Báo cáo Kỹ thuật quá trình và thiết bị

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

BÁO CÁO
THỰC HÀNH KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Tấn Ninh

MSSV :

2006160194

Nhóm thực hành:

Nhóm 1 (t6 tiết 7-11)

GVHD:

Phan Huy Trình

TPHCM, 1 tháng 9 năm 2018


Mục lục
Danh mục bảng......................................................................................................................................... 1
Danh mục biểu đồ................................................................................................................................... 3
Bài 1: Truyền nhiệt ống kép................................................................................................................4
I.

Cơ sở lý thuyết.............................................................................................................................. 4
1.1.

Các thống số cơ bản........................................................................................................... 4

1.2

Các khái niệm........................................................................................................................ 4

1.3

Các quá trình truyền nhiệt...............................................................................................5

1.4

Mục đích thí nghiệm........................................................................................................11

II. Các bước tiến hành...................................................................................................................11
III.

Kết quả thí nghiệm..............................................................................................................12

3.1

Số liệu thí nghiệm ống kép...........................................................................................12

3.2

Tổn thất nhiệt.................................................................................................................... 14

3.3

Tín hiệu nhiệt độ logarit ∆ tlog.....................................................................................14

3.4

Tính hệ số truyền nhiệt dài KL thực hiện...............................................................15

3.5

Tính số chuẩn Reynolds :...............................................................................................15

3.6

Xác định chuẩn số Nu: tùy thuộc vào Re.................................................................19

3.7

Đồ thị ống chảy dọc.........................................................................................................23

IV.

Bàn luận.................................................................................................................................... 23

Bài 2 : Sấy.................................................................................................................................................. 25
I.

Cơ sở lý thuyết............................................................................................................................25
1.1

Cơ sở quá trình sấy...........................................................................................................25

1.2

Động học quá trình sấy:.................................................................................................26

1.3

Thiết bị sấy:.........................................................................................................................27

II.

Sơ đồ thiết bị...........................................................................................................................28

III.

Tính toán thí nghiệm........................................................................................................... 29

3.1
IV.

Theo thực nghiệm.............................................................................................................29
Kết luận:................................................................................................................................... 32

V. Trả lời câu hỏi chuẩn bị:........................................................................................................32
Bài 3 : Mạch lưu chất........................................................................................................................... 38


I.

Lý thuyết....................................................................................................................................... 38

II. Xử lý số liệu.................................................................................................................................... 40
2.1 TN1. Tính hệ số màng chắn và venturi.........................................................................40
2.2 TN2. Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ32/34 và màng chắn.................................................................................................................41
2.3 TN3. Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ25/27 và màng chắn.................................................................................................................42
2.4 TN4. Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ14/16 và màng chắn.................................................................................................................42
2.5 TN5. Xác định chiều dài tương đương của ½ van 9................................................42
2.6 TN6. Xác định chiều dài tương đương của van 9 mở hoàn toàn........................43
III. Vẽ biểu đồ...................................................................................................................................... 44
Bài 4 : Tháp đệm.................................................................................................................................... 46
I.

Mục tiêu thí nghiệm.................................................................................................................46

II.

Cơ sở lý thuyết........................................................................................................................46

III.

Kết quả thí nghiệm..............................................................................................................50

Bài 5 : Cô đặc........................................................................................................................................... 57
I.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................................................... 57
1.1

Khái niệm chung................................................................................................................57

1.2.

Cân bằng vật liệu trong hệ thống cô đặc 1 nồi...................................................57

1.3.

Cân bằng nhiệt lượng......................................................................................................58

1.4.

Thiết bị thí nghiệm:.........................................................................................................59

1.5.

Sơ đồ thiết bị..................................................................................................................... 60

1.6.

Trình tự tính toán:.............................................................................................................63

II. TÍNH TOÁN................................................................................................................................... 64
2.1 Xử lí số liệu............................................................................................................................... 64
2.2

Khối lượng dung dịch đường nhập liệu:.................................................................64

2.3 Khối lượng dung dịch đường thu được:.......................................................................65
2.4

Lượng nước ngưng thực tế:..........................................................................................65

2.5

Tính cân bằng vật chất và các đại lượng chưa biết:..........................................65

2.6

Tính phần trăm sai số.....................................................................................................66

III.

Vẽ đồ thị :.................................................................................................................................. 66


3.1

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx với thời gian cô đặc (phút). ........66

3.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được (ml) và thời
gian cô đặc (phút)......................................................................................................................... 67
3.3
IV.

Nhận xét................................................................................................................................ 67
Trả lời câu hỏi chuẩn bị.....................................................................................................68

Bài 6 : Chưng cất.................................................................................................................................... 72
I.

