THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

BÀI 2 : TRAO ĐỔI NHIỆT
2.1. Tóm tắt
Bài báo cáo là tóm tắt quá trình khảo sát ảnh hưởng của chiều
chuyển động lưu chất lên quá trình truyền nhiệt xuôi chiều và ngược
chiều lên quá trình truyền nhiệt vỏ ống với dạng ống lồng ống. Quá
trình thực nghiệm và xử lý kết quả nhằm xác định hệ số truyền nhiệt
thực nghiệm KTN của thiết bị và so sánh với kết quả được tính toán theo
lý thuyết KLT. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết K LT được xác định thông qua
chế độ dòng chảy và các chuẩn số để tìm hệ số cấp nhiệt của dòng
nóng và dòng lạnh. Đồng thời tính nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra, dòng
lạnh thu vào, các hiệu suất của quá trình truyền nhiệt từ đó rút ra nhận
xét xem chế độ chảy nào mang lại hiệu quả truyền nhiệt tốt hơn.
2.2. Giới thiệu
2.2.1. Giới thiệu

Trong công nghiệp đặc biệt là lĩnh vực công nghệ hóa học, thực
phẩm và môi trường sự biến đổi vật chất luôn kèm theo sự tỏa nhiệt
hay thu nhiệt do đó cần phải có nguồn thu năng lượng nhiệt hay nguồn
tỏa nhiệt.
Quá trình truyền nhiệt được phân biệt thành quá trình truyền nhiệt
ổn định và quá trình truyền nhiệt không ổn định. Quá trình truyền nhiệt
ổn định là quá trình mà ở đó nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà
không thau đổi theo thời gian. Quá trình truyền nhiệt không ổn định là
quá trình mà ở đó nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và thời gian.
Quá trình truyền nhiệt không ổn định thường xảy ra trong các thiết
bị làm việc gián đoạn hoặc trong giai đoạn đầu và cuối của quá trình
liên tục. Còn quá trình truyền nhiệt ổn định thường xảy ra trong thiết bị
làm việc liên tục.

1

Trong thực tế các thiết bị truyền nhiệt thường làm việc ở chế độ
liên tục, việc nghiên cứu quá trình truyền nhiệt không ổn định nhằm
mục đích chính là điều khiển các quá trình không ổn định để đưa về
trạng thái ổn định, ngoài ra lý thuyết về truyền nhiệt không ổn định
khá phức tạp. Do đó, trong chương trình này chúng ta chỉ xét đến quá
trình truyền nhiệt ổn định.
Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều, nghĩa là nhiệt lượng
chỉ được truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp và
truyền từ vật này sang vật khác hay từ không gian này sang không
gian khác theo một phương phức cụ thể nào đó hoặc là tổ hợp các
phương thức. Các phương thức truyền nhiệt về cơ bản gồm dẫn nhiệt,
đối lưu nhiệt, bức xạ.
Trong bài thực hành này chúng ta tiếp cận thiết bị truyền nhiệt loại
vỏ ống, quá trình truyền nhiệt được xem là truyền nhiệt biến nhiệt ổn
định.
2.2.2. Cơ sở lí thuyết

Quá trình trao đổi nhiệt giữa 2 dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn
cách rất thường gặp trong các lĩnh vực công nghiệp hóa chất, thực
phẩm, hóa dầu,...Trong đó nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra sẽ được
dòng lạnh thu vào. Mục đích của quá trình nhằm thực hiện một giai
đoạn nào đó trong quy trình công nghệ, đó có thể là đun núng, làm
nguội, ngưng tụ hay bốc hơi,...Tùy thuộc vào bản chất quá trình mà ta
sẽ bố trí sự phân bố của các dòng sao cho giảm tổn thất, tăng hiệu
suất quá trình.
Hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt cao hay thấp tùy thuộc vào
cách ta bố trí thiết bị, điều kiện hoạt động,...Trong đó, chiều chuyển
động của các dòng có ý nghĩa rất quan trọng.
- Cân bằng năng lượng khi 2 dòng lỏng trao đổi nhiệt gián tiếp: Nhiệt lượng do dòng

