Bài tốt nghiệp truyền nhiệt ống lồng ống gvhd nguyễn sỹ xuân ân

Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân I.TRÍCH YẾU : Mục đích thí nghiệm: - Làm quen với thiết bị truyền nhiệt dạng ống lồng ống,các dụng cụ đo nhiệt độ lưu lượng lưu chất - Xác định hệ số truyền nhiệt trình truyền nhiệt hai dòng lạnh nóng ngăn cách vách ngăn kim loại chế độ chảy khác - Thiết lập cân nhiệt lượng Tiến hành thí nghiệm : Tiến hành thí nghiệm với loại ống khác với chế độ dòng chảy khác Với loại ống, ta cố định lưu lượng dòng nóng đo nhiệt độ nó, thay đổi lưu lượng dòng lạnh, ứng với giá trị lưu lượng ta đo nhiệt độ chúng Kết : Với thí nghiệm, ta đo lưu lượng nhiệt độ dòng nóng dòng lạnh, từ tính nhiệt lượng trao đổi, tổn thất nhiệt Xác định chuẩn số Re, Nu, Pr, tính hệ số truyền nhiệt dài theo thực nghiệm theo lý thuyết, dựng đồ thị K 1, K1* theo Re II LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : Truyền nhiệt thiết bị dạng ống lồng ống truyền nhiệt phức tạp hai lưu chất để ngăn cách Phưong thức truyền nhiệt:nhiệt đối lưu từ vách ngăn đến lưu chất (ngược lại) dẫn nhiệt qua thành ống kim loại  Phương trình cân nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất Q G1C1 ( tV  tV ) G2 C2 (t R  tV ) , ( W) G1 , G2 : Lưu lượng dòng nóng dòng lạnh (kg/s) C1 , C2 : Nhiệt dung riêng lưu chất (J/kg.độ) tV , tV : Nhiệt độ vào dòng nóng ,lạnh ( C ) t R1 , t R : Nhiệt độ dòng nóng ,lạnh ( C )  Quá trình truyền nhiệt biểu diễn phương trình: Q  K L t log L Với L: chiều dài ống, m K L : Hệ số truyền nhiệt dài, W/mK tlog : chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit,K -1- Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân t log  t l  t n t ln l t n  Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết: KL   d ng 1 r  ln   b 1d tr 2 d tr  d ng db d ng , d t : đường kính đường kính ồng truyền nhiệt ,m  : hệ số dẫn nhiệt của kim loại làm ống,W/mK d b : đường kính lớp bẩn,m rb: nhiệt trở lớp cáu  Hệ số cấp nhiệt 1,2 vách ngăn dòng lưu chất tính từ chuẩn số Nu:  Pr Nu  A Re Pr   Prt m Các hệ số A, n, m, n    , 25  i  R  i,  R hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào yếu tố sau:  Chế độ chảy dòng lưu chất  Sự tương quan dòng chảy bề mặt truyền nhiệt  Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt( độ nhám, hình dạng ) III DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: Thiết bị thí nghiệm: Hệ thống thiết bị thí nghiệm (xem hình ) có kiểu kết cấu bề mặt truyền nhiệt sau: - Kiểu A : loại ống nhún ( ống đàn hồi ) - Kiểu B : loại ống lồng ống mà lưu chất chảy ngang mặt ống trong, hai dòng lưu chất có phương vuông góc - Kiểu C (C1,C2,C3): loại ống lồng ống đơn giản, lưu chất chảy dọc mặt ống ,hai dòng chảy có phương song song Kích thước ống : -2- Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 Kiểu ống GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân Ống trong(mm) Ống ngoài(mm) Chiều dài(mm) 14/16 14/16 26/28 26/28 925 1000 Ống kiểu B Ống kiểu C Phương pháp