TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY THIẾT BỊ BÀI 1 THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 1 1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN MÁY-THIẾT BỊ BÀI 1:THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM.T BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM.N NHIỆT ỐNG CHÙM.T ỐNG CHÙM.NG CHÙM 1.1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.C ĐÍCH THÍ NGHIỆT ỐNG CHÙM.M Khảo sát q trình truyền nhiệt đun nóng làm nguội gián tiếp hai dòng qua bề mặt ngăn cách Tính tốn hiệu suất tồn phần dựa vào cân nhiệt lượng lưu lượng dòng khác Khảo sát ảnh hưởng chiều chuyển động lên trình truyền nhiệt hai trường hợp xi chiều ngược chiều Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K TN thiết bị ống chùm từ so sánh với kết tính tốn theo lý thuyết KLT 1.2.KẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM.T QUẢ THÍ NGHIỆM THÍ NGHIỆT ỐNG CHÙM.M 1.2.1.Kết đo.t đo đo Thí nghiệm 1:Khảo sát q trình truyền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều) VL(lít/phút) TNV(oC) TNR(oC) TLR(oC) TLV(oC) 62 38 32 25 10 57 39 31 25 13 55 37 30 25 16 54 38 27 25 53 39 31 24 10 52 36 30 24 13 53 36 27 23 16 52 38 26 23 57 38 32 22 10 55 39 30 23 13 53 35 28 21 TN VN(lít/phút) 10 10 13 11 TN VN(lít/phút) VL(lít/phút) TNV(oC) TNR(oC) TLR(oC) TLV(oC) 12 13 16 51 34 26 21 54 36 29 22 10 52 35 28 21 13 50 38 27 22 16 49 37 26 23 13 14 15 16 16 Thí nghiệm 2:Khảo sát q trình truyền nhiệt TB2(trường hợp ngược chiều) VL(lít/phút) TNV(oC) TNR(oC) TLR(oC) TLV(oC) 59 39 37 34 10 52 38 38 30 13 51 39 37 32 16 50 35 37 30 54 38 32 25 10 53 39 33 25 13 53 38 35 26 16 52 39 34 27 51 38 35 26 10 52 39 33 27 13 51 38 34 27 12 16 52 38 35 26 13 50 39 36 27 10 50 38 35 26 13 49 38 35 27 16 49 37 34 28 TN VN(lít/phút) 7 10 11 14 15 10 13 16 16 1.2.2.Xử lí số liệu lí số liệu liệu.u 1.2.2.1.Kh o sát trình truyền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).n nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).t TB1(trường hợp ngược chiều).ng hợp ngược chiều).p ngượp ngược chiều).c chiền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).u) Bảng 1.1:Hiệu số nhiệt độ TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 24 64,86 18,92 41,89 18 56,25 18,75 37,50 18 60,00 16,67 38,33 16 55,17 6,90 31,03 14 48,28 24,14 36,21 16 57,14 21,43 39,29 17 56,67 13,33 35,00 14 48,28 10,34 29,31 19 10 54,29 28,57 41,43 10 16 50,00 21,88 35,94 11 18 56,25 21,88 39,06 12 17 56,67 16,67 36,67 13 18 56,25 21,88 39,06 14 17 54,84 22,58 38,71 15 12 42,86 17,86 30,36 16 12 46,15 11,54 28,85 Bảng 1.2:Hiệu suất truyền nhiệt TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,11527 0,11624 11563,55 3402,26 8161,30 29,42 0,11536 0,16607 8679,69 4166,94 4512,74 48,01 0,11545 0,21591 8686,71 4515,18 4171,53 51,98 TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,11545 0,26581 7721,52 2224,33 5497,19 28,81 0,16493 0,11626 9651,90 3403,75 6248,15 35,27 0,16507 0,16610 11039,66 4168,78 6870,88 37,76 0,16503 0,21602 11727,27 3616,12 8111,15 30,84 0,16500 0,26589 9655,80 3338,69 6317,11 34,58 0,21428 0,11627 17018,38 4863,57 12154,81 28,58 10 0,21433 0,16612 14334,17 4864,64 9469,52 33,94 11 0,21459 0,21604 16145,50 6329,60 9815,90 39,20 12 0,21472 0,26595 15257,77 5566,93 9690,84 36,49 13 0,26400 0,11631 19863,36 3406,75 16456,61 17,15 14 0,26416 0,16618 18771,21 4868,92 13902,29 25,94 15 0,26411 0,21604 13247,59 4521,14 8726,45 34,13 16 0,26421 0,26589 13252,94 3338,69 9914,25 25,19 αL KLT Bảng 1.3:Hệ số truyền nhiệt QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog (W) (oC) (oC) (oC) 11563,5 30 13 20,329 1629,82 12166,9 257,56 248,63 8679,69 26 14 20 1243,47 11988,0 89,87 88,75 8686,71 25 12 17,712 1405,24 11798,3 109,71 108,02 7721,52 27 13 19,155 1155,01 11795,0 127,08 124,83 9651,90 22 15 18,5 1494,86 15687,1 248,66 241,40 TN KTN αN (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) 11039,6 22 12 17 1860,66 15458,6 89,06 88,10 11727,2 26 13 18,755 1791,60 15514,5 107,31 105,93 9655,80 26 15 20,5 1349,57 15574,5 125,45 123,57 QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog KTN αN αL KLT (W) (oC) (oC) (oC) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) 17018,3 25 16 20,5 2378,62 19579,8 252,80 246,07 10 14334,1 25 16 20,5 2003,45 19519,8 88,66 87,82 11 16145,5 25 14 19,5 2372,34 19068,0 106,84 105,60 12 15257,7 25 13 19 2300,90 18851,7 124,37 122,69 13 19863,3 25 14 19,5 2918,63 22675,1 247,85 241,78 14 18771,2 24 11,162 4818,40 21820,0 17414,6 6234,60 15 13247,5 23 10,862 3494,49 21832,1 22639,0 6797,26 16 13252,9 23 14 18,5 2052,59 21629,8 27863,4 7180,57 TN 1.2.2.2.Kh o sát trình truyền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).n nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).t TB2(trường hợp ngược chiều).ng hợp ngược chiều).p ngượp ngược chiều).c chiền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).u) Bảng 1.4:Hiệu số nhiệt độ TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 20 80,00 12,00 46,00 14 63,64 36,36 50,00 12 63,16 26,32 44,74 15 75,00 35,00 55,00 16 55,17 24,14 39,66 14 50,00 28,57 39,29 15 55,56 33,33 44,44 13 52,00 28,00 40,00 13 52,00 36,00 44,00 10 13 52,00 24,00 38,00 11 13 54,17 29,17 41,67 12 14 53,85 34,62 44,23 TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 13 11 47,83 39,13 43,48 14 12 50,00 37,50 43,75 15 11 50,00 36,36 43,18 16 12 57,14 28,57 42,86 Bảng 1.5:Hiệu suất truyền nhiệt TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,11531 0,11594 9640,19 1453,93 8186,27 15,08 0,11550 0,16573 6759,06 5542,12 1216,94 82,00 0,11550 0,21541 5793,48 4502,07 1291,41 77,71 0,11562 0,26523 7249,17 7760,53 -511,37 107,05 0,16493 0,11624 11030,74 3402,26 7628,48 30,84 0,16493 0,16603 9651,90 5553,48 4098,42 57,54 0,16497 0,21576 10343,41 8116,77 2226,64 78,47 0,16497 0,26555 8964,29 7769,90 1194,39 86,68 0,21454 0,11618 11658,28 4370,57 7287,72 37,49 10 0,21446 0,16600 11653,58 4163,28 7490,30 35,73 11 0,21454 0,21576 11658,28 6313,04 5345,24 54,15 12 0,21450 0,26555 12552,54 9989,87 2562,67 79,58 13 0,26405 0,11613 12141,17 4368,81 7772,36 35,98 14 0,26411 0,16597 13247,59 6243,67 7003,92 47,13 15 0,26416 0,21571 12146,08 7213,45 4932,62 59,39 16 0,26421 0,26549 13252,94 6658,57 6594,37 50,24 αL KLT Bảng 1.6:Hệ số truyền nhiệt QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog (W) (oC) (oC) (oC) 9640,19 22 11,474 6759,06 14 11 534,67 6658,04 120,66 117,72 5793,48 14 10,099 499,18 6657,82 130,90 127,44 7249,17 13 8,3725 753,40 6533,01 136,51 132,70 TN KTN αN (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) 111,64 109,17 731,07 6871,40 5 11030,7 22 13 17,5 548,47 8924,73 112,92 110,81 9651,90 20 14 17 494,03 8925,56 126,74 124,08 10343,4 18 12 15 600,01 8889,69 136,11 133,04 8964,29 18 12 15 520,01 8889,42 145,75 142,24 11658,2 16 12 14 724,60 10886,8 109,84 108,07 10 11653,5 19 12 15,5 654,21 10970,4 125,39 123,11 11 11658,2 17 11 14 724,60 10885,1 134,65 132,00 12 12552,5 17 12 14,5 753,27 10926,6 145,03 141,97 13 12141,1 14 12 13 812,66 12855,6 109,05 107,47 14 13247,5 15 12 13,5 853,87 12805,0 122,79 120,79 15 12146,0 14 11 12,5 845,50 12756,3 132,54 130,21 16 13252,9 15 12 960,99 12707,9 141,02 138,37 1.2.3.Đồ thị thị 1.2.3.1.Kh o sát truyền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).n nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).t TB1(trường hợp ngược chiều).ng hợp ngược chiều).p ngượp ngược chiều).c chiền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).u) Hình 1.1:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) Hình 1.1:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) 6000.00 KTN(W/m2.K) 5000.00 4000.00 VN=7 VN=10 VN=13 VN=16 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) Hình 1.2:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến trình truyền nhiệt(với K LT) 8000.00 7000.00 KLT(W/m2.K) 6000.00 5000.00 VN=7 VN=10 VN=13 VN=16 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) 1.2.3.2.Kh o sát truyền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).n nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).t TB2(trường hợp ngược chiều).ng hợp ngược chiều).p ngượp ngược chiều).c chiền nhiệt TB1(trường hợp ngược chiều).u) Hình 1.3:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) Hình 1.3:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến trình truyền nhiệt(với K TN) 1200.00 KTN(W/m2.K) 1000.00 800.00 VN=7 VN=10 VN=13 VN=16 600.00 400.00 200.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) Hình 1.4:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K LT) 160.00 140.00 KLT(W/m2.K) 120.00 100.00 VN=7 VN=10 VN=13 VN=16 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) 1.3.NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN.N XÉT VÀ BÀN LUẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN.N * Nhận xét Quá trình truyền nhiệt chịu ảnh hưởng lưu lượng dịng mơi chất mà thí nghiệm ta khảo sát dịng nóng dịng lạnh.Dựa vào bảng số liệu đồ thị ta thấy lưu lượng dịng nóng lạnh khác q trình truyền nhiệt thể khác sau: + Đối với TB 1:Tại vị trí lưu lượng dịng lạnh V L=7,10,13,16(lít/phút) giá trị KTN thể lớn vị trí lưu lượng dịng nóng khác sau VL=7,10,13(lít/phút) KTN lớn V N=16(lít/phút) cịn VL khác giá trị KTN lớn VN=13(lít/phút).Cịn KLT VL=7,10,13,16(lít/phút) KLT ln lớn VN=16(lít/phút) + Đối với TB2: Tại vị trí lưu lượng dịng lạnh V L=7,10,13,16(lít/phút) giá trị KTN thể lớn vị trí lưu lượng dịng nóng khác * sau VL=7,10,13,16(lít/phút) KTN lớn VN=16(lít/phút).Cịn KLT VL=7,10,13,16(lít/phút) KLT ln lớn VN=10(lít/phút) Dựa vào bảng số liệu ta thấy KTN đa số lớn KLT hai trường hợp Thiết bị truyền nhiệt ống chùm hoạt động ổn định,hiệu suất cao.Quá trình gia nhiệt cho TN lên 80oC đạt hiệu cao,nhanh chóng bơm cung cấp chất lỏng cho TN,TL hoạt động tốt,tiếng ồn nhỏ,các van khóa mở nhẹ nhàng không gắt cứng Bàn luận So sánh kết với nhóm khác ta thấy có khác sai lệch kết đo số liệu xử lí,cụ thể sau: + Về kết đo:ta thấy nhiệt độ đo nhóm khác lệch khơng nhiều nguyên nhân trình gia nhiệt cho thùng nóng nhiệt độ chưa tới 80oC đo q trình đo khơng để ý tới nhiệt độ cài đặt không 60 oC nhiệt độ 60oC trình xử lí số liệu xuất giá trị âm việc điều chỉnh lưu lượng gặp sai sót + Về xử lí số liệu:ta thấy kết xử lí số liệu khác mà nguyên nhân phần số liệu đo khác phần cách sử dụng hay cách hiểu công thức tính tốn khác mà biểu cho khác phần tìm αN αL.Ở phần khác lớn trình tính tốn chuẩn số áp dụng công thức sai hiểu sai ý nghĩa đại lượng,ý nghĩa cơng thức tính tốn việc tính lặp để tìm α N αL có đầy đủ chuẩn số,sai lầm đến sai lầm khác nên kết tính tốn khác Để khắc phục khác kết đo cách xử lí số liệu nên thống nhóm đồng cách đo kể chi tiết nhỏ nhất,thống cách tính cách vận dụng cơng thức tính để đạt kết xác 1.4.TÀI LIỆT ỐNG CHÙM.U THAM KHẢ THÍ NGHIỆM.O [1].Tập thể tác giả-Q trình thiết bị truyền nhiệt-NXB Trường đại học cơng nghiệp TP.Hồ Chí Minh,2011 [2].Tập thể tác giả-Sổ tay trình thiết bị công nghệ chất,tập 1,2NXB KHKT,2005 [3].Tập thể tác giả-Bảng tra cứu trình học-truyền nhiệt-truyền khối-NXB Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh,2012 [4].Phạm Văn Bơn,Vũ Bá Mơn,Hồng Minh Nam-Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học,Tập 10-NXB Trường đại học bách khoa tp.Hồ Chí Minh,1992 1.5.PHỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM LỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.C 1.5.1.Các cơng thức dùng tính tốn.c dùng tính tốn Biến thiên nhiệt độ dịng nóng:∆T N(oC)=T NV −T NR Biến thiên nhiệt độ dòng lạnh:∆T L(oC)=T LR −T VL Hiệu suất nhiệt độ dịng nóng: ɳN(%)= T VN −T NR 100 % T NV −T VL T LR −T LV 100 % Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh: ɳL(%)= N L T V −T V ɳ −ɳ L ɳhi(%)= N ρ V 10−3 Lưu lượng khối lượng dịng nóng:GN(kg/s)= N N 60 ρL V L 10−3 Lưu lượng khối lượng dịng lạnh:GL(kg/s)= 60 Nhiệt lượng dịng nóng tỏa ra:QN(W)=GN.CN.∆TN Nhiệt lượng dòng lạnh thu vào:QL(W)=G L.CL.∆TL Nhiệt lượng tổn thất:Qf(W)=QN-QL QL 100 Hiệu suất trình truyền nhiệt: ɳ(%)= QN * Trường hợp ngược chiều ∆t 1=T Nv−T Lr ∆t 2=T Nr −T Lv + Nếu ∆t 1>∆t ∆t max=∆ t ∆ t =∆ t + Nếu ∆t 110000→Nu=0,021 εk.Re0,8.Pr0,43.( Pr ¿0,25 T 0,8 0,43 Nếu 2300