Cơ sở lý thuyết............................................................................................................................72
1.1

Khái niệm chung................................................................................................................72

1.2

Mô hình mâm lý thuyết...................................................................................................72

1.3

Phương trình cân bằng vật chất.................................................................................73

1.4

Hiệu suất.............................................................................................................................. 73

1.5

Sơ đồ nguyên lý thuyết bị..............................................................................................74

II.

Thí nghiệm............................................................................................................................... 75

2.1

Số liệu thực nghiệm.........................................................................................................75

2.2

Vẽ đồ thị................................................................................................................................ 76

III.

Trả lời câu hỏi chuẩn bị.....................................................................................................77

Tài liệu tham khảo................................................................................................................................ 80


Danh mục bảng
Bảng1.1 Các ký hiệu và đơn vị
Bảng1.2 số liệu thực nghiệm
Bảng 1.3 Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng
Bảng 1.4 Nhiệt lượng tỏa ra của dòng lạnh
Bảng 1.5 Tính nhiệt tổn thất
Bảng 1.6 Kết quả tính hiệu số nhiệt Logarit
Bảng 1.7 Tính Q, Δtlog, K*L ống kép
Bảng 1.8 Chuẩn Số Re Của Dòng Nóng
Bảng 1.9 Chuẩn số Re của dòng lạnh
Bảng 1.10 Chuẩn Số Pranlt Của Dòng Nóng Pr1
Bảng 1.11 Chuẩn Số Pranlt Của Dòng Nóng Pr2
Bảng 1.12 Chuẩn Số Prv Của Dòng Nóng
Bảng 1.13 Chuẩn Số Prv Của Dòng Lạnh
Bảng 1.14 Kết quả tính Nu cho dòng nóng
Bảng 1.15 Kết quả tính Nu cho dòng lạnh

Bảng 1.16 Hệ số cấp nhiệt dòng nóng
Bảng 1.17 Hệ số cấp nhiệt dòng lạnh
Bảng 1.18 Kết quả hệ số truyền nhiệt lý thuyết KL
Bảng 2.1 Số Liệu Lí Thuyết
Bảng 2.2 Số liệu thực nghiệm
Bảng 3.1 quan hệ giữa tổn thất cột áp của dòng chảy qua ventuly và màng chắn
với lưu lượng thể tích
Bảng 3.2 Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ32/34 và màng chắn
Bảng 3.3 Giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ25/27 và màng chắn
Bảng 3.4 Giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng
Φ14/16 và màng chắn
Bảng 3.5 Xác định chiều dài tương đương của ½ van 9
Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 1


Bảng 3.6 . Xác định chiều dài tương đương của van 9 mở hoàn toàn
Bảng 4.1 Số liệu cột khô L = 0
Bảng 4.2 Số liệu cột ướt L= 4
Bảng 4.3 Số liệu cột ướt L = 5
Bảng 4.4 Số liệu cột ướt L = 6
Bảng 4.5 Số liệu cột ướt L = 7
Bảng 4.6 số liệu cột ướt L = 8
Bảng 4.7 Số liệu cột ướt L=9
Bảng 4.8 Các trị số kết quả khi cột khô L = 0
Bảng 4.9 Các trị số kết quả khi cột khô L = 4
Bảng 4.10 Các trị số kết quả khi cột khô L = 5

Bảng 4.11 Các trị số kết quả khi cột khô L = 6
Bảng 4.12 Các trị số kết quả khi cột khô L = 7
Bảng 4.13 Các trị số kết quả khi cột khô L = 8
Bảng 4.14 Các trị số kết quả khi cột khô L = 9
Bảng 5.1 Số liệu ban đầu
Bảng 5.2 Số liệu thí nghiệm
Bảng 6 Số liệu thí nghiệm

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 2


Danh mục biểu đồ
Biểu đồ 1 Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt và chế độ chảy khi dòng nóng có
lưu lượng GN’ = 10
Biểu đồ 2.1 Đường cong sấy
Biểu đồ 2.2 Tốc độ sấy
Biểu đồ 3.1 Tổn thất cột áp của ventury và màng chắn theo lưu lượng
Biểu đồ 3.2 Hệ số co thắt của ventury và màng chắn theo chế độ chảy
Biểu đồ 3.3 Hệ số ma sát của các ống32/34, 25/27, 14/16 theo Re
Biểu đồ 3.4 Chiều dài tương đương van 9 theo Re
Biểu đồ 4.1 ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột Pc
Biểu đồ 4.2 Giản đồ lụt của cột chêm
Biểu đồ 4.3 Đồ thị (Pcư/Z ) - Log G
Biểu đồ 4.4 Đồ thị (Pck/Z ) - Log G
Biểu đồ 5.1 Biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx với thời gian cô đặc (phút).
Biểu đồ 5.2 Biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được (ml) và thời
gian cô đặc (phút).
Biểu đồ 6.1 Thể hiện thể tích theo thời gian

