Phúc trình thí nghiệm Quá trình & thiết bị NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌ

Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ Phúc trình thí nghiệm Q trình & thiết bị Bài: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CBHD: Thầy ( Cô )………………………… Sinh viên: Hứa Thị Kim Chi MSSV:1912773 Nhóm: 1A Lớp:L08 Ngày TN : Năm học 2021-2022 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng Số liệu thí nghiệm với trường hợp sử dụng bão hòa v1 =2,6 m/s v2 =3,4 m/s v3 =4,2 m/s Lần T1 đo ( C) o T1’ T2 (oC) ( C) o T2’ o ( C) T3 T3’ o ( C) ( C) o T4 o ( C) T4’ o ( C) V (ml/phút) 30,70 28,40 25,30 21,10 49,20 35,30 41,40 33,20 23,51 30,80 28,50 25,50 21,20 50,20 36,20 39,80 34,30 19,50 TB 30,75 28,45 25,40 21,15 49,70 35,75 40,60 33,75 21,50 30,70 28,60 26,10 22,30 45,70 35,00 39,00 32,30 19,00 29,80 28,70 26,20 22,20 45,60 34,90 37,70 33,00 18,00 TB 30,25 28,65 26,15 22,25 45,65 34,95 38,35 32,65 18,50 29,70 28,80 26,90 22,50 43,60 34,20 36,90 31,80 12,00 29,80 28,90 26,80 22,50 43,50 34,30 36,90 32,10 11,33 TB 29,75 28,85 26,85 22,50 43,55 34,25 36,90 31,95 11,67 o Trong v (m/s) vận tốc gió đầu ống khí động; Ti( C) nhiệt độ bầu khô Ti’ nhiệt độ bầu ướt vị trí khác xác định ống khí động; V (ml/phút) lượng nước ngưng tụ phút dàn lạnh Bảng Số liệu thí nghiệm với trường hợp sử dụng nhiệt Lần đo v1 = 2,6 m/s TB v2 = 3,4 m/s TB v3 = 4,2 m/s TB T1 T1’ ( C) (oC) o T2 T2’ ( C) ( C) o o T3 T3’ ( C) ( C) o o T4 T4’ V ( C) ( C) (ml/phút) o o 30,20 29,10 23,90 19,30 52,80 38,70 40,50 34,20 10,00 30,80 28,90 24,20 19,00 53,20 38,80 41,90 33,30 10,00 30,50 29,00 24,05 19,15 53,00 38,75 41,20 33,75 10,00 31,10 29,00 25,40 22,10 42,70 34,50 40,80 33,30 13,00 31,40 29,30 26,00 23,20 41,50 34,10 41,70 32,90 11,50 31,25 29,15 25,70 22,65 42,10 34,30 41,25 33,10 12,25 31,40 29,40 25,90 24,20 40,70 33,70 40,00 32,70 13,50 31,00 29,00 25,80 23,80 40,10 33,20 37,60 31,10 13,00 31,20 29,20 25,85 24,00 40,40 33,45 38,80 31,90 13,25 o Trong v (m/s) vận tốc gió đầu ống khí động; Ti( C) nhiệt độ bầu khô Ti’ nhiệt độ bầu ướt vị trí khác xác định ống khí động; V (ml/phút) lượng nước ngưng tụ phút dàn lạnh Bảng 3.Các thông số trạng thái khơng khí ẩm mơi trường Vận Lần Trạng thái tớc(m/s) đo Bão hịa Q nhiệt Bão hịa Q nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Vận tốc(m/s) 2,6 3,4 o T1 ( C) 30,70 30,20 30,80 30,80 30,75 30,50 30,70 31,10 29,80 31,40 30,25 31,25 29,70 31,40 29,80 31,00 29,75 31,20 T1’ o ( C) 28,40 29,10 28,50 28,90 28,45 29,00 28,60 29,00 28,70 29,30 28,65 29,15 28,80 29,40 28,90 29,00 28,85 29,20 Độ ẩm tương đối (%) 84,40 92,20 84,40 86,90 84,30 89,50 85,70 85,70 92,30 85,90 88,90 85,80 93,50 86,50 93,60 86,30 93,60 86,40 Entanpy I1 (kJ/kg) 91,60 95,00 92,10 94,00 91,80 94,50 92,60 94,50 93,10 96,10 92,80 95,30 93,50 96,60 94,00 94,50 93,80 95,50 Bảng 4.Các thông số trạng thái không khí ẩm sau dàn lạnh Độ ẩm Lần Trạng thái T2’ tương Entanpy o T2 ( C) o ( C) đo đới I2 (kJ/kg) (%) Bão hịa 25,30 21,10 69,40 61,20 Quá nhiệt 23,90 19,30 65,80 55,10 Bão hòa 25,50 21,20 68,90 61,60 Quá