Truyeàn nhieät ñoái löu Nguyeãn Syõ Xuaân AÂn Contents 2I TRÍCH YEÁU 21 Muïc ñích thí nghieäm 22 Phöông phaùp thí nghieäm 23 Keát quaû thí nghieäm 2II LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 7III DUÏNG CUÏ – THIEÁT B[.]
Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Contents I TRÍCH YẾU Mục đích thí nghiệm: 2 Phương pháp thí nghiệm: Kết thí nghiệm: .2 II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : III DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM : IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM : .8 V BÀN LUẬN : 13 VI PHUÏ LUÏC : 21 VII TÀI LIỆU THAM KHAÛO 23 I TRÍCH YẾU Mục đích thí nghiệm: 1) Giúp sinh viên củng cố kiến thức truyền nhiệt đối lưu Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân 2) Giúp sinh viên làm quen với cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị phương pháp thí nghiệm trao đổi nhiệt đối lưu 3) Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt dòng lưu chất biến đổi pha dòng lưu chất có biến đổi pha với chế độ ngưng tụ chảy màng hai trường hợp: đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng 4) So sánh hệ số cấp nhiệt hệ số truyền nhiệt lý thuyết với hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt thực nghiệm 5) Thiết lập cân nhiệt lượng trình trao đổi nhiệt đối lưu Phương pháp thí nghiệm: Chuẩn bị dụng cụ điều kiện thí nghiệm chuẩn bị cấp nước lạnh chuẩn bị cấp nước trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định tiến hành đo đồng loạt đại lượng ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác (tiến hành thí nghiệm ứng với vị trí chảy tràn) kết thúc thí nghiệm Kết thí nghiệm: Bảng 1: STT Các đại lượng đo t1 (oC) t2 (oC) t3 (oC) t4 (oC) Nhiệt độ theo T3 (oF) Nhiệt độ theo T2 (oF) p suất theo P3 (PSI) Aùp suaát theo P2 (PSI) 10 11 12 Lượng nước ngưng (ml) Thời gian đo lượng nước ngưng (s) Nhiệt độ nước ngưng t’C (oC) Lượng nước chảy ống (ml) 13 Thời gian đo nước chảy ống (s) II Vị trí chảy tràn (inch) ẵ ắ 1ẵ 29 28 28 29 27 82 89 86 65 75 60 56 43 35 36 95 96 93 69 92 210 210 21 210 210 241 240 24 241 241 12 12 12 12.5 12 12.7 12 12 13.6 12.4 9.5 9 18 15 90 55 60 90 90 65 69 63 49 58 220 540 41 470 640 30 40 30 30 30 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : Sự truyền nhiệt nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống đứng với dòng 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 Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân ngưng tụ bề mặt ống đứng) trao đổi nhiệt đối lưu dòng lưu chất biến đổi pha (dòng nước lạnh chảy ống) Bỏ qua nhiệt trở thành ống 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 với chế 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, dng : đường kính ống, m Ftr, Fng : diện tích bề mặt bên bên ống đứng có chiều cao H, m2 ts : nhiệt độ nước bão hòa, oC tN: nhiệt độ trung bình nước ống, oC tVtr, tVng:nhiệt độ trung bình vách vách ống, oC C = ng:hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ (phía lưu chất bên ngoài), W/m2.K N = tr:hệ số cấp nhiệt phía nước lạnh (phía lưu chất ống), W/m2.K q: mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W/m2 Phương trình cân nhiệt: Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận được: Q1 = GNCPN(t3 – t1), W (1) Nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ: Q2 = GC[r + CPC(tS - )], W (2) Trong trường hợp truyền nhiệt ổn định tổn thất nhiệt, ta có phương trình cân nhiệt sau: Q = Q1 = Q2 = GNCPN(t3 – t1) = GC[r + CPC(tS - )] (3) 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 o nghiệm, C : nhiệt độ trung bình nước ngưng tụ, oC , oC (4) Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân t’C : 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 , oC (5) CPC : nhiệt dung riêng nước sau ngưng tụ nhiệt , J/kg.K r : ẩn nhiệt ngưng tụ nước bão hòa nhiệt độ tS, J/kg Sự cân nhiệt thực phương trình truyền nhiệt đối lưu chế độ ổn định tổn thất nhiệt: Q = Q’1 = Q’2 Trong đó: Q’1 = qtrFtr = tr(tVtr - )Ftr, W độ , W/m2.K (6) Q’2 = qngFng = ng(tS - tVng)Fng, W , W/m2.K (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 dòng lạnh ống (tr) hệ số cấp nhiệt phía nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống (ng) Trong trường hợp nhiệt trở vách truyền nhiệt không đáng kể (ống đồng có hệ số dẫn nhiệt lớn: V = 1272 W/mK thành ống mỏng), ta có: , oC (8) : nhiệt độ trung bình vách vách ống truyền nhiệt, oC t2, t4 : nhiệt độ thành đầu vào (đầu dưới) đầu (đầu trên) ống, oC Hệ số truyền nhiệt tổng quát: , W/m2.K (9) Q : nhiệt lượng tính theo công thức (1) ,K (10) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt) phía dòng nước lạnh chảy ống (N hay tr) Hệ số cấp nhiệt N (hay tr) xác định tùy thuộc vào Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân 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 số : Ở đây: (11) Với: w : vận tốc dòng, m/s : độ nhớt động học lưu chất, m2/s : khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 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): (12) Trong đó: Các thông số vật lý nước xác định nhiệt độ trung bình: , oC Trường hợp đối lưu cưỡng bức: * Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với Re.Pr >10 : (13) Các thông số vật lý xác định nhiệt độ trung bình , oC Riêng Vtr xác định nhiệt độ trung bình vách tVtr Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân * Ở chế độ chuyển tiếp (2300 < Re < 10000) với 0,7 < Pr < 120 > 50 : Nu = 0,023Re0,8Pr1/3 (14) Nếu bỏ qua ảnh hưởng lực nâng với dòng chảy ta áp dụng công thức Mikhaev để tính Nu*: Giá trị thực nghiệm M cho baûng Baûng 2: Re.10-3 M 2, 2, 2, 3, 2, 4, 7, 3, 10 10 12, 16, 20 24 27 30 33 Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: 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): (16) Ở đây: ,K Các thông số vật lý xác định nhiệt độ trung bình , oC Riêng rS xác định nhiệt độ t S nước bão hòa Công thức (16) biến đổi phương trình tiêu chuẩn đồng dạng sau: = (17) Ở đây: K= 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: Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân (18) Khác với công thức (16) thông số vật lý xác định nhiệt độ tS Riêng PrVng xác định nhiệt độ trung bình vách III , oC DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM : Dụng cụ – thiết bị: xem sơ đồ hệ thống thí nghiệm đối lưu nhiệt Phương pháp thí nghiệm: Chuẩn bị dụng cụ điều kiện thí nghiệm : - Chuẩn bị ống nghiệm đo nước ngưng tụ - Chuẩn bị ống nghiệm đo lượng 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 : - Khóa 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 : - Khóa van: S1, S3, S5, V3, V6, V8 - Mở van S4 xả ngưng dư khóa lại - Mở van V7 - Cho nước vào bình chứa đến ¾ chiều cao bình mở nắp bình Mở van V8 cấp nước cho nồi đun khóa van V8 mực nước nồi đun đạt 2/3 chiều cao ống mức - Đóng van V7 - Cấp điện cho điện trở đun nước R áp suất nồi đun đạt khoảng 15 PSI - Cấp điện cho điện trở R để