nóng tỏa ra:
QN = GN.CN.∆TN
2


- Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:
QL = GL.CL.∆TL
- Nhiệt lượng tổn thất:
Qf = Q N - Q L
- Cân bằng nhiệt lượng:
QN = Q L + Q f
Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng có thể tính theo công thức:
Q = K.F.∆tlog
Từ (6.5) ta thấy nhiệt lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào kích thước
thiết bị F, cách bố trí các dòng ∆tlog. Do thiết bị là phần cứng sẽ rất khó
thay đổi nên có thể xem nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp này phụ
thuộc vào cách bố trí dòng chảy.
Ta có các cách bố trí sau:
- Chảy xuôi chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song cùng chiều với nhau

- Chảy ngược chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song nhưng ngược chiều với nhau

- Chảy chéo dòng: lưu thể 1 và 2 chảy theo phương vuông góc

- Chảy hỗn hợp: lưu thể 1 chảy theo hướng nào đó còn lưu thể 2 thì có đoạn chảy cùng
chiều, có đoạn chảy ngược chiều và có đoạn chảy chéo dòng

3

Tùy vào cách bố trí mà ta có phương pháp xác định hiệu số nhiệt
độ hữu ích logarit Δ���� khác nhau.

Trường hợp chảy ngược chiều
Xét trường hợp hai lưu thể chảy ngược chiều dọc theo bề mặt trao
đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu thể nóng giảm, nhiệt độ lưu thể nguội tăng
và được biểu diễn như giản đồ sau

∆= ∆= -

Trường hợp hai lưu thể chảy xuôi chiều
Xét trường hợp hai lưu thể chảy xuôi dọc bề mặt trao đổi nhiệt,
nhiệt độ của lưu thể nóng giảm, nhiệt độ của lưu thể lạnh tăng và được
biểu diễn như giản đồ
sau:
Nếu trong quá trình
truyền nhiệt khi tỉ số <
2 thì hiệu số nhiệt độ
trung bình có thể được
tính

gần

đúng

theo

công thức sau:

=

Hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt của dòng nóng
và dòng lạnh lần lượt:
4


Hiệu suất nhiệt độ hữu ích của quá trình truyền nhiệt:

Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:
.100%
Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:

Trong đó: F=π.� ��.�
( � ��= ) : là đường kính trung bình của ống truyền nhiệt, m.
Xác định hệ số truyền nhiệt lý thuyết:

Hệ số cấp nhiệt � được tính thông qua chuẩn số =(,,Pr)

Re =
Gr=
Pr =
Khi Re > 10000: Chảy rối
Nu = 0,021. Pr0,43.()

0,25

Khi 2300 < Re < 10000: Chảy quá độ
Nu = 0,008.

Pr0,43

Mặt khác :
Nu =
Từ đó ta suy ra được hệ số cấp nhiệt � để tính � ��

5

.


2.3. Mục đích thí nghiệm
- Sinh viên biết vận hành thiết bị truyền nhiệt, hiểu nguyên lý đóng mở van điều chỉnh
lưu lượng, hướng dòng chảy, biết sự cố có thể xảy ra và cách xử lý tình huống
- Khảo sát quá trình truyền nhiệt đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa 2 dòng qua một
bề mặt ngăn cách là ống lồng ống.
- Tính toán hiệu xuất toàn phần dựa vào 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 2 trường
hợp xuôi chiều và ngược chiều
- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K TN của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính
toán theo lý thuyết KLT.
2.4. Thực nghiệm
2.4.1. Hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống lồng ống

Đối với mô hình này cấu tạo gồm những bộ phận sau:
- Thùng chứa nước nóng
- Điện trở gia nhiệt
- Bơm nóng
- Van điều khiển lưu lượng dòng nóng
- Lưu lượng kế dòng nóng
- Thiết bị truyền nhiệt chính (ống lồng ống)

- Dòng nước lạnh
- Van điều khiển lưu lượng dòng lạnh
- Lưu lượng kế dòng lạnh
- Van điều chỉnh hướng chảy dòng lạnh
- Đầu dò nhiệt độ ( TNồi ,TNr, TNv , TLr, TLv)
- Tủ điện.