nhiệt 24,20 19,00 62,00 54,10 Bão hòa 25,40 21,15 69,10 61,40 TB Quá nhiệt 24,05 19,15 63,90 54,60 Bão hòa 26,10 22,30 72,60 65,60 Quá nhiệt 25,40 22,10 75,50 64,80 Bão hòa 26,20 22,20 71,30 65,20 Hàm lượng ẩm d1 (kg/kg) 0,024 0,025 0,024 0,025 0,024 0,025 0,024 0,025 0,025 0,025 0,024 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 Hàm lượng ẩm d2 (kg/kg) 0,014 0,012 0,014 0,012 0,014 0,012 0,015 0,015 0,015 TB 4,2 TB Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 26,00 26,15 25,70 26,90 25,90 26,80 25,80 26,85 25,85 23,20 22,25 22,65 22,50 24,20 22,50 23,80 22,50 24,00 79,40 71,90 77,50 69,10 87,10 69,60 85,10 69,30 86,20 69,00 65,40 66,90 66,30 72,90 66,30 71,40 66,30 72,20 0,017 0,015 0,016 0,015 0,018 0,015 0,018 0,015 0,018 Bảng 5.Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau thiết bị sấy Vận tốc(m/s) Lần đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Trạng thái T3 ( C) T3’ o ( C) Độ ẩm tương đới (%) Bão hịa 49,20 35,30 41,40 130,90 0,031 Quá nhiệt 52,80 38,70 42,70 155,50 0,039 Bão hòa 50,20 36,20 41,40 137,00 0,033 Quá nhiệt 53,20 38,80 41,90 156,20 0,040 Bão hòa 49,70 35,75 41,30 134,00 0,032 Quá nhiệt 53,00 38,75 42,30 155,80 0,039 Bão hòa 45,70 35,00 50,10 128,90 0,032 Quá nhiệt 42,70 34,50 58,50 125,70 0,032 Bão hòa 45,60 34,90 50,00 128,30 0,032 Quá nhiệt 41,50 34,10 61,30 123,10 0,032 Bão hòa 45,65 34,95 49,90 128,60 0,032 Quá nhiệt 42,10 34,30 59,90 124,40 0,032 Bão hòa 43,60 34,20 47,40 123,80 0,030 Quá nhiệt 40,70 33,70 62,80 120,70 0,031 Bão hòa 43,50 34,30 54,70 124,40 0,031 Quá nhiệt 40,10 33,20 62,90 117,60 0,030 Bão hòa 43,55 34,25 54,30 124,10 0,031 Quá nhiệt 40,40 33,45 62,80 119,10 0,030 o Entanpy I3 (kJ/kg) Hàm lượng ẩm d3 (kg/kg) Bảng 6.Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau vịi phun Vận Lần Trạng thái tớc(m/s) đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB o T4 ( C) T4’ Độ ẩm Entanpy Hàm lượng ( C) tương đối (%) I4 (kJ/kg) ẩm d4 (kg/kg) o Bão hòa 41,40 33,20 57,70 117,60 0,030 Quá nhiệt 40,50 34,20 66,00 123,80 0,032 Bão hòa 39,80 34,30 69,50 124,40 0,033 Quá nhiệt 41,90 33,30 56,30 118,10 0,030 Bão hòa 40,60 33,75 63,50 121,00 0,031 Quá nhiệt 41,20 33,75 61,00 121,00 0,031 Bão hòa 39,00 32,30 63,30 112,30 0,028 Quá nhiệt 40,80 33,30 60,60 118,20 0,030 Bão hòa 37,70 33,00 72,90 116,40 0,031 Quá nhiệt 41,70 32,90 55,30 115,80 0,029 Bão hòa 38,35 32,65 67,90 114,30 0,029 Quá nhiệt 41,25 33,10 57,90 117,00 0,029 Bão hòa 36,90 31,80 70,30 109,40 0,028 Quá nhiệt 40,00 32,70 61,00 114,60 0,029 Bão hòa 36,90 32,10 71,90 111,10 0,029 Quá nhiệt 37,60 31,10 63,60 105,50 0,026 Bão hòa 36,90 31,95 71,10 110,30 0,029 Quá nhiệt 38,80 31,90 62,20 110,00 0,028 ĐỒ THỊ Trình bày phương pháp xác định thông số thu giản đồ i-d với vận tốc gió v1 trường hợp phun bão hịa: Từ nhiệt độ bầu ướt cho kẻ đường thẳng đăng nhiệt t cắt đường = điểm ta gọi điểm A Từ điểm A kẻ đường chéo đẳng enthanpy cắt nhiệt độ bầu khô điểm tương ứng với trạng thái khơng khí theo số liệu điểm B Từ điểm B chiếu đường coomh độ ẩm ta tìm độ ẩm chiếu đường thẳng đứng vng góc với trục hồnh ta tìm điểm hàm ẩm Giá trị thu vận tốc v1 , trường hợp phun bão hịa : Có nhiệt độ sau phun bão hòa : t k =40,6 , tư = 33,75 oC tra đồ thị ta tìm i4= 121,00kJ/kg, d4=0,031kg/kg , φ4 = 63,5% Hình 1.