BÁO cáo THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH – THIẾT bị bài 10 NHIỆT ĐỘNG lực học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH – THIẾT BỊ    BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Q TRÌNH – THIẾT BỊ BÀI 10: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC GVHD: ThS Trần Lê Hải Sinh viên: Lê Minh Hiếu MSSV: 1812163 Nhóm, lớp: L01.2 Ngày thí nghiệm: 20/09/2021 Năm học 2021-2022 Tieu luan MỤC LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỒ THỊ KẾT QUẢ TÍNH TỐN 16 BÀN LUẬN 19 Tieu luan KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng 1.1 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 𝐓𝟏′ 𝐓𝟐 𝐓𝟐′ 𝐓𝟑 𝐓𝟑′ 𝐓𝟒 𝐓𝟒′ V đo (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (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 Trong v (m/s) vận tốc gió đầu ống khí động; 𝑇𝑖 (oC) 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 Tieu luan Bảng 1.2 Số liệu thí nghiệm với trường hợp sử dụng nhiệt Lần 𝐓𝟏 𝐓𝟏′ 𝐓𝟐 𝐓𝟐′ 𝐓𝟑 𝐓𝟑′ 𝐓𝟒 𝐓𝟒′ V đo (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (ml/phút) 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 TB 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 TB 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 TB 31,20 29,20 25,85 24,00 40,40 33,45 38,80 31,90 13,25 𝐕𝟏 = 𝟐, 𝟔 (m/s) 𝐕𝟐 = 𝟑, 𝟒 (m/s) 𝐕𝟑 = 𝟒, 𝟐 (m/s) Trong v (m/s) vận tốc gió đầu ống khí động; 𝑇𝑖 (oC) 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 1.3 Các số liệu khác Hơi bão hòa Vận tốc gió đầu ống khí động v(m/s) Mẫu đo lượng nước tách từ dàn lạnh V1( ml) Thời gian lấy mẫu đo lượng nước nói (s) 2,6 3,4 4,2 38 39 38 36 36 34 97 120 120 120 180 180 Tieu luan Hơi nhiệt Vận tốc gió đầu ống khí động v(m/s) Mẫu đo lượng nước tách từ dàn lạnh V1( ml) Thời gian lấy mẫu đo lượng nước nói (s) 2,6 3,4 4,2 20 20 26 23 27 26 120 120 120 120 120 120 Bảng 1.4 Các thông số trạng thái khơng khí ẩm mơi trường v (m/s) Lần đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Trạng thái 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 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 𝐓𝟏 (oC) 𝐓𝟏′ (oC) 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 28,40 29,10 28,50 28,90 28,40 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 𝛗𝟏 (%) 𝐢𝟏 𝐝𝟏 (kJ/kg) (kg/kg) 84,20 92,20 84,20 86,90 84,20 89,50 85,50 85,60 92,10 85,70 88,80 85,70 93,50 86,40 93,50 86,30 93,50 86,30 91,792 95,324 92,281 94,279 92,036 94,801 92,782 94,769 93,328 96,282 93,055 95,523 93,834 96,796 94,332 94,774 94,083 95,780 0,02382 0,02541 0,02397 0,02476 0,02390 0,02508 0,02421 0,02482 0,02480 0,02529 0,02450 0,02506 0,02503 0,02549 0,02519 0,02487 0,02511 0,02519 Tieu luan Bảng 1.5 Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau dàn lạnh v (m/s) Lần đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Trạng thái 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 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 𝐓𝟐 (oC) 𝐓𝟐′ (oC) 25,30 23,90 25,50 24,20 25,40 24,05 26,10 25,40 26,20 26,00 26,15 25,70 26,90 25,90 26,80 26,80 26,85 25,86 21,10 19,30 21,20 19,00 21,15 19,15 22,30 22,10 22,20 23,20 22,25 22,65 22,50 24,20 22,50 23,80 22,50 24,00 𝛗𝟐 (%) 𝐢𝟐 𝐝𝟐 (kJ/kg) (kg/kg) 69,10 65,40 68,60 61,50 68,80 63,40 72,30 75,40 71,00 79,20 71,70 77,30 68,80 87,10 69,40 84,80 69,10 85,90 61,226 55,040 61,579 54,035 61,403 54,563 65,621 64,895 65,239 69,094 65,430 66,970 66,348 73,115 66,352 71,492 66,350 72,300 0,01405 0,01219 0,01411 0,01167 0,01408 0,01193 0,01545 0,01545 0,01526 0,01686 0,01536 0,01614 0,01541 0,01847 0,01546 0,01788 0,01543 0,01817 Tieu luan Bảng 1.6 Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau thiết bị sấy v (m/s) Lần đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Trạng thái 𝐓𝟑 (oC) 𝐓𝟑′ (oC) 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 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 49,20 52,80 50,20 53,20 49,70 53,00 45,70 42,70 45,60 41,50 45,65 42,10 43,60 40,70 43,50 40,10 43,55 40,40 35,30 38,70 36,20 38,80 35,75 38,75 35,00 34,50 34,90 34,10 34,95 34,30 34,20 33,70 34,30 33,20 34,25 33,45 𝛗𝟑 (%) 𝐢𝟑 (kJ/kg) 𝐝𝟑 (kg/kg) 40,70 42,20 41,00 41,50 40,80 41,90 49,70 58,10 49,60 61,00 49,60 59,50 53,50 62,40 54,30 62,60, 53,90 62,50 130,535 155,111 136,655 155,874 133,563 155,493 128,764 125,677 128,107 123,180 128,435 124,423 123,683 120,704 124,332 117,647 124,007 119,166 0,03128 0,03927 0,03323 0,03939 0,03225 0,03933 0,03204 0,03298 0,03182 0,03160 0,03193 0,03184 0,03093 0,03097 0,03123 0,03003 0,03180 0,03050 Tieu luan Bảng 1.7 Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm sau vòi phun v (m/s) Lần đo 2,6 TB 3,4 TB 4,2 TB Trạng thái 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 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 𝐓𝟒 (oC) 𝐓𝟒′ (oC) 41,40 40,50 39,80 41,90 40,60 41,20 39,00 40,80 37,70 41,70 38,35 41,25 36,90 40,00 36,90 37,60 36,90 38,80 33,20 34,20 34,30 33,30 33,75 33,75 32,30 33,30 33,00 32,90 32,65 33,10 31,80 32,70 32,10 31,10 31,95 31,90 𝛗𝟒 (%) 𝐢𝟒 (kJ/kg) 𝐝𝟒 (kg/kg) 57,40 65,60 69,30 55,90 63,10 60,60 63,00 60,20 75,50 54,90 67,60 57,50 70,00 60,70 71,60 63,20 70,80 61,90 117,565 123,884 124,572 118,147 121,023 120,985 112,321 118,216 116,678 115,725 114,432 116,965 109,544 114,629 111,278 105,549 110,408 110,006 0,02947 0,03229 0,03285 0,02949 0,03114 0,03088 0,02842 0,02997 0,03061 0,02863 0,02951 0,02930 0,02820 0,0290 0,02888 0,02636 0,02854 0,02760 Tieu luan 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: Theo Bảng 5.1, vận tốc gió v1, tk = 30,75℃, tư= 28,45℃ Từ nhiệt độ tư gióng theo đường t = const, cắt đường  = điểm A Đường i = const qua A cho ta biết giá trị i trạng thái khơng khí cần xác định Từ A theo đường i = const cắt đường tk điểm B B trạng thái khơng khí xác định hai thơng số tk tư Đường  = const qua B cho biết độ ẩm tương đối khơng khí Từ B kẻ đường thẳng vng góc với trục d, từ ta xác định giá trị d Hình 2.1 Xác định thơng số khơng khí thơng qua nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt Tieu luan - Đồ thị biểu diễn trình thay đổi trạng thái bão hịa Hình 2.2 Q trình thay đổi trạng thái v=2,6 m/s 10 Tieu luan Hình 2.3 Quá trình thay đổi trạng thái v=3,4 m/s 11 Tieu luan Hình 2.4 Quá trình thay đổi trạng thái v=4,2 m/s 12 Tieu luan - Đồ thị biểu diễn trình thay đổi trạng thái nhiệt Hình 2.5 Quá trình thay đổi trạng thái v=2,6 m/s 13 Tieu luan Hình 2.6 Quá trình thay đổi trạng thái v=3,4 m/s 14 Tieu luan Hình 2.7 Quá trình thay đổi trạng thái v=4,2 m/s 15 Tieu luan KẾT QUẢ TÍNH TỐN Trình bày phương pháp, cơng thức tính tốn giá trị với vận tốc gió v3 trường hợp phun nhiệt: Lưu lượng trọng lượng Gkk (kg/s) khơng khí chuyển động ống khí động xác định cơng thức sau đây: Gkk = v.F. (1) Trong đó: - v: vận tốc gió đo đầu vào ống khí động, m/s - F=0,0144 m2: diện tích miệng ống khí động - : khối lượng riêng khơng khí (Bảng 7), kg/m3 Bảng 3.1: Khối lượng riêng khơng khí  (kg/m3) phụ thuộc vào nhiệt độ t ( oC) 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 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 Tính tốn dàn lạnh: Năng suất lạnh dàn lạnh Q0: Qo = Gkk (i1 – i2), kW Trong đó: - Gkk: lưu lượng khơng khí chuyển động ống khí động, kg/s - i1 i2: enthalpy khơng khí vào khỏi dàn lạnh (Bảng 1.4 1.5), kJ/kg Lượng nước tách từ dàn lạnh theo tính tốn lý thuyết Gnước: Gnước=3600 Gkk.