Biểu đồ 6.2 thể hiện độ rượu theo thời gian
Biểu đồ 6.3 biểu đồ thể tích và độ rượu theo thời gian

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 3


Bài 1: Truyền nhiệt ống kép
I.
Cơ sở lý thuyết
1.1. Các thống số cơ bản
Tên
Nhiệt độ
Nhiệt lượng
Nhiệt dung riêng đẳng áp
Hàm nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt
Hệ số cấp nhiệt, truyền
nhiệt
Diện tích truyền nhiệt
Độ nhớt động lực học
Độ nhớt động học
Lưu lượng khối lượng
Số ống truyền nhiệt
Bước ống
Lưu lượng thể tích
Công
Tốc độ
Chuẩn số Nuselt

Chuẩn số Reynolds
Chuẩn số Prandtl

I.2

Ký hiệu
t
Q
Cp
H,I
λ

F


G
n
s
V
W

Nu
Re
Pr

Đơn vị ( và thứ nguyên)
o
C,K,F
kJ
J/kg.độ, kcal/kg.độ

kJ/kg
W/m.độ,
kcal/m.h.độ
W/m2.độ
m2
N.s/m2 , kgf.s2/m2
m2/s
Kg/s
ống
M
m3/s
J
m/s
L/ λ (L: chiều dài)
L/
/a

Bảng1.1 Các ký hiệu và đơn vị

Các khái niệm
• Truyền nhiệt
Truyền nhiệt là một quá trình phức tạp xảy ra đồng th ời bởi 3 d ạng trao đ ổi
nhiệt cơ bản như: trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt, trao đổi nhi ệt bằng đối lưu nhi ệt
và trao đổi nhiệt bằng bức xạ nhiệt.
• Chiều quá trình
Trong tự nhiên, quá trình chỉ xảy ra theo một chi ều từ n ơi có nhi ệt đ ộ cao t ới
nơi có nhiệt độ thấp.
• Chất tải nhiệt
Chất tải nhiệt là chất mang nhiệt từ nơi này tới nơi khác, từ môi tr ường này
tới môi trường khác theo quy luật tự nhiên.

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 4


• Truyền nhiệt trực tiếp
Truyền nhiệt trực tiếp là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhi ệt ti ếp xúc
trực tiếp với vật liệu.
• Truyền nhiệt gián tiếp
Truyền nhiệt gián tiếp là quá trình truyền nhiệt mà ch ất tải nhi ệt không ti ếp
xúc trực tiếp với vật liệu mà thông qua vật ngăn.
• Truyền nhiệt ổn định
Truyền nhiệt ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ có th ể thay đ ổi
theo không gian mà không thay đổi theo thời gian.
• Truyền nhiệt không ổn định.
Truyền nhiệt không ổn điịnh là quá trình truyền nhiệt mà nhi ệt d ộ có th ể
thay đổi theo không gian và thời gian.
• Trường nhiệt
Trường nhiệt đặc trưng cho độ nóng của vật là nhiệt độ ( t, oC,T, oK). Tập hợp
tất cả các giá trị nhiệt độ của vật hoặc môi trường gọi là trường nhiệt.
• Nhiệt trường ổn định
Nhiệt trường ổn định là nhiệt trường mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không
gian mà không thay đổi theo thời gian.
t = f(x,y,z)
• Nhiệt trương không ổn định
Là nhiệt trường mà nhiệt độ có thể thay đổi theo không gian và thời gian.
t = f(x,y,z,t)
• Mặt đẳng nhiệt
Là tập hợp các điểm có nhiệt độ bằng nhau. Quá trình dẫn nhi ệt không x ảy ra

trên bề mặt đẳng nhiệt mà chỉ xảy ra từ một mặt đẳng nhiệt này đến m ột m ặt
đẳng nhiệt khác.
I.3

Các quá trình truyền nhiệt
Trong thực tế, quá trình truyền nhiệt diễn ra theo 3 phương th ức truy ền
nhiệt cơ bản sau:

• Dẫn nhiệt
Xét trên một mặt phẳng có diện tích F có dòng nhiệt dẫn qua theo phương
vuông góc với mặt phẳng, định luật Fourien phát biểu như sau:
“Mật độ dòng nhiệt truyền qua bằng phương thức dẫn nhiệt theo phương quy
định tỉ lệ thuận với diện tích vuông góc với phương truyền và gradient nhi ệt đ ộ
Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 5


theo

phương
(W)

ấy.”

