1 Thí nghieäm quaù trình thieát bò Nhieät ñoäng löïc hoïc MUÏC LUÏC 1 2TRÍCH YEÁU 1 1 Muïc ñích thí nghieäm 2 1 2 Keát quaû thí nghieäm 2 2 LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2 1Phaân loaïi traïng thaùi khoâng[.]
Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học MỤC LỤC TRÍCH YẾU : .2 1.1 Mục đích thí nghiệm: 1.2 Kết thí nghiệm: 2 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : 2.1Phân loại trạng thái không khí ẩm: .3 2.2 Các thông số đặc trưng cho không khí ẩm : .4 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM : .5 3.1 Mô hình thí nghiệm : 3.2 Moâ tả sơ đồ: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM : KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM : BÀN LUẬN : 12 PHUÏ LUÏC : .17 7.1 Xác định thông số không khí: 17 7.2 Xác định lưu lượng không khí chuyển động ống khí động : 17 7.3 Tính toán dàn lạnh : 18 7.4 Tính thiết bị sấy không khí : .18 TÀI LIỆU THAM KHẢO : 19 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) Lần đo 2 2.7 3 Điểm Điểm Điểm Điểm Trướcdàn lạnh Trước thiết bị sấy Trước vòi phun Sau vòi phun t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 36 35 36 36 36 36 35 36 36 32 31 32 32 31 32 31 32 32 23 17 19 23 24 24 25 26 25 20 22 24 23 24 24 24 25 25 42 40 39 40 40 41 38 39 39 29 29 31 30 31 32 30 31 31 38 37 38 38 39 38 37 37 38 38 35 37 37 39 38 36 36 37 Hơi nhiệt Vận tốc gió đầu ống khí động v Lần đo Điểm Điểm Điểm Điểm Trướcdàn lạnh Trước thiết bị sấy Trước vòi phun Sau vòi phun t1 t2 t3 Trang t4 t5 t6 t7 t8 Thí nghiệm trình thiết bò (m/s) 2 2.7 3 Nhiệt động lực học 36 36 36 32 32 32 18 18 18 23 23 24 42 40 41 31 30 31 39 40 40 37 38 38 36 36 36 36 36 36 32 32 32 32 32 32 23 23 23 25 26 26 24 24 24 24 25 25 40 41 41 39 40 40 30 31 31 31 32 31 38 40 40 38 39 39 37 38 38 37 37 38 Bảng 2: Các số liệu khác Hơi bão hoà 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) 2.0 12 30 2.7 12 30 3.0 11 30 2.0 11 30 2.7 12 30 3.0 12 30 Hơi nhiệt 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) 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) Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 2.1 Các thông số đặc trưng cho không khí ẩm : THÔNG SỐ Độ ẩm tương đối Hàm ẩm (độ ẩm tuyệt đối) KÝ HIỆU x (d,y) Nhiệt hàm H (I) Nhiệt độ bầu khô t (tk, ) ĐƠN VỊ % Kg ẩm/ kg không khí khô KJ/ kg không khí khô o C ĐỊNH NGHĨA - Là tỷ số lượng ẩm có không khí với lượng ẩm tối đa chứa nhiệt độ áp suất P h 100% h 100% Pbh bh Ph, Pbh : áp suất riêng phần áp suất bão hòa nước nhiệt độ - Là lượng ẩm chứa kg không khí khô Pbh M P 18 x h h M kkk P Ph 29 P Pbh 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 - Xác định nhiệt độ không khí nhiệt kế thông thường - Khi cho nước bốc đoạn nhiệt không khí ẩm, Nhiệt độ bầu ướt tư o C Thế sấy o C Nhiệt độ điểm sương ts 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 Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 Pbh 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 8 8 Hình 1: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm nhiệt động lực học Quạt gió Máy lạnh Thiết bị sấy nóng không khí điện trở Nhiệt kế bầu khô Đồng hồ đo vận tốc gió Ống khí động Dàn lạnh Vòi phun Nhiệt kế bầu ướt Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học Hình : Sơ đồ hệ thống thí nghiệm nhiệt động lực học Quạt gió Máy lạnh Thiết bị sấy nóng không khí điện trở Nhiệt kế bầu khô Đồng hồ đo vận tốc gió Ống khí động Dàn lạnh Vòi phun 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) 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 Trang Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 2 2.7 3 Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalpy 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 36 36 35 36 36 36 36 36 36 36 36 36 35 36 36 36 36 36 32 32 31 32 32 32 32 32 31 32 32 32 31 32 32 32 32 32 75.67 75.67 75.28 75.67 75.67 75.67 75.67 75.67 70.15 75.67 75.67 75.67 75.28 75.67 75.67 75.67 75.67 75.67 110.36 110.36 104.78 110.36 110.36 110.36 110.36 110.36 104.73 110.36 110.36 110.36 104.78 110.36 110.36 110.36 110.36 110.36 0.0289 0.0289 0.0271 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 0.0276 0.0289 0.0289 0.0289 0.0271 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 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 2 2.7 3 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 Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) 23 23 22 23 24 24 23 20 18 17 18 19 18 23 24 24 24 24 24 25 25 26 26 25 26 23 24 23 24 23 24 24 25 25 25 25 Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalpy i1 (kJ/kg) Độ chứa d1 (kg/kg) 76.24 82.67 60.91 82.67 62.67 56.01 100 91.96 100 91.96 100 91.96 92.13 92.13 92.29 92.29 100 92.29 57.29 50.81 47.65 50.81 53.9 50.68 68.24 68.2 72.17 68.2 72.17 68.2 72.12 72.12 76.22 76.22 76.26 76.22 0.0134 0.0121 0.0100 0.0121 0.0117 0.0104 0.0177 0.0173 0.0189 0.0173 0.0189 0.0173 0.0184 0.0184 0.0196 0.0196 0.0200 0.0196 Bảng 5: Các thông số không khí ẩm trước vòi phun hơi( sau thiết bị sấy ) Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo Trạng thái Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) Trang Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalpy i1 (kJ/kg) Độ chứa d1 (kg/kg) Thí nghiệm trình thiết bị 2 2.7 3 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 42 42 40 40 39 41 40 40 40 41 41 41 38 39 39 40 39 40 29 31 29 30 31 31 30 30 31 31 32 31 30 31 31 32 31 31 38.55 40.09 44.61 48.72 56.83 49.42 48.72 48.72 52.99 49.42 53.63 49.42 65.9 56.83 56.83 57.44 56.83 52.99 93.89 104.39 93.99 99.13 104.56 104.45 99.13 99.13 104.5 104.45 110.07 104.45 110.24 104.56 104.56 110.13 104.56 104.5 Bảng 6: Các thông số không khí ẩm sau vòi phun hơi( thải ngoaøi ) Trang 0.0200 0.0241 0.0209 0.0228 0.0254 0.0245 0.0228 0.0228 0.0250 0.0245 0.0267 0.0245 0.028 0.0254 0.0254 0.0271 0.0254 0.0250 Thí nghiệm trình thiết bị Vận tốc gió đầu ống khí động v (m/s) Lần đo 2 2.7 3 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 Nhiệt độ bầu khô tk (oC) Nhiệt độ bầu ướt tư (oC) 38 39 37 40 38 40 38 38 37 35 38 37 38 37 38 39 40 38 40 37 38 37 39 38 39 37 39 38 38 38 36 37 36 37 37 38 Độ ẩm tương đối 1 (%) Enthalpy i1 (kJ/kg) Độ chứa d1 (kg/kg) 100 87.91 87.55 88.08 93.75 88.08 93.75 93.75 100 88.08 100 88.08 93.65 93.75 93.65 87.91 93.75 93.83 150.13 142.61 128.85 149.99 142.68 149.99 142.68 142.68 157.88 149.99 150.13 149.99 135.63 142.68 135.63 142.61 142.68 150.06 0.0435 0.0402 0.3570 0.0426 0.0406 0.0426 0.0406 0.0406 0.0461 0.0426 0.0435 0.0426 0.0383 0.0406 0.0383 0.0402 0.0406 0.0431 Bảng 7: Các giá trị tính toán Vận tốc gió Lần đo Trạng thái Khối lượng riêng Lưu lương không Trang 10 Năng suất lạnh Lượng nước tách Lượng nước tách Phụ tải nhiệt thiết bị Thí nghiệm trình thiết bị đầu ống khí 2 2.7 3 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 không khí (kg/ m3) 1.142 1.142 1.146 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 1.146 1.142 1.142 1.142 1.142 1.142 Nhiệt động lực học khí chuyển động 0.0329 0.0329 0.033 0.0329 0.0329 0.0329 0.0444 0.0444 0.0444 0.0444 0.0444 0.0444 0.0495 0.0493 0.0493 0.0493 0.0493 0.0493 dàn lạnh Qo (kW) 1.74545 1.95858 1.88556 1.95858 1.85695 1.96285 1.87017 1.87194 1.44561 1.87194 1.69567 1.87194 1.61691 1.88655 1.68428 1.68428 1.6823 1.68428 từ dàn lạnh theo lý thuyết 1.8352 1.9892 2.0318 1.9892 2.0365 2.1904 1.7902 1.8542 1.3906 1.8542 1.5984 1.8542 1.5506 1.8648 1.6517 1.6517 1.5807 1.6517 từ dàn lạnh theo thực tế 1.44 1.44 1.44 1.32 1.32 1.32 1.44 1.56 1.44 1.44 1.44 1.44 1.32 1.44 1.32 1.44 1.44 1.56 sấy không khí Q (kW) 1.2038 1.7622 1.5294 1.5892 1.6662 1.7685 1.3715 1.3733 1.4355 1.6095 1.6828 1.6095 1.8872 1.6004 1.3981 1.6729 1.3962 1.3952 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 : Câu : Giải thích thay đổi trạng thái không khí qua ống khí động dựa sư thay đổi độ ẩm không khí Trang 11 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 ẩm Enthalpy i tăng lên không khí nhận thêm nhiệt lượng từ nước nhiệt, độ tăng nhỏ so với sử dụng nước bão hòa Trang 12 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 13 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 m ( p m p a ) 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 daïng: q m m ( p m p a ) 1,013 B (4) Thay giá trị q1 theo (2) vaø q2 (hay qm) theo (3), (4) vaøo (1) được: pm – pa = 1,013.r B(t – tö) = A.B.