thí nghiệm: Sau chuẩn bị làm quen với thiết bị ta cần đo đại lượng : lưu lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt độ vào, dòng nóng dòng lạnh: tV , t R1 , tV , t R Trình tự thí nghiệm : - Cấp nước đầy vào nồi đun (khi nước bắt đầu chảy qua ống chảy tràn) - Đóng cầu dao R1, R2, R3, R4 để đun nước - Khi nồi đun đạt nhiệt độ (nước bắt đầu sôi), bắt đầu tiến hành thí nghiệm - Mở van V1, V2, V3, V6, V7 V5 đóng - Đóng cầu dao P1 để khởi động bơm, bơm dòng nóng từ nồi đun vào thiết bị thí nghiệm - Muốn khảo sát loại ống ta mở van chặn tương ứng đầu vào dòng nóng( V N1, VN2, VN3, VN4, VN5) đầu dòng lạnh (VL2, VL3, VL4, VL5) ống đó, khoá tất van khác lại - Dùng van V3 để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng( hoàn lưu phần dòng nóng lại nồi đun) - Dùng van II để cố định lưu lượng dòng nóng, sau đổi chiều van II để đo lưu lượng dòng lạnh( ứng với lưu lượng dòng nóng đo giá trị lưu lượng dòng lạnh) - Điều chỉnh lưu lượng dòng để thay đổi chế độ chảy lặp lại thí nghiệm với thông số ổn định -3- N ùc b o ås u n g Dòng noùng V 1 N V I I I B A ÛN G Ñ I E ÄN R V R T V V N o ùn g R H ie ån t h ịn h i e ätđ o ä Dòng lạnh V I R -4P I V I I L B A ÛN G C H ỈV ỊT R ÍĐ O K V V n K V n V n V n V n K S đ o àh e ät h o án g t h ín g h ie äm t r u y e àn n h ie äto án g l o àn g o án g L a ïn h V L V L V L V L N 1 N L S C C ( H ì n h v e õm o ât a û tr øn g h ô ïp d o øn g n o ùn g v a øl a ïn h c h u y e ån đ o än g n g ïc c h i e àu ,đ o lư u l ïn g d o øn g n o ùn g ) ñ a àu d o øn h i e ätñ o ä ñ o àn g h o àñ o n h i e ätñ o ä I I I ,I V :v a n ñ o åic h i e àu h o a øn l u n ùc n o ùn g h o a ëc x a ûd o øn g l a ïn h I I :v a n ñ o åic h i e àu c u ûa d o øn g l a ïn h h o a ëc n o ùn g ñ e åñ o l u lư ïn g I :v a n ñ o åic h i e àu c h u y e ån ñ o än g c u ûa d o øn g l a ïn h N :n o ùn g ( ñ ie åm ).L :la ïn h (6 ñ ie åm ) S :b e àm a ët (4 ñ i e åm ) K :v ịt r íc a àn đ o c u ûa d o øn g l a ïn h K :v ịt r íb e àm a ëto án g c a àn ñ o R ,R ,R ,R :C a àu d a o đ ie än t r û S C C B N N A N S h ùn g c h a ûy c u ûa n ö ô ùc ta ïic a ùc v a n ñ o åic h i e àu n ùc t h a ûiđ i K :v ịt r íc a àn ñ o c u ûa d o øn g n o ùn g P :c a àu d a o b m n ùc n o ùn g S L L L L N N N N N Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân IV Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân BẢNG GIÁ TRỊ Nhiệt độ (oC) G1 STT 10 11 12 13 14 15 16 (ft3/ph) 0.2 0.3 0.35 0.38 OÁng C G2 (ft3/ph) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 t1V 70.6 70.3 69.5 69 69.8 69.5 68.5 67.5 77.6 76.6 75.3 73.0 74.9 72.8 72.0 69.3 -5- t1R 65.2 64.3 62.3 61.3 65.7 64.8 63.2 61.6 73.8 71.8 69.6 66.9 71 68.8 67.0 64.3 t2V 43.7 39.3 39.3 36.8 43.3 41.4 40.3 37.7 44.3 42.8 42.0 39.5 46.0 43.2 41.6 39.7 t2R 45.6 42.1 40.0 39.1 45.1 43 41.5 40.4 49.7 46.0 44.0 41.8 49.5 45.0 43.2 41.0 Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 Nhiệt độ (oC) G1 STT 10 11 12 13 14 15 16 (ft3/ph) 0.2 0.3 0.35 0.4 