6


2.4.2. Trang thiết bị, hóa chất

Bài thực hành được trang bị hệ thống tủ điều khiển hệ thống bơm,
điện trở, cài đặt nhiệt độ và các đầu báo nhiệt độ, cách thức hoạt động
như sau:
- Kết nối nguồn điện cung cấp cho tủ điều khiển (đèn báo sáng)
- Bật công tắc tổng (đèn báo sáng)
- Mở nắp thùng chứa nước nóng TN và lạnh TL (nếu có) kiểm tra nước đến hơn 2/3
thùng. Trước khi cho nước vào thùng phải đóng van xả đáy.
- Đóng nắp thùng chứa nước nóng và nước lạnh 9 (nếu có).
- Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển ON/OFF cho thùng chứa nước nóng TN
- Bật công tắc điện trở
- Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt thì bắt đầu tiến hành thí
nghiệm
- Trên thiết bị ống xoắn bố trí dòng chảy xuôi chiều hay ngược chiều chỉ cần điều chỉnh
dòng lạnh, còn dòng nóng thì luôn bố trí có định một chiều từ trên xuống.
Các kí hiệu
Δ� � : Hiệu số nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra của dòng nóng
Δ�� : Hiệu số nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra của dòng lạnh

��: Hiệu suất nhiệt độ của dòng nóng
��: Hiệu suất nhiệt độ của dòng lạnh
�ℎ : Hiệu suất nhiệt độ hữu ích
�: Hiệu suất truyền nhiệt
� �: Lưu lượng thể tích của dòng nóng ( 3�⁄)
��: Lưu lượng thể tích của dòng lạnh (3�⁄)
� �: Lưu lượng thể tích của dòng nóng (⁄)
��: Lưu lượng thể tích của dòng lạnh (⁄)
� �: Nhiệt dung riêng của dòng nóng (.℃⁄)
(tra bảng)
��: Nhiệt dung riêng của dòng lạnh (.℃⁄) (tra bảng)
��: Khối lượng riêng của dòng nóng (3⁄) (tra bảng)
��: Khối lượng riêng của dòng lạnh (3⁄) (tra bảng)
� �: Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra
��: Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào )(
��: Nhiệt lượng tổn thất ()
Δ�1: Hiệu số nhiệt độ giữa dòng nóng và dòng lạnh tại đầu trên của thiết bị
Δ�2: Hiệu số nhiệt độ giữa dòng nóng và dòng lạnh tại dưới trên của thiết bị
Δ����: Hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit
�: Hệ số truyền nhiệt (2.℃⁄)
�: Diện tích trao đổi nhiệt (2)
Đối với kí hiệu kích thước ống lồng ống:
� 1: Đường kính trong của ống trong()
7


�2: Đường kính ngoài của ống trong ()
� 1: Đường kính trong của ống ngoài ()
�2: Đường kính ngoài của ống ngoài ()
�: Chiều dài của ống truyền nhiệt (�)

Bảng 6.1: Bảng kích thước ống lồng ống
d1

d2

D1

D2

L

17 mm

21 mm

30 mm

34 mm

500 mm

2.4.3 Tiến hành thí nghiệm
2.4.3.1. Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

Các bước tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 thể tích thùng chứa
- Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện trở và cài đặt nhiệt
độ cho thùng nóng ở 75℃.
- Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh ở nhiệt độ cao sẽ làm hư lưu
lượng kế),

- Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hợp với trường hợp chảy xuôi chiều
- Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hợp thì tiến hành trao đổi
nhiệt.
- Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng
nóng, lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt.
2.4.3.2. Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

Các bước tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 thể tích thùng chứa
- Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện trở và cài đặt nhiệt
độ cho thùng nóng ở 75℃.
- Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh ở nhiệt độ cao sẽ làm hư lưu
lượng kế),
- Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hợp với trường hợp chảy ngược chiều
- Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hợp thì tiến hành trao đổi
nhiệt.
- Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng
nóng, lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt.
2.4.3.3. Kết thúc thí nghiệm