Đồ thị biểu diễn trình thí nghiệm với bão hịa vận tớc gió đầu 2,6 m/s Hình 2.Đồ thị biểu diễn q trình thí nghiệm với bão hịa vận tớc gió đầu 3.4 m/s Hình Đồ thị biểu diễn q trình thí nghiệm với bão hịa vận tớc gió đầu 4.2 m/s Hình Đồ thị biểu diễn q trình thí nghiệm với q nhiệt vận tớc gió đầu 2.6 m/s Hình Đồ thị biểu diễn q trình thí nghiệm với q nhiệt vận tớc gió đầu 3.4 m/s Hình Đồ thị biểu diễn q trình thí nghiệm với q nhiệt vận tớc gió đầu 4.2 m/s KẾT QUẢ TÍNH TOÁN t t t t t 30 1,165 40 1,128 50 1,093 60 1,060 70 1,029 31 1,161 41 1,124 51 1,089 61 1,057 71 1,026 32 1,157 42 1,121 52 1,086 62 1,054 72 1,023 33 1,154 43 1,117 53 1,083 63 1,051 73 1,020 34 1,150 44 1,114 54 1,079 64 1,047 74 1,017 Bảng Khối lượng riêng khơng khí 35 1,146 45 1,110 55 1,076 65 1,044 75 1,014 36 1,142 46 1,107 56 1,073 66 1,041 76 1,011 37 1,139 47 1,103 57 1,070 67 1,039 77 1,009 38 1,135 48 1,100 58 1,066 68 1,035 78 1,006 39 1,131 49 1,096 59 1,063 69 1,032 79 1,003 o (kg/m3) phụ thuộc vào nhiệt độ T ( C) Trình bày phương pháp, cơng thức tính tốn giá trị với vận tốc gió v3 trường hợp phun nhiệt: Xét trường hợp v3= 4,2 m/s phun dùng nhiệt: Từ bảng ta tìm khối lượng riêng khơng khí: từ nhiệt độ bầu khơ theo bảng giáo trình thí nghiệm phương pháp nội suy ta tìm được: Giá trị khối lượng riêng: = 1,16 kg/m3 Khi lưu lượng khơng khí chuyển động ống khí động chuyển động ống tính theo cơng thức: Gkk = v.F = 4,2.0,0144.1,16 = 0,07 (kg/s) với: + v vận tốc đo đầu ống khí động dịng khí (m/s) + F diện tích miệng ống khí động (F = 0,0144 m ) + khối lượng riêng khơng khí Năng suất dàn lạnh tính theo cơng thức: Q0 = Gkk (i1 -i2)=0,070.( 95,50-72,20)= 1,635 kW Lượng nước tách từ dàn lạnh theo tính tốn lý thuyết Gnước: Gnước = 3600.Gkk.(d1-d2)= 3600.0,070.( 0,025-0,018)= 1,753 (kg/h) Lượng nước thực tế tách từ dàn lạnh: G’nước = 0,06 V = 0,06.13,25 = 0,795 (kg/h) Phụ tải thiết bị sấy khơng khí: Q = Gkk (i3-i2) = 0,070 (119,10-72,20)= 3,290 (kW) Bảng Các giá trị tính tốn v (m/s) 2,6 3,4 4,2 Trạng Gkk Qo Gnước G’nước Q (kg/m ) (kg/s) (kW) (kg/h) (kg/h) (kW) Bão hòa 1,162 0,044 1,323 1,525 1,290 3,158 Quá nhiệt 1,163 0,044 1,737 2,039 0,600 4,407 Bão hòa 1,164 0,057 1,562 1,859 1,110 3,602 Quá nhiệt 1,160 0,057 1,613 1,811 0,735 3,266 Bão hòa 1,164 0,070 1,936 2,430 0,700 4,069 Quá nhiệt 1,160 0,070 1,635 1,753 0,795 3,290 thái BÀN LUẬN: 1) Nhận xét kết thí nghiệm thơ Ta thấy kết thu trình khác - Cao qúa trình thứ tức trình sau sấy - Thấp trình thứ tức sau làm lạnh -Nhìn chung, nhiệt độ đạt khơng khí sau phun ẩm nhiệt cao so với phun bão hịa dù có tổn thất nhiệt, phù hợp với lý thuyết -Lưu lượng nước ngưng từ dàn lạnh thay đổi không đáng kể 2) Nhận xét ảnh hưởng lưu lượng gió lên thay đổi trạng thái khơng khí điểm ống khí động hai trường hợp phun bão hòa nhiệt - Trạng thái ban đầu không thay đổi - Trạng thái sau khỏi dàn lạnh có nhiệt độ tăng khơng đáng kể 10 - Trạng thái sau khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ giảm dần - Trạng thái sau khỏi phun có nhiệt độ giảm dần 3) Nhận xét ảnh hưởng nhiệt bão hịa lên thay đổi trạng thái khơng khí trước khỏi ống khí động -Khơng khí qua quạt gió vào ống khí động (chính khơng khí mơi trường xung quanh): Là khơng khí ẩm chưa bão hịa -Khi qua dàn lạnh: Khơng khí trao đổi nhiệt với môi chất lạnh máy lạnh Thay đổi trạng thái, biểu diến đoạn AB BC giản đồ • Giai đoạn biến đổi từ trạng thái A tới trạng thái B: Khơng khí bão hịa, bắt đầu có tượng ngưng tụ nước • Giai đoạn biến đổi từ B đến C: Nhiệt độ tiếp tục giảm, nước ngưng tụ, trạng thái khơng khí biến đổi theo đường khơng khí bão hòa, hàm ẩm giảm dần nước ngưng tụ • Khi qua thiết bị sấy nóng khơng khí điện trở (sau dàn lạnh): Khơng khí nhận nhiệt từ điện trở biến đổi trạng thái, biểu diễn đoạn C-D giản đồ Nhiệt độ khơng khí tăng dần, hàm lượng ẩm không đổi lượng nước khơng khí khơng đổi, độ ẩm tương đối giảm dần Khi qua vịi phun hơi: • • o Đối với nước bão hịa: Khơng khí cấp thêm nhiệt ẩm biểu diễn đường D-E’ giản đồ o nước nhiệt: Tương tự phun nước bão hòa, nhiên, sử dụng nước q nhiệt nhiệt độ khơng khí tăng cao hơn, độ ẩm tương đối hàm ẩm tăng nhiều Biểu diễn đường D-E giản đồ Sau dàn phun (thải ngồi trời): Khơng khí sau dàn phun thải mơi trường 11 4) So sánh lý thuyết thực tế q trình thay đổi trạng thái khơng khí ẩm dựa giản đồ i-d, trình bày nguyên nhân khác biệt (nếu có) *Lý thuyết: *Thực tế • Khi qua dàn lạnh: Sự thay đổi trạng thái khơng khí khơng giống so với lý thuyết Theo lý thuyết nhiệt độ giảm xuống tới nhiệt độ đọng sương sau biến đổi theo đường , thực tế làm lạnh tới nhiệt độ đọng sương, có tượng lọt khơng khí nên khơng khí ẩm khỏi giàn lạnh hỗn hợp không khí bão hịa khơng khí ẩm chưa bão hịa hỗn hợp khỏi giàn lạnh có • Khi qua thiết bị bị sấy nóng: Theo lý thuyết hàm lượng ẩm khơng đổi q trình sấy nóng thực tế d tăng dần, ngun nhân khơng khí sau khỏi thiết bị sấy nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt độ bầu khô nhiệt kế bầu ướt • Khi qua thiết bị phun ẩm: Kết thực nghiệm khác với lý thuyết, bão hịa có độ tăng độ ẩm tương đối cao so với nhiệt *Nguyên nhân đẫn đến khác biệt lý thuyết thực nghiệm: • Sai số hệ thống • Sai số đọc nhiệt độ bầu ướt bầu cịn chưa ổn định • Bấm thời gian lấy lượng nước ngưng từ giàn lạnh xác • Khơng kiểm sốt nhiệt độ q nhiệt nên trạng thái khơng khí thay đổi khác • Một phần lượng nhiệt bị thất 12 • Trong q trình tra giá trị đồ thị q trình tính tốn làm trịn kết gây sai số cho thí nghiệm 5) So sánh giá trị tính tốn thu theo cơng thức thực tế, trình bày ngun nhân khác biệt (nếu có) • Tính tốn dàn lạnh: Lượng nước thoát từ giàn lạnh nhiều so với lý thuyết • Tính tốn thiết bị sấy khơng khí: + ➔ Theo lý thuyết: Q = (1,0 ÷1,4) kW + Công suất định mức nhiệt điện trở: Q’ = kW Giá trị tính tốn theo lý thuyết nhỏ so với thực tế Đó có mát nhiệt mơi trường xung quanh, làm cho nhiệt lượng mà khơng khí nhận nhỏ nhiệt lượng thiết bị sấy cung cấp Bổ sung: 13