(W/m2)

 Trong đó:
Qx : Dòng nhiệt truyền qua diện tích F (J/s)
qx : Mật độ dong nhiệt (W/m2)

F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt vuông góc với phương x (m 2)
λ : Hệ số dẫn nhiệt ( W/m2)
Thực nghiệm chứng tỏ λ là một thông số vật lý bi ểu diễ khả năng dẫn nhi ệt
của vật liệu.
Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, vật liệu, cấu trúc vật liệu.
Hệ số dẫn nhiệt của chất khí trong khoảng 0,006 – 0,6 ( W/m.độ)
Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng trong khoảng 0,07 – 0,7 ( W/m.độ)
Hệ số dẫn nhiệt của chất rắn phụ thuộc vào kết cấu, độ xốp và độ ẩm của
vật liệu.
Từ định luật Fourien cơ bản, người ta đưa ra các dạng ph ương trình truy ền
nhiệt cho các trường hợp cụ thể.
Ở trong phần này, ta chỉ xét quá trình dẫn nhiệt ổn định – nhi ệt độ của v ật
không biến đổi theo thời gian.
•

Một lớp

Nhiệt lượng truyền qua trong khoảng thời gian τ (giây)
,J

Nếu ta muốn tìm nhiệt độ tại một vị trí cách mặt có nhiệt độ l ớn một kho ảng
x

 Trong đó:
Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 6


t1: Nhiệt độ bề mặt tường trái (oC)

t2: Nhiệt độ bề mặt tường phải (oC)
F: Diện tích bề mặt tường trái nơi tiếp xúc với dòng nhiệt nóng (m 2)
δ: Chiều dày của tường (m)
λ: Hệ số dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt (W/m. oC)
•

Nhiều lớp

Nhiệt lượng truyền qua trong khoảng thời gian τ (giây)
(J)
Nếu xét trong khoảng thời gian 1s
,(W)
 Trong đó:
n: số lớp vật liệu
với : Nhiệt trở của tường (m2soC/J)
Mật độ dòng nhiệt qua các lớp (3 lớp theo hình vẽ)

Vậy tổng quát tính cho tường n lớp:

Và nhiệt độ cho vách thứ k là:

 Trong đó:
k: Vách thứ k theo chiều truyền nhiệt (theo trên kmax= 4)
k-1: Số lớp trước váck k theo chiều truyền nhiệt
Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 7


n: Số lớp (theo trên n = 3)

•

• Dẫn nhiệt ổn định qua ống:
Một lớp

Nghiên cứu quá trình dẫn nhiệt qua vách trụ (ống) nhiệt độ bề mặt vách
trong t1, nhiệt độ vách ngoài t2 không thay đổi. Vật liệu có hệ s ố dẫn nhi ệt λ
không đổi.
Ta có phương trình dẫn nhiệt như sau:
, (W)
Trong đó:
L: Chiều dài của ống (m)
d1, d2: Đường kính trong và ngoài của ống (m)
còn (m)
và diện tích bề mặt trung bình:
(m2)
Nếu tỉ số < 2 thì F được tính bằng công thức sau:
(m2)
Để thuận tiện cho việc tính toán ta tính
(w/m)
• Nhiều lớp
Với tường hình ống nhiều lớp vật liệu khác nhau
(w/m)
n : Số lớp
t1 : Nhiệt độ vách trong (oC)
tn+1 : Nhiệt độ vách ngoài thứ n+1 (oC)
• Đối lưu nhiệt
Nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt mà các phân tử l ỏng hoặc khí nh ận nhi ệt r ồi
đổi chỗ cho nhau; sự đổi chỗ do chênh lệch khối lượng riêng hay do các tác động c ơ
học như: bơm, khuấy.

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 8


Quá trình tỏa nhiệt đối lưu xảy ra khi có sự trao đổi nhiệt gi ữa ch ất l ỏng, ch ất
khí với bề mặt rắn.
• Định luật Newton
Để tính nhiệt đối lưu người ta dùng công thức Newton
(W)

Trong đó:
: Hệ số tỏa nhiệt (W/m2.độ) phụ thuộc vào nhiều thông số:

: Nhiệt độ lưu chất
: Nhiệt độ vách
: Tốc độ chuyển động của chất lỏng
: Kích thước bề mặt trao đổi nhiệt
(W/m2)
Để tính toán được phương trình trên, ta cần phải xác định được 
• Các chuẩn số
Vì quá trình tỏa nhiệt đối lưu phụ thuộc nhiều chuẩn s ố, do đó, múôn xác đ ịnh
 ta cần tính các chuẩn số:
Chuẩn số Nusselt: ; Chuẩn số Prandtl:
Chuẩn số Reynolds: ; Chuẩn số Grashof:
: Vận tốc chuyển động của lưu chất (m/s)
a : Hệ số dẫn nhiệt độ; (m2/s)
: Nhiệt dung riêng đẳng áp (J/kg.oC)
g : gia tốc trọng trường (m/s2)
: Kích thước hình học (có thể là đường kính nếu là ống) (m)

: Hiệu nhiệt độ vách và nhiệt độ lưu chất (oC)
: Hệ số giãn ở thể tích (l/oK; l/oC) với chất khí

