thí nghiệp quá trình thiết bị đối lưu nhiệt

Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò
1.

Đối lưu nhiệt

TRÍCH YẾU :
1.1. Mục đích thí nghiệm:
1) Giúp sinh viên củng cố kiến thức về sự truyền nhiệt đối
lưu.
2) Giúp sinh viên làm quen với cấu tạo, nguyên lý hoạt động
của thiết bò và phương pháp thí nghiệm về sự trao đổi
nhiệt đối lưu.
3) 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.
4) So sánh hệ số cấp nhiệt và hệ số truyền nhiệt lý
thuyết với hệ số cấp nhiệt và truyền nhiệt thực nghiệm.
5) Thiết lập cân bằng nhiệt lượng trong quá trình trao đổi
nhiệt đối lưu.

1.2. Phương pháp thí nghiệm:
Chuẩn bò dụng cụ và điều kiện thí nghiệm → chuẩn bò cấp
nước lạnh → chuẩn bò cấp hơi nước → khi quá trình truyền nhiệt
đạt chế độ ổn đònh thì tiến hành đo đồng loạt các đại lượng →
ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác (tiến hành 5
thí nghiệm ứng với 5 vò trí tấm chảy tràn) → kết thúc thí
nghiệm.
1.3. Kết quả thí nghiệm:
Bảng 1:
ST

T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Vò trí tấm chảy tràn
(inch)
Các đại lượng đo
0
½
¾
1
1½
t1 (oC)
33
32
32
32
31
t2 (oC)

89
71
74
83
82
t3 (oC)
65
44
41
39
37
o
t4 ( C)
88
70
79
82
87
o
Nhiệt độ theo T3 ( F)
208 208 208 208 208
Nhiệt độ theo T2 (oF)
234 238 238 238 240
p suất theo P3 (PSI)
9
11
10
10, 10
5
p suất theo P2 (PSI)

11
14
12, 13, 13,
5
5
5
Lượng nước ngưng (ml)
19
14
16, 18
26
5
Thời gian đo lượng nước ngưng (s)
60
60
60
60
60
o
Nhiệt độ nước ngưng t’C ( C)
54, 38, 42, 52
58,
5
5
5
5
Lượng nước chảy trong ống (ml)
362 562 765 850 120
0
Thời gian đo nước chảy trong ống 60

60
60
60
60
(s)

Trang 1


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

2.

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 nhiệt được đặc trưng bởi 2 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 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 2 chế độ chảy:
chuyển động tự nhiên và chuyển
động cưỡng bức.
Sơ đồ cơ chế truyền nhiệt đối lưu

Fng
Ftr
được biểu diễn ở hình 1.
δV, δC : bề dày thành ống và bề
α C = α ng
dày màng nước ngưng tụ, m.
α N = α tr
dtr, dng : đường kính trong và ngoài
ống, m.
tS
Ftr, Fng : diện tích bề mặt bên trong
t t
và bên ngoài ống đứng có chiều cao
tN Vtr Vng
2
H, m .
ts : nhiệt độ hơi nước bão hòa, oC.
tN: nhiệt độ trung bình của nước trong
dtr δ V δ C
ống, oC.
dng
tVtr, tVng:nhiệt độ trung bình của vách
trong và vách ngoài ống, oC.
Hình 1: Sơ đồcơ chế
truyền nhiệtđốilưu
αC = αng:hệ số cấp nhiệt phía hơi
nước ngưng tụ (phía lưu chất bên
ngoài), W/m2.K
αN = αtr:hệ số cấp nhiệt phía nước
lạnh (phía lưu chất trong ống), W/m2.K

q: mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W/m2.
2.1. Phương trình cân bằng nhiệt:
Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận được:
Q1 = GNCPN(t3 – t1), W
Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ:
Q2 = GC[r + CPC(tS - tC )], W

Trang 2

(1)
(2)


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

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 + CPC(tS - tC )]
(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 thí
o
nghiệm, C
tC
•
: nhiệt độ trung bình của nước ngưng tụ, oC
t + t'C o
tC = S
, C
(4)
2
•
t’C
: nhiệt độ nước ngưng tụ chảy ra (trong thực tế t’ C là
nhiệt độ quá lạnh của nước ngưng tụ), oC
•
CPN
: nhiệt dung riêng của nước chảy trong ống, xác đònh
ở nhiệt độ trung bình của nước, J/kg.K
t +t
t N = 1 3 , oC
(5)
2
•
CPC
: nhiệt dung riêng của nước sau khi ngưng tụ ở nhiệt
độ tC , J/kg.K
•
r
: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa ở nhiệt

độ tS, J/kg
Sự cân bằng nhiệt cũng có thể được thực hiện 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 = qtrFtr = αtr(tVtr - tN )Ftr, W
⇒ α tr =

Q'1

, W/m2.K
(6)
(tVtr − tN )Ftr
Q’2 = qngFng = αng(tS - tVng)Fng, W
Q'2
⇒ α ng =
, W/m2.K
(7)
(tS − tVng )Fng
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 nghiêm 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: λV = 1272 W/mK
và thành ống mỏng), ta có:
t +t
tVtr ≈ tVng = 2 4 , oC

(8)
2

Trang 3


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

tVtr , tVng : 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
•

2.2. Hệ số truyền nhiệt tổng quát:
Q
K=
, W/m2.K
Ftr∆tlog
•
Q : nhiệt lượng tính theo công thức (1)
(t − t ) − (tS − t1)
∆t log = S 3
(t − t )
,K
ln S 3

(tS − t1)

(9)

(10)

2.3. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt)
phía dòng nước lạnh chảy trong ống (α N hay α tr)
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
Gr
biệt dựa theo giá trò của tỷ số
:
Re2,5
Gr
≤ 10-3
Re2,5

Dòng lưu
chất đối lưu
cưỡng bức

10-3 <

10-

Gr

≤ 10-2
Re2,5
10-

Gr
≥ 10-2
Re2,5
Gr
Re2,5

Vùng hỗn
Dòng lưu
2
hợp 2 dòng
chất đối lưu
đối lưu
tự nhiên
wdtr
4G N
=
Ở đây: Re =
(11)
ν
πdtrρν
Với:
•
w : vận tốc dòng, m/s
•
ν : độ nhớt động học của lưu chất, m2/s
•

ρ : khối lượng riêng của lưu chất, kg/m3
Trường hợp đối lưu tự nhiên:
2.3.1.
Hệ số cấp nhiệt αN (hay αtr) ở trường hợp đối lưu tự nhiên
được xác đònh từ chuẩn số Nusselt (Nu):
0,75

H
Gr.Pr dtr 
1   



Nu =
×
×
(12)
1− exp− 16
32
H
dtr Gr. Pr   





Trong đó:
3

Trang 4

Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

αN dtr
α d
= N tr
λ
λ
3
βgdtr∆t
Gr =
ν2
∆t = tVtr − tN
Nu =

Pr =

ν
a

(trabảng
)

Các thông số vật lý của nước được xác đònh ở nhiệt độ
t +t
trung bình: tN = 1 3 , oC
2

2.3.2.

Trường hợp đối lưu cưỡng bức:

* Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với Re.Pr.
1/ 3

dtr
>10 :
H

0,14

dtr  µ 


Nu = 1,86 Re.Pr.  
(13)
H   µ Vtr 

Các thông số vật lý được xác đònh ở nhiệt độ trung bình
t +t
tN = 1 3 , oC. Riêng µVtr được xác đònh ở nhiệt độ trung bình của
2
vách trong tVtr.
* Ở chế độ chuyển tiếp (2300 < Re < 10000) với 0,7 < Pr < 120
d
và tr > 50 :
H

Nu = 0,023Re0,8Pr1/3
(14)
Nếu bỏ qua ảnh hưởng của lực nâng với dòng chảy ta có
thể áp dụng công thức của Mikhaev để tính Nu*:
Nu*
M=
= f (Re)
0,14


Pr

Pr0,43
 PrVtr 
Giá trò thực nghiệm của M được cho trong bảng 1.
Bảng 2:
Re.10-3
M

2,
2
2,
2

2,
3
3,
6

2,

5
4,
9

3
7,
5

3,
5
10

4

5

6

7

8

9

10

12,
2

16,

5

20

24

27

30

33

2.4. 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 chảy của dòng lỏng
ngưng tụ.
Trang 5


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

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):
0,25

 gr ρ 2 λ3 

α C = 0,943 S C C 
 µ C H∆t  m

(16)

t +t 

Ở đây: ∆t = tS − tVng =  tS − 2 4  , K
2 

Các thông số vật lý được xác đònh ở nhiệt độ trung bình
tS + tVng o
, C. Riêng rS được xác đònh ở nhiệt độ tS đối với hơi
tm =
2
nước bão hòa.
Công thức (16) có thể biến đổi về phương trình tiêu chuẩn
đồng dạng sau:
0,25




3

α H
νC
rS
gH


NuC = C = 0,943 2 .
.
λC
λC
 νC
C PC (tS − tVng ) 


ρ C C PC

m
0,25
= 0,943(GaC .PrC .K )m = 0,943(K o )0m,25
(17)
Ở đây:
rS
K=
là chuẩn số đồng dạng của Kutalelagze.
C PC (tS − tVng )
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:
0,25

0,25

 µ 
 µ 
(18)

Nu = 0,42(Ga.Pr.K )  S 
= 0,42(K o )S0,28 S 
µ 
µ 
 Vng 
 Vng 
Khác với công thức (16) ở đây các thông số vật lý được
xác đònh ở nhiệt độ t S. Riêng PrVng xác đònh ở nhiệt độ trung
t +t
bình của vách ngoài tVng = 2 4 , oC.
2
*
C

3.

0,28
S

DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM :
3.1. Dụng cụ – thiết bò: (xem hình 2.2)
3.2. Phương pháp thí nghiệm:
Chuẩn bò:
3.2.1.
a) Chuẩn bò dụng cụ và điều kiện thí nghiệm :
6) Chuẩn bò ống nghiệm đo nước ngưng tụ.
7) Chuẩn bò ống nghiệm đo lượng nước chảy trong ống.
8) Chuẩn bò nhiệt kế đo nhiệt độ nước ngưng tụ chảy ra.
9) Chuẩn bò một đồng hồ bấm giây để đo thời gian nước
chảy trong ống và thời gian nước ngưng tụ chảy ra.

