cấp nước lạnh:
1) Khóa các van V1, V4, S1 và mở các van V2 và V5.
2) Điều chỉnh tấm van chảy tràn ở vò trí mong muốn theo yêu cầu của bài thí nghiệm.
3) Mở van V1 và điều chỉnh để giữ mực nước ổn đònh ở bình chảy tràn.

c) Chuẩn bò cấp hơi nước:
1) Khóa các van: S1, S3, S5, V3, V6 và V8.
2) Mở van S4 xả hết nước ngưng dư rồi khóa lại.
3) Mở van V7.
4) Cho nước vào bình chứa đến 3/4 chiều cao bình và mở nắp bình. Mở van V8 cấp
nước cho nồi đun và khóa van V8 khi mức nước trong nồi đun đạt 2/3 chiều cao
ống chỉ mức.
5) Đóng van V7.


6) Cấp điện cho bộ điện trở đun nước R1 cho đến khi áp suất trong nồi đun đat
khoảng 13 PSI.
7) Cấp điện cho bộ điện trở R2 để gia nhiệt cho hới nước (nếu có R2).
2.2) Tiến hành thí nghiệm:
1) Điều chỉnh dòng nước lạnh chảy trong ống theo yêu cầu của bài thí nghiệm.
2) Khi áp suất trong nồi đun đạt 15 PSI, mở van hoàn toàn V7 và từ từ mở van V6 và
điều chỉnh để nồi hơi có áp suất dư khoảng 1,2 PSI. Van V6 phải mở để đủ hơi ngưng
tụ trên bề mặt ống truyền nhiệt và áp suất trong buồng thí nghiệm bằng áp suất khí
quyển.
3) Khi quá trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn đònh, tiến hành đo đồng loạt các đại lượng:
 Lượng nước ngưng tụ chảy ra trong một khoảng thời gian nhất đònh và nhiệt độ
của nước ngưng tụ.
 Lượng nước chảy trong ống trong một khoảng thời gian nhất đònh.
 Nhiệt độ t1, t2, t3 và t4 (đồng hồ hiện số).
 Áp suất trong nồi hơi (áp kế P1).
 Nhiệt độ của hơi trong nồi hơi (đồng hồ đo nhiệt độ T2)
 Nhiệt độ nước trong nồi hơi (đồng hồ đo nhiệt độ T1)
 Áp suất hơi đo bằng đồng hồ áp suất P2.
 Nhiệt độ hơi vào buồng ngưng tụ đo bằng đồng hồ nhiệt độ T3.
 Trong khi đo thường xuyên quan sát mức nước ở bình chảy tràn và mức nước

trong nồi hơi.
2.3) Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác
1) Sau khi đo xong, ngắt điện cấp cho nồi hơi, đóng các van V6, V7, mở van xả hơi S5.
Nạp nước vào bình chứa. Mở van V8 cấp nước cho nồi hơi rồi khóa V8 lại, khóa van
xả hơi S5.
2) Khóa van V1, mở vòi xả S4 để xả hết nước nóng rồi khóa vòi S4 lại.
3) Chuyển vò trí tấm chảy tràn theo yêu cầu của thí nghiệm tiếp theo và lặp lại quy
trình thao tác như ở thí nghiệm trước.
4) Các thí nghiệm được tiến hành với các vò trí ống chảy tràn như sau:
 Vò trí “0”: đối lưu tự nhiên
 Vò trí ¼; ½; ¾; 1; 1 ¼; và 1 ½(inch): đối lưu cưỡng bức.
2.4) Kết thúc thí nghiệm
Trình tự thao tác khi kết thúc thí nghiệm:
1) Ngắt cầu dao điện cho nồi hơi
2) Ngắt điện cho đồng hồ đo nhiệt độ hiện số
3) Khóa van nguồn nước
4) Khóa và mở các van đúng như hiện trạng trước khi làm thí nghiệm