- Tắt bơm nóng và bơm lạnh
8


- Tắt công tắc điện trở
- Tắt công tắc tổng
- Tắt cầu dao nguồn
- Xả nước trong các thùng
- Khóa van nước nguồn cấp
- Vệ sinh máy và khu vực máy

2.5. Kết quả và bàn luận
2.5.1. Kết quả
2.5.1.1. Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

Bảng 6.2: Kết quả khảo sát thực nghiệm trường hợp chảy xuôi chiều
thiết bị
Thí
nghiệm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

VN
(l/ph)

2

4

6

8

VL
(l/ph)
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8

TN ( oC)
T1 (oC)
T2 (oC)
(Nồi đun) (Nóng vào) (Nóng ra)
71

70
70
69
67
65
65
65
65
65
65
65
66
66
66
65

67
66
65
64
64
62
60
60
60
60
60
60
60
60

60
59

50
45
43
40
47
44
43
43
49
48
46
45
49
49
47
46

T3 (oC)
(Lạnh vào)
31
31
30
29
29
29
29
29

29
29
29
29
29
29
29
29

T4 (oC)
(Lạnh
ra)
48
42
40
38
43
40
39
38
47
45
43
41
48
47
42
41

2.5.1.2. Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

Bảng 6.3: Kết quả khảo sát thực nghiệm trường hợp chảy ngược
chiều thiết bị
Thí
nghiệ
m
1

VN
(l/ph
)
2

VL
(l/ph
)
2

TN ( oC)
(Nồi
đun)
65

T1 (oC)
(Nóng
vào)
58
9

T2 (oC)

(Nóng
ra)
43

T3 (oC)
(Lạnh
vào)
33

T4 (oC)
(Lạnh
ra)
42


2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

4

6

8

4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8

66
66
66
66
66
65
66

65
64
64
63
62
62
62
62

59
59
59
59
59
59
59
58
58
57
57
56
56
56
55

40
38
36
46
47

45
44
50
50
48
47
51
50
49
47

33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33

40
38
36

37
40
40
38
40
42
41
40
40
42
41
39

2.5.2. Xử lí số liệu
2.5.2.1. Trường hợp xuôi chiều thiết bị

Bảng 6.4: Kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ
Thí nghiệm

�� (oC)

Δ�L (oC)

�� (%)

�L (%)

�hi(%)

1

17

17

89,5

89,5

89,5

2

21

11

87,5

45,8

66,7

3

22

10

88

40

64

4

24

9

92,3

34,6

63,5

5

17

14

81

66,7

73,9

6

18

11

81,8

50

65,9

10


7

17

10

81

47,6

64,3

8

17

9

77,3

40,9

59,1

9

11

18

84,6

138,5

111,6

10

12

16

80

106,7

93,4

11

14

14

82,4

82,4

82,4

12

15

12

78,9

63,2

71,1

13

11

19

91,7

158,3

125

14

11

18

84,6

138,5

111,6

15

13

13

72,2

72,2

72,2

16

13

12

72,2

66,7

69,5

Bảng 6.5: Kết quả tính toán lưu lượng
Thí
nghiệm

VN
(l/ph)

VL
(l/ph)

TNtb
(oC)

ρN
(kg/m3)

GN
(kg/s)

TLtb
(oC)

ρL
(kg/m3)

GL
(kg/s)

