Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - oOo - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MƠN HỌC NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TRUYỀN NHIỆT GVHD : NGUYỄN QUANG MINH CƯỜNG SINH VIÊN : ĐOÀN TẤN THÀNH MSSV : 2014489 KHOA : KỸ THUẬT GIAO THÔNG NGÀNH : KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG – TÀU THỦY Tp Hồ Chí Minh, 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC BÀI XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ .1 1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 1.1.1 Mục đích thí nghiệm 1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 1.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 1.2.1 Thí bị thí nghiệm vật tư thí nghiệm 1.2.2 Mô tả thí nghiệm 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .2 1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ .9 2.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 2.1.1 Mục đích thí nghiệm 2.1.2 Yêu cầu thí nghiệm 2.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 2.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm 2.2.2 Mơ tả thí nghiệm 2.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .11 2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 11 BÀI TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 16 3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 16 3.1.1 Mục đích thí nghiệm 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 3.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 16 3.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 16 3.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm 16 3.2.2 Mơ tả thí nghiệm 18 3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .18 3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 19 3.5 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 20 BÀI XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC 26 4.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 26 4.1.1 Mục đích thí nghiệm 26 4.1.2 Yêu cầu thí nghiệm 26 4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 26 4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm 26 4.2.2 Mơ tả thí nghiệm 26 5.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .28 5.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat BÀI XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 1.1 MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 1.1.1 Mục đích thí nghiệm − Biết cách đo nhiệt độ (khô, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích − Hiểu q trình làm lạnh có tách ẩm khơng khí ẩm − Hiểu nguyên lý làm việc thiết bị chu trình lạnh đơn giản − Tính tốn cân nhiệt ống khí 1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết nội dung sau trước vào tiến hành thí nghiệm: − Chất khiết − Khơng khí ẩm − Chu trình máy lạnh 1.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 1.2.1 Thí bị thí nghiệm vật tư thí nghiệm − Ống khí − Hệ thống lạnh sử dụng máy nén − Nhiệt kế khô 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 quạt thổi qua dàn lạnh máy lạnh Trước sau dàn lạnh có đặt bầu nhiệt kế khô ướt để xác định trạng thái không khí ẩm − Tại đầu ống khí động có sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc độ nhiệt độ không khí − Tác nhân lạnh sử dụng hệ thống lạnh R22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Mơ hình ống khí động 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM − Sinh viên điền tên gọi chi tiết hệ thống tương ứng với số vào bảng Bảng Tên gọi chi tiết hệ thống Quạt gió Nhiệt kế ướt Bình đong Ống khí động Tốc kế 10 Ống mao dẫn Nhiệt kế khô Áp kế đo bay 11 Quạt Dàn lạnh Áp kế đo ngưng tụ 12 Dàn lạnh 13 Máy nén − Sử dụng bầu nhiệt kế khô nhiệt kế ướt để xác định trạng khơng khí vị trí trước dàn lạnh (cũng trạng thái khơng khí mơi trường xung quanh) sau dàn lạnh − Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió xác định vận tốc gió nhiệt độ gió khỏi ống khí động, từ xác định lưu lượng khơng khí qua ống khí động Xác định áp suất bay áp suất ngưng tụ máy lạnh − Từ số liệu trên, sinh viên xác định: • Biểu diễn q trình thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị t-d (hoặc I-d) • Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat • Lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh theo tính tốn giá trị thực tế nhận xét Biểu diễn trạng thái tác nhân lạnh đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ nhiệt lạnh) 1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Khi hệ thống hoạt động ổn định, bắt đầu xuất nước ngưng dàn lạnh, sinh viên tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau: Sinh viên tiến hành thí nghiệm đợt (ghi chú, sau lần lấy số liệu xong sinh viên thay đổi lưu lượng gió qua dàn lạnh) ❖ XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA KHƠNG KHÍ ẨM Thí nghiệm đợt 1: Thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu lần Bảng Các thông số trạng thái khơng khí ẩm (đợt 1) Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) Khơng khí sau dàn lạnh I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần 31 25 17,837 76,699 18 17 12,006 48,448 Lần 30 24 16,745 72,867 16 16 11,599 45,369 Lần 30 24 16,745 72,867 11 10 7,325 29,473 Xác định I d trước dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( tk = 30C , tu = 24C ) tu1 = 20C , ph1 = 0,02337 tu − tu1 ph − ph1 = ph = 0,030002 bar tu = 24C , ph t = 25C , p = 0,03166 tu − tu2 ph − ph2 h2 u2 du = 0,622 ph 0,030002 = 0,622 = 0,01924 kg kgkk − ph − 0,030003 I u = tu + ( 2500 + 2tu ) du = 24 + ( 2500 + 24 ) 0,01924 = 72,867 kJ kg I u = I k = tk + ( 2500 + 2tk ) d k dk = I u − tk 73,02352 − 30 = = 16,745 g kg 2500 + 2tk 2500 + 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Xác định I d sau dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( tk = 16C , tu = 16C ) tu1 = 15C , ph1 = 0,017041 tu − tu1 ph − ph1 = ph = 0,018307 bar tu = 16C , ph tu − tu2 ph − ph2 t = 20C , p = 0,02337 h2 u2 du = 0,622 ph 0,018307 = 0,622 = 0,011599 kg kgkk − ph − 0,018307 Iu = I k du = d k = 11,599 g kg tu = tk = 16C Thí nghiệm đợt 2: Thời gian phút, số lần lấy số liệu lần Bảng Các thông số trạng thái khơng khí ẩm (đợt 2) Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) Khơng khí sau dàn lạnh I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần 30 24 16,745 72,867 9 7,279 27,326 Lần 30 24 16,745 72,867 11 10 8,747 32,042 Lần 30 24 16,745 72,867 11 10 8,747 32,042 Lần 29 23 15,656 69,049 11 10 8,747 32,042 Xác định I d trước dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( tk = 30C , tu = 24C ) tu1 = 20C , ph1 = 0,02337 tu − tu1 ph − ph1 = ph = 0,030002 bar tu = 24C , ph t = 25C , p = 0,03166 tu − tu2 ph − ph2 h2 u2 du = 0,622 ph 0,030002 = 0,622 = 0,01924 kg kgkk − ph − 0,030003 I u = tu + ( 2500 + 2tu ) du = 24 + ( 2500 + 24 ) 0,01924 = 72,867 kJ kg I u = I k = tk + ( 2500 + 2tk ) d k dk = I u − tk 73,02352 − 30 = = 16,745 g kg 2500 + 2tk 2500 + 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Xác định I d sau dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( tk = 10C , tu = 11C ) tu = 10 ph = 0,012277 bar du = 0,622 ph 0,012277 = 0,622 = 0,00773 kg kgkk − ph − 0,012277 I u = tu + ( 2500 + 2tu ) du = 10 + ( 2500 + 10 ) 0,00773 = 32,042 kJ kg I u = I k = tk + ( 2500 + 2tk ) d k dk = I u − tk 29, 4796 − 11 = = 8,747 g kg 2500 + 2tk 2500 + 11 ❖ XÁC ĐỊNH LƯỢNG ẨM TÁCH RA THEO TÍNH TỐN: Gkk = V F Trong đó: ( s) V Vận tốc trung bình gió khỏi ống m F Diện tích miệng ống ( m ) : F = 0,1052 = 0,011 m Khối lượng riêng khơng khí (tra bảng) t Thời gian thí nghiệm Bảng Các thơng số liên quan đến khơng khí ẩm (đợt 1) Thí nghiệm đợt Lượng ẩm Lượng tách ẩm tách theo tính thực tốn tế (ml) (ml) 230 208,464 Vận tốc gió khỏi ống (m/s) Nhiệt độ gió khỏi ống Lần 4,5 14 Lần 4,9 15,5 240 Lần 4,6 13,5 230 (oC) Sai số Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh (%) (kW) 10,331 1,683 200,320 19,808 1,784 344,265 33,191 2,643 Xác định lượng ẩm tách theo tính tốn thí nghiệm đợt lần Gkk = 4,9 0,011025 1, 201 = 0,06488 kg s Gn = Gkk ( d1 − d ) = 0,06488 (16,745 − 11,599 ) = 0,3339 g s Lượng nước tách ra: Vlt = Gn t = 0,3841 (10 60 ) = 200,327 ml TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Sai số: = Vlt − Vtt 200,327 − 240 100% = 100% = 19,808% Vlt 200,327 Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh Q: Q = Gkk ( I1 − I ) = 0,06488 ( 72,867 − 45,369 ) = 1,784 kW Bảng Các thông số liên quan đến khơng khí ẩm (đợt 2) Thí nghiệm đợt Lượng ẩm Lượng tách ẩm tách theo tính thực tốn tế (ml) (ml) 75 143,888 Sai số Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh (%) (kW) 47,876 2,307 124,563 1,910 2,170 150 131,286 14,254 2,234 160 117,141 36,587 2,091 Vận tốc gió khỏi ống (m/s) Nhiệt độ gió khỏi ống Lần 3,71 12 Lần 3,88 11 130 Lần 4,00 11,5 Lần 4,13 11,4 (oC) Xác định lượng ẩm tách theo tính tốn thí nghiệm đợt lần Gkk = 4,9 0,011025 1, 201 = 0,06488 kg s Gn = Gkk ( d1 − d ) = 0,06488 (16,745 − 11,599 ) = 0,3339 g s Lượng nước tách ra: Vlt = Gn t = 0,3841 (10 60 ) = 200,327 ml Sai số: = Vlt − Vtt 200,327 − 240 100% = 100% = 19,808% Vlt 200,327 Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh Q: Q = Gkk ( I1 − I ) = 0,06488 ( 72,867 − 45,369 ) = 1,784 kW ❖ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ SÔI Đối áp suất bay áp suất ngưng tụ đọc áp kế từ đơn vị kgf/cm2 sang đơn vị bar, sau tra bảng Các tính chất nhiệt động R22 trạng thái bão hòa để thu nhiệt độ sôi nhiệt độ ngưng tụ tương ứng Bảng Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Áp suất bay đọc áp kế Thí nghiệm đợt Áp suất Nhiệt độ sôi tụ đọc áp tương ứng kế (oC) (kgf/cm2) 2,46 16,5 Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng Lần (kgf/cm2) 5,5 Lần 5,6 3,03 16,7 42,78 Lần 5,5 2,46 16,7 42,78 (oC) 42,27 Bảng Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh Áp suất bay đọc áp kế Thí nghiệm đợt Áp suất Nhiệt độ sôi tụ đọc áp tương ứng kế (oC) (kgf/cm2) 2,46 16,8 Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng Lần (kgf/cm2) 5,5 Lần 5,5 2,46 16,8 43,03 Lần 5,5 2,46 16,8 43,03 Lần 5,5 2,46 16,8 43,03 (oC) 43,03 ❖ BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH THAY ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA KHƠNG KHÍ TRÊN ĐỒ THỊ I-d TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ❖ CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT − Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2 - kí hiệu E2 − Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngồi ống 12 mm, bề dày 1mm, chiều dài 3500 mm − Ống bọc làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính 100 mm − Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2 - kí hiệu E1 − Có ống làm từ thép AISI 316 , đường kính ngồi ống 10 mm, bề dày 1mm chiều dài 900mm − Ống bọc làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính 50mm − Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính 3.2.2 Mơ tả thí nghiệm Bắt đầu: − Kiểm tra đường nước vào, nước gắn chặt vào đường ống − Kiểm tra nguồn điện − Kiểm tra bình cấp nước nóng − Đóng van xả − Bật công tắc bảng thị nhiệt độ − Bật bơm chạy đường nước nóng lạnh − Nước nóng nước lạnh chạy qua hai trao đổi nhiệt nhiệt độ hiển thị hình 3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM Lần lượt tiến hành thí nghiệm sau lấy số liệu: − Chạy E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: Mở van V1, V6, V7, V8 V10 Đóng van V2, V3, V4, V5, V9 V11 − Sử dụng E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở van V1, V6, V7, V9 V11 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đóng van V2, V3, V4, V5, V8 V10 − Sử dụng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều: Mở van V3, V4, V5, V8 V10 Đóng van V1, V2, V6, V7, V9 V11 − Sử dụng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở van V3, V4, V5, V9 V11 Đóng van V1, V2, V6, V7, V8 V10 − Điều chỉnh lưu lượng nước nóng lưu lượng nước lạnh van Mỗi lần điều chỉnh đợi khoảng 2-3 phút cho nhiệt độ cảm biến ổn định tiến hành ghi số liệu 3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Bảng E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh 890 520 49,4 46,5 32,2 37,2 2,9 5,0 870 490 52,1 48,7 32,9 38,4 3,4 5,5 850 525 52 48,7 33,2 38,6 3,3 5,4 890 510 51,6 48,5 33,5 38,4 3,1 4,9 850 540 51,2 48,2 33,8 38,7 3,0 4,9 Bảng E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh 780 550 50,8 47,5 34 38,9 3,3 4,9 700 520 50,7 47,3 34,2 39 3,4 4,8 650 540 50,6 47,1 34,4 38,9 3,5 4,5 640 540 50,6 47 34,5 38,9 3,6 4,4 630 540 50,5 47 34,6 38,9 3,5 4,3 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Bảng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh 390 550 50,5 46 34,7 38 4,5 3,3 400 550 50,4 46,1 34,7 38 4,3 3,3 400 540 50,4 46 34,7 38 4,4 3,3 400 540 50,4 46 34,7 38 4,4 3,3 420 540 50,4 46,2 34,6 38 4,2 3,3 Bảng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh 450 540 50,3 46,5 34,6 38 3,8 3,4 470 520 50,2 46,7 34,6 38 3,5 3,4 410 520 50,2 46,5 34,6 38 3,7 3,4 400 520 50,2 46,3 34,6 37,9 3,9 3,3 390 510 50,2 46,2 34,6 37,9 3,3 3.5 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Re 13636 13939 𝝎 0,9837 0,9616 k 1,8098 1,8647 ΔT ln 12,8477 14,2911 η 101,2879 91,6089 Q lạnh 2,9965 3,1060 Q nóng 2,9584 3,3905 ΔT lạnh 5,0 5,5 2,9 3,4 ΔT nóng 37,2 38,4 TI4 32,2 32,9 TI3 46,5 48,7 TI2 49,4 52,1 TI1 520 490 FI2 890 870 FI1 Test Bảng Kết tính tốn E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Re 14167 13443 13606 𝝎 0,9837 0,9395 0,9395 k 1,8125 1,599 1,8047 ΔT ln 13,7133 13,0540 14,0024 η 91,0732 104,3313 101,6204 2,8801 3,1624 2,9229 3,0495 4,9 4,9 3,2673 Q lạnh Q nóng 3,1 3,0 3,2152 38,4 38,7 5,4 ΔT lạnh ΔT nóng 33,5 33,8 3,3 TI4 48,5 48,2 38,6 TI3 51,6 51,2 33,2 TI2 510 540 52 890 850 48,7 TI1 FI2 525 850 FI1 Test Tính nhiệt trao đổi hệ thống hiệu suất tổng mức lưu lượng thể tích khác nhau: Qn = FI1. n ( c p ) Tn ; Ql = FI 2.l ( c p ) Tl (lần 2) n Hiệu suất: = l Ql 100% Qn Chọn ( c p ) = ( c p ) = 4,174 ; n = 988,6 ; l = 994 n l Tn = TI1 − TI = 52,1 − 48,7 = 3, Tl = TI − TI = 38, − 32,9 = 5,5 Qn = Ql = = FI1.n ( c p ) Tn n 3600 1000 FI 2.l ( c p ) Tl l 3600 1000 = = 870 988,6 4,174 3, = 3,3905 3600 1000 490 994 4,174 5,5 = 3,1060 3600 1000 Ql 3,1060 100% = 100% = 91,6089% Qn 3,3905 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tính hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều ngược chiều: k = Qn A.Tln Trong đó: 𝐴 Diện tích bề mặt (𝜋 dm.