Báo cáo thí nghiệm môn học động lực học truyền nhiệt

1.2.1.1.1.1 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
2018 – 2019

--------------------------

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MƠN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC & TRUYỀN NHIỆT
LỚP LÝ THUYẾT: L03-A LỚP THÍ NGHIỆM: L07 (Tiết 2-4 Thứ 5)

STT
1
2
3
4
5

Họ và tên
Huỳnh Hưng Đạo
Bào Ngọc Thảo
Phạm Minh Đăng
Nguyễn Minh Đức
Trần Văn Thanh

MSSV
1710930
1710296
1710064
1713113

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN HẠNH

Bình Dương ngày 25 tháng 05 năm 2019



BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG ẨM VÀ TÍNH
TỐN CÂN BẰNG NHIỆT TRONG ỐNG KHÍ KHÍ
1.1 MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
1.1.1 Mục đích thí nghiệm

-

Biết cách đo nhiệt độ (khơ, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích

-

Hiểu q trình làm lạnh có tách ẩm của khơng khí ẩm

-

Hiểu ngun lý làm việc và các thiết bị cơ bản của chu trình lạnh đơn giản

-

Tính tốn cân bằng nhiệt trong ống khí
1.2.2 1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị

Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết các phần sau trước khi vào tiến hành thí nghiệm:

-

Chất thuần khiết

-

Khơng khí ẩm

-

Chu trình máy lạnh

1.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM
1.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
-

Ống khí.

-

Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi.

-

Nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt.

-

Thiết bị đo tốc độ gió

-

Thiết bị đo thể tích.

-

Thước kẹp

1.2.2 Mơ tả thí nghiệm.
Khơng khí được quạt thổi qua dàn lạnh của máy lạnh. Trước và sau dàn
lạnh có đặt các bầu nhiệt kế khô ướt để xác định trạng thái của khơng khí ẩm.
2


Tại đầu ra của ống khí động có sử dụng 1 thiết bị đo tốc độ gió để xác
định tốc độ và nhiệt độ của khơng khí.
Tác nhân lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh là R22.

Hình 1: Mơ hình ống khí động

1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM :
Bảng 1

1: Quạt li tâm

5: Nhiệt kế ướt

9: Bình đong

2: Ống gió

6: Thiết bị đo tốc độ gió

10: Tiết lưu

3: Nhiệt kế khơ

7: Áp kế đo bay hơi

11: Quạt

13: Máy nén

4: Dàn bay hơi
8: Áp kế đo ngưng tụ
12: Dàn ngưng tụ
- Sử dụng các bầu nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt để xác định trạng của
khơng khí tại các vị trí trước dàn lạnh (cũng chính là trạng thái khơng
khí của môi trường xung quanh) và sau dàn lạnh.
-

Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió xác định vận tốc gió và nhiệt độ gió ra
khỏi ống khí động, từ đó xác định lưu lượng khơng khí qua ống khí
động.

-

Xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh.

-

Từ các số liệu trên, xác định:
3


-Biểu diễn q trình thay đổi trạng thái của khơng khí trên đồ thị t-d (hoặc I-d).
Nhiệt lượng khơng khí nhả ra khi qua dàn lạnh.
-Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính tốn và giá trị thực tế nhận xét.
- Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T-s (ứng với chu
trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ quá nhiệt quá lạnh).

1.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bắt đầu xuất hiện nước ngưng tại
dàn lạnh, tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau:
Tiến hành thí nghiệm 2 đợt
Thí nghiệm đợt 1: thời gian 15 phút, số lần lấy số liệu là 4 lần.
Thí nghiệm đợt 2: thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu là 4
lần.
Bảng 2 & 3: Các thông số trạng thái của không khí ẩm:
Thí nghiệm đợt 1
Khơng khí trước dàn lạnh
tk(oC) tư(oC)

d(g/kg)

I(kJ/kg)

Khơng khí sau dàn lạnh
tk(oC) tư(oC)

d(g/kg)

I(kJ/kg)

Lần 1

34

29

25,92

100,40

21

20

14,88

58,77

Lần 2

34

29

25,92

100,40

22

21,5

16,51

63,94

Lần 3

34

29

25,92

100,40

23

22,5

17,60

67,73

Lần 4

34

29

25,92

100,40

21

20

14,88

58,77

Thí nghiệm đợt 2
Khơng khí trước dàn lạnh
tk(oC) tư(oC)

d(g/kg)

I(kJ/kg)

Khơng khí sau dàn lạnh
tk(oC) tư(oC)

d(g/kg)

I(kJ/kg)

Lần 1

34

29

25,92

100.40

21

21

15,97

61,53

Lần 2

34

29

25,92

100,40

20

19,5

14,47

57,71

Lần 3

34

29

25,92

100,40

19

19

14,06

54,64

Lần 4

34

29

25,92

100,40

15

14

10,49

41,38

4


Từ bảng nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ):
-

Khơng khí trước dàn lạnh :

tư = 290C ta tra được:
t = 250C ⇒ p = 0,03166 bar
t = 300C ⇒ p = 0,04241 bar
Ta nội suy tuyến tính :
ph = .(0,04241 0,03166) + 0,03166 = 0,04 bar
d = 0,622. = 0,622. = 0,02592 kg/kg = 25,92 g/kg
I = Ik + Ih = cpkt + d(2500 + 1,82t) = 1.34 + 0,02592(2500 + 1,82.34) = 100,40 kJ/kg
-

Khơng khí sau dàn lạnh :

-

tư = 210C ta tra được:

-

t = 200C ⇒ p = 0,02337 bar

-

t = 250C ⇒ p = 0,03166 bar

-

Ta nội suy tuyến tính :

-

ph = .(0,03166 0,02337) + 0,02337 = 0,025028 bar

-

d = 0,622. = 0,622. = 0,015967 kg/kg = 15,97 g/kg

-

I = Ik + Ih = cpkt + d(2500 + 1,82t) = 1.21 + 0,015967(2500 + 1,82.21) =
61,53kJ/kg

Bảng 4 và 5: Các thông số khác liên quan đến khơng khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1
Vận tốc gió ra

Nhiệt độ gió ra

Lượng ẩm tách ra

khỏi ống v(m/s)
khỏi ống(
Thí nghiệm
đợt 2oC)

(ml)

Lần 1

Vận tốc5,48
gió ra

Nhiệt độ
gió ra
24,5

Lượng 440
ẩm tách ra

Lần 2

khỏi ống
v(m/s)
5,37

o
khỏi ống(
24 C)

(ml)

Lần 3

4,55

Lần 4

4,18

5

420

23

400

21

385

Lần 1

4,31

21,5

280

Lần 2

4,05

20

260

Lần 3

3,40

19,5

230

Lần 4

1,33

17

90

Bảng 6 & 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Thí nghiệm đợt 1
Áp suất bay
hơi đọc trên
áp kế
(kgf/cm2)

Nhiệt độ sôi

Áp suất ngưng

tương ứng

tụ đọc trên áp

(oC)

kế (kgf/cm2)

Nhiệt độ
ngưng tụ
tương ứng
(oC)

Lần 1

5,5

7,89

17

46

Lần 2

6

10,33

17,5

47,16

Lần 3

5,5

7,89

16

43,57

Lần 4

5,5

7,89

17

46

Thí nghiệm đợt 2
Áp suất bay

Nhiệt độ sơi

Áp suất ngưng

Nhiệt độ

hơi đọc trên

tương ứng

tụ đọc trên áp

ngưng tụ

áp kế

(oC)

kế (kgf/cm2)

tương ứng

(kgf/cm2)

(oC)

Lần 1

5,5

7,89

17

46

Lần 2

5,5

7,89

17

46

Lần 3

5,5

7,89

16,5

44,79

Lần 4

5

5,32

16,5

44,79

6


Từ bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa
-

Áp suất bay hơi trên áp kế:

p = 5,5 kgf/cm2 = 5,39 bar
ptd = pkq + p = 1 + 5,39 = 6,39 bar
Ta tra được:
p = 6,217 bar ⇒ t = 7 0C
p = 6,411 bar ⇒ t = 8 0C
Ta nội suy tuyến tính :

ts = .(8 7) + 7 = 7,89 0C

-

Áp suất ngưng tụ trên áp kế:

p = 17 kgf/cm2 = 16,67 bar
ptd = pkq + p = 1 + 16,67 = 17,67 bar
Ta tra được t = 46 0C
Tương tự ta tính các thơng số cịn lại
Xử lý số liệu :
Lưu lượng KK qua ống:
G = f⍵ρ
Trong đó:
f: tiết diện ngang của ống: f = 0,104.0,105 = 0,01092 m2
⍵: tốc độ của dòng hơi (m/s)
ρ: khối lượng riêng của hơi (kg/m3)
Bảng 7 và 8: Kết quả lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh và nhiệt lượng nhả ra khi
qua dàn lạnh
7