Trang 6


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

10)
Kiểm tra nguồn điện, nguồn nước và các dụng cụ đo
trên thiết bò thí 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 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, V8.
2) Mở van S4 xả hết nước ngưng dư rồi khóa lại.
3) Mở van V7.
4) Cho nước vào bình chứa đến ¾ chiều cao bình và mở nắp
bình. Mở van V8 cấp nước cho nồi đun và khóa van V8 khi
mực 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 R 1 cho đến khi áp suất
trong nồi đun đạt khoảng 15PSI.
7) Cấp điện cho bộ điện trở R2 để gia nhiệt cho hơi nước
(nếu có R2).
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 15PSI, mở hoàn toàn van V 7
và mở từ từ van V6 và điều chỉnh để áp suất hơi đi vào
buồng thí nghiệm khoảng 10PSI. Van V6 phải mở để đủ hơi
ngưng tụ trên bề mặt ống truyền nhiệt và áp suất trong
buồng thí nghiệm xấp xỉ bằng với 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 trong một khoảng thời gian nhất đònh
và nhiệt độ của nước ngưng tụ.
- Lượng nước chảy trong ống trong ống trong ống trong một
khoảng thời gian nhất đònh.
- Nhiệt độ t1, t2, t3, t4 (đồng hồ hiện số).
- p suất trong nồi hơi (áp kế P2).
- Nhiệt độ của hơi trong nồi hơi (đồng hồ đo nhiệt độ T2).
- p suất hơi đo bằng đồng hồ đo áp suất P3.
- Nhiệt độ hơi đi vào buồng ngưng tụ đo bằng đồng hồ đo
nhiệt độ T3.
* Trong khi đo thường xuyên quan sát mức nước trong bình chảy
tràn và mức nước trong nồi hơi.
3.2.2.

Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác:
1) Sau khi đo xong, ngắt điện cấp cbo nồi hơi, đóng các van V 6,
V7, mở van xả hơi S5. Nạp nước vào bình chứa. Mở van V 8
cấp nước cho nồi hơi rồi khóa van 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.
3.2.3.

Trang 7


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

3) Chuyển vò trí tấm chảy tràn theo yêu cầu của bài 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 “½, ¾,1, 1 ½”: đối lưu cưỡng bức.
Kết thúc thí nghiệm:
3.2.4.
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.

4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM :
Bảng 3:
Các đại lượng đo
t1 (oC)
t2 (oC)
t3 (oC)

t4 (oC)
t’C (oC)
PS (bar)
tS (oC)
t +t
tN = 1 3 , oC
2
t +t
tVng = 2 4 , oC
2
tVtr ≈ tVng , oC
tm =

tS + tVng

, oC

2
t + t'C o
tC = S
, C
2

Vò trí tấm chảy tràn (inch)
½
¾
1
1½
33
32

32
32
31
89
71
74
83
82
65
44
41
39
37
88
70
79
82
87
54,5
38,5
42,5
52
58,5
0,981
0,981
0,981
0,981
0,981
99,1
99,1

99,1
99,1
99,1
49
38
36,5
35,5
34
0

88,5

70,5

76,5

82,5

84,5

88,5

70,5

76,5

82,5

84,5

93,8

84,8

87,8

90,8

91,8

76,8

68,8

70,8

75,55

78,8

Trang 8


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò
∆t = tVtr − tN , K
GN.103 (kg/s)
GC.103 (kg/s)

Đối lưu nhiệt

39,5

32,5

40

47

50,5

5,9640
0,3048
4

9,3004
0,2260
4

12,667
0,2658
6

14,079
0,2894
2

19,887
0,4177
5

Bảng 4:
Các thông số vật
lý
CPN (J/kg.K)
λ (W/mK)
ρ (kg/m3)
Nước ν.107 (m2/s)
chảy
β.104 (1/K)
trong
µ.104 (Ns/m2)
ống
Pr
µVtr.104
(Ns/m2)
CPC (J/kg.K)

3,711
4205,8

3,1308
3,0132

3,969
4202,6
8
0,6778
8
968,72
8

3,4868
3,3196

PrS
PrVng

4219,2
8
0,6818
2
959,01
2
1,868
1,992

4219,2
8
0,6818
2
959,01
2
1,868
2,535

rS.10-3 (J/kg)

2264

2264

λC (W/mK)
ρC (kg/m3)
Nước
ngưng
tụ

νC.107 (m2/s)
µC.104
(Ns/m2)
CPS (J/kg.K)
λS (W/mK)
ρS (kg/m3)

Hơi
nước
bão
hòa

Vò trí tấm chảy tràn (inch)
0
½
¾
1
1½
4178
4178
4178
4178
4178
0,6458 0,6308 0,6274 0,6268 0,6242

988,5
992,92 993,46 993,82 994,34
5,652
6,846
7,038
7,166
7,394
4,432
3,762
3,681
3,627
3,522
7,151
7,378
5,588
6,806
7,013
3,618
4,546
4,723
4,841
5,004
3,198
4214,0
8
0,6807
6
962,64

3,230

4209,2
8
0,6801
6
964,74

3,334
4210,8
8
0,6803
6
964,04

3,2328
3,1212

3,1998
3,0852

4219,2
8
0,6818
2
959,01
2
1,868
2,343

4219,2
8

0,6818
2
959,01
2
1,868
2,15

4219,2
8
0,6818
2
959,01
2
1,868
2,102

2264

2264

2264

0,6791
2
966,75
2
3,3568
3,2204

Bảng 5:

Nhiệt
lượng,
tổn
thất
nhiệt
Q1 (W)

Vò trí tấm chảy tràn (inch)
0

½

¾

1

1½

797,3563

466,282

476,290

411,757

498,522

Trang 9

Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Q2 (W)

718,7954

∆Q (W)

-78,5609

4
540,530
5
74,2481

∆Q (%)

-9,8527

15,9234

Đối lưu nhiệt
1
633,543
2
157,253
1
33,0162

8
683,941
4
272,183
5
66,1028

3
981,497
2
482,974
9
96,8813

Bảng 6:
Vò trí tấm chảy tràn (inch)
0
½
¾
1
1½
4,841 5,004
3,618
4,546 4,723
1,992
2,535 2,343 2,15
2,102

Re

Công
thức
Tra
bảng
Tra
bảng
(11)

Gr

(12b)

NuN

(12),
(13)
(12),
(13)
(6)

141285
9
9,209

Các đại lượng
Pr
PrVtr
Trao
đổi
nhiệ

t phía
nước
chảy
trong
ống

Trao
đổi
nhiệ
t phía
nước
ngưn
g tụ

Truye
àn
nhiệ
t
tổng
quát

NuN

984,9

(αN)TT hay
(αtr)TT, W/m2.K
(αN)TN hay
(αtr)TN, W/m2.K
(αC) TT, W/m2.K (16)

430,94

(αC) TN,
W/m2.K

(7)

2239,6

(NuC) TT

(17)

6420,2

Q = Q1, W

(1)

797,36

∆Tlog, K

(10)

48,348

KTT, W/m2.K

(19)

406,49

KTN, W/m2.K

(9)

623,62

K’TT, W/m2.K

(20)

406,36

K’TT/ KTT

(21)

0,9997

763,30
7164,9

1262,
3
67256
6
10,15

7
464,2
7
542,5
1
5456,
6
624,2

1671,
4
76636
1
11,45
1
520,5
9
450,2
5
5833,
5
925,8

1824,
0
85585
1
12,15
3
551,9

8
331,2
7
6351,
4
1360,
7

2495,
6
83874
1
13,64
0
616,9
8
373,2
8
6576,
7
2220,
2

4910,
2

5239,
8

5696,

3

5896,
6

466,2
8
60,90
3
427,8
6
289,5
0
427,7
2
0,999
7

476,2
9
62,49
2
477,9
4
288,2
0
477,7
6
0,999
6

411,7
6
63,53
6
507,8
4
245,0
6
507,6
4
0,999
6

498,5
2
65,05
4
564,0
6
289,7
7
563,8
1
0,999
6

Đồ thò 1: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ CỦA NuN THEO Re

Trang 10

Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

14

13

12

11

10

9
900

1200

1500

1800

2100

2400

2700

KTTĐồ thò 2: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ CỦA Ktt THEO Re

(W/m2.
K)
600

550

500

450

400
900

1200

1500

1800

2100

2400

2700

Đồ thò 3: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA
(αN)TN VÀ (αN)TT

(α N)TN
(W/m2.
K)

Trang 11


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

800

700
(α N)TN =
(α N)TT

600

500

400

300
400

450

500

550

600

650

700

(α N)TT

(W/m2.
K)
Đồ thò 4: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA
(αC)TN VÀ (αC)TT

(α C)TN
8000

(W/m2.
K)

7000
(α C)TN =
(α C)TT

6000
5000
4000
3000

2000
1000
0

5400 5600 5800 6000 6200 6400 6600 6800 7000 7200

Trang 12

(α C)TT
(W/m2.
K)


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

Đồ thò 5: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA
KTN VÀ KTT

KTN

700

(W/m2.
K)

600

KTN =

KTT

500

400

300

200
400

450

500

550

600

KTT
(W/m2.
K)

5. BÀN LUẬN :
Câu 1: Giải thích tại sao khi thí nghiệm với tấm chảy tràn
ở mức “0” mà nước trong ống vẫn chảy ra.
Mức “0, ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½” là khoảng cách tính theo inch của
mực nước trong bình chảy tràn so với vò trí cao nhất trong ống
dẫn nước lạnh trong bình trao đổi nhiệt.
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 ⇒ ∆P = 0 ⇒ nước không thể
chảy do không có sự chênh lệch về áp suất.
Khi tiến hành thí nghiêm với tấm chảy tràn ở vò trí “0” thì
nước trong ống đứng có chảy ra vì khi đó ta dùng hơi nước để
cấp nhiệt làm cho dòng lạnh bò nóng lên khi đi vào buồng thí
nghiệm→ có sự đối lưu nhiệt tự nhiên. Đó chính là hiện tượng
chuyển động của lưu chất khi có sự chênh lệch về mật độ
(khối lượng riêng) giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau.