IV. Kết quả thí nghiệm:
1. Xử lý sơ bộ kết quả đo

Các đại lượng đo

Vò trí tấm chảy tràn (m)
0
35

1/2
33

3/4
33

1
33

1 1/2
33

t2( C)

o

105

83

101

110

101

o

t3( C)

90

45

51

52

43

o

t4( C)

104

71

90

99

98

o

t'c( C)

69,5

59

64,5

66

71

PS(bar)

1,013

1,013

1,013

1,013

1,013

100

100

100

100

100

, oC

62,5

39

42

42,5

38

, oC

104,5

77

95,5

104,5

99,5

104,5

77

95,5

104,5

99,5

102,25

88,5

97,75

102,25

99,75

84,75

79,5

82,25

83

85,5

42

38

53,5

62

61,5

o

t1( C)

o

ts( C)

=
=

tm =

,o

̅=

, oC

C

-

, oC
GN(kg/s)
GC(kg/s)

0,0094

0,008043 0,007895 0,01089 0,008947368

0,000383 0,000272 0,000261 0,00066 0,000477778


Vò trí tấm chảy tràn (inch)
Các thông số vật lý
CPN (kJ/kg.K)
.102 (W/m.K)
 (kg/m3)
Nước
chảy
trong
ống

.106 (m2/s)
.104 (1/K)
.106 (N.s/m2)
Pr
6

Vtr.10

2

(N.s/m )

CPC (kJ/kg.K)
C.102(W/m.K)

C (kg/m3)
6
C.10

Nước
ngưng
tụ

(m2/s)

3
2
C.10 (N.s/m )

CPS (kJ/kg.K)
S.102 (W/m.K)
3

S (kg/m )
PrS

Hơi
nước
bão
hòa

2.

PrVng
rS (kJ/kg)

Tính toán nhiệt lượng:

0

½

¾

1

1½

4.181

4.174

4.174

4.174

4.174

66.125

63.370

63.760

63.825

63.240

981.850

1000.310

996.980

996.425

1001.420

0.462

0.669

0.638

0.633

0.680

5.258

3.808

3.994

4.025

3.746

453.575

663.690

632.520

627.325

674.080

2.873

4.387

4.156

4.118

4.464

280.150

300.000

280.000

259.000

280.000

4.223

4.206

4.217

4.223

4.220

68.345

67.955

68.233

68.345

68.293

956.735

966.335

959.953

956.735

958.573

0.290

0.331

0.302

0.290

0.296

277.213

319.760

289.790

277.213

283.310

4.220

4.220

4.220

4.220

4.220

68.300

68.300

68.300

68.300

68.300

958.400

958.400

958.400

958.400

958.400

1.750

1.750

1.750

1.750

1.750

1.683

2.210

1.840

1.683

1.760

2256.800 2256.800 2256.800 2256.800 2256.800


Vò trí tấm chảy tràn (inch)

Nhiệt lượng, tổn thất nhiệt

0

½

¾

1

1½

2122.344

403.007

591.356

860.467

417.993

851.296

616.352

584.440

1461.579

1061.602

-1271.048

213.345

-6.916

601.112

643.609

59.889

52.938

1.170

69.859

153.976

Q1 (W)
Q2 (W)
Q (W)
Q (%)

3.

Tính toán hệ số cấp nhiệt phía nước chảy trong ống và phía nước ngưng tụ
Các đại lượng
Pr
PrVtr

Công
thức
Tra
bảng
Tra
bảng

Vò trí tấm chảy tràn (inch)

0

½

¾

1

1½

2.873

4.387

4.156

4.118

4.464

1.683

2.210

1.840

1.683

1.760

1877.2

1109.4

1141.6

1587.3

1358.3

2664287.0

832808.5

1351706.3

1604402.9

1286004.3

9.006

9.963

9.908

11.132

10.848

431.5

457.5

457.8

514.9

497.1

1911.7

401.2

418.2

525.1

257.1

Re

11

Gr

(12b)

