tiểu luận môn kỹ thuật thực phẩm 2 truyền nhiệt ống lồng ống

So sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết, nguyên nhân gây ra sự sai khác nếu có:Xác định hệ số dẫn nhiệt λ cho ống bằng đồng đỏ nguyên chấtnhưng thực tế ngu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

VIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VÀ PHÁT TRIỂN BỀNVỮNG – KHỐI ĐÀO TẠO

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 5

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất 5

2.2 Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt 5

2.4 Hệ thống cấp nhiệt α1, α2 giữa các vách ngăn và các dòng lưu chất 6

III DỤNG CỤ,THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 6

3.1 Thiết bị thí nghiệm 6

3.2 Phương pháp thí nghiệm 7

IV KẾT QUẢ TÍNH 9

4.1 Thí nhiệm xuôi chiều 9

4.2 Thí nghiệm ngược chiều 10

VIII TÀI LIỆU KHAM KHẢO 22

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 23

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 23

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất 23

2.2 Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt 24

2.3 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết 24

2.4 Hệ số cấp nhiệt α1, α2 giữa vách ngăn và các dòng lưu chất 24

III DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: 24

3.1 Thiết bị thí nghiệm 24

3.2 Phương pháp thí nghiệm 25

IV KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 27

2.2 Đặc trưng của quá trình sấy: 41

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy: 41

2.4 Tác nhân sấy: 42

2.5 Động lực của quá trình sấy: 42

2.6 Các dạng liên kết ẩm: 43

2.7 Xác định tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt của quá trình sấy 44

2.8 Phương trình cơ bản của động học quá trình sấy 44

2.9 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy giảm tốc (q2) 45

2.10 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy đẳng tốc(q1): 46

2.12 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy: 47

2.13.Các giai đoạn của quá trình sấy 48

2.14 Thời gian sấy vật liệu 49

III DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & VẬT LIỆU SẤY 50

VI TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 54 VI BÀN LUẬN 60 VIII TRÀ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ 62

Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh nóng được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại ở các chế độ chảy khác nhau.

Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.

1.2 Tiến hành thí nghiệm

Tiến hành các thí nghiệm với chế độ dòng chảy khác nhau Với mỗi thí nghiệm, ta cố định lưu lượng dòng nóng, đo nhiệt độ của nó, rồi thay đổi lưu lượng dòng lạnh, ứng với mỗi giá trị của lưu lượng ta đo nhiệt độ của chúng.

1.3 Kết quả

Với mỗi thí nghiệm, ta đo lưu lương và nhiệt độ của dóng nóng và dòng lạnh, từ đó tính được nhiệt lượng trao đổi, tốn thất nhiệt Xác định được các chuẩn số Re, Nu, Pr, tính hệ số truyền nhiệt dài theo thực nghiệm và lý thuyết, dựng đồ thị K1,K1* theo Re.

II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM

Truyền nhiệt trong các thiết bị dạng ống lồng ống là sự truyền nhiệt phức tạp giữa hai lưu chất để ngăn cách Phương thức truyền nhiệt: nhiệt đối lưu từ vách ngăn đến lưu chất (ngược lại) và dẫn nhiệt qua thành ống kim loại.

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất

Q=G1C1(tV1−tV2)=G2C2(tR2−tR1), (W) G1, G2: Lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh (kg/s) C1, C2: Nhiệt dung riêng của lưu chất (J/kg.độ) tv1, tv2: Nhiệt độ đầu vào của dòng nóng, lạnh (0C) tR1, tR2: Nhiệt độ đầu ra của dòng nóng, lạnh (0C)

2.2 Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt

Q = KL.∆tlog.L Với: L: chiều dài ống (m)

KL: hệ số truyền nhiệt dài (W/mK)

∆tlog: chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K

dng, dt: đường kính ngoài và đường kính trong của ống truyền nhiệt (m) : hệ số dẫn nhiệt của kim loại làm ống, W/mk

db: đường kính lớp bẩn, m rb: nhiệt trở của lớp cáu.

Nu= A ℜmPrn.(PrPrt)0,25 εiεR

Các hệ số A, n, m,εi, εRlà các hệ số thực nghiệm, túy thuộc vào các yếu tố sau:  Chế độ chảy của các dòng lưu chất.

 Sự tương quan giữa dòng chảy và các bệ mặt truyền nhiệt  Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng…)

III DỤNG CỤ,THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Thiết bị thí nghiệm

Hệ thống thiết bị thí nghiệm như sau:

+ Loại ống lồng ống đơn giản, lưu chất chảy dọc mặt của ống trong, hai dòng chảy có phương song song nhau, 4 đoạn ống, chiều dài mỗi đoạn 1m.

+ Bơm nước lạnh công suất 0,5 hp + Bơm nước nóng công suất 1 hp.

+ Hệ thống có 2 thùng chứa nước, thùng chứa nước nóng và thùng chứa nước lạnh.

3.2 Phương pháp thí nghiệm

a Chuẩn bị :

- Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu các van và tác dụng của nó.

- Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, các vị trí đo nhiệt độ đầu vào – ra và cách điều chỉnh công tắc đo nhiệt độ.

- Làm quen với thiết bị đo lưu lượng và cách điều chỉnh lưu lượng - Xác định các đại lượng cần đo.

- Đo lưu lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt độ ở các vị trí cần thiết Lập bảng kết quả đo.

b Nội dung thí nghiệm :

1 Nắm vững các thao tác vận hành thiết bị 2 Nắm vững nguyên lí hoạt động của thiết bị.

3 Ghi nhận các thông số ban đầu: kích thước, tính chất vật lí của dòng nóng, dòng lạnh, các tham số nhiệt độ.

4 Vận hành, ghi nhận các tham số thu nhận từ thí nghiệm 5 Tính toán:

+ Tổn thất năng lượng cho hệ thống.

+ Tính toán hệ số truyền nhiệt bề mặt cho 2 phía.

+ Tính hệ số truyền nhiệt lí thuyết và hệ số truyền nhiệt thực tế.

c Vẽ sơ đồ nguyên lí hệ thống thiết bị theo hướng dẫn của cán bộ phòng thí nghiệm :

d Trình tự thí nghiệm :

* Trường hợp xuôi chiều

- Điều chỉnh dòng nóng sau đó mở van 5, 8;

- Đóng van 6, 7 và bật bơm nóng có mở lỏng van 3 tránh bơm cháy;

- Dùng van VN để diều chỉnh lưu lượng dòng nóng, chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ van N1 cho đến khi đạt giá trị yêu cầu của thí nghiệm;

- Bật bơm lạnh và điều chỉnh dòng lạnh bằng van 1, 2.

* Trường hợp ngược chiều (Tương tự xuôi chiều, thay đổi vị trí van dòng nóng)

- Điều chỉnh dòng nóng sau đó mở van 6, 7;

- Đóng van 5, 8 và bật bơm nóng có mở lỏng van 3 tránh bơm cháy;

- Dùng van VN để diều chỉnh lưu lượng dòng nóng, chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ van N1 cho đến khi đạt giá trị yêu cầu của thí nghiệm;

- Bật bơm lạnh và điều chỉnh dòng lạnh bằng van 1, 2.

* Ghi kết quả thí nghiệm

- Khi điều chỉnh lưu lượng của hai dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi

5.2 Bàn luận

a Nguyên nhân về tổn thất nhiệt:

 Nhiệt lượng truyền cho ống làm ống nóng lên.

 Tại những vị trí dòng nóng chảy không có dòng lạnh bao quanhcó tổn thất do quá trình truyền nhiệt từ dòng nóng qua ống đến môitrường xung quanh do không có bọc lớp cách nhiệt.

 Trên đường ống do lâu ngày có đóng cặn bẩn cũng góp phầnlàm tổn hao nhiệt lượng  Tổn thất nhiệt qua các van do van bị rò rỉ sau một thời gian sử dụng.

 Sai số khi đọc nhiệt độ trong quá trình thí nghiệm làm kết quả tính toán không chính xác  Sự mất mát nhiệt dọc chiều dài ống Đường đi càng dài lượngnhiệt tổn thất càng nhiều.

i Ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình truyền nhiệt:

Sự mất mát nhiệt dọc chiều dài ống Đường đi càng dài lượngnhiệt tổn thất càng nhiều Đường ống làm bằng đồng không bọc lớp cách nhiệt nên sự tổn hao nhiệt ra môi trường xung quanh cũng nhiều hơn so với những vật liệu khác

j So sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết, nguyên nhân gây ra sự sai khác nếu có:

Xác định hệ số dẫn nhiệt λ cho ống bằng đồng đỏ nguyên chấtnhưng thực tế nguyên liệu làm ống dẫn không nguyên chất.

Các giá trị α xác định được luôn mắc phải sai số do tính toán nhiệt độ vách, nhiệt độ lưu chất để xác định các chuẩn số Nu, Pr

Nhiệt lượng tổn thất vẫn chưa bù nổi sai số trong quá trình làm thí nghiệm.

Ở đây quá trình truyền nhiệt là phức tạp nhưng khi tính toán chỉ kể đến những ảnh hưởng chính chẳng hạn bỏ qua sự đối lưu tự nhiên trong dòng chảy màng ở ống B dẫn

- Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh nóng được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại ở các chế độ chảy khác nhau.

- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.

2 Các thông số cần đo?

- Lưu lượng dòng lưu chất ở dòng nóng và dòng lạnh G, Re, Pr, C - Nhiệt độ nối đun Tnđ.

- Nhiệt độ lưu chất vào và ra ở dòng nóng và dòng lạnh.

3 Nêu trình tự thí nghiệm.

a Trường hợp xuôi chiều

- Điều chỉnh dòng nóng sau đó mở van 5, 8;

- Đóng van 6, 7 và bật bơm nóng có mở lỏng van 3 tránh bơm cháy;

yêu cầu của thí nghiệm;

- Bật bơm lạnh và điều chỉnh dòng lạnh bằng van 1, 2.

b Trường hợp ngược chiều (Tương tự xuôi chiều, thay đổi vị trí van dòng

- Điều chỉnh dòng nóng sau đó mở van 6, 7;

- Đóng van 5, 8 và bật bơm nóng có mở lỏng van 3 tránh bơm cháy;

yêu cầu của thí nghiệm;

- Bật bơm lạnh và điều chỉnh dòng lạnh bằng van 1, 2.

c Ghi kết quả thí nghiệm

- Khi điều chỉnh lưu lượng của hai dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng:

- Tiến hành làm vệ sinh thiết bị và kết thúc thí nghiệm.

4 Thiết bị ống lồng ống có phải là thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ ốngkhông?

- Thiết bị ống lồng ống còn có tên gọi là thiết bị truyền nhiệt kiểu ống kép là thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ ống.

5 Chỉ rõ đường đi của dòng nóng trong hệ thống thiết bị truyền nhiệt?

a Trường hợp xuôi chiều

- Máy bơm → Van 4 → Van 5 → Van 8 → Bồn chứa.

b Trường hợp ngược chiều

- Máy bơm → Van 4 → Van 6 → Van 7 → Bồn chứa.

6 Chỉ rõ đường đi của dòng lạnh trong hệ thống thiết bị thí nghiệm?

- Bễ nước → Bơm, nước theo đó qua van 2 đến thiết bị đo lưu lượng đến cảm ứng nhiệt đầu vào đến các ống → thiết bị cảm ứng nhiệt đầu ra và qua van 1 về thùng chứa nước.

7 Ưu – nhược điểm của thí nghiệm ống lồng ống là gì?

- Ưu điểm: đơn giản trong chế tạo, hệ số truyền nhiệt lớn.

- Nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao vì tốn nhiều vật liệu chế tạo, khó làm sạch bên trong các ống dẫn lưu chất, năng suất thấp.

8 Hãy cho biết phương thức truyền nhiệt cơ bản? Trong bài thí nghiệmnày có các phương thức truyền nhiệt nào?

- Có 3 phương thức truyền nhiệt cơ bản:

9 Viết phương trình cân bằng nhiệt lượng? Giải thích các thông số vàcho biết các đơn vị của nó.

QN=QL=GNCP(tV1−tV2)=GLCP(tR2−tR1) - Trong đó:

Tv1, TR1 là nhiệt độ của dòng nóng vào và ra (OC) Tv2, TR2 là nhiệt độ của dòng lạnh vào và ra (OC)

10 Ý nghĩa vật lý của hệ số truyền nhiệt dài K? Công thức tình và giảithích các thông số đơn vị đo của chúng?

a Ý nghĩa vật lý

- Là lượng nhiệt truyền đi trong 1 giây từ lưu chất nóng đến lưu chất lạnh qua 1

b Công thức theo lý thuyết

11 Viết phương trình truyền nhiệt Giải thích các thông số và cho biếtđơn vị đo của chúng.

hiệu số nhiệt độ trung bình (OC)

12 Chế độ chảy có ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt hay không? Vìsao?

- Từ Re ta tính được Nu, và α sau đó suy ra K và tính được Q.

→ Chế độ chảy được biểu diễn bằng chuẩn số Renold có ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt.

13 Phân biệt quá trình truyền nhiệt cố định truyền nhiệt không cố định.

- Cố định là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng không biến đổi thời gian.

- Không cố định là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể biến đổi theo vị trí và thời gian.

14 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến hệ số cấp nhiệt α?

α= Nu λl

- Từ phương trình trên, ta nhận thấy các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cấp nhiệt α bao gồm:

+ Chuẩn số Nu mà Nu phụ thuộc Renold → chế độ chảy tần hoặc rối có ảnh hưởng đến α.

+ λ hệ số dẫn nhiệt của lưu chất trong ống.

+ l kích thước hình học đặc trưng của thiết bị, cụ thể ở đây là lồng ống.

15 So sánh hiệu quả quá trình truyền nhiệt xuôi và ngược chiều?a Xuôi chiều

- Truyền nhiệt ổn định.

- Năng lượng truyền nhiệt cao - Tốc độ truyền nhiệt nhanh.

b Ngược chiều

- Truyền nhiệt không ổn định.

- Năng lượng truyền nhiệt không cao.

dng,dtr : đường kính ngoài và trong của ống (m) rb, dtr : nhiệt trở và bề dày của lớp bẩn.

4 Tính Nu:

ℜ=w dθρ/ μ

* Chuẩn số Pr:

Pr=va

υ : độ nhớt động lực học của lưu chất a: hệ số dẫn nhiệt của lưu chất.

Pr: tra bảng theo nhiệt độ trung bình của lưu chất.

* Nu được tính theo công thức tùy thuộc vào Re:

C1.92.23.33.84.46.010.3 15.5 19.5 2733 ԑ1 phụ thuộc vào L/d.

- Các hệ số phụ thuộc khi Re>104:

- Sau khi có α1, α2 tra , suy ra KL theo công thức trên.

- Do nhiệt độ thành ống (vách) không biết, ta tính theo trình tự sau:

t1, t2: nhiệt độ trung bình của dòng nóng và dòng lạnh.

*Lưu ý: Trường hợp ống, l là độ dài ống

- Sau khi có kết quả tính α1, α2 ta kiểm tra ∆t1, ∆t2 bằng phương trình sau:

VIII TÀI LIỆU KHAM KHẢO

1 Phạm Văn Bồn - Nguyễn đình Thọ, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt" ĐHBK Tp.HCM 1992.

2 TS Trần Xoa - TS Nguyễn Trọng Khuông - Ks Hồ Lê Viên, "Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hoa chất" tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1992

3 TS Trần Xoa - TS Nguyễn Trọng Khuông - Ks Hồ Lê Viên, "Sổ tay Quá trình vàThiết bị Công nghệ Hoá chất" tập 2 Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội,1992

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙMI MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Giúp sinh viên làm quen với thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm, vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị.