1

2

2

69

978,3

0,0326

39,5

992,5

0,0331

2

2

4

68

978,9

0,0326

36,5

993,6

0,0662

3

2

6

67,5

979,2

0,0326

35

994,1

0,0994

4

2

8

66,5

979,8

0,0327

33,5

994,6

0,1326

5

4

2

65,5

980,3

0,0654

36

993,8

0,0331

6

4

4

63,5

981,4

0,0654

34,5

994,3

0,0663

7

4

6

62,5

981,9

0,0655

34

994,4

0,0994

8

4

8

62,5

981,9

0,0655

33,5

994,6

0,1326

9

6

2

62,5

981,9

0,0982

38

993,1

0,0331

10

6

4

62,5

981,9

0,0982

37

993,4

0,0662

11

6

6

62,5

981,9

0,0982

36

993,8

0,0994

12

6

8

62,5

981,9

0,0982

35

994,1

0,1325

13

8

2

63

981,7

0,1309

38,5

992,9

0,0331

14

8

4

63

981,7

0,1309

38

993,1

0,0662

15

8

6

63

981,7

0,1309

35,5

993,9

0,0994

16

8

8

62

982,2

0,131

35

994,1

0,1325

11


Bảng 6.6: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt
Thí nghiệm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

QN (W)

QL (W)

Qf (W)

η (%)

2322,098

2352,086

-29,988

101,3

2868,474

3043,876

3005,068

4154,92

3288,312

4988,412

-1700,1

151,7

4658,442

1937,012

2721,43

41,6

4932,468

3048,474

1883,99
4

61,8

4665,565

4154,92

510,645

89,1

4665,565

4988,412

322,847

106,9

4526,038

2490,444

2035,59
4

55

4937,496

4427,456

510,04

89,7

5760,412

5816,888

-56,476

101

6171,87

6646,2

-474,33

107,7

6033,181

2628,802

3404,37
9

43,6

6033,181

4980,888

1052,29
3

82,6

7130,123

5401,396

1728,72
7

75,8

7135,57

6646,2

489,37

93,1

12

175,402
1149,85
2

106,1
138,3


Bảng 6.7: Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
Thí
nghiệm

QN (W)

∆tmax
(oC)

∆tmin (oC)

∆tlog (oC)

KTN (W/m2.K)

1

2322,1

36

2

11,76

6616,05

2

2868,47

35

3

13,03

7376,18

3

3005,07

35

3

13,03

7727,44

4

3288,31

35

2

11,53

9555,84

5

4658,44

35

4

14,29

10922,8

6

4932,47

33

4

13,74

12028,27

7

4665,57

31

4

13,19

11851,83

8

4665,57

31

5

14,25

10970,22

9

4526,04

31

2

10,58

14333,7

10

4937,5

31

3

11,99

13797,91

11

5760,41

31

3

11,99

16097,55

12

6171,87

31

4

13,19

15678,25

13

6033,18

31

1

8,74

23129,19

14

6033,18

31

2

10,58

19106,72

15

7130,12

31

5

14,25

16765,15

16

7135,57

30

5

13,95

17138,78

13


Bảng 6.8: Thông số hóa lý lưu thể nóng

TN

TNtb
(oC)

ω (m/s)

l (m)

ρ
(kg/m3)

µ (Pa.s)

Re

λ
(W/m.K
)

(J/kg.K
)