NuN

(12),
(13)

(N)TT
hay
(tr)TT,
W/m2.K

(12),
(13)

(N)TN
hay
(tr)TN,
W/m2.K

(6)'

Trao
đổi
nhiệt
phía
nước
ngưng
tụ

(C) TT,
W/m2.K

(16)'

1610.2

1034.1

1593.2

1610.2

2774.9

(C) TN,
W/m2.K

(7)'

6251.0

885.5

4291.5

10732.3

70157.7

(NuC) TT

(17)'

1437.2

928.3

1424.3

1437.2

2478.6

Truyền
nhiệt
tổng
quát

Q = Q1,
W

(1)'

2122.3

403.0

591.4

860.5

418.0

Tlog, K

(10)'

29.4

60.8

57.5

57.0

61.9

Trao
đổi
nhiệt
phía
nước
chảy
trong
ống


KTT,
W/m2.K

(19)'

340.3

317.2

355.6

390.1

421.6

KTN,
W/m2.K

(9)'

2732.6

250.8

388.9

571.4

255.6

K’TT,
W/m2.K

(20)'

340.2

317.1

355.5

390.0

421.5

K’TT/
KTT

(21)'

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

V. Đồ thò.
Đồ thò biểu diễn các mối quan hệ: NuN= f(Re), Ktt = f(Re).
Đồ thò 1: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ GIỮA NuNVÀ Re

Nu_N=f(Re)

12,000

10,000

8,000

Nu_N

a)

6,000

4,000

2,000

R
e
0,000
0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

Re

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

2000,0


Đồ thò 2 : Đồ thò biểu diễn mối quan hệ Ktt v Re

Đồ thò 3: Mối tương quan so sánh gữa (αN)tt v (αN)TN


Ñoà thò 4: Moái töông quan so saùnh giöõg (αC)TT vaØ (αC)TN

Ñoà thò 5: Moái töông quan so saùnh giöõa KTT vaØ KTN


VI. Bàn luận:
5.1.

Giải thích tại sao khi thí nghiệm với vò trí tấm chảy tràn ở mức “0” mà nước
trong ống vẫn chảy.
Trước khi thí nghiệm, nếu tấm chảy tràn để ở vò trí “0” và cấp đủ nước cho bình chảy

tràn thì nước không chảy trong ống đứng và thoát ra ngoài vì lúc đó mực nước trong
bình chảy tràn bằng với vò trí cao nhất trong ống =>Δ P = 0 => nước không thể chảy
do không có sự chênh lệch về áp suất.Nhưng do chênh lệch về nhiệt độ nên nước trong
ống chảy ra lam nước xáo trộn nước.

5.2.

Nhận xét về mức độ tổn thất nhiệt.
Trong các lần thí nghiệm thì ở tấm chảy tràn mức ¾ có sai số thấp nhất còn ở vị trí
chảy tràn 11/2 có sai số nhiều nhất.Điều này ảnh hưởng tới mức tổn thất nhiệt . Nên
mức tổn thất nhiệt ở các thí nghiệm không đều nhau mà biến đổi xuống. Và có xu
hướng giảm khi tăng mức chảy tràn.

VII. Phụ lục:
1) Xác đònh các thông số cho bảng 2:
 PS: là áp suất hơi nước bão hòa ngưng tụ trong thí nghiệm, giá trò của PS lớn
hơn áp suất khí quyển một chút, nhưng ta lấy xấp xỉ bằng áp suất khí quyển.
PS 1(atm) = 101325(Pa) = 1,013(bar)
 Lưu lượng (kg/s) của dòng lạnh và nước ngưng:

ρ

-với V(ml) là thể tích dòng lạnh hoặc nước ngưng thu được trong
thời gian t(s).
-ρ: khối lượng riêng (kg/m3).
2) Xác đònh thông số cho bảng 3:
Các thông số vật lý tham gia trong công thức tính toán gồm có:


Các thông số vật lý của nước chảy trong ống: CPN, ρ, ν, β, μ, μVtr,

Pr. Các thông số này đươc xác đònh ở nhiệt độ trung bình của
nước chảy trong ống ̅̅̅ =
độ ̅̅̅̅̅



. Riêng μVtr được xác đònh ở nhiệt

̅̅̅̅̅ .