Trang 13


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

Câu 2: Nhận xét về mức độ tổn thất nhiệt.
Mức độ tổn thất nhiệt trong bài thí nghiệm này là:
Mức độ tổn
thất nhiệt ∆Q
(%)

0
-9,8527

Vò trí tấm chảy tràn (inch)
½
¾

1
1½
15,9234 33,0162 66,1028 96,8813

Đồ thò 6: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ
TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN MỨC ĐỘ TỔN THẤT NHIỆT

∆Q (%)
90
70
50
30
Vò trí
tấm
chảy

10
-10

“0”

“½
”

“¾
”

“1”

“1

½”

Ta nhận thấy rằng khi vò trí tấm chảy tràn càng cao thì mức
độ tổn thất nhiệt càng tăng. Và mức độ tổn thất nhiệt đạt
giá trò cao nhất ∆Q = 96,8813% khi tấm chảy tràn ở vò trí “1½”.
Đây là một mức độ tổn thất rất lớn, làm tiêu hao nhiều
năng lượng của quá trình.
Khi tấm chảy tràn ở vò trí “0” (xảy ra hiện tượng đối lưu tự
nhiên) thì ∆Q = -9,8527% < 0. Đây là một giá trò không hợp lý vì
nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ không thể nhỏ hơn nhiệt
lượng dòng lạnh nhận được. Nguyên nhân của sự không hợp lý
này là do sai số trong quá trình thí nghiệm. Tuy nhiên, ta có thể
kết luận rằng mất mát nhiệt khi tấm chảy tràn ở vò trí “0” là
nhỏ nhất, có giá trò rất bé và có thể coi gần đúng là không
có mất mát nhiệt. Đó là bởi vì khi tấm chảy tràn ở vò trí “0”,
có nghóa là chênh lệch về cột áp bằng 0, dòng nước lạnh
muốn chuyển động qua buồng thí nghiệm thì bắt buộc phải hấp
thu nhiệt của dòng hơi để xảy ra hiện tượng đối lưu tự nhiên.
Cho nên, lượng nhiệt mà dòng lạnh cần là rất lớn → hiệu quả
trao đổi nhiệt cao nhất → mức độ tổn thất nhiệt là ít nhất.
Khi tấm chảy tràn ở vò trí càng cao thì chênh lệch cột áp
càng lớn. Dòng lạnh tự nó đã có đủ năng lượng để chuyển
động qua buồng trao đổi nhiệt, cho nên hiệu quả trao đổi nhiệt
thấp hơn → mức độ tổn thất nhiệt càng nhiều.

Trang 14


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

Sự mất mát nhiệt nhiều ở 3 vò trí tấm chảy tràn cuối cùng
không chỉ vì lý do trên mà còn do sai số trong quá trình thí
nghiệm.
Câu 3: Nhận xét và giải thích về ảnh hưởng của vò trí
tấm chảy tràn lên các hệ số α tr, α ng và K.
Hệ số
(αN)TT, W/m2.K
(αN)TN, W/m2.K
(αC)TT, W/m2.K
(αC)TN, W/m2.K
KTT, W/m2.K
KTN, W/m2.K

Vò
0
430,94
763,30
7164,9
2239,6
406,49
623,62

trí tấm chảy tràn (inch)
½
¾
1
1½
464,27 520,59 551,98 616,98

542,51 450,25 331,27 373,28
5456,6 5833,5 6351,4 6576,7
624,2
925,8
1360,7 2220,2
427,86 477,94 507,84 564,06
289,50 288,20 245,06 289,77

Đồ thò 7: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG
CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN αN

αN
800

(W/m2.
K)

700
600

(α N)TT

500
400

(α N)TN

300
“0”

“½
”

“¾
”

“1”

“1 ½”

Vò trí
tấm
chảy
Khi vò trí tấm chảy tràn càng cao thì (αN)TT càng tăng vì:
- Tấm chảy tràn càng cao thì chênh lệch về cột áp càng
lớn → lưu lượng dòng lạnh càng tăng → vận tốc dòng lạnh
càng tăng → Re càng tăng.
- Tấm chảy tràn càng cao thì hiệu quả truyền nhiệt càng
thấp → nhiệt độ trung bình của dòng lạnh càng giảm → Pr
và µ càng tăng.
⇒ Nu càng tăng (công thức (13)) ⇒ (αN)TT càng tăng.
Khi vò trí tấm chảy tràn càng cao thì (αN)TN nhìn chung càng
giảm vì: ngoại trừ vò trí tấm chảy tràn đầu tiên (đối lưu tự
Trang 15


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

nhiên) thì ở các vò trí tấm chảy tràn cao hơn (đối lưu cưỡng
bức), nhiệt lượng mà dòng lạnh nhận được thay đổi không đáng
kể, còn ∆t = tVtr − tN thì càng tăng (do hiệu quả truyền nhiệt
giảm) nên theo công thức (6) ⇒ αtr càng giảm. Đây là giá trò
khó có thể giải thích một cách chính xác do được tính toán dựa
trên giả thiết không có mất mát nhiệt, nhưng những số liệu
trong công thức thì lại được lấy từ kết quả thí nghiệm (có sự
mất mát nhiệt xảy ra).
Đồ thò 8: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG
CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN αC

αC

8000

(W/m2.
K)
(α C)TT

6000

4000
(α C)TN
2000

0
“0”

“½
”

“¾
”

“1”

“1 ½”