( t – tö) m (5) Trong đó: A = 1,013.r (6a) m 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: 6,75 5 A 65 .10 V (6b) Từ (5) rút phân áp suất pa nước : pa = pm – A.B.(t – tư) pa Mà: = pb (7) Ta có công thức xác định độ ẩm tương đối không khí theo áp suất bão hòa pb độ chênh nhiệt (t – tư) Trang 14 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học p m A.B (t t ) 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: D C D’ A B’ B Hình 4: Giản Đồ biểu diễn thay đổi trạng thái không khí qua ống khí động theo thực tế Khi qua dàn lạnh (AB’, B’B) : 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.Tuy nhiên với tốc độ gió 2.7 m/s, trường hợp nhận thêm bão hòa, trạng thái không khí giống với lý thuyết, tức lúc không khí trạng thái bão hòa Nguyên nhân không khí khỏi dàn lạnh nhận thêm nhiệt lượng từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khô nhiệt kế bầu ướt Giá trị đo nhiệt độ bầu khô bầu ướt ví trí sau dàn lạnh không xác Với trình ta thấy tốc gió có ảnh hưởng tới kết qu ảù thí nghiệm Khi qua thiết bị sấy (BC) : 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 Trang 15 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước đến nhiệt kế bầu khô nhiệt kế bầu ướt Khi qua vòi phun nước (CD, CD’) : thay đổi trạng thái không khí không giống với lý thuyết Điểm D nằm gần với đường = 1,do tạdo điểm D,do tạ trạng thái khơng khí gần bão hịa,do tạ khơng giống lý thuyết Enthalpy trình phun bão hòa không lớn phun nhiệt lý thuyết, mà có trường hợp lớn nhỏ Theo kết thí nghiệm, điểm D phun bão hòa phun nhiệt gần trùng nhau, có nhiều lần trùng Kết có sai số đồng hồ đo nhiệt độ không xác Hệ thống thiệt bị cũ, không đủ độ xác Câu : So sánh giá trị tính toán theo lý thuyết thực tế Năng suất lạnh dàn lạnh : Theo lý thuyết: Qo = (1,44 1,96) 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 Có sai số việc tra số liệu để tính Q0 Lượng nước tách từ dàn lạnh : Theo lý thuyết: Gnước = (1,32 1,56) 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 = (1,2 1,88) 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 Có sai số tra số liệu tính toán 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 Trang 16 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 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 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 30 1,165 31 1,161 32 1,157 33 1,154 34 1,150 35 1,146 Trang 17 36 1,142 37 1,139 38 1,135 39 1,131 Thí nghiệm trình thiết bị t t t t 40 1,128 50 1,093 60 1,060 70 1,029 41 1,124 51 1,089 61 1,057 71 1,026 42 1,121 52 1,086 62 1,054 72 1,023 Nhieät động lực học 43 1,117 53 1,083 63 1,051 73 1,020 44 1,114 54 1,079 64 1,047 74 1,017 45 1,110 55 1,076 65 1,044 75 1,014 46 1,107 56 1,073 66 1,041 76 1,011 47 1,103 57 1,070 67 1,039 77 1,009 48 1,100 58 1,066 68 1,035 78 1,006 49 1,096 59 1,063 69 1,032 79 1,003 7.3 Tính toán dàn lạnh : 1.1.1 Năng suất lạnh dàn lạnh Qo: Qo = Gkk (i1 – i2), kW (10) 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 1.1.2 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 1.1.3 Lượng nước thực tế tách từ dàn lạnh G’nước : 0,06.V1 G ,nước , kg/h 1 (12) 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: (s) 1 ( phút ) 60 7.4 Tính thiết bị sấy không khí : 1.1.4 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 Trang 18 Thí nghiệm trình thiết bị Nhiệt động lực học 1.1.5 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 19