Các thông số của nước ngưng tụ ở áp suất thí nghiệm: CPC, C,
ρC, νC, μC, CPS, S, ρS, PrS, PrVtr.


 Các thông số có chỉ số “c” xác đònh ở nhiệt độ trung bình
̅̅̅̅̅̅

.

 Các thông số có chỉ số “s” xác đònh ở nhiệt độ tS.
 Các thông số có chỉ số “vng” xác đònh ở nhiệt độ tVng.


Các thông số vật lí của hơi nước bão hòa ở áp suất thí nghiệm:

rS được xác đònh ở nhiệt độ tS đối với hơi nước bão hòa.
3) Xác đònh các thông số cho bảng 4:
Tính toán nhiệt lượng, xác đònh tổn thất nhiệt:
-Nhiệt lượng Q1 tính theo công thức (1) :Q1 = GNCPN( t3 – t1).
-Nhiệt lượng Q2 tính theo công thức (2) :Q2 = GC[r + CPC( ts - ̅ )].

-Tổn thất nhiệt tính theo: Q=Q2 – Q1
-Tỷ lệ tổn thất nhiệt: Q(%) =
4) Xác đònh các thông số bảng 5:
Tính toán xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước chảy trong ống:


Ở trường hợp đối lưu tự nhiên (ứng với thí nghiệm ở vò trí “0”
của tấm chảy tràn), Nu vàN (tr) tính toán theo công thức (12)
và (12a).



Trường hợp đối lưu cưỡng bức (ứng với thí nghiệm ở vò trí “½, ¾,
1, 1 ½” của tấm chảy tràn) Nu vàN (tr) tính toán theo công
thức (13) hoặc (14) tùy theo chế độ chảy cụ thể.



Các giá trò N (tr) tính toán trong 2 trường hợp trên được gọi là
hệ số cấp nhiệt tính toán (N)TT hay (tr)TT. Giá trò của N (tr)
xác đònh từ công thức (6) gọi là hệ số cấp nhiệt thực nghiệm
(N)TN hay (tr)TN.
Tính toàn xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ:



Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt C tính
theo công thức (16) hoặc suy ra từ Nu trong công thức (17). Hệ
số C hoặc Nu tính



theo công thức (16) và (17) gọi là giá trò tính toán (C)TT, (Nu)TT.

Hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (C)TN phía hơi nước ngưng tụ được tính theo
công thức (7).
Tính hệ số truyền nhiệt tổng quát:




Hệ số truyền nhiệt tổng quát được tính theo công thức:

(

)

(

( )
( )

)

( )
( )

-Ở đây: KTT là hệ số truyền nhiệt tổng quát( tính theo (N)TT và
(C)TT, bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống (

).

-Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN được tính theo công thức
(9), trong đó Q = Q1.
Tính hệ số truyền nhiệt có kể đến ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống (

(

)

(

)

)

Tính toán so sánh KTT và K’TT:

5) Vẽ các đồ thò:


Dựa vào số liệu trong bài để vẽ.



Trong đồ thò biểu diễn mối tương quan so sánh giữa (N)TT và
(N)TN, (C)tt và (C)TN, KTT và KTN ta có dựng thêm đường y = x để
dễ dàng nhận xét môi tướng quan giữa hai đại lượng.

VIII. Tài liệu tham khảo:

[1]. Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình và
Thiết bò Công Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ và Bài Tập”, ĐHBK
Tp.HCM, 468tr.
[2].Bộ môn máy và thiết bò, “Bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt –
truyền khối”, Nhà xuất bản ĐHQG TP.HCM, 2012, 69tr.