Vò trí
tấm
chảy
Ngoại trừ vò trí tấm chảy tràn đầu tiên (đối lưu tự nhiên) thì
ở các vò trí tấm chảy tràn cao hơn (đối lưu cưỡng bức): khi vò trí
tấm chảy tràn càng cao thì αC càng tăng. Do nhiệt lượng mà
dòng nóng tỏa ra càng tăng và t Vng cũng tăng nên theo công
thức (7) ⇒ αng tăng.
Đồ thò 9: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG
CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN K

K

(W/m2.
K)

Trang 16


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

700
600

KTT

500
400
KTN

300
200

“0”

“½
“¾
“1”
“1 ½”
Vò trí
”
”
Khi vò trí tấm chảy tràn càng cao thì K TT càng tăng. Do (αtấm
N)TT và
chảy
(αC)TT cũng tăng.
♣ Nói chung khó có thể nhận xét và giải thích một cách
chính xác về ảnh hưởng của vò trí của tấm chảy tràn vì áp
suất hơi đi vào buồng thí nghiệm P 3 ở mỗi vò trí tấm chảy tràn
là khác nhau và độ mở của van V 6 để cho dòng hơi vào buồng

thí nghiệm cũng khác nhau, cho nên sẽ ảnh hưởng đến tính
chính xác của việc so sánh. Bên cạnh đó, còn có những sai số
trong quá trình thí nghiệm.
Câu 4: So sánh và giải thích mối tương quan giữa giá trò
tính toán và giá trò thực nghiệm của hệ số cấp nhiệt
phía nước trong ống, phía nước ngưng tụ ngoài ống và hệ
số truyền nhiệt tổng quát.
* Hệ số cấp nhiệt phía dòng nước lạnh chảy trong ống:
Dựa vào đồ thò 3 ⇒ có 3 giá trò (αN)TN < (αN)TT, và có 2 giá trò
(αN)TN > (αN)TT, đó là khi tấm chảy tràn ở vò trí “0” và “½”.
* Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ ngoài ống:
Dựa vào đồ thò 4 ⇒ ở tất cả các vò trí của tấm chảy tràn
thì (αC)TN < (αC)TT.
* Hệ số truyền nhiệt tổng quát:
Dựa vào đồ thò 5 ⇒ có 4 giá trò KTN < KTT, chỉ có 1 giá trò KTN >
KTT, đó là khi tấm chảy tràn ở vò trí “0”.
 Giải thích: theo lý thuyết, các giá trò thực nghiệm phải
bằng các giá trò tính toán. Nhưng trong bài thí nghiệm này, các
giá trò thực nghiệm nhìn chung đều nhỏ hơn các giá trò tính toán.
Bởi vì : Các giá trò thực nghiệm là các giá trò được tính dựa
trên giả thiết là không xảy ra sự mất mát nhiệt. Và nhiệt
lượng Q trong các công thức tính giá trò thực nghiệm là nhiệt
lượng mà dòng nước lạnh nhận được. Nhưng trong thực tế thì
luôn xảy ra sự mất mát nhiệt, nghóa là nhiệt lượng tỏa ra khi
hơi nước ngưng tụ luôn lớn hơn nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận
Trang 17


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

được. Cho nên các giá trò tính toán của hệ số cấp nhiệt và
truyền nhiệt luôn lớn hơn các giá trò thực nghiệm.
Có các giá trò thực nghiệm lớn hơn giá trò tính toán, đó là
do có sai số trong quá trình thí nghiệm.
Câu 5: Nhận xét về sự ảnh hưởng của nhiệt trở thành
δV 

ống 
 λV 
Hệ số
KTT, W/m2.K
K’TT, W/m2.K
K’TT/ KTT

Vò trí tấm chảy tràn (inch)
0
½
¾
1
1½
870,30 427,86 477,94 507,84 564,06
869,70 427,72 477,76 507,64 563,81
0,9993 0,9997 0,9996 0,9996 0,9996

Ta nhận thấy rằng: nhiệt trở thành ống sẽ làm giảm hệ số
truyền nhiệt tổng quát (K’ TT < KTT), có nghóa là làm giảm hiệu
quả truyền nhiệt. Nhưng sự giảm này là không đáng kể, được
thể hiện qua tỉ số K’ TT/ KTT luôn xấp xỉ bằng 1. Cho nên trong

tính toán người ta thường bỏ qua sự ảnh hưởng này.

Câu 6: Nhận xét về độ tin cậy của kết quả thí nghiệm,
ước lượng sai số và những nguyên nhân dẫn đến sai số.
* Độ tin cậy của kết quả thí nghiệm:
Độ tin cậy của kết quả thí nghiệm chỉ ở mức trung bình.
Nguyên nhân chính là do yêu cầu của bài thí nghiệm, chỉ tiến
hành đo khi quá trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn đònh. Nhưng
trong thực tế thì ta chỉ có thể nhận biết chế độ ổn đònh này
một cách tương đối, dựa vào lượng nước ngưng tụ chảy ra một
cách đều đặn, cho nên không thể có độ chính xác cao được.
Việc chọn sai thời điểm đo sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ kết quả
thí nghiệm.
* Ước lượng sai số:
Đồ thò 1:
xk (Re)
984,9
1262,3 1671,4 1824,0 2495,6 x =1647,7
yk (NuN) 9,209
10,157 11,451 12,153 13,640 y = 11,322
n
1
1 5 2
2
2
2
σ x = ∑ xk − x = ∑ xk − x2 = 267691,507 ⇒ σx = 517,389
n k=1
5 k=1
n