(d2-d1), kg/h Trong đó: - d1 d2: độ chứa khơng khí vào khỏi dàn lạnh (Bảng 1.4 1.5), kg/kg 16 Tieu luan Lượng nược thực tế tách từ dàn lạnh G’nước: 𝑣1 G’nước=0.06 𝜏1 Trong đó: 𝑣1 : mẫu đo lượng nước tách từ dàn lạnh (Bảng 1.3), ml 𝜏1 : thời gian lấy mẫu đo lượng nước nói (Bảng 1.3), phút 1 ( phút ) = 1 (s) 60 Tính thiết bị sấy khơng khí: Phụ tải nhiệt thiết bị sấy khơng khí Q: Q= Gkk.(i3 – i2), kW Trong đó: i2 , i3: enthalpy khơng khí vào khỏi thiết bị sấy khơng khí (Bảng 1.5 1.6), kJ/kg Tính tốn theo số liệu v3 phun nhiệt: - Xác định lưu lượng khơng khí chuyển động ống khí động: Gkk = v.F ρ = 4,2 × 0,0144 × 1,1600 = 0,0702 (kg/s) - Năng suất lạnh dàn lạnh Qo: Qo = Gkk (i1 – i2) = 0,0702 × (95,78 – 72,30) = 1,6473 (kJ/s) - Lượng nước tách từ dàn lạnh theo tính tốn lý thuyết Gnước: Gnước = 3600 × Gkk × (d1 – d2) = 3600 × 0,0702 × (0,02518 – 0,01817) = 1,7705 (kg/giờ) - Lượng nước thực tế tách từ dàn lạnh G’nước: G’nước = 0,06 × V = 0,06 × 13,25 = 0,7950 (kg/giờ) - Tính tốn phụ tải nhiệt thiết bị sấy khơng khí Q: Q = G’kk × (i3 – i2) = 0,0702 × (119,166 – 72,3) = 3,2880 (KW) 17 Tieu luan Bảng 3.2 Các giá trị tính tốn 𝛒 v Trạng thái (m/s) (𝒌𝒈/𝒎𝟑 ) 2,6 3,4 4,2 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt 1,1620 1,1630 1,1640 1,1600 1,1660 1,1600 𝑮𝑲𝑲 (kg/s) 𝑸𝟎 (kW) Gnước (kg/h) G'nước (kg/h) Q (kW) 0,0435 0,0435 0,0570 0,0568 0,0705 0,0702 1,3327 1,7532 1,5743 1,6216 1,9557 1,6473 -1,5380 -2,0613 -1,8752 -1,8238 -2,4575 -1,7705 1,2774 0,6000 1,1100 0,7350 0,7000 0,7950 3,1393 4,3959 3,5906 3,2630 4,0660 3,2880 18 Tieu luan BÀN LUẬN Nhận xét kết thí nghiệm thơ Nhận xét ảnh hưởng lưu lượng giá lên thay đổi trạng thái khơng khí điểm ống khí động hai trường hợp phun bão hòa nhiệt 3.Nhận xét ảnh hưởng nhiệt bão hòa lên thay đổi trạng tháy khí trước khỏi ống khí động So sánh lý thuyết thực tế trình thay đổi trạng thái khơng khí ẩm dựa giản đồ i-d, trình bày nguyên nhân khác biệt (nếu có) Hình Giản đồ biểu diễn thay đổi trạng thái khơng khí qua ống khí động theo thực tế - Sự thay đổi trạng thái khơng khí ống khí động, trêm thực tế biểu diễn đồ thị Về tổng qt, chùng có dạng hình vẽ hình bổ sung Khi qua dàn lạnh (AB, BC) thay đổi trạng thái khơng khí khơng giống với lý thuyết Tại vị trí cuối dàn lạnh, điểm C, trạng thái khơng khí khơng bão hịa lý thuyết mà trạng thái khơng khí chưa bão hịa Khơng khí khỉu dàn lạnh nhận thêm lượng nhiệt từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khô bầu ướt - Khi qua thiết bị sấy (CD), thay đổi trạng thái khơng khí khơng giống với lý thuyết, lúc q trình sấy khơng diễn điều kiện độ ẩm tương đối không đổi (d = const) lý thuyết mà lại tăng lên Khơng khí sau khỏi thiết bị nhận thêm lượng ẩm từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khơ bầu ướt - Khi qua vịi phun nước (DE & DE'), thay đổi trạng thái khơng khí giống với lý thuyết, 19 Tieu luan môi trường xung quanh không ảnh hưởng đến kết - Nguyên nhân dẫn đến sai số lý thuyết thực tế: + Sai số đọc nhiệt độ bầu khô bầu ướt đồng hồ số Số hiển thị đồng hồ không ổn định mà giao động + Sai số đo lưu lượng nước ngưng + Sai số dụng cụ đo + Sai số thiết bị lưu lượng khí vào khơng ổn định, thiết bị không cách nhiệt cách ẩm tuyệt môi trường xung quanh + Sai số tính tốn: Sai số việc tra bảng số liệu, đồ thị I-d để tìm thơng số So sánh giá trị tính tốn thu theo cơng thức thực tế, trình bày nguyên nhân khác biệt (nếu có) Bổ sung: 20 Tieu luan TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học & Thực phẩm – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [2] Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, Nhà xuất Giáo dục, 2002, 360tr 21 Tieu luan ... TB Trạng thái 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 Bão hòa Quá nhiệt Bão hòa Quá nhiệt