𝐿) L Chiều dài ống, dm = (dngoài + dtrong)/2 Tln = Tmax − Tmin T ln max Tmin Quy ước: (1) vỏ bọc chùm ống ; (2) ống xoắn A1 = 5 d m L = 5 A2 = d m L = + 10 10−3 0,9 = 0,12723 m2 10 + 12 10−3 3,5 = 0,121 m2 Tmax = TI1 − TI = 52,1 − 32,9 = 19, Tmin = TI − TI = 15,8 Tln = k= 19, − 15,8 = 14, 2911 19, ln 15,8 3,3905 = 1,8647 0,12723 14, 2911 Xác định hệ số Re: Re = L Trong đó: L Kích thước tính tốn (đối với ống trịn chọn đường kính ống) ω Tốc độ trung bình dịng chất lỏng (m/s) ν Độ nhớt động học 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 106,6524 11,6459 1,7328 0,7074 9957 11,5648 1,7177 0.6963 9791 3,6 3,5 105,8835 38,9 38,9 2,7383 34,5 34,6 2,6761 47 47 2,5675 50,6 50,5 2,5274 540 540 10262 0,7284 1,7385 11,7496 107,3935 2,8005 2,6077 4,5 3,5 38,9 34,4 47,1 50,6 540 650 10930 0,7737 1,7967 11,9341 105,4472 2,8766 2,7280 4,8 3,4 39 34,2 47,3 50,7 520 700 12212 0,8621 1,8937 12,2458 105,2739 3,1060 2,9504 4,9 3,3 38,9 34 47,5 50,8 550 780 Re 𝝎 k ΔT ln η Q lạnh Q nóng ΔT lạnh ΔT nóng TI4 TI3 TI2 TI1 FI2 FI1 Test −3 4,4 640 630 L 0,9616 ( 10 Re = = 0,568 10 −6 4,3 870 4 FI1 1000 3600 = = = 0,9616 5 L2 5 ( 10−3 ) ) = 13939 Các bảng 6, làm tương tự bảng Bảng Kết tính tốn E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1,4421 1,4862 ΔT ln k 𝝎 Re 1,3805 1,5923 24034 22467 11,5876 101,5728 2,0537 2,0219 11,7341 3,3 4,2 η ΔT nóng 3,8 38 107,9592 TI4 38 34,6 Q lạnh TI3 34,6 46,2 2,1160 TI2 46,5 50,4 Q nóng TI1 50,3 540 1,9600 FI2 540 420 ΔT lạnh FI1 450 Bảng Kết tính tốn E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều 3,4 Test 21431 1,4154 1,4599 11,4206 101,7993 2,0537 2,0174 3,3 4,4 38 34,7 46 50,4 540 400 21431 1,4154 1,4862 11,4206 101,7993 2,0537 2,0174 3,3 4,4 38 34,7 46 50,4 540 400 21414 1,4154 1,5054 11,4839 106,1020 2,0918 1,9715 3,3 4,3 38 34,7 46,1 50,4 550 400 20,878 1,3800 1,4506 11,4610 103,9869 2,0918 2,0116 3,3 4,5 38 34,7 46 50,5 550 390 Re 𝝎 k ΔT ln η Q lạnh Q nóng ΔT lạnh ΔT nóng TI4 TI3 TI2 TI1 FI2 FI1 Test Bảng Kết tính tốn E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Re 25103 21414 20895 21881 𝝎 1,6631 1,4154 1,3800 1,4508 k 1,3188 1,2706 1,0457 1,2291 ΔT ln 11,8161 11,6309 11,5687 11,6929 η 108,0668 110,6034 131,4805 117,1843 Q lạnh 2,0376 1,9777 1,9396 2,0376 Q nóng 1,8855 1,7881 1,4752 1,7388 3,3 3,3 3,4 3,4 ΔT lạnh ΔT nóng 3,5 3,9 3,7 TI4 38 37,9 37,9 38 TI3 34,6 34,6 34,6 34,6 TI2 46,7 46,3 46,2 46,5 TI1 50,2 50,2 50,2 50,2 FI2 520 520 520 510 FI1 470 400 390 410 Test Nhận xét: − Hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt: • Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều nhỏ hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt ngược chiều • Đối với dạng ống xoắn, hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều lớn hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt ngược chiều chiều − Hệ số Reynold: • Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số Re dòng chảy lớn 10000 nên dòng chảy rối trường hợp trao đổi nhiệt chiều ngược chiều • Đối với dạng ống xoắn, hai trường hợp trao đổi nhiệt chiều ngược chiều đếu có dịng chảy với giá trị Re lớn 10000, tức trường hợp chảy rối có giá trị Re lớn 25 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat BÀI XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC 4.