1
1 5
σ 2y = ∑ y2k − y2 = ∑ y2k − y2 = 2,381 ⇒ σy = 1,543
n k=1
5 k=1
n
1
1 5
µ 11 = ∑ xk yk − xy = ∑ xk yk − xy = 793,019
n k=1
5 k=1
µ 11
Hệ số tương quan tuyến tính: ρ =
= 0,993 ≈ 1
σ xσ y
⇒ Quan hệ NuN = f(Re) là quan hệ tuyến tính: y = ax + b
p dụng phương pháp bình phương cực tiểu:
Trang 18


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

5
5

5
b
+

a
x
=
yk
∑
∑
k

,3a = 56,6091
a = 2,96.10−3
5b + 8238
k=1
k=1
⇔
⇔
 5


5
5
,3b + 14912391
,3a = 97237
,6 b = 6,44
8238
b∑ xk + a∑ x2k = ∑ xk yk
 k=1
k=1
k=1
Nên: y = 2,96.10-3x + 6,44
Khi đó ta có đồ thò sau:

NuN
14
13
12
11
10
9
900

1200

1500

xk
yk
yk *
∆yk = yk - yk*
∆y
γ = * k × 100%
yk

984,9
9,209
9,355
-0,147
1,567%

1262,3
10,157

10,177
-0,020
0,194%

1671,4
11,451
11,387
0,063

1824,0
12,153
11,839
0,314

1262,3
427,86

1671,4
477,94

1824,0
507,84

2495,6
564,06

Đồ thò 2:
xk (Re)
984,9
yk (KTT) 406,49

1800

2100

2400

2700

2495,6
13,640
13,827
-0,187
0,555% 2,649%
1,351%

x =1647,7
y=
476,839

1 n 2
1 5 2
2
x
−
x
=
xk − x2 = 267691,507 ⇒ σx = 517,389
∑
∑

k
n k=1
5 k=1
n
1
1 5
σ 2y = ∑ y2k − y2 = ∑ y2k − y2 = 3183,631 ⇒ σy = 56,424
n k=1
5 k=1
n
1
1 5
µ 11 = ∑ xk yk − xy = ∑ xk yk − xy = 28990,735
n k=1
5 k=1
µ 11
Hệ số tương quan tuyến tính: ρ =
= 0,993 ≈ 1
σ xσ y
⇒ Quan hệ KTT = f(Re) là quan hệ tuyến tính: y = ax + b
p dụng phương pháp bình phương cực tiểu:
σ 2x =

Trang 19


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

5
5

5
b
+
a
x
=
yk
∑
∑
k

,3a = 2384,19
5b + 8238
a = 0,1083
k=1
k=1
⇔
⇔
 5
5
5
,3b + 14912391
,3a = 4073297
,7 b = 298,387
8238
b∑ xk + a∑ x2k = ∑ xk yk
 k=1

k=1
k=1
Nên: y = 0,1083x + 298,387
Khi đó ta có đồ thò sau:

TT

600
550
500
450
400
900

xk
yk
yk *

1200

1500

984,9
406,49
405,05
0
1,439

1800

1262,3
427,86
435,09
9
∆yk
-7,237
∆y
γ = * k × 100% 0,355% 1,663%
yk

2100

1671,4
477,94
479,40
4
-1,466
0,306%

2400

2700

1824,0
507,84
495,92
5
11,918

2495,6

564,06
568,66
5
-4,602
2,403%
0,809%

⇒ Sai số của phép đo NuN = f(Re) và KTT = f(Re) là rất nhỏ.
* Những nguyên nhân dẫn đến sai số:
- Giá trò hiện trên đồng hồ hiện số không ổn đònh, thường
dao động, cho nên kết quả đọc được chỉ là giá trò trung
bình. Vì thế không có được độ chính xác cao nhất.
- Ta không thể đọc cùng một lúc 4 giá trò trên đồng hồ
hiện số (do còn phải vặn núm điều chỉnh đến giá trò
cần đo), mà các giá trò này lại thay đổi rất nhanh, do tại
thời điểm đo chế độ truyền nhiệt vẫn chưa thực sự đạt
chế độ ổn đònh → dẫn đến sai số trong việc tính toán hiệu
(t3 – t1) trong công thức tính Q1.
- Việc xác đònh lưu lượng nước bằng ống đong và đồng hồ
bấm giờ cũng dễ dẫn đến sai số. Do sai sót trong việc đọc
giá trò trên ống đong cũng như xác đònh thời gian bằng
đồng hồ kim.

Trang 20


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò
-

-

Đối lưu nhiệt

Giá trò (αN)TT được tính với điều kiện là chế độ chảy màng,
nhưng trong thực tế thì chế độ chảy của dòng nước lạnh
trong ống không hẳn là chảy màng hoàn toàn mà đôi khi
có thể ở chế độ chuyển tiếp. Đó là do đôi khi ta phải
điều chỉnh van cấp nước V1 để đảm bảo mực nước trong
bình chảy tràn không bò tụt xuống (do nước ngừng cấp)
nên đã làm ảnh hưởng đến lưu lượng của dòng nước
lạnh.
Giá trò (αN)TT được tính với giả thiết là chất ngưng tụ chảy
màng, ngưng tụ hơi tinh khiết trên bề mặt ống đứng, nhưng
thực tế không đáp ứng được hoàn toàn chính xác các
điều kiện này nên cũng dẫn đến sai số.

6.

PHỤ LỤC :
6.1. Xử lý sơ bộ kết quả đo:
Từ kết quả đo ghi trong bảng 1, thực hiện việc chuyển đổi đơn
vò đo nhiệt độ, áp suất, tính lưu lượng nước và đưa vào bảng 3.
5
toC = (toF − 32)
[2]
9
1PSI = 0,069bar
[2]
1at = 0,981bar
[2]

Vì áp suất trong buồng thí nghiệm xấp xỉ bằng với áp suất
khí quyển ⇒ có thể coi là bằng với áp suất khí quyển ⇒ PS ≈ 1at
= 0,981bar
⇒ tS = 99,1oC (p314)
[1]
V
Lưu lượng thể tích : G V =
t
•
V: thể tích nước đo được (m3)
•
t: thời gian đo (s)
V
Lưu lượng khối lượng: G = GV. ρ =
.ρ
t
6.2. Xác đònh các thông số phục vụ tính toán:
Các thông số vật lý tham gia trong quá trình tính toán gồm
có:
Các thông số vật lý của nước chảy trong ống: CPN, λ, ρ,
6.2.1.
ν, β, Pr, µ, µVtr
Các thông số này đươc xác đònh ở nhiệt độ trung bình của
t +t
nước chảy trong ống tN = 1 3 (bảng 3). Riêng µVtr được xác đònh
2
ở nhiệt độ tVtr ≈ tVng .
Tra ở bảng 1.249, p310, [1].
Các thông số của nước ngưng tụ ở áp suất thí nghiệm:
6.2.2.

CPC, λC, ρC, νC, µC, CPS, λS, ρS, PrS, Prvtr
•
Các thông số có chỉ số “c” xác đònh ở nhiệt độ trung
t +t
bình tm = S Vng (bảng 3).
2
•
Các thông số có chỉ số “s” xác đònh ở nhiệt độ tS.
Trang 21


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

Các thông số có chỉ số “vng” xác đònh ở nhiệt độ tVng.
Tra ở bảng 1.249, p310, [1].
Các thông số vật lý của hơi nước bão hòa ở áp suất
6.2.3.
thí nghiệm:
•
rS được xác đònh ở nhiệt độ tS đối với hơi nước bão hòa.
Tra ở bảng 1.251, p314, [1].
Kết quả xác đònh các thông số vật lý được đưa vào bảng 4.
•

6.3. Tính toán nhiệt lượng, xác đònh tổn thất nhiệt:
•
Nhiệt lượng Q1 tính theo công thức (1)
•

Nhiệt lượng Q2 tính theo công thức (2)
•
Tổn thất nhiệt tính theo: ∆Q = Q2 - Q1
∆Q
× 100%
•
Tỷ lệ tổn thất nhiệt: ∆Q(%) =
Q1
Kết quả tính toán đưa vào bảng 5.
6.4. 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 αN (αtr) tính toán theo công thức (12).
Trường hợp đối lưu cưỡng bức (ứng với thí nghiệm ở vò trí “½,
¾, 1, 1 ½” của tấm chảy tràn) Nu và αN (αtr) tính toán theo công
thức (13) hoặc (14) tùy theo chế độ chảy cụ thể.
Các giá trò αN (αtr) tính toán trong 2 trường hợp trên được gọi là
hệ số cấp nhiệt tính toán (αN)TT hay (αtr)TT. Giá trò của αN (αtr) xác
đònh từ công thức (6) gọi là hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (αN)TN
hay (αtr)TN.
Kết quả tính toán được đưa vào bảng 6.
6.5. Tính toán xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước
ngưng tụ:
Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt αC
tính theo công thức (16) hoặc suy ra từ Nu trong công thức (17).
Hệ số αC hoặc Nu tính theo công thức (16) và (17) gọi là giá trò
tính toán (αC)TT, (Nu)TT.
Hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (αC)TN phía hơi nước ngưng tụ
được tính theo công thức (7).
Kết quả tính toán được đưa vào bảng 6.

6.6. Tính hệ số truyền nhiệt tổng quát:
Hệ số truyền nhiệt tổng quát được tính theo công thức:
(α ) × (α C )TT
1
K TT =
= N TT
1
1
(α N )TT + (α C )TT , W/m2.K
(19)
+
(α N )TT (α C )TT
Ở đây: KTT là hệ số truyền nhiệt tổng quát (tính theo (αN)TT
δ 
và (αC)TT, bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống  V  .
 λV 

Trang 22


Thí nghiệm Quá trình – Thiết bò

Đối lưu nhiệt

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
 δV 
 :
trở thành ống 

 λV 
1
K 'TT =
δ
1
1 , W/m2.K
(20)
+ V +
(α N )TT λ V (α C )TT
Tính toán so sánh KTT với K’TT:
δV
K 'TT
1
=
,
= const
δV
K TT
λV
(21)
1+
K TT
λV
Kết quả tính toán các hệ số truyền nhiệt được đưa vào
bảng 6.
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO :
[1]. Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bò Công nghệ
Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội,
1999, 626tr.
[2]. 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.

Trang 23