gia nhiệt cho nước (nếu có R2) Tiến hành thí nghiệm: 1) Điều chỉnh dòng nước lạnh chảy ống theo yêu cầu thí nghiệm 2) Khi áp suất nồi đun đạt 15 PSI, mở hoàn toàn van V mở từ từ van V6 điều chỉnh để áp suất vào buồng thí nghiệm khoảng 12 PSI Van V phải mở để đủ Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân ngưng tụ bề mặt ống truyền nhiệt áp suất buồng thí nghiệm xấp xỉ với áp suất khí 3) Khi trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định, tiến hành đo đồng loạt đại lượng: - Lượng nước ngưng tụ khoảng thời gian định nhiệt độ nước ngưng tụ - Lượng nước chảy ống ống ống khoảng thời gian định - Nhiệt độ t1, t2, t3, t4 (đồng hồ số) - p suất nồi (áp kế P2) - Nhiệt độ nồi (đồng hồ đo nhiệt độ T2) - p suất đo đồng hồ đo áp suất P3 - Nhiệt độ vào buồng ngưng tụ đo đồng hồ đo nhiệt độ T3 Trong đo thường xuyên quan sát mức nước bình chảy tràn mức nước nồi Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác: 1) Sau đo xong, ngắt điện cấp cho nồi hơi, đóng van V 6, V7, mở van xả S5 Nạp nước vào bình chứa Mở van V8 cấp nước cho nồi khóa van V8 lại, khóa van xả S5 2) Khóa van V1, mở vòi xả S4 để xả nóng khóa vòi S4 lại 3) Chuyển vị trí chảy tràn theo yêu cầu thí nghiệm lặp lại quy trình thao tác thí nghiệm trước 4) Các thí nghiệm tiến hành với vị trí ống chảy tràn sau: - Vị trí 0: ủoỏi lửu tửù nhieõn - Vũ trớ ẵ, ắ,1, ½”: đối lưu cưỡng Kết thúc thí nghiệm: Trình tự thao tác kết thúc thí nghiệm: 1) Ngắt cầu dao điện cho nồi 2) Ngắt điện cho đồng hồ đo nhiệt độ số 3) Khóa van nguồn nước 4) Khóa mở van trạng trước làm thí nghiệm IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM : Bảng 3: Các đại lượng đo t1 (oC) t2 (oC) t3 (oC) t4 (oC) t’C (oC) PS (bar) tS (oC) Vị trí chảy tràn (inch) ẵ ắ 1ẵ 29 28 28 29 27 82 89 86 65 75 60 56 43 35 36 95 96 93 69 92 65 69 63 49 58 0,981 0,981 0,981 0,981 0,981 99,1 99,1 99,1 99,1 99,1 Trang Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân , oC 44.5 42 35.5 32 31.5 , oC 88,5 92.5 89.5 67 83.5 88,5 92.5 89.5 67 83.5 , oC 93.8 95.8 94.3 83.05 91.3 , oC 82.05 84.05 81.05 74.05 78.55 ,K GN.10 (kg/s) GC.103 (kg/s) Baûng 4: 44 7.261 0.102 50,5 13.381 0.157 54 13.585 0.145 35 15.586 0.194 52 21.223 0.161 , oC Các thông số vật lý CPN (J/kg.K) .102 (W/mK) (kg/m3) Nước .106 (m2/s) chảy .104 (1/K) .103 (Ns/m2) ống Pr Vtr.103 (Ns/m2) CPC (J/kg.K) C.102(W/mK) C (kg/m3) C.107 (m2/s) C.104 Nước (Ns/m2) ngưng CPS (J/kg.K) tụ S.102 (W/mK) S (kg/m3) PrS PrVng Hơi nước rS.10-3 (J/kg) bão hòa Vị trí ½ 4178 4178 64.1 63.75 990.1 991.15 0.602 0.631 4.2 4.035 0.598 0.626 3.93 4.12 chảy tràn (inch) ¾ 1½ 4178 4178 4178 62.6 62.15 62.15 994 994.85 994.85 0.723 0.764 0.764 3.6 3.405 3.405 0.722 0.762 0.762 4.9 5.16 5.16 0.315 0.306 0.315 0.417 0.343 4242 68.05 963.55 0.318 4216 68.1 961.8 0.309 4242 68.05 963.55 0.318 4199 67.65 970.2 0.357 4268 68 965.3 0.326 0.306 0.297 0.306 0.343 0.315 4220 4220 4220 4220 4220 68.2 68.2 68.2 68.2 68.2 958.4 1.75 2.02 958.4 1.75 1.9 958.4 1.75 1.95 958.4 1.75 2.67 958.4 1.75 2.15 2260 2260 2260 2260 2260 Bảng 5: Nhiệt lượng, tổn thất nhiệt Vị trí chảy tràn (inch) ½ Trang ắ 1ẵ Truyen nhieọt ủoỏi lửu Q1 (W) Q2 (W) Q (W) Q (%) 940.40 237.22 -703.18 -74.77 Nguyễn Sỹ Xuân Ân 1565.31 365.68 -1199.63 -76.64 851.35 337.71 -513.64 -60.33 390.71 458.94 68.23 17.46 798.04 377.71 -420.34 -52.67 Bảng 6: Côn g Các đại lượng thứ c Tra Pr g Tra Trao PrVtr đổi g nhie ät Re (11) phía nướ Gr (12b) c chả (12), NuN y (13) tron (N)TT hay (12), g (tr)TT, (13) oáng W/m2.K (N)TN hay (tr)TN, (6) W/m2.K Trao (C) TT, (16) đổi W/m2.K nhie (C) TN, (7) ät W/m2.K phía nướ (NuC) c (17) -5 TT.10 ngưn g tụ Vị trớ taỏm chaỷy traứn (inch) ẵ ắ 1ẵ 3.93 4.12 4.9 5.16 5.16 2.02 1.9 1.95 2.67 2.15 1123.9 19 13146 65 4.9397 44 1973.9 131941 5.0030 1744 03 9587 95 1891.965 711 2576.2 94 78205 4.823 4.204 4.643 229.44 75 231.11 837 218.8 04 189.352 209.11 808.16 14 1172.0 561 596.1 49 422.110 580.31 12688 93 846.21 16 14386 369 2095.0 496 1300 7.1 1330 18 7.8 6.9 7.6 Trang 10 526386 9339.1 540.619 10.5 11441 915.52 8.66 Truyền nhiệt đối lưu Truy ền nhie ät tổn g t Nguyễn Sỹ Xuân Ân Q = Q1, W (1) 940.39 1565.3 07 Tlog, K (10) 53.100 55.937 225.37 669.65 169.39 0.752 227.46 1058.1 36 170.57 0.750 KTT, W/m2.K KTN, W/m2.K K’TT, W/m2.K K’TT/ KTT (19) (9) (20) (21) 851.3 51 63.30 215.1 85 508.5 31 163.5 74 0.760 390.709 798.04 67.055 67.500 185.590 220.324 145.889 0.786 205.35 447.05 157.83 0.769 Đồ thị 1: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ CỦA Nu N THEO Re Đồ thị 2: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ CỦA Ktt THEO Re Trang 11 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Đồ thị 3: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA (N)TN VÀ (N)TT Trang 12 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Đồ thị 4: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA (C)TN VÀ (C)TT Đồ thị 5: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA KTN VÀ KTT Trang 13 Truyền nhiệt đối lưu V Nguyễn Sỹ Xuân Ân BÀN LUẬN : Câu 1: Giải thích thí nghiệm với chảy tràn mức “0” mà nước oỏng vaón chaỷy Mửực 0, ẳ, ẵ, ắ, 1, ẳ,1 ẵ laứ khoaỷng caựch 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 không chảy ống đứng thoát lúc mực nước bình chảy tràn với vị trí cao ống P = nước chảy 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 Mức độ tổn thất nhiệt thí nghiệm là: Mức độ tổn thất nhiệt Q (%) -74.748 Vũ trớ taỏm chaỷy traứn (inch) ẵ ắ -76.638 -60.3325 17.4638 1½ -52.67 Đồ thị: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN MỨC ĐỘ TỔN THẤT NHIỆT Trang 14 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Ta nhận thấy vị trí chảy tràn mức “0”, “1/2”, “3/4”, “1 ½” giá trị không hợp lý, tổn thất nhiệt tương ứng (%) -74.748, -76.638, -60.3325, -52.67 Đây giá trị không hợp lý nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ nhỏ nhiệt lượng dòng lạnh nhận Nguyên nhân không hợp lý sai số trình thí nghiệm Tuy nhiên vị trí chảy tràn mức ta nhận thấy tổn thất nhiệt 17.4638, nhìn chung giá trị hợp lý lượng nhiệt tỏa nước ngưng tụ lớn lượng nhiệt dòng lạnh nhận giá trị sai số chênh lệch nhỏ nhất, nghóa tổn thất nhiệt nhỏ Câu 3: Nhận xét giải thích ảnh hưởng vị trí chảy tràn lên hệ số tr, ng K Hệ số (N)TT, W/m2.K (N)TN, W/m2.K (C)TT, W/m2.K (C)TN, W/m2.K KTT, W/m2.K KTN, W/m2.K Vò 229.44 808.16 7135.5 846.21 222.29 93 669.65 86 trí ½ 231.11 1172.0 56 8090.0 2095.0 224.69 91 1058.1 36 chaỷy traứn (inch) ắ 1ẵ 218.80 189.35 209.11 596.14 422.11 580.31 7314.4 5251.7 9433.9 83 65 49 1330.1 540.61 915.52 88 93 59 212.44 182.76 202.52 94 87 508.53 220.32 447.05 06 37 76 Đồ thị : ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN N Trang 15 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân 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 toán nhóm: sai số thao tác thí nghiệm, số liệu thu không 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 