Pr

1

69

0,1469

0,017

978,3

0,000412

5929,88

0,667

4190

2,59

2

68

0,1469

0,017

978,9

0,000419

5834,38

0,666

4190

2,64

3

67,5

0,1469

0,017

979,2

0,000422

5794,68

0,666

4190

2,65

4

66,5

0,1469

0,017

979,8

0,000428

5716,95

0,665

4190

2,7

5

65,5

0,2937

0,017

980,3

0,000435

11251,82

0,664

4190

2,74

6

63,5

0,2937

0,017

981,4

0,000448

10937,5
7

0,662

4190

2,84

7

62,5

0,2937

0,017

981,9

0,000454

10798,5
2

0,661

4190

2,88

8

62,5

0,2937

0,017

981,9

0,000454

10798,5
2

0,661

4190

2,88

9

62,5

0,4406

0,017

981,9

0,000454

16199,6
2

0,661

4190

2,88

10

62,5

0,4406

0,017

981,9

0,000454

16199,6
2

0,661

4190

2,88

11

62,5

0,4406

0,017

981,9

0,000454

16199,6
2

0,661

4190

2,88

12

62,5

0,4406

0,017

981,9

0,000454

16199,6
2

0,661

4190

2,88

13

63

0,5874

0,017

981,7

0,000451

21736,2
7

0,662

4190

2,85

14

63

0,5874

0,017

981,7

0,000451

21736,2
7

0,662

4190

2,85

15

63

0,5874

0,017

981,7

0,000451

21736,2
7

0,662

4190

2,85

16

62

0,5874

0,017

982,2

0,000457

21461,8
2

0,661

4190

2,9

14

Cp


Bảng 6.9: Thông số hóa lý lưu thể lạnh

15


TN

TLtb

ω
(m/s
)

1

39,5

0,52
4

0,00
992,5
9

0,0006
64

7049,1
4

0,633

4180

4,38

2

36,5

1,04
8

0,00
993,6
9

0,0007
08

13236,
77

0,628

4180

4,71

3

35

1,57
2

0,00
994,1
9

0,0007
31

19240,
12

0,626

4180

4,88

4

33,5

2,09
6

0,00
994,6
9

0,0007
53

24916,
51

0,624

4180

5,05

5

36

0,52
4

0,00
993,8
9

0,0007
16

6545,7
6

0,628

4180

4,77

6

34,5

1,04
8

0,00
994,3
9

0,0007
38

12707,
64

0,625

4180

4,93

7

34

1,57
2

0,00
994,4
9

0,0007
45

18884,
26

0,624

4180

4,99

8

33,5

2,09
6

0,00
994,6
9

0,0007
53

24916,
51

0,624

4180

5,05

9

38

0,52
4

0,00
993,1
9

0,0006
86

6827,2

0,631

4180

4,55

10

37

1,04
8

0,00
993,4
9

0,0007
01

13366,
26

0,629

4180

4,66

11

36

1,57
2

0,00
993,8
9

0,0007
16

19637,
27

0,628

4180

4,77

12

35

2,09
6

0,00
994,1
9

0,0007
31

25653,
49

0,626

4180

4,88

13 38,5

0,52
4

0,00
992,9
9

0,0006
79

6896,1
9

0,632

4180

4,49

14

1,04

8

0,00
993,1
9

0,0006
86

13654,
4

0,631

4180

4,55

15 35,5

1,57
2

0,00
993,9
9

0,0007
23

19449,
1

0,627

4180

4,82

16

2,09
6

0,00
994,1
9

0,0007
31

25653,
49

0,626

4180

4,88

38

35

l (m)

ρ
(kg/m
3
)

µ (Pa.s)

16

Re

λ
(W/m.K
)

Cp
(J/kg.k)

Pr


Bảng 6.10: Kết quả tính toán KLT
Thí nghiệm

NuL

αL (W/m2.K)

NuN

αN (W/m2.K)

KLT (W/m2.K)

1

43,88

3087,2

30,03

1178,24

777,04

2

86,78

6059,17

29,79

1167,07

880,15

3

118,8
5

8266,68

29,75

1165,5

914,7

4

145,5
5

10085

29,58

1157,1

927,93

5

42,58

2969,25

54,76

2138,86

1088,6

6

85,66

5950,51

54,05

2104,77

1320,22

7

118,2
1

8201,15

53,84

2093,43

1400,75

8

145,5
5

10085

53,84

2093,43

1446,91

9

43,34

3037,65

77,54

3014,94

1290,04

10

87,06

6086,46

77,54

3014,94

1638,63

11

119,6
3

8342,2

77,54

3014,94

1767,28

12

146,8

1

10211,45

77,54

3014,94

1838,58

13

43,48

3051,33

100,43

3910,86

1433,26

14

87,65

6143,29

100,43

3910,86

1877,01

15

119,2
4

8304,4

100,43

3910,86

2039,14

16

146,8
1

10211,45

100,03

3889,4

2130,72

17


2.5.2.2. Trường hợp ngược chiều thiết bị

Bảng 6.11: Kết quả khảo sát thực nghiệm trường hợp chảy ngược chiều
thiết bị
Thí
nghiệm