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 4.1.1 Mục đích thí nghiệm − Giúp sinh viên có khả kết hợp kiến thức lý thuyết thực hành − Nắm chu trình hoạt động thiết bị làm lạnh khơng khí có kết hợp số thiết bị phụ sơ đồ hoạt động − Giúp sinh viên đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế thiết bị 4.1.2 Yêu cầu thí nghiệm − Sinh viên phải nắm chu trình lạnh − Biết ứng dụng cơng thức sơ đồ lạnh 4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm − Mơ hình làm lạnh nước − Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp thiết bị 4.2.2 Mơ tả thí nghiệm Để làm lạnh nước buồng lạnh, thí nghiệm sử dụng hệ thống lạnh với tác nhân lạnh R12 có sơ đồ nguyên lý mơ tả hình Máy nén (A) nén R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R12 sau ngưng tụ thiết bị ngưng tụ giải nhiệt khơng khí (B) vào bình chứa cao áp (C) Sau lỏng R12 từ (C) qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 vào thiết bị bay làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) Hơi R12 khỏi (K) áp suất p0 hút vào (A) trình chu trình lặp lại 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Chu trình máy lạnh biểu diễn đồ thị log(p) - I T - S gồm trình: 1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt máy nén 2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp 3-4: Quá trình tiết lưu van tiết lưu 4-1: Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp thiết bị bay 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Các vị trí đo nhiệt độ áp suất chu trình máy lạnh − Các áp kế p1 p2 dùng để đo áp suất p0 pk sau van tiết lưu sau đầu đẩy máy nén (A) − Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T1 T2 − Nhiệt độ khơng khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T3 T4 − Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị bay (J) đo sensor T7 T9 − Nhiệt độ nước buồng lạnh đo T8 5.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập số liệu áp suất pk, p0, nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ khơng khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị bay Sau kết hợp với kết tính tốn để xác định: − Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk − Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk − Cân nhiệt thiết bị ngưng tụ − Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G0 − Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Q0 − Cân nhiệt thiết bị bay 5.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Bảng Nhiệt độ khơng khí (oC) Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 31 Nhiệt độ không khí khỏi thiết bị ngưng tụ T4 35 Nhiệt độ khơng khí buồng lạnh T8 29 Nhiệt độ khơng khí ngồi buồng lạnh Ta = T3 31 31 36 18 31 31 35 13 31 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Bảng Các số liệu đo tác nhân lạnh chu trình Áp suất Tại đầu đẩy Tại đầu hút máy nén máy nén 1,05 0,29 Sau van tiết lưu 0,29 Trước van tiết lưu 1,05 0,30 1,00 0,30 1,00 0,22 1,00 0,22 1,00 Nhiệt độ (oC) Sau khỏi Trước vào thiết bị ngưng tụ dàn lạnh T5 T2 35 30 Trước vào thiết bị ngưng tụ T1 35 Sau dàn lạnh T9 27 55 36 30 22 54 36 29 17 Lưu ý: − Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 nhiệt độ mơi trường xung quanh Ta − Áp suất tác nhân lạnh ghi bảng nói áp suất tuyệt đối − PHỤ TẢI CHO BUỒNG LẠNH Phụ tải buồng lạnh trường hợp lượng nhiệt từ mơi trường bên ngồi