không đáng kể, tăng (do hiệu truyền nhiệt giảm) nên theo công thức (6) tr giảm Theo tính toán nhóm: sai số thao tác thí nghiệm, số liệu thu không hợp lý làm cho giá trị (N)TN không theo quy luật tăng giảm (N)TN vị trí chảy tràn ½ cao Đồ thị: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN C Trang 16 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Theo lý thuyết: Khi vị trí chảy tràn cao C tăng Do nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa tăng tVng tăng nên theo công thức (7) ng tăng , W/m2.K Do sai số thao tác thí nghiệm, làm cho giá trị tăng giảm không theo quy luật Đồ thị: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN K Trang 17 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân Giải thích ảnh hưởng vị trí chảy tràn với KTT Theo lý thuyết: Khi vị trí chảy tràn cao K TT tăng Do (N)TT (C)TT tăng , W/m2.K Giải thích ảnh hưởng vị trí chảy tràn với KTN , W/m2.K 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, có sai số trình thí nghiệm Câu 4: So sánh giải thích mối tương quan giá trị tính toán giá trị thực nghiệm hệ số cấp nhiệt phía nước ống, phía nước ngưng tụ ống hệ số truyền nhiệt tổng quát Trang 18 Truyền nhiệt đối lưu Nguyễn Sỹ Xuân Ân * Hệ số cấp nhiệt phía dòng nước lạnh chảy ống: Dựa vào đồ thị tất giá trị thực nghiệm lớn tính toán * Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ ống: Dựa vào đồ thị tất vị trí chảy tràn (C)TN < (C)TT * Hệ số truyền nhiệt tổng quát: Dựa vào đồ thị tất giá trị thực nghiệm lớn tính toán Giải thích: Theo lý thuyết, giá trị thực nghiệm phải giá trị tính toán Nhưng thực nghiệm lớn nhỏ tính toán Bởi vì: giá trị thực nghiệm giá trị tính dựa giả thiết không xảy mát nhiệt Và nhiệt lượng Q công thức tính giá trị thực nghiệm nhiệt lượng mà dòng nước lạnh nhận Nhưng thực tế xảy mát nhiệt, nghóa nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ lớn nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận Cho nên giá trị tính toán hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt lớn giá trị thực nghiệm Có giá trị thực nghiệm lớn giá trị tính toán, có sai số trình thí nghiệm Câu 5: Nhận xét ảnh hưởng nhiệt trở thành ống Hệ số KTT, W/m2.K K’TT, W/m2.K K’TT/ KTT Vò 225.37 169.39 0.752 trí ½ 227.46 170.57 0.750 chaỷy traứn (inch) ắ 1ẵ 215.18 185.59 205.35 163.57 145.88 157.83 0.760 0.786 0.769 Ta nhận thấy rằng: tỉ số xấp xỉ 0.8, chứng tỏ ảnh hưởng nhiệt trở thành ống đáng kể Do đó, ta bỏ qua ảnh hưởng nhiệt trở thành ống Câu 6: Nhận xét độ tin cậy kết thí nghiệm, ước lượng sai số nguyên nhân dẫn đến sai số * Độ tin cậy kết thí nghiệm: Độ tin cậy kết thí nghiệm mức thấp Nguyên nhân yêu cầu thí nghiệm, tiến hành đo trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định Nhưng thực tế ta nhận biết chế độ ổn định cách tương đối, dựa vào lượng nước ngưng tụ chảy cách đặn, có độ xác cao Việc chọn sai thời điểm đo ảnh hưởng đến toàn kết thí nghiệm Trang 19 Truyền nhiệt đối lưu * Ước lượng sai số: Đồ thò 1: xk (Re) 1123.9 1973.9 19 42 yk (NuN) 4.94 Nguyễn Sỹ Xuân Ân 1744.0 31 4.82 1891.9 66 4.2 2576.2 94 4.64 =1862 = 4.72 = 216670.7 x = 465.5 = 0.08272 y = 0.288 = -42.8256 Hệ số tương quan tuyến tính: = -0.32 Quan hệ NuN = f(Re) quan hệ tuyến tính: y = ax + b p dụng phương pháp bình phương cực tiểu: Nên: y = 4.38.10-4 x + 3.678 Khi ta có đồ thị sau: xk yk yk* 1123.9 19 4.94 4.17 1973.9 42 4.54 1744.0 31 4.82 4.442 Trang 20 1891.9 66 4.2 4.51 2576.2 94 4.64 4.81