∆TN (oC)

∆TL ( oC)

�� (%)

�L (%)

�hi(%)

1

15

9

93,8

56,3

75,1

2

19

7

100

36,8

68,4

3

21

5

100

23,8

61,9

4

23

3

100

13

56,5

5

13

4

59,1

18,2

38,7

6

12

7

63,2

36,8

50

7

14

7

73,7

36,8

55,3

8

15

5

71,4

23,8

47,6

9

8

7

44,4

38,9

41,7

10

8

9

50

56,3

53,2

11

9

8

56,3

50

53,2

12

10

7

58,8

41,2

50

13

5

7

31,3

43,8

37,6

14

6

9

42,9

64,3

53,6

15

7

8

46,7

53,3

50

16

8

6

50

37,5

43,8

18


Bảng 6.12: Kết quả tính toán lưu lượng
Thí
nghiệ
m

VN
(l/ph)

VL
(l/ph)

TNtb
(oC)

ρN
(kg/m3)

GN
(kg/s)

TLtb
(oC)

ρL
(kg/m3

)

GL
(kg/s)

1

2

2

50,5

987,9

0,0329

37,5

993,2

0,0331

2

2

4

49,5

988,4

0,0659

36,5

993,6

0,0662

3

2

6

48,5

988,8

0,0989

35,5

993,9

0,0994

4

2

8

47,5

989,3

0,1319

34,5

994,3

0,1326

5

4

2

52,5

987

0,0329

35

994,1

0,0331

6

4

4

53

986,8

0,0658

36,5

993,6

0,0662

7

4

6

52

987,2

0,0987

36,5

993,6

0,0994

8

4

8

51,5

987,5

0,1317

35,5

993,9

0,1325

9

6

2

54

986,3

0,0329

36,5

993,6

0,0331

10

6

4

54

986,3

0,0658

37,5

993,2

0,0662

11

6

6

52,5

987

0,0987

37

993,4

0,0993

12

6

8

52

987,2

0,1316

36,5

993,6

0,1325

13

8

2

53,5

986,5

0,0329

36,5

993,6

0,0331

14

8

4

53

986,8

0,0658

37,5

993,2

0,0662

15

8

6

52,5

987

0,0987

37

993,4

0,0993

16

8

8

51

987,7

0,1317

36

993,8

0,1325

Bảng 6.13: Kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt
Thí nghiệm
1
2

QN (W)

QL (W)

Qf (W)

η (%)

2062,83

1245,222

817,608

60,4

2612,918

1937,012

3296,766

37

19


3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
13
14
15
16

2896,74

2077,46

6603,982

23,9

3172,62

1662,804

11018,06

13,1

3575,572

553,432

1234,354

31

3300,528

1937,012

1363,516

58,7

3850,616

2908,444

2867,48

50,4

4125,66

2769,25

5488,34

33,5

3297,184

968,506

131,67

88

3297,184

2490,444

-290,092

113,2

3713,094

3320,592

392,502

89,4

4125,66

3876,95

1623,93

70,5

2748,35

968,506

-280,896

140,9

3300,528

2490,444

-840,18

150,9

3850,616

3320,592

-432,63

115

4404,048

3323,1

1080,948

75,5

20


Bảng 6.14: Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
Thí
nghiệm

QN (W)

1

2062,83

16

10

12,77

5412,5

2

2612,918

19

7

12,02

7283,61

3

2896,74

21

5

11,15

8704,83

4

3172,62

23

3

9,82

10825,1

5

3575,572

22

13

17,11

7001,98

6

3300,528

19

14

16,37

6755,54

7

3850,616

19

12

15,23

8471,41

8

4125,66

21

11

15,46

8941,48

9

3297,184

18

17

17,5

6312,93

10

3297,184

17

16

16,49

6699,59

11

3713,094

16

15

15,49

8031,75

12

4125,66

17

14

15,45

8947,27

13

2748,35

18

16

16,98

5423,25

14

3300,528

17

14

15,45

7157,81

15

3850,616

16

15

15,49

8329,22

16

4404,048

16

14

14,98

9850,67

∆tmax (oC) ∆tmin (oC) ∆tlog (oC)