truyền vào qua vách buồng lạnh chênh lệch nhiệt độ Kích thước buồng lạnh: 0,3 0, 0, ( m ) Bề dày vách: Chất liệu vách: mica = 0,004 ( m ) ; xốp = 0,014 ( m ) ; (1) Vách trái Xốp, gỗ (2) Vách Gỗ gỗ = 0,005 ( m ) (3) Vách trước Mica (4) Vách phải Gỗ, xốp (5) Vách Gỗ (6) Vách sau Gỗ, xốp Bảng Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt ( ) , W/mK 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Mica 0,58 Xốp cách nhiệt 0,04 Phíp (gỗ) 0,15 Tính mật độ dịng nhiệt q (W/m2) truyền qua vách: q = T3 − T8 1 i + 2 i =1 i n + Trong đó: i Bề dày lớp thứ i (m) i Hệ số dẫn nhiệt lớp vách thứ i (W/mK) 1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu không khí bên ngồi buồng lạnh (W/m2K) Chọn 1 = W/m2K 2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên buồng lạnh (W/m2K) Chọn = 1000 W/m2K q1 = q4 = q6 = q2 = q5 = q3 = 31 − 20 = 19,96W 0,014 0,005 m + + + 0,04 0,15 1000 31 − 20 = 54,73W 0,005 m + + 0,15 1000 31 − 20 = 57,35W 0,014 m + + 0,58 1000 Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua vách: Q = F q F1 = F2 = F = F5 = 0, 0,3 = 0,12 m F3 = F6 = 0, 0, = 0,16 m Q1 = F1.q1 = 0,12 19,96 = 2,3953 W Q = F2 q2 = 0,12 54,73 = 6,5676 W Q3 = F3 q3 = 0,16 57,35 = 9,176 W Q = F4 q4 = 0,12 19,96 = 2,3952 W Q5 = F5 q5 = 0,12 54,73 = 6,5676 W Q6 = F6 q6 = 0,16 19,96 = 3,1936 W 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tính tổn thất nhiệt qua vách (W): Qtth = Q Qtth = Qi = 30, 2952 W i =1 Tính nhiệt lượng (W) làm lạnh nước: Q0 ' = V c pn (T8 '− T8 ) t Trong đó: V Thể tích nước làm lạnh (m3) Khối lượng riêng nước = 1000 kg T8 Nhiệt độ nước sau làm lạnh (oC) T8 ' Nhiệt độ nước trước làm lạnh (oC) c pn Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp nước c pn = 4,18 kJ Q0 ' = ( m3 ) ( 0,023 1000 ( 4,18 103 ) ( 26 − 20 ) 600 kgK ) = 961, W Tính phụ tải nhiệt buồng lạnh (W): Q0 = Qtth + Q0 ' Q0 = Q0 '+ Qtth = 961, + 30, 2952 = 991,6952 W ❖ XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH: GR12 = Q0 i1 − i4 Trong đó: Q0 Phụ tải buồng lạnh (kW) i1 , i4 Entanpy R12 điểm (kJ/kg) GR12 = Q0 991,6952 = = 0,0088 kg s i1 − i4 291,84 − 179,71 ❖ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Qk (kW) qk = i2 − i3 = 309,8 − 179,71 = 130,09 kJ kg Qk = GR12 qk = 1,144792 kW ❖ XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG KHƠNG KHÍ Gkk QUA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Qk (kg/s) Gkk = Qk 1,144792 = = 0, 2649 kg s c p (T4 − T3 ) 1,005 ( 35,3 − 31) 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ❖ XÁC ĐỊNH CÔNG NÉN ĐOẠN NHIỆT CỦA MÁY NÉN W (kW) W = N = GR12 ( i2 − i1 ) = 0,008 ( 309,8 − 291,84 ) = 0,1580 kW ❖ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LÀM LẠNH 𝜀 (COP) CỦA CHU TRÌNH = i1 − i4 291,84 − 179,71 = = 6, 2433 i2 − i1 309,8 − 291,84 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... 1.2.1 Thí bị thí nghiệm vật tư thí nghiệm 1.2.2 Mơ tả thí nghiệm 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .2 1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP... TẢ THÍ NGHIỆM 16 3.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm 16 3.2.2 Mô tả thí nghiệm 18 3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM .18 3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 19 3.5 BÁO CÁO... số truyền nhiệt trao đổi nhiệt: • Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều nhỏ hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt ngược chiều • Đối với dạng ống xoắn, hệ số truyền nhiệt
Ngày đăng: 25/10/2022, 15:51
Xem thêm:
