Nhiệt động lực học

1 Thí nghieäm quaù trình thieát bò Nhieät ñoäng löïc hoïc MUÏC LUÏC 1 TRÍCH YEÁU 2 1 1 Muïc ñích thí nghieäm 2 1 2 Keát quaû thí nghieäm 2 2 LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2 1 Phaân loaïi traïng thaùi khoâ[.]

Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học MỤC LỤC TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Kết thí nghiệm 2 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1 Phân loại trạng thái không khí ẩm .3 2.2 Caùc thông số đặc trưng cho không khí ẩm 2.3 Phaân loại trạng thái nước .4 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .4 3.1 Mô hình thí nghieäm 3.2 Mô tả sơ đồ 4 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIEÄM 5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .6 BÀN LUẬN 11 PHUÏ LUÏC 15 7.1 Xác định thông số không khí 15 7.2 Xác định lưu lượng không khí chuyển động ống khí động 16 7.3 Tính toán dàn lạnh 16 7.4 Tính thiết bị sấy không khí 17 TAØI LIỆU THAM KHẢO 17 Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học TRÍCH YẾU : 1.1 Mục đích thí nghiệm: Mục đích thí nghiệm giúp sinh viên tìm hiểu thực tế số vấn đề lý thuyết học môn học Nhiệt động lực học kỹ thuật Từ giúp sinh viên có khái niệm chung môn học, hiểu vai trò áp dụng công nghiệp đời sống 1.2 Kết thí nghiệm: Bảng 1: Nhiệt độ không khí Hơi bão hoà Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) 1,7 2,3 2,73 Lần đo 3 Điểm Trước Dàn lạnh Điểm Trước thiết bị sấy Điểm Trước vòi phun Điểm Sau vòi phun t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 38 38 38 38 38 38 35 36 36 36 36 36 36 35 35 32 33 33 30 31 31 32 32 32 29 32 31 27 27 28 29 29 29 26 29 29 67 67 69 61 61 59 45 53 54 47 49 50 48 47 46 38 42 43 54 57 61 55 57 56 53 56 56 46 48 49 47 49 50 45 47 47 Hơi nhiệt Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) 1,7 2,3 2,73 Lần đo 3 Điểm Trước Dàn lạnh Điểm Trước thiết bị sấy Điểm Trước vòi phun Điểm Sau vòi phun t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 38 38 39 38 38 38 38 38 38 34 34 35 35 35 35 35 35 35 30 29 28 30 30 29 30 31 31 26 26 26 28 28 28 29 29 30 66 68 68 60 60 61 59 60 61 46 49 50 43 44 45 45 45 46 59 62 63 55 55 56 55 56 55 47 54 52 45 44 45 47 45 45 Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Bảng 2: Các số liệu khác 1,7 23 60 Vận tốc ống khí động v(m/s) Mẫu đo lượng nước tách từ giàn lạnh v1( ml) Thời gian lấy mẫu đo lượng nước t1(s) 2,3 21 60 2,73 20 60 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : 2.1 Phân loại trạng thái không khí ẩm: Các loại không khí ẩm:  Không khí ẩm chưa bão hòa : loại không khí ẩm mà lượng nước chứa chưa đến mức tối đa Không khí ẩm chưa bão hòa có khả chứa thêm nước Trạng thái nước không khí ẩm chưa bão hòa nhiệt Phần áp suất nước không khí ẩm chưa bão hòa nhỏ áp suất bão hòa nước ứng với nhiệt độ không khí ẩm (Ph < Phs)  Không khí ẩm bão hòa : không khí ẩm mà lượng nước chứa tới mức tối đa tức Gh = Ghmax Trong không khí ẩm bão hòa trạng thái nước bão hòa khô, phần áp suất nước không khí ẩm bão hòa áp suất bão hòa nước ứng với nhiệt độ không khí ẩm (Ph = Phs)  Không khí ẩm bão hòa : loại không khí ẩm mà lượng nước chứa tới mức tối đa chứa thêm nước ngưng tụ Nếu nhiệt độ thấp oC có băng tuyết Trạng thái nước không khí ẩm bão hòa bão hòa ẩm 2.2 THÔNG SỐ Độ ẩm tương đối Hàm ẩm (độ ẩm tuyệt đối) Nhiệt hàm Các thông số đặc trưng cho không khí ẩm : KÝ HIỆU  x (d,y) H (I) ĐƠN VỊ % Kg ẩm/ kg không khí khô KJ/ kg không khí khô ĐỊNH NGHĨA - Là tỷ số lượng ẩm có không khí với lượng ẩm tối đa chứa nhiệt độ áp suất P ρ ϕ= h 100 %= h 100 % Pbh ρbh Ph, Pbh : áp suất riêng phần áp suất bão hòa nước nhiệt độ - Là lượng ẩm chứa kg không khí khô M Ph ϕP bh 18 x= h × = × M kkk P−P h 29 P−ϕP bh H = Ckkk.t + (r + Cht).x = t + (2493 + 1,97t).x Ckkk = kJ/kg.độ : nhiệt dung riêng kkk t (oC) : nhiệt độ không khí r = 2493 kJ/kg.độ : nhiệt hóa nước 0oC Ch = 1,97 kJ/kg.độ : nhiệt dung riêng nước Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt độ bầu khô t (tk, ) o C Nhiệt động lực học - Xác định nhiệt độ không khí nhiệt kế thông thường - Khi cho nước bốc đoạn nhiệt không khí ẩm, Nhiệt độ bầu ướt tư Thế sấy  Nhiệt độ điểm sương ts o C o C o C nước bốc thu nhiệt  nhiệt độ không khí giảm xuống  giảm đến lúc nhiệt độ không thay đổi ta gọi nhiệt độ bầu ướt - Nó đặc trưng cho khả cấp nhiệt để làm bốc ẩm không khí - Là đại lượng đặc trưng cho khả hút ẩm không khí  = tk - tư - Làm lạnh không khí ẩm x = const đạt trạng thái bão hòa ( = 1), xuất sương ta gọi nhiệt độ điểm sương Đó nhiệt độ giới hạn việc làm lạnh không khí x = const 2.3 Phân loại trạng thái nước :  Hơi nước bão hòa : chất lỏng bay nhiệt độ sôi tạo nên áp suất bề mặt chất lỏng, áp suất tăng dần giá trị xác định P bh Lúc có cân động: lỏng bốc có nhiêu lỏng ngưng tụ.Ta nói: nước đạt trạng thái bão hoà  Hơi nhiệt : nước bão hòa gia nhiệt làm tăng nhiệt độ áp suất không đổi THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM : 3.1 Mô hình thí nghiệm : Sơ đồ nguyên lý mô hình thí nghiệm biểu diễn hình Nó ống khí động, không khí thổi qua từ đầu đến đầu ống làm lạnh dàn bốc máy lạnh, sấy nóng điện trở làm ẩm cách phun nước từ bình tạo 3.2 Mô tả sơ đồ: Không khí nhờ quạt gió (có cửa điều chỉnh lưu lượng) thổi qua ống khí động 2, làm lạnh giàn lạnh 4, sau sấy nóng điện trở thiết bị sấy 5, sau làm ẩm vòi phun thổi Ở vị trí trước sau thiết bị nằm ống khí động có đặt nhiệt kế bầu khô nhiệt kế bầu ướt để đo nhiệt độ độ ẩm không khí Tại đầu ống khí động có đặt đồng hồ đo vận tốc gió để xác định lưu lượng gió thổi qua ống Phía giàn lạnh có đặt dụng cụ đo thể tích nhằm xác định lưu lượng nước ngưng tụ từ không khí bị làm lạnh Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 8 8 Hình 1Hình : Sơ1:đồ hệ hệ thốthống ng thí mnhiệ nhiệ t độ Sơ đồ thínghiệ nghie äm t độ n g nlựgc lự học học Quạt gió Quạt gió Máy lạn3.h Máy lạn h t bị y nónngg khô g khí n gnđiệ n trở Thiết bị5.sấThiế y ngsấkhô khínbằ ngbằ điệ trở Nhiệt kế bầu khô Nhiệt kế9.bầ Đồungkhô hồ đo vận tốc gió Đồng hồ đo vận tốc gió Ốn gđộ khínđộ Ống2 khí g ng Dàn lạ n h Dàn lạnh Vòi phun Vòi6.phun hơi Nhiệt kế bầu ướt Nhiệt kế bầu ướt PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM : Trong thí nghiệm này, sinh viên phải thực công việc sau: 1) Xác định trạng thái không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm không khí vị trí trước giàn lạnh (cũng trạng thái không khí môi trường xung quanh), trước thiết bị sấy nóng không khí (sau giàn lạnh 4), trước vòi phun sau dàn phun (thải trời) Từ số liệu đo được, sinh viên phải vẽ trình thay đổi trang thái không khí giản đồ i - d sở sinh viên phải xác định enthalpy độ chứa không khí vị trí nói 2) Tính toán cân nhiệt ống khí động bao gồm công việc : xác định lưu lượng gió thổi qua ống, xác định suất lạnh giàn lạnh phụ tải nhiệt thiết bị sấy  Quy trình vận hành: 1) Bật công tắc tổng, kiểm tra đèn báo đủ ba pha tủ điện 2) Bật quạt thổi khí, điều chỉnh lưu lượng không khí cách đóng/ mở cửa gió 3) Bật công tắc máy lạnh 4) Bật công tắc điện trở gia nhiệt (sử dụng điện trở hay hai điện trở) Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 5) Bật nút điều khiển bình (ON) cho bão hoà Theo dõi nhiệt độ áp suất bình Nếu áp suất đạt 1,5 kg/cm2 bắt đầu mở van phun 6) Sau mở van phun hơi, để hệ thống chạy khoảng 15 giây nhằm đạt độ ổn định Lần lượt đo nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt vị trí Dùng ống đong kế đo lưu lượng nước ngưng phía sau dàn lạnh 7) Bật nút điều khiển bình (ON) cho nhiệt Để hệ thống tiếp tục chạy khoảng phút nhằm đạt ổn định tiến hành đo 8) Thay đổi chế độ hoạt động khác cách thay đổi vị trí cửa gió, tăng giảm điện trở, tăng giảm lượng phun vào Chú ý: Mực nước bình kiểm tra sau thí nghiệm (tắt điện trở) cách đóng mở van thông bình bình chứa nước để cấp thêm nước cho bình Mực nước cấp ngang với nhiệt kế bão hòa KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM : Bảng 3: Các thông số không khí ẩm trước dàn lạnh (môi trường) Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 1,7 2,3 2,73 Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalp y i1 (kJ/kg) Độ chứa d1 (kg/kg) 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 38 38 38 38 38 39 38 38 38 38 38 38 35 38 36 38 36 38 36 34 36 34 36 35 36 35 35 35 35 35 32 35 33 35 33 35 88.76 74.94 88.76 74.94 88.76 75.55 88.76 80.32 81.00 80.32 81.00 80.32 80.50 80.32 77.50 80.32 77.50 80.32 136.29 120.81 136.29 120.81 136.29 126.82 136.29 126.82 126.82 126.82 126.82 126.82 110.00 126.82 112.65 126.82 112.65 126.82 0.0382 0.0321 0.0382 0.0321 0.0382 0.0344 0.0382 0.0345 0.0350 0.0345 0.0350 0.0345 0.0292 0.0345 0.0298 0.0345 0.0298 0.0345 Bảng 4: Các thông số không khí ẩm trước thiết bị sấy( sau dàn lạnh) Trang Thí nghiệm trình thiết bị Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 1,7 2,3 2,73 Nhiệt động lực học Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalp y i2 (kJ/kg) Độ chứa d2 (kg/kg) 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 30 30 31 29 31 28 32 30 32 30 32 29 29 30 32 31 31 31 27 26 27 26 28 26 29 28 29 28 29 28 26 29 29 29 29 30 79.76 71.82 73.40 77.95 80.61 84.59 79.20 85.32 79.20 85.32 79.20 92.21 76.68 90.35 79.20 84.00 84.00 93.27 85.00 79.89 85.00 79.89 90.00 79.89 93.68 90.00 93.68 90.00 93.68 90.00 79.89 93.68 93.68 93.68 93.68 100.00 0.0214 0.0194 0.0211 0.0196 0.0230 0.0204 0.0240 0.0232 0.0240 0.0232 0.0240 0.0237 0.0196 0.0246 0.0240 0.0242 0.0242 0.0267 Bảng 5: Các thông số không khí ẩm trước vòi phun hơi( sau thiết bị sấy ) Trang Thí nghiệm trình thiết bị Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 1,7 2,3 2,73 Nhiệt động lực học Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalp y i3 (kJ/kg) Độ chứa d3 (kg/kg) 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 67 66 67 68 69 68 61 60 61 60 59 61 45 59 53 60 54 61 47 46 49 49 50 50 48 43 47 44 46 45 38 45 42 45 43 46 33.23 33.89 38.11 36.51 37.82 39.64 48.65 37.68 46.14 40.69 48.97 40.72 64.00 45.13 51.88 42.92 51.31 43.92 230.50 223.93 259.76 259.76 274.75 274.75 245.56 188.10 230.50 202.03 223.93 210.87 150.00 210.87 181.46 210.87 188.10 223.93 0.0620 0.0599 0.0717 0.0714 0.0781 0.0786 0.0704 0.0500 0.0652 0.0542 0.0631 0.0572 0.0405 0.0578 0.0493 0.0577 0.0514 0.0620 Baûng 6: Các thông số không khí ẩm sau vòi phun hơi( thải ) Trang Thí nghiệm trình thiết bị Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 1,7 2,3 2,73 Nhieät động lực học Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalp y i4 (kJ/kg) Độ chứa d4 (kg/kg) 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 54 59 57 62 61 63 55 55 57 55 56 56 53 55 56 56 56 55 46 47 48 54 49 52 47 45 49 44 50 45 45 47 47 45 47 45 64.85 51.60 61.47 66.52 52.59 56.20 62.65 56.06 65.98 53.61 72.96 52.82 61.45 62.65 60.95 52.82 60.45 56.06 223.50 230.50 245.56 334.65 259.76 300.18 230.50 210.87 259.76 202.03 274.75 210.87 210.87 230.50 230.50 210.87 233.75 210.87 0.0652 0.0667 0.0729 0.1041 0.0759 0.0905 0.0673 0.0591 0.0791 0.0564 0.0840 0.0588 0.0594 0.0673 0.0670 0.0588 0.0681 0.0591 Baûng 7: Các giá trị tính toán Trang Thí nghiệm trình thiết bị Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 1.7 2.3 2.73 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 Nhiệt động lực học Khối lượng riêng không khí (kg/ m3) Lưu lương không khí chuyển động ống khí động Gkk (kg/s) Năng suất lạnh dàn lạnh Qo (kW) 1.153 1.153 1.153 1.153 1.153 1.131 1.153 1.153 1.153 1.153 1.153 1.153 1.146 1.153 1.142 1.153 1.142 1.153 0.028225 0.028225 0.028225 0.028225 0.028225 0.027687 0.038187 0.038187 0.038187 0.038187 0.038187 0.038187 0.045052 0.045327 0.044894 0.045327 0.044894 0.045327 1.448 1.155 1.448 1.155 1.307 1.299 1.627 1.406 1.266 1.406 1.266 1.406 1.357 1.502 0.852 1.502 0.852 1.216 Lượng nước tách từ dàn lạnh theo lý thuyết Gnước (kg/ h) 1.707 1.290 1.738 1.270 1.544 1.395 1.952 1.553 1.512 1.553 1.512 1.485 1.557 1.615 0.937 1.681 0.905 1.273 Công suất thực tế dàn lạnh: Qo’ = Hp = 746 (W) = 0,746 (kW) Lượng nhiệt dòng điện cung cấp qua điện trở: - Một điện trở: Q’ = (kW) - Hai điện trở: Q’ = (kW) BÀN LUẬN : Trang 10 Lượng nước tách từ dàn lạnh theo thực tế G’nước (kg/h) 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 Phụ tải nhiệt thiết bị sấy không khí Q (kW) 4.1 4.1 4.9 5.1 5.2 5.4 5.8 3.7 5.2 4.3 5.0 4.6 3.2 5.3 3.9 5.3 4.2 5.6 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Câu : Giải thích thay đổi trạng thái không khí qua ống khí động dựa sư thay đổi độ ẩm không khí  Khi qua dàn lạnh: thay đổi trạng thái không khí biểu diễn đoạn thẳng AB BC - Trong giai đoạn đầu trình làm lạnh (AB): độ ẩm tuyệt đối d không khí không đổi (do hàm lượng nước không đổi) nhiệt độ không khí giảm dần xuống đến nhiệt độ điểm sương Độ ẩm tương đối  tăng dần đến trạng thái bão hòa  = Tại nhiệt độ điểm sương B, ứng với trạng thái bão hòa, nước bắt đầu ngưng tụ - Trong giai đoạn sau trình làm lạnh (BC): độ ẩm tương đối  không khí không đổi 1, lúc không khí đạt trạng thái bão hòa Do