Khảo sát quá trình truyền nhiệt, tính toán hệ số truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách.

Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên 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 hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều.

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm là một trong những dạng thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các ngành công nghiệp, ước tính có tới 60% số thiết bị trao đổi nhiệt hiện nay trên thế giới là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm có khoảng áp dụng rất rộng, gần như ở mọi công suất, trong mọi điều kiện hoạt động từ chân không đến siêu cao áp, từ nhiệt độ rất thấp đến nhiệt độ rất cao và cho tất cả các dạng lưu thể ở nhiệt độ, áp suất khác nhau ở phía trong và ngoài ống Vật liệu để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm chỉ phụ thuộc vào điều kiện hoạt động, vì vậy cho phép thiết kế để đáp ứng được các yêu cầu khác như độ rung, khả năng sử dụng cho các lưu thể có những tính chất đóng cặn, chất có độ nhớt cao, có tính xâm thực, tính ăn mòn, tính độc hại và hỗn hợp nhiều thành phần Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có thể được chế tạo từ vật liệu là các loại kim loại, hợp kim cho tới các vật liệu phi kim với bề mặt truyền nhiệt từ 0,1m2 đến 100.000m2 Tuy nhiên, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm có một nhược điểm là bề mặt trao đổi nhiệt tính trên một đơn vị thể tính của thiết bị thấp so với các dạng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu mới, vì vậy, cùng một bề mặt trao đổi nhiệt như nhau, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm thường có kích thường lớn hơn nhiều.

Trong ngành công nghiệp chế biến dầu khí, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm được sử dụng tương đối rộng rãi ở nhiều quá trình khác nhau và được sử dụng phối hợp với các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu khác.

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất

Q = G1C1(tV1-tR1) = G2C2(tR2 –tV2), (W) G1, G2 : lưu luợng dòng ống và dòng lạnh (kg/s)

C1, C2 : nhiệt dung riêng của lưu chất (J/kg.độ)

tV1, tV2 : nhiệt dòng dung vào của dòng nóng,lạnh (OC) tR1, tR2 : nhiệt độ ra của dòng nóng, lạnh (OC)

2.2 Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt

∆tlog: chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit,K

∆ tlog=∆ tmax−∆ tmin

dng, dtr:đường kínhngoài và đường kínhtrong của ống truyềnnhiệt , m

: hệ số dẫn nhiệt của kim loại làm ống (W/mK)

db: đường kính lớn bẩn (m)

rb: nhiệt trở của lớp cáu (m)

Nu= A ℜm∙ Prn∙(PrPrt)∙ εrεR

Các hệ số A,n,m,εr, εR là các hệ số thực nghiệm, tùy thuốc vào các yếu tố sau:  Chế độ chảy của các dòng lưu chất

 Sự chuyển quan giữa dóng chảy và bề mặt truyền nhiệt  Đặc biệt bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng…)

III DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM:

3.1 Thiết bị thí nghiệm

Hệ thống thiết bị thí nghiệm như sau:

 Loại ống chùm, dòng nóng đi trong ống, dóng lạnh đi phái ngoài vỏ  Bơm nước lạnh công suất 0,5 hp

 Bơm nước nóng công suất 1 hp

 Hệ thống có 2 thùng chứa nước; thúng chứa nước nóng thùng chứa nước lạnh

 Dụng cụ xác định lưu lượng ở dóng nóng lạnh

 Hệ thống cảm biến nhiệt ghi nận nhiệt độ tại các dòng nóng và lạnh ở đầu vào và ra

 Tủ điện điều kiện Cấu tạo thiết bị ống chùm:

Dòng nóng : 19 ống, chiều dài mỗi ống 0,5m, đường kính mỗi ống 1,1 cm Dòng lạnh: chay bên ngoài phía vỏ của thiết bị, đường kính vỏ: 20 cm

công tắc đo nhiệt độ

k Nội dung thí nghiệm:

1 Nắm vững thao tác vận hành thiết bị 2 Nắm vững nguyên lí hoạt động của thiết bị

3 Ghi nhận các thông số ban đẩu: kích thước, tính chất vật lí cùa dòng nóng lạnh và các tham số nhiệt độ

4 Vận hành, ghi nhận các tham số thu nhận từ thí nghiệm 5 Tính toàn:

 Tổn thất năng lượng cho hệ thống

 Tình tổng hệ số truyền nhiệt bề mặt cho 2 phía

 Tính hệ số truyền nhiệt lí thuyết và hệ số truyền nhiệt thực tế

l Vẽ sơ đồ nguyên lí hệ thống thiết bị theo HDPTN: (autocad)

m Trình tự thí nghiệm :

 Bật công tắc tổng

 Mở nắp 2 thùng chứa nước nóng (TN) và nước lạnh (TL) kiễm tra mực nước có trong thùng, mực nước chiếm khoảng 2/3 thùng

 Cài đặt nhiệt độ ban đầu 80℃

 Bật công tắc điện trở gia nhiệt.

 Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng (TN) đạt giá trị cài đặt ban đầu

 Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng, chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến gái trị thí nghiệm thì đóng từ van N1 cho đến khi đạt giá trị TN

 Mở van…  Đóng van…

 Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh, chú ý trong trướng hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ van L1 cho đến khi đạt giá trị TN

Khi điều chỉnh lưu lượng của hai dòng nóng và lạnh xong đợi 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng

 Nhiệt độ dòng nóng vào T2, nóng ra là T3

 Nhiệt độ dóng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4

 Tiến hành làm vệ sinh thiết bị và kết thúc thí ngiệm

IV KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Tph)ph)Nồi đunNóng vàoNóng raLạnh raLạnh vào

o Trường hợp ngược chiều:

5.2 Tính hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

a Trường hợp xuôi chiều:

STTQN (W)QL (W)ΔQtmax ΔQtmin ΔQtlog KTN (W/m2.K)

p Trường hợp ngược chiều:

STTQN(W)QL(W)ΔQtmax ΔQtmin ΔQtlog KTN (W/m2.K)

Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phẳng trong một đơn vị thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu thể là một độ Hệ số truyền nhiệt càng lớn thì lượng nhiệt mà lưu thể lạnh nhận được từ lưu thể nóng càng tăng Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả (hiệu suất cao vì ¿ QL

Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau (QN=const), khi tăng lưu lượng dòng lạnh (QL= 3, 6, 9, 12 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt sẽ tăng dần

Nhận thấy nếu lưu lượng dòng lạnh bằng nhau (QL=const) và qua các mức tăng lưu lượng dòng nóng (VN= 3, 6, 9, 12 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt cũng sẽ tăng lên

Đối với hệ số truyền nhiệt tính từ thực nghiệm ta nhận thấy KTN khi xuôi chiều thì lớn hơn chút xíu so với trường hợp ngược chiều

Sở dĩ có sự khác nhau như vậy là vì trong quá trình tính toán KTN chỉ có tính đến QN và tlog mà 2 yếu tố này lại phụ thuộc vào nhiệt độ do các đầu dò báo về

VI Câu hỏi chuẩn bị

1) Mục đích thí nghiệm

- Giúp sinh viên làm quen với các thiết bị truyền nhiệt dạng ống trùm Biết cách vận hành thiết bị và đô đạc các thông số.

- Khảo sát quá trình truyên nhiệt, tính toán hệ số truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm ngượi gián tiếp giữa 2 dòng lưu chất qua 1 bề mặt ngăn - Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những

lưu lượng dòng khác nhau

- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển đọng lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp xuôi và ngược dòng

2) Các thông số cần đó

- Chiều dài ống (L=0.5M) - Đường kính trong của ống - Đường kính ngoài của ống

3) Trình tự thí nghiệm?

- Mở nắp 2 thùng chứa nứoc nóng (TN) và nước lạnh (TL) kiểm tra mực nước có trong thùng, mực nước chiếm khỏang 2/3 thùng

Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng (TN) đạt giá trị cài đặt ban đầu

- Dùng van 7 để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng, chú ý trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ van 6 cho đến khi giá trị TN

o Điều chỉnh dòng lạnh : - Mở van 1,2

- Đóng van - Bật bơm nóng

- Dùng van 2 điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh , chú ý trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ van 1 cho đến khi giá trị TN

o Ghi kết quả thí nghiệm:

Khi điều chỉnh lưu lương của hai dòng nóng và lạnh xong đợi khỏang 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng

- Nhiệt độ dòng nóng vào là T2, nóng ra là T3 - Nhiệt độ dòng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4

- Tiến hanh làm vệ sinh thíết bị và kết thúc thí nghiệm

4) So sánh truyền nhiệt ống chùm với truyền nhiệt ống lồng ống.5) Chỉ rõ đường đi của dòng nóng trong hệ thống thiết bị thí nghiệm?

Dòng nóng đi từ bồn chứa gia nhiệt Bơm van 2 van 4 van 5 van 6 đi trong ống B2 đi trong ống B1 Bồn chứa gia nhiệt van 3 Lưu lượng kế nóng đi trong ống A.

6) Chỉ rõ đường đi của dòng lạnh trong hệ thống thiết bị thí nghiệm.

Dòng lạnh được cấp khi mở van 1B tiếp theo đi qua van 7 đi đến lưu lượng kế dòng lạnh, đi qua ống A theo ống dẫn xả ra ngoài đi ngoài ống B1 đi ngoài ống B1 đi ngoài ống B2, van 10 van 9 van 8 lưu lượng kế dòng lạnh.

7) Ưu nhược điểm của thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống?

8) Hãy cho biết các phương thức truyền nhiệt cơ bản? Trong bài thí nghiệm này có những phương thức truyền nhiệt nào?

Dẫn nhiệt.

9) Viết phương trình cân bằng nhiệt lượng Giải thích các thông số và cho biết đơn vị đo của chúng.

Q = G1C1 (tV1-tV2) = G2C2 (tR2-tR2) , (W)

C1, C2: Nhiệt dung riêng của lưu chất (J/kg) tV1, tV2: Nhiệt độ vào cảu dòng nóng, lạnh (oC) tR1, tR2: Nhiệt độ ra của dòng nóng, lạnh (oC)

10)Ý nghĩa vật lý của hệ số truyền nhiệt dài KL? Công thức tính? Giải thích các thông số và cho biết đơn vị đo của chúng?

KL là hệ số truyền nhiệt lý thuyết.

Là lượng nhiệt truyền đi trong 1s từ lưu chất nóng đến lưu chất lạnh qua

- Công thức theo lý thuyết:

ʎ: hệ số dẫn nhiệt của kim loại cấu tạo ống (W/m◦C)

db rb: đường kính lớp bẩn (m) , hệ số điện trở của cặn bẩn (m2◦C/w)

α1 α2 : hệ số cấp nhiệt giữa vách ngăn của các dòng lưu chất được tính bằng chuẩn số Nu

11)Viết phương trình truyền nhiệt? Giải thích các thông số và cho biết đơn vị đo của chúng?

Q=KL Δtlog L

L: chiều dài ống (m)

12)Ảnh hưởng của chế độ chảy đến quá trình truyền nhiệt? Giải thích.

rất nhiều Do đó cường độ tỏa nhiệt khi chảy rối lớn hơn chảy tầng rất nhiều, tốc độ càng tăng thì nhiệt trở lớp biên càng giảm Do đó truyền nhiệt càng tốt.

Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau (VN = const), khi tăng lưu lượng dòng lạnh (VL= 3, 6, 9, 12 l/phút) thì hệ số truyền nhiệt sẽ tăng dần.