BỘ MÔN MÁY THIẾT BỊ BÀI 4 THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀU ĐOẠN ỐNG CHÙM CHỮ U

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY THIẾT BỊ BÀI 4 THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀU ĐOẠN ỐNG CHÙM CHỮ U 4 1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Khảo sát quá trình truyề.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN MÁY-THIẾT BỊ BÀI 4:THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀU TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUNG LỒNG ỐNG NHIỀUNG ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUNG NHIỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUU ĐOẠN-ỐNG CHÙM CHỮ U.N-ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUNG CHÙM CHỮ U U 4.1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.C ĐÍCH THÍ NGHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUM Khảo sát trình truyền nhiệt đun nóng làm nguội gián tiếp hai dịng qua bề mặt ngăn cách Tính tốn hiệu suất toàn phần dựa vào cân nhiệt lượng lưu lượng dòng khác Khảo sát ảnh hưởng chiều chuyển động lên trình truyền nhiệt hai trường hợp xuôi chiều ngược chiều Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K TN thiết bị ống lồng ống nhiều đoạn-ống chùm chữ U từ so sánh với kết tính tốn theo lý thuyết K LT     4.2.KẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUT QUẢ THÍ NGHIỆM THÍ NGHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUM 4.2.1.Kết đo.t đo đo Thí nghiệm 1:Khảo sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn VL(lít/phút) TNV(oC) TNR(oC) TLR(oC) TLV(oC) 67 58 37 35 10 65 56 37 34 13 64 54 37 34 16 62 53 37 34 73 61 37 36 10 70 59 37 36 13 69 57 37 35 16 67 55 37 34 64 52 37 36 10 60 50 38 35 13 57 48 38 35 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 55 47 38 34 64 54 38 36 10 58 53 38 35 13 56 45 38 35 16 52 43 38 35 13 14 15 16 16 Thí nghiệm 2:Khảo sát q trình truyền nhiệt TB ống chùm chữ U VL(lít/phút) TNV(oC) TNR(oC) TLR(oC) TLV(oC) 68 60 48 39 10 68 58 46 39 13 64 56 44 39 16 63 53 42 39 61 55 44 39 10 60 53 42 39 13 60 51 42 39 16 59 49 41 39 58 52 40 39 10 56 49 39 36 13 55 46 39 36 12 16 55 43 39 36 13 59 55 39 38 10 58 50 40 37 13 57 43 40 37 16 57 42 40 36 TN VN(lít/phút) 10 11 14 15 10 13 16 16 4.2.2.Xử lí số liệu lí số liệu liệu.u 4.2.2.1.Khảo sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.o sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.n nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.t TB ống lồng ống nhiều đoạn.ng lồng ống nhiều đoạn.ng ống lồng ống nhiều đoạn.ng nhiền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.u đoạn.n Bảng 4.1:Hiệu số nhiệt độ TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 28,13 6,25 17,19 29,03 9,68 19,35 10 33,33 10,00 21,67 32,14 10,71 21,43 12 32,43 2,70 17,57 11 32,35 2,94 17,65 12 35,29 5,88 20,59 12 36,36 9,09 22,73 12 42,86 3,57 23,21 10 10 40,00 12,00 26,00 11 40,91 13,64 27,27 12 38,10 19,05 28,57 13 10 35,71 7,14 21,43 14 21,74 13,04 17,39 15 11 52,38 14,29 33,33 16 52,94 17,65 35,29 Bảng 4.2:Hiệu suất truyền nhiệt TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,13090 0,13248 4927,40 1107,53 3819,87 22,48 0,13103 0,165633 4930,06 2077,04 2853,02 42,13 0,13113 0,215323 5481,37 2700,15 2781,22 49,26 TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,13123 0,265013 4937,00 3323,27 1613,73 67,31 0,16325 0,132453 8202,33 553,65 7648,68 6,75 0,16346 0,165567 7523,91 692,07 6831,84 9,20 0,16358 0,21528 8211,23 1799,74 6411,49 21,92 0,16375 0,265013 8215,67 3323,27 4892,40 40,45 0,21320 0,132453 10694,11 553,65 10140,46 5,18 10 0,21353 0,165567 8925,35 2076,21 6849,14 23,26 11 0,21380 0,215237 8043,00 2699,07 5343,93 33,56 12 0,21396 0,26496 7154,77 4430,13 2724,64 61,92 13 0,26227 0,132427 10962,75 1107,09 9855,66 10,10 14 0,26273 0,165567 5491,13 2076,21 3414,92 37,81 15 0,26340 0,215237 12111,13 2699,07 9412,06 22,29 16 0,26373 0,264907 9921,65 3321,93 6599,72 33,48 αL KLT Bảng 4.3:Hệ số truyền nhiệt QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog (W) (oC) (oC) (oC) 4927,40 30 23 26,5 779,16 3624,36 3339,50 1450,03 4930,06 28 22 25 826,36 3566,63 3920,49 1539,10 5481,37 27 20 23,5 977,41 3530,16 4806,07 1651,18 4937,00 25 19 22 940,37 3485,46 5620,85 1726,81 8202,33 36 25 30,5 1126,92 4456,64 3395,69 1579,38 7523,91 33 23 28 1126,01 4378,07 4006,79 1688,41 8211,23 32 22 27 1274,39 4329,51 4882,02 1817,88 8215,67 30 21 25,5 1350,08 4268,05 5679,51 1906,01 TN KTN αN (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog (W) (oC) (oC) (oC) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) 10694,1 27 16 21,5 2084,31 5259,05 3311,50 1649,04 10 8925,35 22 15 18,5 2021,67 5202,64 3957,16 1788,26 11 8043,00 19 13 16 2106,47 5086,84 4792,24 1924,77 12 7154,77 17 13 15 1998,76 5027,85 5602,62 2033,90 13 10962,7 26 18 22 2088,11 6262,86 3338,11 1743,59 14 5491,13 20 18 19 1211,06 6148,92 3939,26 1884,05 15 12111,1 18 10 14 3625,05 5953,47 4774,17 2033,70 16 9921,65 14 11 3779,62 5842,94 5595,38 2154,47 TN KTN αN αL KLT 4.2.2.2.Khảo sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.o sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.n nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.t TB ống lồng ống nhiều đoạn.ng chùm chữ U U Bảng 4.4:Hiệu số nhiệt độ TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 27,59 31,03 29,31 10 34,48 24,14 29,31 32,00 20,00 26,00 10 41,67 12,50 27,08 27,27 22,73 25,00 33,33 14,29 23,81 42,86 14,29 28,57 10 50,00 10,00 30,00 31,58 5,26 18,42 10 35,00 15,00 25,00 11 47,37 15,79 31,58 12 12 63,16 15,79 39,47 TN ∆TN(oC) ∆TL(oC) ɳN(%) ɳL(%) ɳhi(%) 13 19,05 4,76 11,90 14 38,10 14,29 26,19 15 14 70,00 15,00 42,50 16 15 71,43 19,05 45,24 Bảng 4.5:Hiệu suất truyền nhiệt TN GN(kg/s) GL(kg/s) QN(W) QL(W) Qf(W) ɳ(%) 0,13080 0,13208 4378,14 4968,85 -590,71 113,49 0,13087 0,16517 5474,15 4832,78 641,38 88,28 0,13107 0,21480 4382,87 4489,39 -106,52 102,43 0,13120 0,26448 5484,16 3316,58 2167,58 60,48 0,16400 0,13219 4113,12 2762,70 1350,42 67,17 0,16413 0,16530 4802,30 2072,86 2729,44 43,16 0,16421 0,21489 6177,52 2694,72 3482,80 43,62 0,16433 0,26453 6869,13 2211,50 4657,63 32,19 0,21353 0,13229 5355,21 552,99 4802,22 10,33 10 0,21380 0,16550 6255,67 2075,37 4180,30 33,18 11 0,21401 0,21515 8051,15 2697,98 5353,17 33,51 12 0,21415 0,26480 10741,93 3320,59 7421,34 30,91 13 0,26253 0,13235 4389,56 553,21 3836,35 12,60 14 0,26293 0,16543 8792,49 2074,53 6717,96 23,59 15 0,26347 0,21506 15418,07 2696,89 12721,18 17,49 16 0,26352 0,26475 16522,70 4426,56 12096,14 26,79 αL KLT Bảng 4.6:Hệ số truyền nhiệt QN ∆tmax ∆tmin ∆tlog (W) (oC) (oC) (oC) 4378,14 21 20 20,5 197,15 9890,32 69,89 68,98 5474,15 22 19 20,5 246,50 9831,65 82,64 81,38 4382,87 20 17 18,5 218,69 9662,86 100,69 98,81 5484,16 21 14 17,5 289,28 9536,81 117,45 114,88 4113,12 17 16 16,5 230,11 11404,3 68,87 68,06 4802,30 18 14 16 277,06 11294,1 81,46 80,32 6177,52 18 12 15 380,17 11221,7 99,98 98,26 6869,13 18 10 14 452,92 11116,4 117,04 114,68 5355,21 18 13 15,5 318,93 13803,2 67,84 67,12 10 6255,67 17 13 15 384,98 13588,9 79,46 78,47 TN KTN αN (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) (W/m2.K) 11 8051,15 16 10 13 571,70 13424,9 97,55 96,05 12 10741,9 16 10,8869 910,81 13275,8 114,63 112,55 13 4389,56 20 17 18,5 219,03 16504,9 67,25 66,60 14 8792,49 18 13 15,5 523,64 16195,8 80,14 79,20 15 15418,0 17 10,5621 1347,50 15802,7 98,37 96,95 16 16522,7 17 10,5621 1444,04 15736,7 115,10 113,16 4.2.3.Đồ thị thị 4.2.3.1.Khảo sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.o sát truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.n nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.t TB ống lồng ống nhiều đoạn.ng lồng ống nhiều đoạn.ng ống lồng ống nhiều đoạn.ng nhiền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.u đoạn.n Hình 4.1:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến trình truyền nhiệt(với K TN) Hình 4.1:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) 4000.00 3500.00 KTN(W/m2.K) 3000.00 2500.00 VN=8 VN=10 VN=13 VN=16 2000.00 1500.00 1000.00 500.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) Hình 4.2:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K LT) 2500.00 KLT(W/m2.K) 2000.00 1500.00 VN=8 VN=10 VN=13 VN=16 1000.00 500.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) 4.2.3.2.Khảo sát trình truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.o sát truyền nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.n nhiệt TB ống lồng ống nhiều đoạn.t TB ống lồng ống nhiều đoạn.ng chùm chữ U U Hình 4.3:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) Hình 4.3:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K TN) 1600.00 1400.00 KTN(W/m2.K) 1200.00 1000.00 VN=8 VN=10 VN=13 VN=16 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) Hình 4.4:Sự ảnh hưởng lưu lượng dịng đến q trình truyền nhiệt(với K LT) 140.00 120.00 KLT(W/m2.K) 100.00 80.00 VN=8 VN=10 VN=13 VN=16 60.00 40.00 20.00 0.00 Lưu lượng dịng(lít/phút) 4.3.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 ống lồng ống nhiều đoạn:Tại vị trí lưu lượng dịng lạnh VL=8,10,13,16(lít/phút) giá trị K TN thể lớn vị trí lưu lượng dịng nóng khác sau V L=13,16(lít/phút) KTN lớn VN=16(lít/phút) cịn VL=8,10(lít/phút)thì giá trị KTN lớn VN=13(lít/phút).Cịn K LT VL=8,10,13,16(lít/phút) KLT ln lớn VN=16(lít/phút) + Đối với TB ống chùm chữ U: Tại vị trí lưu lượng dịng lạnh VL=8,10,13,16(lít/phút) giá trị K TN thể lớn vị trí lưu lượng dịng nóng khác sau V L=10,13,16(lít/phút) KTN lớn VN=16(lít/phút) cịn VL=8(lít/phút) giá trị KTN lớn VN=13(lít/phút).Cịn K LT VL=8,10,13,16(lít/phút) KLT ln lớn VN=8(lít/phút) Dựa vào bảng số liệu ta thấy K TN lớn KLT TB ống chùm chữ U TB ống lồng ống nhiều đoạn đa số K LT lớn KTN Thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống nhiều đoạn ống chùm chữ U hoạt động ổn định,hiệu suất cao.Quá trình gia nhiệt cho TN lên 80 oC 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 ngun nhân q trình gia nhiệt cho thùng nóng nhiệt độ chưa tới 80oC đo trình đo không để ý tới  nhiệt độ cài đặt khơng 60 oC nhiệt độ 60oC q 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 cơng thức tính tốn khác mà biểu cho khác phần tìm αN αL.Ở phần khác lớn q 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 4.4.TÀI LIỆT ỐNG LỒNG ỐNG NHIỀUU THAM KHẢ THÍ NGHIỆM.O [1].Tập thể tác giả-Quá trình thiết bị truyền nhiệt-NXB Trường đại học cơng nghiệp TP.Hồ Chí Minh,2011 [2].Tập thể tác giả-Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ q 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 4.5.PHỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM LỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.C 4.5.1.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  T VN −T NR 100 % Hiệu suất nhiệt độ dịng nóng: ɳN(%)= N L T V −T V        T LR −T LV 100 % Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh: ɳL(%)= N L T V −T V ɳ −ɳ L ɳhi(%)= N p V 10−3 Lưu lượng khối lượng dịng nóng:GN(kg/s)= N N 60 p L V L 10−3 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 Lưu lượng khối lượng dòng lạnh:GL(kg/s)=    Hiệu suất trình truyền nhiệt: ɳ(%)= QL 100 QN * Trường hợp chảy chéo dòng ∆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