Thí nghiệm đợt 1
Khối lượng riêng
Lưu lượng KK qua
KK đầu ra
ống khí động
Lần 1
Lần 2
Lần 3

Lần 4

1,182
1,184
1,188
1,196

0,071
0,069
0,059
0,055

Lượng ẩm tách
ra

Nhiệt lượng KK nhả ra
sau dàn lạnh

705,456
584,361
441,792
546,48

2,9557
2,5157
1,9275
2,9557

Thí nghiệm đợt 2
Khối lượng riêng

Lưu lượng KK qua Lượng ẩm tách
KK đầu ra
ống khí động
ra (
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4

1,194
1,2
1,202
1,214

0,056
0,053
0,045
0,018

Nhiệt lượng KK nhả ra
sau dàn lạnh

334,32
364,11
320,22
166,644

Theo bảng các tính chất vật lý của khơng khí ta nội suy tuyến tính ra:

8

2,1767
2,2626
2,0592
1,0624


Lưu lượng khơng khí:
Gkk = 0,01092.5,48.1,182 = 0,071 (m3/s)
Gkk = 0,011024.5,37.1,184 = 0,069 (m3/s)
Tương tự ta tính được các giá trị cịn lại:
Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh
0,071.(100,4 – 58,77) = 2,9557 (kJ/s)
0,056.(100,4 – 61,53) = 2,1767 (kJ/s)
9


Tương tự ta tính được các giá trị cịn lại:
Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh
0,071.(25,92 – 14,88) = 0,78384 (g/s)
Lượng ẩm tách ra = = 0,78384.15.60 = 705,456 (g)
0,056.(25,92 – 15,97) = 0,5572 (g/s)
Lượng ẩm tách ra = = 0,5572.10.60 = 334,32 (g)
Tương tự ta tính được các giá trị còn lại
Ta quy đổi 1 g = 1ml
Bảng 9 và 10: Bảng so sánh lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh tính tốn và thực tế

Lần 1
Lần 2
Lần 3

Lần 4

Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
-

Thí nghiệm đợt 1
Lượng ẩm tách ra theo tính tốn (ml)
Lượng ẩm tách ra theo thực tế (ml)
705,456
440
584,361
420
441,792
400
546,48
385
Thí nghiệm đợt 2
Lượng ẩm tách ra theo tính toán (ml)
Lượng ẩm tách ra theo thực tế (ml)
334,32
280
364,11
245
320,22
250
166,644
260

Nhận xét: Từ bảng 9 và 10 ta thấy nhìn chung giá trị thực tế của lượng ẩm tách
ra tính tốn lớn hơn so với giá trị thực tế

-

Nguyên nhân gây sai lệch:
 Đọc sai số thí nghiệm
 Làm sai quy trình thí nghiệm
 Sử dụng dụng cụ chưa chính xác
 Do tính tốn sai làm trịn
10


Biểu diễn q trình thay đổi trạng thái của khơng khí trên đồ thị T-d
Ta chọn số liệu lần 1, đợt 1 để biểu diễn:
Khơng khí trước dàn lạnh: tk = 340, tư = 290
Khơng khí sau dàn lạnh: tk = 210, tư = 200
Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T-s
Ta chọn số liệu lần 1, đợt 1 để biểu diễn: P0 = 5,5 kgf/cm2 ;Pk = 17 kgf/cm2.

P=17bar

P=5,5 bar

Hình 2: Đồ thị T-s biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của R22 lần 1 đợt 1.

BÀI 2:XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP CHO
CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIỆT BỊ NGƯNG TỤ
GIẢI NHIỆT BẰNG KHƠNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY
HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ

I.MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU THÍ NGHIỆM:
1) Mục đích thí nghiệm:
11


-

Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực

-

hành.
Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh khơng khí có kết

-

hợp một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
Giúp sinh viên có thể đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng,

-

hệ số làm lạnh thực tế của thiết bị.
2) Yêu cầu thí nghiệm:
Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.
Biết ứng dụng các cơng thức trong sơ đồ lạnh.
I. MƠ TẢ THÍ NGHIỆM:
1) Thiết bị & vật tư thí nghiệm:
Mơ hình làm lạnh khơng khí.
Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
2) Mơ tả thí nghiệm:

Để làm lạnh khơng khí trong buồng lạnh, bàn thí nghiệm này sử dụng
một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ ngun lý như được mơ
tả ở hình 2. Máy nén (A) nén hơi R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ
pk. Hơi R12 sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng khơng
khí (B) được đi vào bình chứa cao áp (C). Sau đó lỏng R12 từ (C) đi qua van
tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh
khơng khí (J). Hơi R12 ra khỏi (J) ở áp suất p0 được hút vào (A) và các quá
trình của chu trình được lặp lại.

12


Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá
trình như sau:

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu.
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh.
Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất hút và đẩy sau van tiết lưu và sau
đầu đẩy của máy nén (A).
Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B)
được đo bằng các sensor T1 và T2.
Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ
(B) được đo bằng các sensor T3 và T4.
Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J)
được đo bằng các sensor T5 và T9.
Nhiệt độ khơng khí trong buồng lạnh được đo bằng T6.
II. NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM:

Trong bài thí nghiệm này sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập các số
liệu về áp suất hút, đẩy; nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết
bị ngưng tụ, nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi,
nhiệt độ của khơng khí giải nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và
nhiệt độ của khơng khí khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi. Sau đó kết hợp
với kết quả tính tốn để xác định:
- Các thơng số trạng thái trong chu trình thực của máy lạnh.
- Hệ số sử dụng nhiệt COP () của chu trình lý thuyết và chu trình thực.
- Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk.
- Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk.
III. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM:
13


Bảng 1- Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình
Áp suất làm việc của hệ thống
Tại đầu đẩy của máy nén (Pk)
Tại đầu hút của máy nén (P0)
13.4
1.2
13.8
1.4
14
1.5

Nhiệt độ tại các vị trí (C)

Nhiệt độ mơi trường
(T3)
30.5

Nhiệt độ khơng khí sau dàn
ngưng
tụ (T4)
31.5

Nhiệt độ trong buồng
lạnh
(T6)
20.7

30.5
30.5

34.5
34

14.3
11.2

Lưu ý: Nhiệt độ khơng khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của
mơi trường xung quanh Ta.
Bảng 3- Các thơng số của R12 trong chu trình máy lạnh

Thông số
Áp suất p (bar)
Nhiệt độ t (C)
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kg)

Các điểm
1
1.5
-20
279.25
2.3561

2
14
56
308.94
2.3247

3
14
55
190.91
1.962

4
1.5
-20
116.49
1.705

 Phần tính tốn
a) Xác định các thơng số trạng thái của tác nhân lạnh: Kết quả tra bảng
được ghi vào bảng 3.
b) Tính phụ tải của nguồn lạnh: trong trường hợp này chính là lượng nhiệt từ
mơi trường bên ngoài truyền vào qua các vách buồng lạnh do sự chênh lệch

nhiệt độ.

14


STT
1
2
3
4
5
6



Tên mặt

Vật liệu

Kích
thước(mm2)

ABCD
EFGH
AEHD
BFGC
AEFB
DHGC

Mica

Phíp+Xốp
Phíp+Xốp
Phíp
Phíp
Phíp

750x420
750x420
420x400
420x400
750x400
750x400

Độ dày các lớp
vật liệu:mm
Mica:4.8mm
Phíp:3.92mm
Xốp cách nhiệt:
8.6mm

Tính mật độ dịng điện q(W/m2) truyền qua mỗi vách theo cơng
thức:
q

T3  T6
n

1
1
� i 

1 i 1 i  2

Trong đó:
  i : Bề dày của lớp thứ i,m.
 i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (tra theo bảng 5), W/m2K.
 1 : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khơng khí bên ngồi buồng lạnh,
W/m2K. Chọn 1  6 W/m2K.

  2 : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khơng khí bên trong nguồn lạnh,
W/m2K. Chọn  2  12 W/m2K.
Suy ra:

15


30.5  11.2
 74.73(W / m 2 )
3
1 4.8 �10
1


6
0.58
12
30.5  11.2
q2 
 69.09(W / m 2 )  q3
1 8.6 �103 3.92 �10 3 1




6
0.04
0.15
12
30.5  11.2
q4 
 69.89(W / m 2 )  q4  q5  q6
1 3.92 �103 1


6
0.15
12
q1 



Lượng nhiệt truyền qua mỗi vách (W):
Q  F .q

Với F là diện tích vách phẳng, m2. Suy ra:
Q1  F1.q1  0.315 �74.73  23.54W
Q2  F2 .q2  0.315 �69.09  21.76W
Q3  F3 .q3  0.168 �69.09  11.61W
Q4  F4 .q4  0.168 �69.89  11.74W
Q5  F5 .q5  0.3 �69.89  20.97W
Q6  F6 .q6  0.3 �69.89  20.97W



Phụ tải nhiệt của buồn lạnh, (W):
n 6

Q0  �Q  Q1  Q2  Q3  Q4  Q5  Q6
i 1

 23.54  21.76  11.61  11.74  20.97  20.97  110.89W

( Bỏ qua nhiệt lượng làm mát khối khơng khí )
Bảng 4- Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu
Loại vật liệu
Mica
Xốp cách nhiệt
Phip

Hệ số dẫn nhiệt (), W/m2K
0.58
0.04
0.15

c) Xác định lưu lượng R12 (kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh (bỏ
qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) theo công thức:
GR12 

Q0
110.89 �103

 0.681�103 ( kg / s)

i1  i4 279.25  116.49

Trong đó:
 Q0: Phụ tải của nguồn lạnh, kW.
 i1, i4: Entanpy của R12 tại điểm 1 và điểm 4 trong bảng 3,
kJ/kg.
16


d) Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk(kW).
QK  GR12 .(i2  i3 )  0.681�10 3 �(320.6  197.4)  0.084( kW )

e) Xác định lưu lượng khơng khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s).
QK  GKK .c pKK (T4  T3 )
� GKK 

QK
0.084

 0.024( kg / s)
c pKK (T4  T3 ) 1�(34  30.5)

f) Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW).
W  GR12 .(i2  i1 )  0.681�103 �(308.94  279.25)  0.02(kW )

g) Xác định hệ số làm lạnh  (COP) của chu trình.


Q2 Q0 110.89 �103



 5.5445
W W
0.02

BÀI 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Quan sát quá trình trao đổi nhiệt của ống xoắn và vỏ bọc chùm ống
- Tính hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trao đổi nhiệt.

3.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM:
3.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
- Thiết bị gồm 2 bộ trao đổi nhiệt (ống xoắn và vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng
chiều hoặc ngược chiều.

17


Hình 3.1: Bộtraođổinhiệtdạngốngxoắn

Hình 3.2: Vỏbọcchùmống

18


Hình 3.3: Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt là FI2 và FI2
- Có 4 cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào và ra của nước nóng và nước lạnh đi
qua bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ được hiển thị trên màn hình.

Hình 3.4: Mànhìnhhiểnthị
Các đặc điểm kỹ thuật:
- Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0.1 m2, kí hiệu E2.
19


- Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngồi ống 12 mm, bề dày 1mm,
chiều dài 3500 mm.
- Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 100 mm.
- Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2, kí hiệu E1.
- Có 5 ống làm từ thép AISI 316, đường kính ngồi ống 10 mm, bề dày 1mm và chiều
dài 900mm.
- Ống bọc ngồi làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 50mm.
- Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính.

3.2.2 Mơ tả thí nghiệm
- Kiểm tra các đường nước vào, nước ra được gắn chặt vào đường ống.
- Kiểm tra nguồn điện.

- Kiểm tra bình cấp nước nóng.
- Đóng các van xả.
- Bật công tắc bảng hiện thị nhiệt độ.
- Bật bơm chạy các đường nước nóng và lạnh.
- Nước nóng và nước lạnh chạy qua hai bộ trao đổi nhiệt và nhiệt độ được hiển thị trên
màn hình.

