(TIỂU LUẬN) báo cáo THÍ NGHIỆM môn học NHIỆT ĐỘNG lực học và TRUYỀN NHIỆT

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 MỤC LỤC BÀI XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 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 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 1.2.1 Thí bị thí nghiệm vật tư thí nghiệm 1.2.2 Mơ tả thí nghiệm 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 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 KHƠNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ 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 Mô tả thí nghiệm 2.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 11 2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 11 BÀI TÍNH TỐN 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 3.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 16 3.2 MƠ 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 Mô tả thí nghiệm 26 5.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 28 5.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 28 BÀI XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU 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 khơng khí ẩm − Hiểu ngun 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 khơ ướt để xác định trạng thái khơng khí ẩm − Tại đầu ống khí động có sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc độ nhiệt độ khơng khí − Tác nhân lạnh sử dụng hệ thống lạnh R22 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 Ống khí động Nhiệt kế khơ Dàn lạnh − 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 trình thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị t-d (hoặc I-d) • Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh • Lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh theo tính toán 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 Lần Lần Lần Xác định I d trước dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( t = t = 24 C, C ) t u ph = 0,030002 bar t u t u d u I + ( 2500 + 2tu )du =tu Iu u =I k =t k Iu d = 2500 + 2tk k Xác định I d sau dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( t = 1t C, = 15 C t u ph = 0,018307 bar t = 16 C u = 20 C , t u d u I = 1,599 t g kg u 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 Lần Lần Lần Lần Xác định I d trước dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( t = ) 16 C = 30 C, = 24 C t ) t u p bar t u t u du = 0,622 ph 0,030002 kg − ph = 0,622 − 0,030003 = 0,01924 kgkk + ( 2500 + 2t =t I u u =I I =t u k k Iu d = 2500 + 2tk k Xác định I d sau dàn lạnh thí nghiệm đợt lần ( t k t u = 10 ph = 0,012277 bar = 1t C, = 1) 1C d u u u =I I u d + ( 2500 + 2t =t I = =t k 29, 4796 − 11 = g kg 2500 + 8,747 11 k ❖ XÁC ĐỊNH LƯỢNG ẨM TÁCH RA THEO TÍNH Gkk = V F TỐN: ) Trong đó:V = 0,011 m2 F t Bảng Các thông số liên quan đến khơng khí ẩm (đợt 1) Thí nghiệm đợt Lần Lần Lần Xác định lượng ẩm tách theo tính tốn thí nghiệm đợt lần G kk = 4,9 0,011025 1, 201 = 0,06488 kg s g Gn = G s kk Lượng nước tách ra: Vlt = Gn t = 0,3841 (10 60) = 200,327 ml Sai số: −V V = lt tt V lt Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh Q: (I − I Q=G kk Bảng Các thông số liên quan đến khơng khí ẩm (đợt 2) Lần Lần Lần Lần Xác định lượng ẩm tách theo tính tốn thí nghiệm đợt lần kg Gkk = 4, 0, 011025 1, 201 = 0, 06488 s g Gn = G s kk Lượng nước tách ra: Vlt = Gn t = 0,3841 (10 60) = 200,327 ml Sai số: −V V lt = tt V lt Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh Q: Q=G kk ❖ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ SÔI Đối áp suất bay áp suất ngưng tụ đọc áp kế từ đơn vị kgf/cm sang đơn vị bar, sau tra bảng Các tính chất nhiệt động R22 trạng thái bão hịa để thu nhiệt độ sơi nhiệt độ ngưng tụ tương ứng Bảng Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh FI1 = = L L Re = = Các bảng 6, làm tương tự bảng FI2 550 520 540 540 540 FI1 780 700 640 630 650 Test Bảng Kết tính tốn E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều 23 FI2 550 550 540 540 540 FI1 390 400 400 400 420 Test Bảng Kết tính tốn E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều Test FI1 FI2 450 540 Bảng Kết qu ả tính tốn E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều 24 FI2 520 520 510 410 400 390 520 470 FI1 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 nhi ệt chiều l ớn 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 nhiệ t chiều ngược chiều • Đối với dạng ống xoắn, hai trường hợp trao đổi nhiệt chi ều ngược chiều đếu có dịng chảy với giá trị Re lớn 10000, tức trường hợp chảy rối có giá trị Re lớn 25 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 Mô 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 không 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 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 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 p k, 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 không 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 31 31 Bảng Các số liệu đo tác nhân lạnh chu trình Áp suất Sau van tiết lưu 0,29 0,30 0,22 Trước vào thiết bị ngưng tụ T1 35 55 54 Lưu ý: − Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 nhiệt độ môi 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, Bề dày vách: Chất liệu vách: Bảng Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu (m) Mica Xốp cách nhiệt Phíp (gỗ) Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua vách: q = Trong đó: i Bề dày lớp th i Hệ số dẫn nhiệt củ Hệ số trao đổi nhi Chọn Hệ số trao đổi nhi Chọn =q q =q Q1 = F1 q1 = 0,12 q =q = 19,96 = 2,3953 W Q2 = F2 q2 = 0,12 54,73 = 6,5676 W Q3 = F3 q3 = 0,16 57,35 = q = 9,176 W Q4 = F4 q4 = 0,12 19,96 = 2,3952 W Q5 = F5 q5 = 0,12 54,73 = Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua vách: F=F=F 6,5676 W Q6 = F6 q6 = 0,16 19,96 = 3,1936 W F =F 30 Q = F q Tính tổn thất nhiệt qua vách (W): Qtth = Q Qtth = Qi = 30, 2952 W i=1 (T '−T V c Tính nhiệt lượng (W) làm lạnh nước: Q0 ' = pn ) 8 Trong đó: V Thể tích nước làm lạnh (m ) Khối lượng riêng nước =1000 T8 T8 c c '= Q ( 0,023 1000 phụ tải nhiệt Tính =Q Q ❖ XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY G LẠNH: R12 Trong đó: Q0 i1 , i4 G R12 ❖ q k Q k XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q (kW) k =i ❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG KHƠNG KHÍ Gkk QUA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Qk (kg/s) G = kk ❖ X ÁC ĐỊNH CÔNG NÉN ĐOẠN NHIỆT CỦA MÁY NÉN W (kW) W = N = GR12 (i − i1 ) = 0,008 (309,8 − 291,84 ) = 0,1580 kW ❖ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LÀM LẠNH (COP) CỦA CHU TRÌNH = i1 − i4 = 291,84 −179,71 = 6, 2433 i2 − i1 309,8 − 291,84 32 ... 1.2.1 Thí bị thí nghiệm vật tư thí nghiệm 1.2.2 Mơ tả thí nghiệm 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP... 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... 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 nhi ệt chiều l ớn hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt