I TRÍCH YẾU 2 1 Mục đích 2 2 Nội dung và yêu cầu thí nghiệm 2 3 Sơ lược phương pháp thí nghiệm 2 4 Kết quả thí nghiệm 3 II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 3 1 Phương trình cân bằng nhiệt 4 2 Hệ số truyền nhiệt t[.]
I TRÍCH YẾU .2 Mục đích 2 Nội dung yêu cầu thí nghiệm Sơ lược phương pháp thí nghiệm Kết thí nghiệm II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Phương trình cân nhiệt: Hệ số truyền nhiệt tổng quát: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt) phía dịng nước lạnh chảy ống (N hay tr) III Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: .7 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .8 Thiết bị thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm IV V KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 10 BÀN LUẬN .15 VI PHỤ LỤC 19 Xử lí sơ kết đo 19 Xác định thơng số phục vụ tính toán 19 I TRÍCH YẾU Mục đích - Giúp sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết truyền nhiệt đối lưu - Giúp sinh viên làm quen với cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị phương pháp thí nghiệm trao đổi nhiệt đối lưu - Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt dịng lưu chất khơng có biến đổi pha dịng lưu chất có biến đổi pha với chế độ ngưng tụ chảy màng hai trường hợp; đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng - So sánh hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt lý thuyết với hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt thực nghiệm - Thiết lập cân nhiệt lượng trình trao đổi nhiệt đối lưu Nội dung yêu cầu thí nghiệm a Nội dung Ở thí nghiệm này, cần đo đại lượng sau - Nhiệt độ vào dòng lạnh (nước chảy ống) - Nhiệt độ vách ống truyền nhiệt (thành ống phía nước ngưng tụ) vị trí tương ứng với đầu vào đầu dòng lạnh - Nhiệt độ, lượng nước ngưng tụ chảy thời gian đo lượng nước - Lượng nước chảy ống đứng thời gian đo lượng nước - Áp suất bão hoà ngưng tụ buồng thí nghiệm b Yêu cầu - Sinh viên phải nắm vững lý thuyết hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị phương pháp thí nghiệm trước tiến hành thí nghiệm - Thí nghiệm phải có người thực để vận hành thiết bị đo đại lượng cần thiết - Nếu lý khơng thực đầy đủ thí nghiệm theo yêu cầu thí nghiệm tối thiểu phải thí nghiệm với vị trí chảy tràn mức: 0; ½; 1; ½ - Thí nghiệm phải tiến hành chế độ truyền nhiệt ổn định Sơ lược phương pháp thí nghiệm - Chuẩn bị dụng cụ điều kiện thí nghiệm - Chuẩn bị cấp nước lạnh - Chuẩn bị cấp nước - Tiến hành thí nghiệm - Chuyển thí nghiệm - Kết thúc thí nghiệm Kết thí nghiệm Bảng 1: Kết thí nghiệm Vị trí chảy tràn 1/2 3/4 1 o t1 C 42 40 41 40 40 o t2 C 111 112 112 112 114 t3 o C 86 72 67 63 58 t4 o C 111 110 110 109 109 Nhiệt độ theo T1 o F 209 206 209 209 211 Nhiệt độ theo T2 o F 240 239 239 239 242 Áp suất theo P1 PSI 11 11 11 10,5 10,5 Áp suất theo P2 PSI 12 11,5 12,5 12 12 Lượng nước ngưng 35 32 24 25 41 10 60 46 40 36 52 66 68 52 45 58 12 Thời gian đo lượng nước ngưng t' o C Nhiệt độ nước ngưng C ml Lượng nước chảy ống 470 365 450 530 600 13 Thời gian đo lượng nước chảy ống 60 30 30 30 28 STT Các đại lượng đo ml s 11 II - s LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Sự truyền nhiệt nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ngồi ống đứng với dịng nước lạnh chảy ống dạng truyền nhiệt đặc trưng trình: trao đổi nhiệt đối lưu trường hợp có biến đổi pha (hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống đứng) trao đổi nhiệt đối lưu dịng lưu chất khơng có biến đổi pha (dịng nước lạnh chảy ống) Bỏ qua nhiệt trở thành ống 1/2 - Sự ngưng tụ nước thiết bị thí nghiệm xem ngưng tụ với màng chảy xếp lớp (chảy màng) - Dòng nước lạnh chảy ống đứng (gọi tắt dòng lạnh) thực hiệntruyền với 2nhiệt chế Hình 1: Sơ đồ chế đối lưu độ chảy: chuyển động tự nhiên chuyển động cưỡng - Sơ đồ chế truyền nhiệt đối lưu biểu diễn hình v , c : bề dày thành ống bề dày màng nước ngưng tụ, m dtr , d ng : đường kính ngồi, m Ftr , Fng : diên tích bề mặt bên bên ngồi ống đứng có chiều cao H tS : nhiệt độ nước bão hoà, o C t N : nhiệt độ trung bình nước ống, o C tvtr , tvng : C ng : o nhiệt độ trung bình vách vách ngồi ống, C hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ (phía lưu chất bên ngồi), W / m K N tr : hệ số cấp nhiệt phía nước lạnh (phía lưu chất ống), W / m K q : mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W / m K Phương trình cân nhiệt: - Nhiệt lượng dịng nước lạnh nhận được: Q1 = GNCPN(t3 – t1), W - Nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ: Q2 = GC[r + CPC(tS - t C )], W - (1) (2) Trong trường hợp truyền nhiệt ổn định khơng có tổn thất nhiệt, ta có phương trình cân nhiệt sau: Q = Q1 = Q2 = GNCPN(t3 – t1) = GC[r + CPC(tS - t C )] - Trong đó: GN, GC : lưu lượng khối dòng nước ống dòng nước ngưng tụ, kg/s t1, t3 : nhiệt độ đầu cuối dòng nước chảy ống, oC tS : nhiệt độ nước bão hòa ngưng tụ áp suất thí nghiệm, oC tC : nhiệt độ trung bình nước ngưng tụ, oC (3) tC t’C t S t 'C o , C (4) : nhiệt độ nước ngưng tụ chảy (trong thực tế t’ C nhiệt độ lạnh nước ngưng tụ), oC CPN : nhiệt dung riêng nước chảy ống, xác định nhiệt độ trung bình nước, J/kg.K t t t N ,o C (5) CPC : nhiệt dung riêng nước sau ngưng tụ nhiệt độ t C , J/kg.K r - Sự cân nhiệt thực phương trình truyền nhiệt đối lưu : ẩn nhiệt ngưng tụ nước bão hòa nhiệt độ tS, J/kg chế độ ổn định khơng có tổn thất nhiệt: Q = Q’1 = Q’2 - Trong đó: Q’1 = qtrFtr = tr(tVtr - t N )Ftr, W tr Q '1 , W / m K (tVtr t N ) Ftr (6) Q’2 = qngFng = ng(tS - tVng)Fng, W ng - Q '2 , W / m K (t S tVng ) Fng (7) Theo lý thuyết: Q’1 = Q’2 = Q1 = Q2 = Q - Từ công thức (6) (7) xác định hệ số cấp nhiệt thực nghiệm phía dịng lạnh ống (tr) hệ số cấp nhiệt phía nước bão hịa ngưng tụ bề mặt ống (ng) - Trong trường hợp nhiệt trở vách truyền nhiệt khơng đáng kể (ống đồng có hệ số dẫn nhiệt lớn: V = 1272 W/mK thành ống mỏng), ta có: tVtr tVng t Vtr , t Vng t2, t4 t2 t4 o , C (8) : nhiệt độ trung bình vách vách ống truyền nhiệt, oC : nhiệt độ thành đầu vào (đầu dưới) đầu (đầu trên) ống, oC Hệ số truyền nhiệt tổng quát: K Q , W / m2 K Ftr tlog (9) Q : nhiệt lượng tính theo cơng thức (1) t log (tS t3 ) (tS t1 ) ,K (t S t3 ) ln (tS t1 ) (10) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt) phía dịng nước lạnh chảy ống (N hay tr) - Hệ số cấp nhiệt N (hay tr) xác định tùy thuộc vào dạng trao đổi nhiệt (đối lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng bức) chế độ chảy dòng lưu chất: chảy xếp lớp (chảy màng), chảy rối hay chế độ chuyển tiếp - Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên hay cưỡng phân biệt dựa theo giá trị tỷ Gr 2,5 số Re : Re Ở đây: wdtr 4GN dtr (11) Với: w : vận tốc dòng, m/s : độ nhớt động học lưu chất, m2/s : khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 a Trường hợp đối lưu tự nhiên - Hệ số cấp nhiệt N (hay tr) trường hợp đối lưu tự nhiên xác định từ chuẩn số Nusselt (Nu): Gr Pr dtr Nu 32 H - Trong đó: 0,75 H 1 exp 16 dtr Gr Pr (12) d d Nu N tr N tr gdtr t Gr 2 t tVtr t N Pr= - v a Các thông số vật lý nước xác định nhiệt độ trung bình: tN t1 t , oC b Trường hợp đối lưu cưỡng - d RePr tr 10 H Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với : 1/3 dtr Nu 1,86 Re.Pr H Vtr tVtr d tr Ở chế độ chuyển tiếp (2300 < Re < 10000) với 0,7 < Pr < 120 H > 50 : 0,8 Nu 0, 023Re Pr (13) t t t N ,o C Các thông số vật lý xác định nhiệt độ trung bình Riêng Vtr xác định nhiệt độ trung bình vách - 0,14 (14) Nếu bỏ qua ảnh hưởng lực nâng với dịng chảy ta áp dụng cơng thức Mikhaev để tính Nu*: Nu * M Pr Pr 0,43 PrV tr 0,14 f (Re) Giá trị thực nghiệm M cho bảng Bảng 2: Giá trị thực nghiệm M Re.10-3 2,2 2,3 2,5 3,5 M 2,2 3,6 4,9 7,5 10 12, Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: 16, 10 20 24 27 30 33 - Hệ số cấp nhiệt trường hợp ngưng tụ tinh khiết bão hòa xác định tùy thuộc vào chế độ chảy dòng lỏng ngưng tụ - Các trường hợp chất ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt ngưng tụ tinh khiết bề mặt ống đứng xác định theo công thức lý thuyết Nusselt (xác lập phương pháp giải tích): 0,25 gr C 0,943 S C C C H t m - - (16) t t t t S tVng t S , K Ở đây: tm Các thông số vật lý xác định nhiệt độ trung bình t S t Vng , oC Riêng rS xác định nhiệt độ tS nước bão hịa - Cơng thức (16) biến đổi phương trình tiêu chuẩn đồng dạng sau: 0,25 H C rS gH NuC C 0,943 C CPC (t S tV ) C C ng C CPC m 0,25 0,25 = 0,943(Ga C PrC K ) m 0,943( K o ) m - (17) Ở đây: rS K= - C PC (t S t Vng ) chuẩn số đồng dạng Kutalelagze Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng không phụ thuộc vào vận tốc (tức không phụ thuộc vào Re), hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ chảy màng xác định từ chuẩn số Nu theo công thức thực nghiệm sau đây: * C Nu 0, 42(Ga.Pr.K ) - S V ng 0,25 0,28 o S 0, 42( K ) S V ng 0,25 (18) Khác với công thức (16) thông số vật lý xác định nhiệt độ t S Riêng PrVng III 0,28 S xác định nhiệt độ trung bình vách ngồi tVng t2 t4 o , C DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Thiết bị thí nghiệm - Ở thiết bị thí nghiệm, q trình truyền nhiệt xảy tren ống đồng đặt đứng với kích thước sau: Chiều cao : H 60,96cm 0, 61m Đường kính ngồi : Đường kính : d tr 13,8mm 0, 0138m Bề dày thành ống : 1mm 0, 001m Hệ số dẫn nhiệt ống đồng : d ng 15,8mm 0, 0158m v 1272W / m K Phương pháp thí nghiệm a Chuẩn bị - Chuẩn bị dụng cụ điều kiện thí nghiệm Chuẩn bị ống đong đo nước ngưng tụ Chuẩn bị ống đong đo nước chảy ống Chuẩn bị nhiệt kế đo nhiệt độ nước ngưng tụ chảy Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đo thời gian nước chảy ống thời gian nước ngưng tụ chảy Kiểm tra nguồn điện, nguồn nước dụng cụ đo thiết bị thí nghiệm - Chuẩn bị cấp nước lạnh Khoá van V1, V4, S1 mở van V2 V5 Điều chỉnh chảy tràn vị trí mong muốn theo yêu cầu thí nghiệm Mở van V1 điều chỉnh để giữ mực nước ổn định bình chảy tràn - Chuẩn bị cấp nước Khoá van: S1, S3, S5, V3, V6 V8 Mở van S4 xả ngưng dư khoá lại Mở van V7 Cho nước vào bình chứa đến ¾ chiều cao bình mở nắp bình Mở van V cấp nước cho nồi đun khoá van V mức nước nồi đun đạt 2/3 chiều cao ống mức Đóng van V7 Cấp điện cho điện trở đun nước R1 áp suất đạt 13 PSI Cấp điện cho điện trở R2 để gia nhiệt cho nước (nếu có R2) b Tiến hành thí nghiệm - Điều chỉnh dòng nước lạnh chảy ống tho yeu cầu thí nghiệm - Khi áp suất nồi đun đạt 15 PSI, mở hoàn toàn van V từ từ mở van V6 điều chỉnh để nồi có áp suất dư khoảng 12 PSI Van V6 phải mở để đủ ngưng tụ bề mặt ống truyền nhiệt áp suất buồng thí nghiệm áp suất khí - Khi trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định, tiến hành đo đồng loạt đại lượng: Lượng nước ngưng tụ chảy khoảng thời gian định nhiệt độ nước ngưng tụ Lượng nước chảy ống khoảng thời gian định Nhiệt độ t1, t2, t3, t4 (đồng hồ số) Áp suất nồi (áp kế P1) Nhiệt độ nồi (đồng hồ đo nhiệt độ T2) Nhiệt độ nước nồi (đồng hồ đo nhiệt độ T1) Áp suất đo đồng hồ đo áp suất P2 Nhiệt độ vào buồn ngưng tụ đo đồng hồ nhiệt độ T3 Trong đo thường xuyên quan sát mức nước bình chảy tràn mức nước nồi c Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác - Sau đo xong, ngắt điện cấp cho nồi hơi, đóng van V6, V7, mở van xả S5 Nạp nước vào bình Mở van V cấp nước cho nồi khoá V lại, khoá van xả S5 - Khoá van xả V1, mở vòi xả S4 để xả nóng khố vịi S4 lại - Chuyển vị trí chảy tràn theo yêu cầu thí nghiệm lặp lại quy trình thao tác thí nghiệm trước - Các thí nghiệm tiến hành với cá vị trí ống chảy tràn sau: Vị trí “0”: đối lưu tự nhiên V trớ ẳ, ẵ, v ẵ (inch): i lưu cưỡng d Kết thúc thí nghiệm Trình tự thao tác kết thúc thí nghiệm - Ngắt cầu dao điện cho nồi - Ngắt điện cho đồng hồ đo nhiệt độ số - Khoá van nguồn nước - Khoá mở van trạng trước làm thí nghiêm IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng 3: Xử lý sơ kết Vị trí chảy tràn 1/2 3/4 1 o t1 C 42 40 41 40 40 t2 o C 111 112 112 112 114 t3 o C 86 72 67 63 58 t4 o C 111 110 110 109 109 tc' o C 66 68 52 45 58 PS bar 1,7585 1,7585 1,7585 1,7240 1,7240 ts o C 115,0 115,0 115,0 114,5 114,5 64 56 54 51,5 49 111 111 111 110,5 111,5 111 111 111 110,5 111,5 113 113 113 112,5 113 90,50 91,50 83,50 79,75 86,25 47 55 57 59 62,5 0,011987 0,014793 0,017444 0,021182 STT Các đại lượng đo 10 t t tN , o C t t tVng , o C tVtr tVng o C 11 tm t s tVng , oC 1/2 13 t t' tC S C , o C t tVtr tVng , K 14 GN kg / s 0,007685 15 GC kg / s 0,000553 0,000660 0,000569 0,000659 0,000748 12 Bảng 4: Xác định thông số Các thông số Vật lí CPN J / kg K Nước chảy ống Nước Vị trí chảy tràn 1/2 3/4 1 1/2 4184 4180 4180 4180 4180 W / m K 0,6666 0,6546 0,6524 0,6496 0,648 kg / m 981,1 985,2 986,2 987,4 988,5 107 m / s 4,78 5,48 6,02 6,19 5,88 104 K 5,500 5,020 4,880 4,710 4,530 104 N s / m 4,418 5,064 5,146 5,360 5,588 tr 104 N s / m 2,535 2,535 2,535 2,548 2,522 C W / m K 0,6851 0,6851 0,6851 0,6851 0,6851 C kg / m3 948,2 948,2 948,2 948,6 948,2 C N s / m2 0,2485 0,2485 0,2485 0,2498 0,2485 4230 4230 4230 4230 4230 CPC 103 J / kg K 0,6855 0,6855 0,6855 0,6855 0,6855 S W / m K 1,505 1,505 1,505 1,512 1,512 PrS 1,565 1,565 1,565 1,573 1,558 PrVtr 946,6 946,6 946,6 947 947 S 4230 4230 4230 4230 4230 CPS J / kg K 2221 2221 2221 2222,3 2222,3 C m2 / s ngưng tụ Hơi nước Bảng 5: Tính tốn nhiệt lượng, xác định nhiệt tổn thất Vị trí chảy tràn 1/2 3/4 1 1/2 Q1 W 1414,82 1603,37 1607,70 1677,03 1593,77 Q2 W 1285,77 1530,55 1339,35 1560,74 1750,74 Q W -129,05 -72,82 -268,35 -116,30 156,97 Q % -9,12 -4,54 -16,69 -6,93 9,85 Bảng 6: Tính tốn hệ số truyền nhiệt Vị trí tẩm chảy tràn Các đại lượng Trao đổi nhiệt phía nước chảy ống Pr PrVtr Re Gr NuN N TT W / m K N TN W / m K C TT Trao đổi W / m K nhiệt C TN phía nước W / m K ngưng tụ Nu C TT 1/2 3/4 1 1/2 2,81 3,20 3,32 3,46 3,62 1,57 1511,99 2,92 10,36 1,57 2048,43 2,37 8,55 1,57 2298,93 1,98 8,90 1,57 2632,84 1,87 18,95 1,56 3361,24 2,11 23,39 500,65 405,36 420,78 891,99 1098,35 1138,27 1102,33 1066,53 1074,81 964,24 1692,97 1692,97 1692,97 1691,36 1819,48 10616,14 12637,20 11058,54 12886,42 19273,63 1507,39 1507,39 1507,39 1505,95 1620,03 Q Q1 , W Truyền nhiệt tổng quát tlog , K KTT , W / m K KTN , W / m2 K ' KTT , W / m K ' KTT / KTT 1414,82 47,66 386,38 1122,46 386,27 0,99970 Hình 2: Đồ thị biểu diễn quan hệ 1603,37 57,52 327,05 1053,96 326,97 0,99974 1607,70 60,07 337,02 1012,10 336,93 0,99974 1677,03 62,29 584,00 1017,97 583,73 0,99954 1593,77 65,09 684,90 925,93 684,53 0,99946 Nu N Re 025 020 f(x) = 0.01 x − 5.78 R² = 0.73 015 Nu 010 005 000 1,000 1,800 2,600 3,400 Re Hình 3: Đồ thị biểu mối quan hệ K tt Re 800 600 400 K tt 200 000 1,000 2,000 3,000 4,000 Re Hình 4: Mối tương quan 1,400 N TT N TN 1,100 aNTT Linear (aNTT) aNTN Linear (aNTN) 800 500 200 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Re Hình 5: Mối tương quan C TT C TN 25,000 20,000 15,000 aCTT Linear (aCTT) aCTN Linear (aCTN) 10,000 5,000 000 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 Re Hình 6: Mối tương quan KTT KTN 1,200 1,000 800 Ktt Linear (Ktt) Ktn Linear (Ktn) 600 400 200 000 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 Re V BÀN LUẬN Câu 1: Giải thích thí nghiệm với chảy tràn mức “0” mà nước ống chảy - Mức “0, ¼, ẵ, ắ, 1, ẳ,1 ẵ l khong cỏch tớnh theo inch mực nước bình chảy tràn so với vị trí cao ống dẫn nước lạnh bình trao đổi nhiệt - Trước thí nghiệm, chảy tràn để vị trí “0” cấp đủ nước cho bình chảy tràn nước khơng chảy ống đứng ngồi lúc mực nước bình chảy tràn với vị trí cao ống P = nước khơng thể chảy khơng có chênh lệch áp suất - Khi tiến hành thí nghiêm với chảy tràn vị trí “0” nước ống đứng có chảy ta dùng nước để cấp nhiệt làm cho dòng lạnh bị nóng lên vào buồng thí nghiệm có đối lưu nhiệt tự nhiên Đó tượng chuyển động lưu chất có chênh lệch mật độ (khối lượng riêng) vùng có nhiệt độ khác Câu 2: Nhận xét mức độ tổn thất nhiệt - Độ tổn thất nhiệt Bảng 7: Độ tổn thất nhiệt DQ(%) -9,12 Vị trí chảy tràn 1/2 3/4 -4,54 -16,69 -6,93 1/2 9,85 - Ta thấy độ tổn thất nhiệt vị trí ban đầu tương đối nhỏ, trừ vị trí ¾ 10% Riêng vị trí thứ độ tổn thất nhiệt dương, lượng nhiệt toả nước ngưng tụ lớn lượng nhiệt mà nước lạnh nhận Câu 3: Nhận xét giải thích ảnh hương vị trí chảy tràn lên hệ số tr , ng , K - Theo lý thuyết: - Khi vị trí chảy tràn cao (N)TT tăng vì: Tấm chảy tràn cao chênh lệch cột áp lớn lưu lượng dòng lạnh tăng vận tốc dòng lạnh tăng Re tăng Tấm chảy tràn cao hiệu truyền nhiệt thấp nhiệt độ trung bình dòng lạnh giảm Pr tăng Nu tăng (công thức (13)) (N)TT tăng - Theo tính tốn nhóm: sai số thao tác thí nghiệm, số liệu thu khơng hợp lý làm cho giá trị (N)TT không theo quy luật tăng giảm (N)TT vị trí chảy tràn ½ cao - Theo lý thuyết: - Khi vị trí chảy tràn cao (N)TN nhìn chung giảm vì: ngoại trừ vị trí chảy tràn (đối lưu tự nhiên) vị trí chảy tràn cao (đối lưu cưỡng bức), nhiệt lượng mà dòng lạnh nhận thay đổi khơng đáng kể, cịn t t Vtr t N tăng (do hiệu truyền nhiệt giảm) nên theo công thức (6) tr giảm - Theo tính tốn nhóm: sai số thao tác thí nghiệm, số liệu thu khơng hợp lý làm cho giá trị (N)TN không theo quy luật tăng giảm (N)TN vị trí chảy tràn ½ cao - Theo lý thuyết: Khi vị trí chảy tràn cao C tăng Do nhiệt lượng mà dịng nóng tỏa tăng tVng tăng nên theo công thức (7) ng tăng Q' ng (t S tVng ) Fng , W/m2.K Do sai số thao tác thí nghiệm, làm cho giá trị tăng giảm khơng theo quy luật Giải thích vị trí chảy tràn với KTT Theo lý thuyết: Khi vị trí chảy tràn cao KTT tăng Do (N)TT (C)TT tăng KTT - 1 ( N )TT ( C )TT ( N )TT ( C )TT ( N )TT ( C )TT , W/m2.K Giải thích vị trí chảy tràn với KTN Q K , W / m K Ftr tlog Nói chung khó nhận xét giải thích cách xác ảnh hưởng vị trí chảy tràn áp suất vào buồng thí nghiệm P3 vị trí chảy tràn khác độ mở van V6 dòng vào buồng thí nghiệm khác nhau, ảnh hưởng đến tính xác việc so sánh Bên cạnh đó, cịn có sai số q trình thí nghiệm Câu 4: So sánh giải thích mối tương quan giá trị tính tốn giá trị thực nghiệm hệ số cấp nhiệt phía nước ống, phía nước ngưng tụ ngồi ống hệ số truyền nhiệt tổng quát - Hệ số cấp nhiệt phía dịng nước lạnh chảy ống: Dựa vào đồ thị hình Hầu hết giá trị thực nghiệm lớn tính tốn - Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ ngồi ống: Dựa vào đồ thị hình Tất vị trí chảy tràn (C)TN > (C)TT - Hệ số truyền nhiệt tổng quát: Dựa vào đồ thị hình Tất giá trị thực nghiệm lớn tính tốn - Giải thích: Theo lý thuyết, giá trị thực nghiệm phải giá trị tính tốn Nhưng thực nghiệm lớn nhỏ tính tốn Bởi vì: giá trị thực nghiệm giá trị tính dựa giả thiết không xảy mát nhiệt Và nhiệt lượng Q cơng thức tính giá trị thực nghiệm nhiệt lượng mà dòng nước lạnh nhận Nhưng thực tế ln xảy mát nhiệt, nghĩa nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ ln lớn nhiệt lượng dịng nước lạnh nhận Cho nên giá trị tính tốn hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt lớn giá trị thực nghiệm Có giá trị thực nghiệm lớn giá trị tính tốn, có sai số q trình thí nghiệm Câu 5: Nhận xét ảnh hưởng nhiệt trở lên thành ống - V Ảnh hương nhiệt trở V không đáng kể - K tt' 1 K Ta thấy tỉ lệ tt nên bỏ qua ảnh hưởng nhiệt trở Câu 6: Nhận xét độ tin cậy kết thí nghiệm, ước lượng sai số nêu nguyên nhân sai số - Độ tin cậy thí nghiệm Độ tin tin cậy thí nghiệm khơng cao u cầu phải thực chế độ truyền nhiệt ổn định Hệ thống vận hành dẫn đến sai số khơng xác định xác thời điểm lấy kết Điều chỉnh ổn định mang tính tương đối - Ước lượng sai số Bảng 8: Sai số tính tốn Nu Re NuN Nu*N Nu Nu 100 Nu N 1511,99 10,36 6,92 -3,44 2048,43 8,55 11,43 2,88 2298,93 8,90 13,53 4,63 2632,84 18,95 16,34 -2,61 3361,24 23,39 22,46 -0,94 -33,22 33,73 52,03 -13,79 -4,00 Ta thấy sai số tương đối lớn chứng tỏ độ tin cậy thí nghiệm khơng cao Bảng 9: Sai số tính tốn hệ số truyền nhiệt Re K tt K tt* K 1511,99 386,38 296,24 -90,14 2048,43 327,05 400,95 73,90 2298,93 337,02 449,85 112,83 2632,84 584,00 515,03 -68,97 3361,24 684,90 657,21 -27,69 -23,33 22,60 33,48 -11,81 -4,04 K *100 K tt So với thí nghiệm trước sai số giảm bớt phần - Nguyên nhân sai số Giá trị đồng hồ số không ổn định, thường dao động, kết đọc giá trị trung bình Vì khơng có độ xác cao Ta khơng thể đọc lúc giá trị đồng hồ số (do phải vặn núm điều chỉnh đến giá trị cần đo), mà giá trị lại thay đổi nhanh, thời điểm đo chế độ truyền nhiệt chưa thực đạt chế độ ổn định dẫn đến sai số việc tính tốn hiệu (t3 – t1) cơng thức tính Q1 Việc xác định lưu lượng nước ống đong đồng hồ bấm dễ dẫn đến sai số Do sai sót việc đọc giá trị ống đong xác định thời gian đồng hồ kim Giá trị (N)TT tính với điều kiện chế độ chảy màng, thực tế chế độ chảy dịng nước lạnh ống khơng chảy màng hồn tồn mà đơi chế độ chuyển tiếp Đó đơi ta phải điều chỉnh van cấp nước V để đảm bảo mực nước bình chảy tràn khơng bị tụt xuống (do nước ngừng cấp) nên làm ảnh hưởng đến lưu lượng dòng nước lạnh Giá trị (N)TT tính với giả thiết chất ngưng tụ chảy màng, ngưng tụ tinh khiết bề mặt ống đứng, thực tế không đáp ứng hồn tồn xác điều kiện nên dẫn đến sai số VI PHỤ LỤC Xử lí sơ kết đo - Đổi nhiệt độ: t oC - V GV t Lưu lượng thể tích V : thể tích nước đo t : thời gian o t F 32 Xác định thơng số phục vụ tính tốn Các thơng số vật lý tham gia q trình tính tốn gồm có: - Các thông số vật lý nước chảy ống: CPN, , , , , Pr, , Vtr Các thông số đươc xác định nhiệt độ trung bình nước chảy ống tN t1 t (bảng 3) Riêng Vtr xác định nhiệt độ t Vtr t Vng Tra bảng 1.249, p310, [1] - Các thông số nước ngưng tụ áp suất thí nghiệm : CPC, C, C, C, C, CPS, S, S, PrS, Prvtr