tiếp tục làm lạnh nên nhiệt độ không khí tiếp tục giảm Độ ẩm tuyệt đối d không khí giảm có nước ngưng tụ làm giảm hàm lượng nước không khí ẩm  Khi qua thiết bị sấy: thay đổi trạng thái không khí biểu diễn đoạn thẳng CD Độ ẩm tuyệt đối d không khí không đổi (do hàm lượng nước không đổi) nhiệt độ không khí tăng dần Độ ẩm tương đối  giảm dần  Khi qua vòi phun hơi: thay đổi trạng thái không khí biểu diễn đoạn thẳng nằm khoảng DE DE’ - Nếu sử dụng nước bão hòa : thay đổi trạng thái không khí biểu diễn đoạn DE Độ ẩm tuyệt đối d không khí tăng lên không khí nhận thêm ẩm Enthalpy i tăng lên không khí nhận thêm nhiệt lượng từ nước bão hòa - Nếu sử dụng nhiệt: thay đổi trạng thái không khí biểu diễn đoạn thẳng nằm DE DE’ Hơi nước nhiệt đoạn thẳng gần DE’ Độ ẩm tuyệt đối d không khí tăng lên không khí nhận thêm Trang 11 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học ẩm Enthalpy i tăng lên không khí nhận thêm nhiệt lượng từ nước nhiệt, độ tăng nhỏ so với sử dụng nước bão hòa Câu : Giải thích xác định độ ẩm không khí thông qua nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt  Nhiệt độ bầu khô: nhiệt độ hỗn hợp khí xác định nhiệt kế thông thường Nhiệt độ bầu khô cụng nhiệt độ không khí nhiệt độ không khí bầu thuỷ ngân tiếp xúc trực tiếp với không khí  Nhiệt độ bầu ướt: nhiệt độ ổn định đạt lượng nhỏ nước bốc vào hỗn hợp khí chưa bão hòa nước điều kiện đoạn nhiệt Nhiệt độ bầu ướt đo nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt bầu thủy ngân Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc đoạn nhiệt không khí ẩm thu nhiệt làm nhiệt độ không khí giảm, chờ nhiệt độ không thay đổi nhiệt độ nhiệt độ bầu ướt Do phải thường xuyên theo dõi để thêm nước vào cốc Không khí khô hay độ ẩm tương đối  bé nước xung quanh bầu nhiệt kế bay nhiều lớp không khí sát nhiều nhiệt lượng nhiệt độ bầu ướt bé hay độ chênh lệch nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt lớn Dó nhiên không khí khô tương đối  = độ chênh lệch nhiệt độ cực đại Ngược lại không khí ẩm bão hòa hay độ ẩm tương đối  = 100% nước quanh bầu nhiệt kế bay giá trị nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt hay độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt kế Có thể thấy, nhiệt độ bầu ướt nhiệt độ bão hòa tương ứng với phân áp suất bão hòa nước không khí ẩm Như vậy, độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt đặc trưng cho khả nhận ẩm không khí kỹ thuật sấy người ta gọi sấy  Như sấy bằng:  = tk - tư Từ nhiệt độ tư gióng theo đường t = const, cắt đường  = điểm A Trang 12 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Từ A theo đường i = const cắt đường tk điểm B B trạng thái không khí xác định hai thông số tk tư Đường  = const qua B cho biết độ ẩm tương đối không khí  Xác định độ ẩm không khí thông qua nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt: Độ ẩm tương đối không khí  xác định ẩm kế Hiện có nhiều loại ẩm kế Tuy ẩm kế hoạt động theo nhiều nguyên lý khác có sở nhiệt động Sau giới thiệu sở Các loại ẩm kế xác định độ ẩm tương đối không khí dựa hiệu số nhiệt độ nhiệt kế khô nhiệt kế ướt (t – t ư) Giả sử q1 nhiệt lượng mà không khí cung cấp cho bầu thủy ngân nhiệt kế ướt q nhiệt lượng mà nước quanh bầu thủy ngân tiêu tốn để bay Rõ ràng ta có: q1 = q2 (1) Theo lý thuyết truyền nhiệt thì: q1 =  (t – tư) (2) Và : q2 = qm.r (3) 2 Trong  (W/m K) hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên, q m (kg/m s) cường độ bay r nhiệt ẩm hóa Cường độ bay qm (kg/m2.s) tính gần theo công thức Dalton qua hệ số bay m (kg/m2.s.bar) độ chênh lệch áp suất phân áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ nhiệt kế ướt pm phân áp suất pa nướ không khí ẩm: q m=α m ( p m− pa ) 760 B Trong đó: B áp suất khí trời nơi ta xác định độ ẩm tương đối  Dễ dàng thấy áp suất khí trời B đo bar công thức viết lại dạng: q m=α m ( p m− pa ) , 013 B (4) Thay giá trị q1 theo (2) q2 (hay qm) theo (3), (4) vào (1) được: α pm – pa = α m ,013 r B(t – tư) = A.B.( t – tư) α Trong đó: A = α m ,013 r (5) (6a) Hệ số A gọi hệ số ẩm kế phụ thuộc vào hệ số trao đổi nhiệt  hệ số bay m Các hệ số lại phụ thuộc vào tốc độ chuyển động tự nhiên không khí Như vậy, xem A = f(v) Thực nghiệm cho thấy tốc độ v < 0,5m/s A = 66.10 -5 v > 0,5m/s hệ số A xác định theo công thức sau: ( A= 65+ , 75 10−5 V ) (6b) Từ (5) rút phân áp suất pa nước : pa = pm – A.B.(t – tư) pa Mà:  = pb Trang 13 (7) Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học  Ta có công thức xác định độ ẩm tương đối không khí  theo áp suất bão hòa pb độ chênh nhiệt (t – tư) pm A B ϕ= − (t−t ö ) pb pb (8) Trong (8) pm pb áp suất bão hòa pm áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ nhiệt kế tư pb áp suất bão hào ứng với nhiệt độ nhiệt kế khô t Như vậy, hoàn toàn xác định độ ẩm tương đối không khí biết nhiệt độ nhiệt kế khô t nhiệt độ nhiệt kế ướt tư Câu : So sánh trình làm lạnh, sấy nóng phun nước vào không khí ẩm đồ thị i – d lý thuyết thực tế Sự thay đổi trạng thái không khí qua ống khí động biểu diễn đồ thị từ đến Nhìn chung, chúng có dạng sau:  Khi qua dàn lạnh (AB, BC) : thay đổi trạng thái không khí không giống so với lý thuyết Tại vị trí cuối trình làm lạnh (điểm C), trạng thái không khí bão hòa lý thuyết mà trạng thái chưa bão hòa Đó không khí khỏi dàn lạnh nhận thêm nhiệt lượng từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khô nhiệt kế bầu ướt  Khi qua thiết bị sấy (CD) : thay đổi trạng thái không khí không giống so với lý thuyết Quá trình sấy nóng diễn điều kiện độ ẩm tuyệt đối d không đổi lý thuyết mà d lại tăng dần Đó không khí sau khỏi thiết bị sấy nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khô nhiệt kế bầu ướt  Khi qua vòi phun nước (DE, DE’) : thay đổi trạng thái không khí giống với lý thuyết Do môi trường xung quanh không ảnh hưởng nhiều đến kết Trang 14 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Câu : So sánh giá trị tính toán theo lý thuyết thực tế  Năng suất lạnh dàn lạnh : - Theo lý thuyết: Qo = (1,3  1,8) kW - Thực tế: Qo’ = 0,746 kW -  Giá trị tính toán theo lý thuyết lớn so với suất lạnh thực máy Đó có mát nhiệt môi trường xung quanh, làm cho nhiệt lượng mà không khí tỏa lớn nhiệt lượng mà dàn lạnh nhận  Lượng nước tách từ dàn lạnh : - Theo lý thuyết: Gnước = (1,3  1,7) kg/h - Thực tế: G’nước = (1,2  1,6) kg/h  Giá trị tính toán theo lý thuyết xấp xỉ với giá trị thực tế  Lượng nhiệt thiết bị sấy cung cấp : - Theo lý thuyết: Q = (1,0  1,4) kW - Thực tế: Q’ = kW  Giá trị tính toán theo lý thuyết nhỏ so với thực tế Đó có mát nhiệt môi trường xung quanh, làm cho nhiệt lượng mà không khí nhận nhỏ nhiệt lượng thiết bị sấy cung cấp Câu : Nguyên nhân dẫn đến sai số thực tế lý thuyết - Sai số đọc nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt đồng hồ số: số đồng hồ số thường không ổn định mà dao động khoảng  2oC nên số đọc không xác - Sai số đo lưu lượng nước ngưng: đọc thể tích ống đong bấm thời gian chưa xác - Sai số thiết bị: lưu lượng khí vào không ổn định, thiết bị không cách nhiệt cách ẩm tuyệt môi trường xung quanh,… - Sai số tính toán: sai số việc tra giá trị , i, d giản đồ i – d Câu : nh hưởng chế độ thí nghiệm đến thay đổi trạng thái không khí ẩm Khi thay đổi chế độ hoạt động cách thay đổi vị trí cửa gió, tăng giảm lượng phun vào ảnh hưởng không đáng kể đến thay đổi trạng thái không khí qua ống khí động PHỤ LỤC : 7.1 Xác định thông số không khí: Trên giản đồ i – d, vào nhiệt độ nhiệt kế khô nhiệt kế ướt, ta xác định độ ẩm tương đối  (%), enthalpy i (kJ/kg) độ chứa d (kg/kg) không khí điểm 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 không khí cần xác định Từ A theo đường i = const cắt đường tk điểm B B trạng thái không khí xác định hai thông số tk tư Đường  = const qua B cho biết độ ẩm tương đối không khí Từ B kẻ đường thẳng vuông góc với trục d, từ ta xác định giá trị d Trang 15 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 7.2 Xác định lưu lượng không khí chuyển động ống khí động : Lưu lượng trọng lượng Gkk (kg/s) không khí chuyển động ống khí động xác định công thức sau đây: Gkk = v.F  (9) Trong đó:  v: vận tốc gió đo đầu vào ống khí động (Bảng 1), m/s  F = 0,0144 m2: diện tích miệng ống khí động  : khối lượng riêng không khí (Bảng 7), kg/m3 Trong trường hợp này,  xác định theo nhiệt độ t (oC) nhiệt kế khô đầu vào ống khí động Bảng : Khối lượng riêng không 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 7.3 Tính toán dàn lạnh : 7.3.1 Năng suất lạnh dàn lạnh Qo: Qo = Gkk (i1 – i2), kW Trang 16 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 (10) Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Trong đó:  Gkk: lưu lượng trọng lượng không khí chuyển động ống khí động, xác định theo công thức (1), kg/s  i1 i2: enthalpy không khí vào khỏi dàn lạnh (Bảng Bảng 3) , kJ/kg 7.3.2 Lượng nước tách từ dàn lạnh theo tính toán lý thuyết G nước : Gnước = 3600 Gkk (d2 – d1), kg/h (11) Trong đó:  d1 d2: độ chứa không khí vào khỏi dàn lạnh (Bảng Bảng 3), kg/kg 7.3.3 Lượng nước thực tế tách từ dàn lạnh G’nước : ,06 V G,nước = τ1 , kg/h Trong đó:  V1: mẫu đo lượng nước tánh từ dàn lạnh (Bảng 1), ml  1: thời gian lấy mẫu đo lượng nước nói (Bảng 1), phút Với: τ ( s) τ ( phút )= 60 (12) 7.4 Tính thiết bị sấy không khí : 7.4.1 Phụ tải nhiệt thiết bị sấy không khí Q : Q = Gkk (i3 – i2), kW (13) Trong đó:  i2 i3: enthalpy không khí vào khỏi thiết bị sấy nóng không khí (Bảng Bảng 4), kJ/kg 7.4.2 Lương nhiệt dòng điện cung cấp qua điện trở : Q’= 1kW (một điện trở) Q’= 2kW (hai điện trở) TÀI LIỆU THAM KHẢO : [1] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị Công Nghệ Hóa Học & Thực phẩm – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [2] Trần Văn Phú, “Tính toán thiết kế hệ thống sấy”, Nhà xuất Giáo dục, 2002, 360tr Trang 17