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 9


• Các phương trình thực nghiệm cho các loại lưu chất chuyển động
Để tính  người ta thường dùng chuẩn số Nu và trong từng trường hợp cụ thể
thì Nu có biểu thức riêng (xem thêm tài liệu tham khảo).
Ngoài ra, người ta đã tính trước một số trường hợp cụ thể, ta có th ể tra b ảng
cho từng trường hợp ấy.
I.4 Mục đích thí nghiệm
- Làm quen với thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, các dụng cụ đo nhi ệt đ ộ và
lưu lượng lưu chất, chứng minh lý thuyết đã học.
- Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt gi ữa hai dòng nóng
và lạnh qua vách kim loại ở các chế độ chảy khác nhau
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.
- So sánh hệ số truyền nhiệt lý thuyết với hệ số truy ền nhi ệt th ực nghi ệm,
đưa ra các nguyên nhân sai số trong lúc làm thí nghiệm.
II.

Các bước tiến hành
Trước khi tiến hành thí nghiệm cần chuẩn bị
+ Kiểm tra mực nước trong nồi đun phải đạt 2/3 nồi.
+ Mở công tắc tổng
+ Mở công tắc điện trở.


Khảo sát ống kép chảy ngang

Bước 1: Kiểm tra van an toàn:Van 1, van 6, van 10 mở, còn lại đóng.
Bước 2: Đo lưu lượng dòng nóng.


Mở van 4,5, đóng van 6.



Mở công tắc bơm.



Chỉnh l ưu l ượng dòng nóng b ằng van 10 sao cho l ưu l ượng dòng nóng
đạt G’n = 101/ phút thì cố định.



Tắt bơm nước nóng.

Bước 3: Đo lưu lượng dòng lạnh


Mở van 7 ( 2 vòng)



Mở van 9 ( góc 15o)

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 10




Mở van 6, đóng van 4, van 5.



Mở van 2, van 3



Đóng van 1



Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng van 9 sao cho G’n = 3l/phút thì cố định

Bước 4: Đo nhiệt độ các dòng


Mở công tắc bơm nước nóng ( chờ ổn định khoảng 30 giây)



Nhấn nút N3 đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tNV



Nhấn nút N4 đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận lại tNR



Nhiệt độ tLV=30oC



Nhấn L2 đo nhiệt độ dòng lạnh ra, ghi nhận tLR



Tắt bơm nước nóng.

III.

Kết quả thí nghiệm
3.1
Số liệu thí nghiệm ống kép
Nhiệt độ dòng nóng
Nhiệt độ dòng lạnh (
Lưu lượng Lưu lượng
o
(oC)
C)
dòng nóng dòng lạnh
G’N (L/P)
(L/P)

tNV
tNR
tLV
tLR
3
74
66
31
39
4
77
68
31
39
10
6
80
72
31
38
8
75
69
31
36
10
72
68
31
35

3
80
72
31
47
4
80
72
31
47
10
6
75
71
31
45
8
75
71
31
44
10
78
68
31
42
Bảng1.2 số liệu thực nghiệm
tNR = 66oC, tNV = 74oC , Vậy tNTB = 70oC

Áp dụng công thức nội suy tính � tại nhiệt độ trung bình tNTB = 700C ( tính

mẫu giá trị đầu )

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 11


)=

(kg/m3)

Tính xuất lượng khối của dòng nóng với công

thức:

GN==0,1629
Áp dụng công thức nội suy tính C (J/kg.độ) tại nhiệt độ trung bình t NTB = 70oC
N

C

(J/kg.độ) = CL ( J/kg.độ) =

(J/kg.độ)

Nhiệt tỏa ra của dòng nóng: QN (W)
QN = GN.CN(TNV – TNR ) = 0,1629. 4200.(74 – 66) = 5474 (W)
G’N
(L/p)

10

10

GN
(kg/s)
0,1629
0,1627
0,1624
0,1627
0,1629
0,1624
0,1624
0,1626
0,1626
0,1626

G’L
(L/p)

GL (L/p)

3
4
6
8
10
3
4
6

8
10

0,0496
0,0662
0,0993
0,1325
0,1656
0,0496
0,0496
0,0992
0,1323
0,1655

Ρ
C
(kg/m3 (J/kg.đ
)
ộ)
74
66
70
977,5
4200
77
68
72,5
976,1
7203
80

72
76
974,2
7206
75
69
72
976,4
4202
72
68
70
977,5
4200
80
72
76
974,2
4206
80
72
76
974,2
4206
75
71
73
975,6
4203
75

71
73
975,6
4203
78
68
73
975,6
4203
Bảng 1.3 Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng
P
C
tLV
tLR
tLTB
(kg/m3 (J/kg.đ
)
ộ)
31
39
35
993,5
4176,25
31
39
35
993,5
4176,25
31
38

34,5
993,65 4176,37
31
36
33,5
993,95
417,62
31
35
33
994,1
4176,75
31
47
39
992,3
4175,25
31
47
39
992,3
4175,25
31
45
38
992,6
4175,5
31
44
37,5

992,75 4175,62
31
42
36,5
993,05 4175,87
Bảng 1.4 Nhiệt lượng tỏa ra của dòng lạnh

tNV
(oC)

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

tNR
(oC)

tNTB
(oC)

Page 12

QN (W)
5474,0
6153,1
5463,3
4102,8
2737,0
5463,3
5463,3
2733,6
2733,6

6834,1
QL
1657,13
2211,74
2902,99
2767,01
2766,67
3313,47
3313,47
5798,93
7181,64
8293,27


3.2
Tổn thất nhiệt
Công thức tính tổn thất nhiệt : ΔQ = QN - QL

Lưu lượng dòng
nóng ( lít/phút)

Lưu lượng dòng
lạnh (lít/phút)

Q1

3

5474,0

4

6153,1

6

5463,3

8

4102,8

10

2737,0

3

5463,3

4

5463,3

6

2733,6

8

2733,6

10

6834,1

10

10

Q2
1657,1
3
2211,7
4
2902,9
9
2767,0
1
2766,6
7
3313,4
7
3313,4
7
5798,9
3
7181,6
4
8293,2

7

Bảng 1.5 Tính nhiệt tổn thất
3.3
Tín hiệu nhiệt độ logarit ∆ tlog
Nếu (TNV – TLR) < (TNR – TLV) thì ∆tmin = TNV – TLR ; ∆tmax = TNR –TLV
Nếu (TNV – TLR) > (TNR – TLV) thì ∆tmax = TNV – TLR ; ∆tmin = TNR –TLV
tlog=
Lưu lượng
dòng nóng
( lít/phút)

Lưu lượng
dòng lạnh (lít/phút)

10
10
Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

3
4
6
8
10
3
Page 13

∆tlog
35
37,5

41,5
41,5
35,5
36,9

ΔQ
3816,87
3941,36
2560,31
1335,79
29.67
2149,83
2149,83
3065,33
4448,04
1459,17


4
36,9
6
34,8
8
35,3
10
36,4
Bảng 1.6 Kết quả tính hiệu số nhiệt Logarit
3.4

Tính hệ số truyền nhiệt dài KL thực hiện

K*L =

QN
(W)
5474,
0
6153,
1
5463,
3
4102,
8
2737,
0
5463,
3
5463,
3
2733,
6
2733,
6
6834,
1

QL (W)
1657,1
3
2211,7
4

2902,9
9
2767,0
1
2766,6
7
3313,4
7
3313,4
7
5798,9
3
7181,6
4
8293,2
7

ΔQ
(W)
3816,8
7
3941,3
6
2560,3
1
1335,7
9

tNV
(oC)

tNR
(oC)

tLV
(oC)

tLR
(oC)

L

Δtlog

K *L

74

66

31

39

1,05

35

45,1

77

68

31

39

1,05

37,5

56,2

80

72

31

38

1,05

41,5

66,6

75

69

31

36

1,05

41,5

63,5

29,67

72

68

31

35

1,05

35,5

74,2

80

72

31

47

1,05

36,9

85,5

80

72

31

47

1,05

36,9

85,5

75

71

31

45

1,05

34,8

75

71

31

44

1,05

35,3

78

68

31

42

1,05

36,4

2149,8
3
2149,8
3
3065,3
3
4448,0
4
1459,1
7

Bảng 1.7 Tính Q, Δtlog, K*L ống kép
3.5

Tính số chuẩn Reynolds :
Tính tốc độ chảy của dòng nóng

→
Tốc độ chảy của dòng nóng:

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 14

158,
7
193,
8

216,
9


Áp dụng công thức nội suy tính N
ReN = . . / = 0.654 x 977.5 x =27882.5
Các giá trị khác tính tương tự.
G’N
(L/p
)

2

FN (m )

dTĐN
(m)

4

0,018

tNTB
(oC)

PN
(kg/m
3
)

74

66

70

977,5

0,4127

77

68

72,5

976,1

0,3986

80

72

76

974,2

0,3790

75

69

72

976,4

0,4014

72

68

70

977,5

0,4127

80

72

76

974,2

0,3790

80

72

76

974,2

0,3790

75

71

73

975,6

0,3958

75

71

73

975,6

0,3958

78

68

73

975,6

0,3958

tNV
(m/s o
( C)
)

10

2,545.10-

tNR
(oC)

.103
(N.s/m
2
)

0,65
4

10

Bảng 1.8 Chuẩn Số Re Của Dòng Nóng
Tính tốc độ chảy của dòng lạnh

→
Tốc độ chảy của dòng lạnh :