3.3 Nhiệm vụ thí nghiệm:
Lần lượt tiến hành các bài thí nghiệm sau và lấy số liệu:
a. Chạy bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Mở các van V1, V6, V7, V8 và V10.

Đóng các van V2, V3, V4, V5, V9 và V11.
b. Sử dụng bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
20


Mở các van V1, V6, V7, V9 và V11.
Đóng các van V2, V3, V4, V5, V8 và V10.
c. Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V8 và V10.
Đóng các van V1, V2, V6, V7, V9 và V11.
d. Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V9 và V11.
Đóng các van V1, V2, V6, V7, V8 và V10.
Điều chỉnh lưu lượng nước nóng và lưu lượng nước lạnh bằng các van. Mỗi lần
điều chỉnh đợi khoảng 2-3 phút cho nhiệt độ các cảm biến ổn định thì tiến hành ghi số
liệu.

3.4 Số liệu thí nghiệm:
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:

Test

FI1

FI2

TI1

TI2

TI3

TI4

nóng

lạnh

1
2
3
4
5

630
640
650
660
670

720
710
710
710
720

56,4
60
65,1
65,2

66,5

50,6
53,4
57,4
58,5
59,1

37,6
32,8
33,9
34,9
35,8

32,2
38,8
40,9
42,1
43

5,8
6,6
7,7
7,7
7,4

5,4
6
7
7,2

7,2

E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Test

FI1

FI2

TI1

TI2

TI3

TI4

nóng

lạnh

1
2
3
4
5

640
650
680

700
740

720
830
720
710
710

65,6
65,2
65
65,2
64,7

58,1
57,9
58,4
58,7
58,6

37,5
38,7
39
39,2
39,6

43,3
44,6
45,4

45,7
46

7,4
7,3
6,6
6,5
6,1

5,8
5,9
6,4
6,5
6,4

21


E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Test

FI1

FI2

TI1

TI2

TI3

TI4

nóng

lạnh

1
2
3
4
5

390
400
420
400
400

740
690
740
770
850

64,5
64,3
64
64,2
63,9

55,9
56,2
56,1
56,5
55,4

39,5
39,8
39,6
39,6
39,7

44,2
44,3
44,2
44,3
44

8,6
8,1
7,9
7,7
8,5

4,7
4,5
4,6
4,7
4,3

E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Test

FI1

FI2

TI1

TI2

TI3

TI4

nóng

lạnh

1
2
3
4
5

390
390
420
400

500

740
780
710
830
890

63,7
63,7
63,5
63,6
63,8

55,3
55,4
55,5
55,8
56,5

39,6
39,6
39,6
39,7
39,9

44,2
44,2
44,2
44,2

44,3

8,4
8,3
8
7,8
7,3

4,6
4,6
4,6
4,5
4,4

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
22


Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4

nón lạn Q Q
g
h nóng lạnh

η

k

Re

1 63072056,450,637,632,2 5,8 5,4 4,18 4,48 107,2 18,6 1766,74 3,98 4891455
2 640710 60 53,432,838,8 6,6

6 4,83 4,91 101,7 20,25 1873,24 3,93 5062780

3 65071065,157,433,940,9 7,7

7 5,71 5,72 100,2 23,07 1944,81 3,93 5429023

4 66071065,258,534,942,1 7,7 7,2 5,79 5,88 101,6 23,05 1975,41 3,93 5511104
5 67072066,559,135,8 43 7,4 7,2 5,65 5,96 105,5 22,62 1963,61 3,98 5390791

E1 (vỏbọcchùmống) trao đổi nhiệt ngược chiều:

Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4

nón lạn Q Q
g
h nóng lạnh

η

k

Re

1 64072065,658,137,543,3 7,4 5,8 5,4 4,8 88,93 20,7 2050,46 3,98 5540856
2 65083065,257,938,744,6 7,3 5,9 5,41 5,63 104 19,15 2221,58 4,59 6373727
3 680720 65 58,4 39 45,4 6,6 6,4 5,12 5,3 103,5 19,07 2174,4 3,93 5540856

4 70071065,258,739,245,7 6,5 6,5 5,19 5,3 102,2 18,76 2174,4 3,93 5475624
5 74071064,758,639,6 46 6,1 6,4 5,15 5,22 101,4 18,14 2230,98 3,93 5452224

E2 (ốngxoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:

Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4

nón lạn Q Q
g
h nóng lạnh

η

k

Re

1 39074064,555,939,544,2 8,6 4,7 3,83 3,99 104,5 17,52 1806,66 2,62 19213621
2 40069064,356,239,844,3 8,1 4,5 3,69 3,57 96,53 17,45 1752,02 2,44 17915404
23


3 420740 64 56,139,644,2 7,9 4,6 3,79 3,91 103,3 17,41 1798,48 2,62 19173425
4 40077064,256,539,644,3 7,7 4,7 3,51 4,16 118,4 17,68 1643,47 2,72 20034553
5 40085063,955,439,7 44 8,5 4,3 3,88 4,2 108,3 17

1887,1 3,01 21886168

E2 (ốngxoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:

Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4

nón lạn Q Q
g
h nóng lạnh

η

k

Re

1 39074063,755,339,644,2 8,4 4,6 3,73 3,91 104,6 16,77 1844,02 2,62 19014310
2 39078063,755,439,644,2 8,3 4,6 3,69 4,12 111,6 16,83 1814,9 2,76 20042110
3 42071063,555,539,644,2 8

4,6 3,83 3,75 97,87 16,82 1885,42 2,51 18243460

4 40083063,655,839,744,2 7,8 4,5 3,56 4,29 120,5 17,02 1730,54 2,94 21415723
5 50089063,856,539,944,3 7,3 4,4 4,17 4,5 108,1 17,4 1979,39 3,15 23108274

Nhậnxét:
- Đối với dạng vỏ bọc chùm ống hệ số k ở trường hợp trao đổi nhiệt ngược chiều lớn
hơn ở trường hợp cùng chiều.
- Đối với dạng ống xoắn hệ số k ở trường hợp trao đổi nhiệt cùng chiều gần như bằng
nhau ở trường hợp ngược chiều.
-Sai số các dữ liệu khơng nhiều ngun nhân do :
 Q trình đo cịn sai số trong việc tính tốn thời gian, đọc dữ liệu,...
 Việc tính tốn cịn làm trịn số
 Độ chính xác của máy móc cịn sai số nhưng khơng đáng kể

- Hệ số Reynold là thông số đặc trưng cho đối lưu cững bức, thể hiện mối tương quan
giữa lực quán tính và tính nhớt, biểu thị sự đồng dạng của dòng chất lỏng hoặc trường
tốc độ. Đối với vỏ bọc chùm ống theo bảng số liệu và tính tốn nhận được thì hệ số
Reynold khi lưu động ngược chiều có giá trị lớn hơn khi lưu động cùng chiều, Đối với
24


ống xoắn thì hệ số Reynold ở lưu động cùng chiều và ngược chiều có giá trị khơng
chênh lệch q nhiều.

BÀI 4:
XÁC ĐỊNH CÂN BĂNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỰ VÀ
BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH
NƯỚC
4.1 MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
4.1.1 Mục đích thí nghiệm
-

Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành.
Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh nước có kết hợp

-

một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
Giúp sinh viên có thể đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ
số làm lạnh thực tế của thiết bị.
4.1.2 Yêu cầu thí nghiệm

-

Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.
Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.
Biết cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm.
Biết đọc số liệu trên các thiết bị thí nghiệm.

4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM
4.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
-

Mơ hình làm lạnh nước và khơng khí.
Các cảm biến nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
4.2.2 Mơ tả thí nghiêm
Để làm lạnh nước trong buồng lạnh, bài thí nghiệm này sử dụng một hệ thống

lạnh với tác nhân lạnh là R22 có sơ đồ nguyên lý như được mơ tả ở hình 2.
Máy nén (A) nén hơi R22 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk. Hơi R22
sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng khơng khí (B) được đi vào
bình chứa cao áp (C). Sau đó lỏng R22 từ (C) đi qua van tiết lưu để giảm áp suất từ p k
đến p0 và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) và dàn lạnh (J). Hơi
R22 ra khỏi (K) và (J) ở áp suât p0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình
được lặp lại.
25