21

KTN
(W/m2.K)

Bảng 6.15: Thông số hóa lý lưu thể dòng nóng

22


Cp

λ
(W/m.K
)

(J/kg.
k)

Pr

0,0005
52

4467,98 0,6471

4180

3,57

988,4

0,0005
61

4398,53 0,6459

4180

3,63

0,1468
55

988,8

0,0005
7

4330,83 0,6446

4180

3,7

47,5

0,1468
55

989,3

0,0005
8

4258,31 0,6434

4180

3,77

5

52,5

0,2937
11

987

0,0005
33

9246,11 0,6496

4180

3,43

6

53

0,2937

11

986,8

0,0005
28

9331,78 0,6503

4180

3,39

7

52

0,2937
11

987,2

0,0005
38

9162,04

4180

3,47

8

51,5

0,2937
11

987,5

0,0005
42

9097,18 0,6484

4180

3,49

9

54

0,4405
66

986,3

0,0005
19

14233,1
0,6515
7

4180

3,33

10

54

0,4405
66

986,3

0,0005
19

14233,1
0,6515
7

4180

3,33

11

52,5

0,4405
66

987

0,0005
33

13869,1
0,6496
5

4180

3,43

12

52

0,4405
66

987,2

0,0005
38

13743,0
4

4180

3,47

13

53,5

0,5874
22

986,5

0,0005
24

18800,3
0,6509
1

4180

3,37

14

53

0,5874
22

986,8

0,0005
28

18663,5
0,6503
5

4180

3,39

15

52,5

0,5874
22

987

0,0005
33

18492,2
0,6496
2

4180

3,43

16

51

0,5874
22

987,7

0,0005
47

18031,7
0,6478
1

4180

3,53

ω (m/s)

ρ
(kg/m3)

µ (Pa.s)

50,5

0,1468
55

987,9

2

49,5

0,1468
55

3

48,5

4

TN

TNtb
(oC)

1

23

Re

0,649

0,649


Bảng 6.16: Thông số hóa lý lưu thể dòng lạnh

24


ω (m/s)

ρ
(kg/m
3
)

µ (Pa.s)

Re

λ
(W/m.
K)

Cp
(J/kg.k
)

Pr

TN

TLtb ( C)

1

37,5

0,52396
993,2
6

0,0006
9

6748,7
4

0,63

4180

4,6

2

36,5

1,04793 993,6

0,0007
1

13235,
9

0,6284

4180

4,7
1

3

35,5

1,57190 993,9

0,0007
2

19447,

82

0,6268

4180

4,8
2

4

34,5

2,09586 994,3

0,0007
4

25413,
62

0,6252

4180

4,9
3

5

35

0,52397 994,1

0,0007
3

6412,9
6

0,626

4180

4,8
8

6

36,5

1,04793 993,6

0,0007
1

13235,
9

0,6284

4180

4,7
1

7

36,5

1,57190 993,6

0,0007
1

19853,
86

0,6284

4180

4,7
1

8

35,5

2,09586 993,9

0,0007
2

25930,
43

0,6268

4180

4,8
2

9

36,5

0,52397 993,6

0,0007
1

6617,9
6

0,6284

4180

4,7
1

10

37,5

1,04793 993,2

0,0006
9

13497,
47

0,63

4180

4,6

11

37

1,57190 993,4

0,0007
0

20048,
08

0,6292

4180

4,6
6

12

36,5

2,09586 993,6

0,0007
1

26471,
82

0,6284

4180

4,7
1

13

36,5

0,52397 993,6

0,0007
1

6617,9
6

0,6284

4180

4,7
1

14

37,5

1,04793 993,2

0,0006
9

13497,
47

0,63

4180

4,6

15

37

1,57190 993,4

0,0007
0

20048,
08

0,6292

4180

4,6
6

16

36

2,09586 993,8

0,0007
2

26181,
31

0,6276

4180

4,7
7

o

25