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 15

ReN
27885,9
3
28826,6
2
30262,5
1
28633,8
27885,9
3
30262,5
1
30262,5
1
29016,2
2
29016,2
2

29016,2
2


ReL = . . / = 9.158.10-4 x 933.5 x =58.65
G’L
(L/p
)

FL
(m2)

dtđL
(m)

.103
PL
(kg/m3 (N.s/m2
)
)

tLV
(oC)

tLR
(oC)

tLTB
(oC)

4

31

39

35

993,5

0,7433

58,65

4

1,22.10-3

31

39

35

993,5

0,7433

6

1,83.10-3

31

38

34,5

993,65

0,7520

8

2,44.10-3

31

36

33,5

993,95

0,7694

3,05.10-3

31

35

33

994,1

0,7782

83,16
124,7
6
166,4
208,0
3

3

31

47

39

992,3

0,6735

62,35

4

1,22.10-3

31

47

39

992,3

0,6735

6

1,83.10-3

31

45

38

992,6

0,6909

8
10

2,44.10-3
31
44
37,5 992,75
-3
3,05.10
31
42
36,5 993,05
Bảng 1.9 Chuẩn số Re của dòng lạnh

83,06
124,6
3
166,2
207,8

(m/s)
9,158.10-

3

10

0,054
6

0,051

9,518.10-

3

0,6996
0,7171

Pr1
Các giá trị khác tính toán tương tự.
o

o

o

tNV ( C)

tNR ( C)

tNTB1 ( C)

74
77
80

66
68
72

70
72,5

76

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

C
(j/kg.độ
)
4200
4203
4206
Page 16

.
10 (N.s/m
2
)
0,4127
0,3986
0,3790
3

(W/m.đ
ộ)
0,6645
0,6664
0,6690

Pr1
2,608
2,514

2,383

ReL


75
72
80
80
75
75
78

69
68
72
72
71
71
68

72
70
76
76
73
73
73

4202

4200
4206
4206
4203
4203
4203

0,4014
0,4127
0,3790
0,3790
0,3958
0,3958
0,3958

0,6660
0,6645
0,6690
0,6690
0,6668
0,6668
0,6668

2,533
2,608
2,383
2,383
2,495
2,495
2,495

Bảng 1.10 Chuẩn Số Pranlt Của Dòng Nóng Pr1

tLV
(oC)
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31

tLR
(oC)
39
39
38
36
35
47
47
45
44
42

Để tính Pr

G1
10

10

tLTB2
C
Pr2
(N.s/m2)
o
( C)
(j/kg.độ)
(W/m.độ)
35
4176,25
0,7433
0,5633
5,511
35
4176,25
0,7433
0,5633
5,511
34,5
4176,37
0,7520
0,5644
5,565
33,5

4176,62
0,7694
0,5666
5,672
33
4176,75
0,7782
0,5678
5,724
39
4175,25
0,6735
0,5543
5,073
39
4175,25
0,6735
0,5543
5,073
38
4175,50
0,6909
0,5565
5,184
37,5
4175,62
0,6996
0,5576
5,239
36,5

4175,87
0,7171
0,5599
5,348
Bảng 1.11 Chuẩn Số Pranlt Của Dòng Nóng Pr2

v

ta phải có nhiệt độ vách tv1=

tV1
52,50
53,75
55,25
52,75
51,50
57,50
57,50
55,50
55,25
52,50

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Cp
4184,38
4185,31
4186,44
4184,56
4183,63

4188,13
4188,13
4186,63
4186,44
4184,38
Page 17

0,5390
0,5273
0,5133
0,5367
0,5484
0,4922
0,4922
0,5109
0,5133
1,0304

λ
0,6514
0,6523
0,6534
0,6516
0,6506
0,6551
0,6551
0,6536
0,6534
0,6120

Prv1
3,462
3,383
3,289
3,447
3,526
3,147
3,147
3,273
3,289
7,045


Bảng 1.12 Chuẩn Số Prv Của Dòng Nóng
Lấy khoảng chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tường là 4 oC.
Vậy nhiệt độ của tưởng bằng nhiệt độ môi trường dung dịch dòng lạnh trừ 4.

G1
10

10

tV2
31,0
31,0
30,5
29,5
29,0
35,0
35,0

34,0
33,5
32,5

Cp
λ
4177,25
0,8131
0,5723
4177,25
0,8131
0,5723
4177,38
0,8218
0,5734
4177,63
0,8392
0,5756
4177,75
0,8480
0,5768
4176,25
0,7433
0,5633
4176,25
0,7433
0,5633
4176,50
0,7607
0,5655

4176,63
0,7694
0,5666
4177,25
0,7869
0,5689
Bảng 1.13 Chuẩn Số Prv Của Dòng Lạnh

Prv2
5,935
5,935
5,987
6,091
6,142
5,511
5,511
5,618
5,672
5,778

3.6
Xác định chuẩn số Nu: tùy thuộc vào Re
Truyền nhiệt trong ống chảy dọc
Chuẩn số Re tính được ở trên nằm trong 3 khoảng R e< 2320, 2320 < Re <
10000 và Re >10000 nên ta có công thức áp dụng tính Nu cho khoảng này như sau:
Chế độ chảy màng Re <2320

Trong đó
hiệu nhiệt độ giữa lưu chất và thành ống(0C)
hệ số giản nở thể tích (1/K)

Chế độ chảy chuyển tiếp 2320
Chế độ chảy rối Re >10000

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 18


Truyền nhiệt trong ống chảy ngang
Chuẩn số Re tính được ở trên nằm trong 2 khoảng 5< Re< 1000 và 1000 < Re <
2.105 nên ta có công thức áp dụng tính Nu cho 2 khoảng này như sau:
5 < Re < 1000

1000 < Re < 2.105

G1 (l/p)
10

10

Re1
27885,93
28826,62
30262,51
28633,80
27885,93
30262,51
30262,51
29016,22

29016,22
29016,22

Pr1
Prv1
C
ε
2,608
3,462
1
2,514
3,383
1
2,383
3,289
1
2,533
3,447
1
2,608
3,526
1
2,383
3,147
1
2,383
3,147
1
2,495
3,273

1
2,495
3,289
1
2,495
7,045
1
Bảng 1.14 Kết quả tính Nu cho dòng nóng

Sử dụng công thức nội suy: L = 1,18 + . (20,59 - 15) = 1,16

T
35
35

(1/K)
3,45.10-4
3,45.10-4

34,5

3,41.10-4

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Page 19

Nu1
106,36
107,15

108,17
106,62
105,88
109,37
109,37
108,04
107,91
89,20


G2 (l/p)

Re2

3

58,65

4

83,16

6

124,76

8

166,4

10

208,03

3

62,35

4

83,06

6

124,63

8

166,2

10

207,8

G1(l/p)

10

10

33,5
33

3,32.10-4
3,27.10-4

39
39

3,81.10-4
3,81.10-4

38

3,72.10-4

37,5

3,68.10-4

36,5

3,59.10-4

Pr2

Gr
εL
Nu2
4199665

5,511
5,935
1,16
0,93
8
4199665
5,511
5,935
1,16
1,21
8
4050759
5,565
5,987
1,16
1,66
5
3769609
5,672
6,091
1,16
2,13
8
3635914
5,724
6,142
1,16
2,57
0
5635389

5,073
5,511
1,16
0,93
2
5635389
5,073
5,511
1,16
1,17
2
5231777
5,184
5,618
1,16
1,65
3
5042265
5,239
5,672
1,16
2,08
3
4684466
5,348
5,778
1,16
2,50
1
Bảng 1.15 Kết quả tính Nu cho dòng lạnh

Nu1
λ
11(m)
)
0,018
3849,05
106,36
0,6514
0
3882,99
107,15
0,6523
7
3926,57
108,17
0,6534
1
3859,64
106,62
0,6516
4
3826,97
105,88
0,6506
4
109,37
0,6551
3980,46
0

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

Prv2

Page 20

C


109,37

0,6551

108,04

0,6536

107,91

0,6534

89,200

0,6120

0
2
3

0

Bảng 1.16 Hệ số cấp nhiệt dòng nóng

G2(l/p)
3
4
6
8
10
3
4
6
8
10

Nu2
λ
l2 (m)
0,93
0,5723
1,21
0,5723
1,66
0,5734
2,13
0,5756
2,57
0,5768
0,051
0,93
0,5633

1,17
0,5633
1,65
0,5655
2,08
0,5666
2,50
0,5689
Bảng 1.17 Hệ số cấp nhiệt dòng lạnh

3980,46
3923,05
3917,13
3032,80

10,436
13,578
18,664
24,040
29,066
10,272
12,923
18,296
23,108
27,887

Kiểm tra lại việc chọn nhiệt độ vách bằng phương trình cân bằng nhi ệt :

Sai số cho phép là 5% nếu chưa đạt, quá trình l ặp lại v ới giá tr ị t V1 mới. Nhưng
vì nhiều lí do dẫn đến sai số làm cho kết quả không được như mong đợi.

+ Hệ số truyền nhiệt dài kí hiệu lý thuyết KL*

Với

Stt
1
2
3
4

inox

3849.05
3882.997
3926.571
3859.644

10.436
13.578
18.664
24.040

Báo cáo kỹ thuật quá trình thiết bị

0,018

Page 21

0,022

17.5
17.5
17.5
17.5

0.7176
0.9324
1.2789
1.6432