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân Ống B G2 (ft3/ph) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 t1V 67.4 67.7 67.9 67.5 69.6 69.6 68.6 67.4 80.5 79.2 76.1 74.2 73.8 72.8 70.3 69.0 t1R 62.8 62.5 62.4 62.4 66.0 45.4 64.7 63 77.0 74.8 72.0 70.5 70.8 69.8 67.1 65.8 Chú thích: 1: dòng nóng 2: dòng lạnh v: dòng vào r: dòng KẾT QUẢ TÍNH ỐNG B: Nhiệt lượng: -6- t2V 42.5 41.5 39.7 39.0 44.3 42.5 41.1 39.7 47.3 45.7 43.0 42.0 45.2 43.6 40.1 40.6 t2R 43.6 41.7 40.8 41.9 45.7 43.0 41.9 40.0 50.4 48.9 43.5 41.8 47.5 44.7 41.7 40.3 Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân DÒNG NÓNG ỐNG B STT 10 11 12 13 14 15 16 G1,106 G2,106 t1tb 1 G1 Cp1 t1 Q1 Q (m3/s) (m3/s) 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 (oC) 65.10 65.10 65.15 64.95 67.80 67.50 66.65 65.20 78.75 77.00 74.05 72.35 72.30 71.30 68.70 67.40 (kg/m3) 980.45 979.35 980.05 980.43 979.13 979.43 980.08 980.73 972.75 973.80 975.57 976.59 976.62 977.22 (kg/s) 0.0925 0.0925 0.0925 0.0925 0.1386 0.1386 0.1386 0.1386 0.1693 0.1693 0.1693 0.1693 0.1845 0.1845 0.1845 0.1845 (j/kg.độ) 4185.1 4185.1 4185.15 4184.95 4187.8 4187.5 4186.65 4185.2 4190 4190 4190 4190 4190 4190 4188.7 4187.4 (oC) (w) (w) 94.3 141.5 165.1 188.7 978.65 979.3 4.6 1780.76 1351.43 5.2 2013.03 1895.80 5.5 2129.20 1268.62 5.1 1974.25 -860.48 3.6 2089.54 1543.77 4.2 2437.63 2144.75 3.9 2263.05 1637.66 4.4 2552.30 2523.01 3.5 2482.05 1274.54 4.4 3120.29 1247.44 4.1 2907.55 2516.53 3.7 2623.88 2819.38 2319.54 1425.01 2319.54 1676.98 3.2 2473.41 1223.94 3.2 2472.64 2765.63 DÒNG LẠNH ỐNG B STT G1,106 G2,106 t2tb 2 G2 Cp2 t2 Q2 (m3/s) (m3/s) 94.3 141.5 188.7 (oC) 43.05 41.60 40.25 (kg/m3) 990.17 991.04 991.85 (kg/s) 0.0934 0.1402 0.1872 (j/kg.độ) 4180 4180 4180 (oC) (w) 1.1 429.33 0.2 117.23 1.1 860.57 94.3 -7- Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 10 11 12 13 14 15 16 141.5 165.1 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 40.45 45.00 42.75 41.50 39.85 46.35 44.15 40.90 40.45 48.85 47.30 43.25 41.90 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân 991.73 989.00 990.35 991.10 99.06 988.19 989.51 991.46 991.73 986.69 987.62 990.05 990.86 0.2338 0.0933 0.1401 0.1870 0.0234 0.0932 0.1400 0.1871 0.2338 0.0930 0.1397 0.1868 0.2336 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 4180 ÍNH tlog tlo t1V t1R t2V t2R o o o o ( C) 67.4 67.7 67.9 67.5 69.6 69.6 68.6 ( C) 62.8 62.5 62.4 62.4 66 65.4 64.7 ( C) 42.5 41.5 39.7 39 44.3 42.5 41.1 ( C) 43.6 41.7 40.8 41.9 45.7 43 41.9 tl=t1v-t2r o tn=t1r-t2v o g o ( C) ( C) ( C) 23.8 20.3 22.00 26 21 23.41 27.1 22.7 24.84 25.6 23.4 24.48 23.9 21.7 22.78 26.6 22.9 24.70 26.7 23.6 25.12 -8- 2.9 2834.73 1.4 545.77 0.5 292.88 0.8 625.40 0.3 29.29 3.1 1207.51 3.2 1872.85 0.5 391.01 -0.2 -195.50 2.3 894.53 1.1 642.56 1.6 1249.47 -0.3 -292.99 Baøi TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Hà MSSV: 60200673 67.4 80.5 79.2 76.1 74.2 73.8 72.8 70.3 69 63 77 74.8 72 70.5 70.8 69.8 67.1 65.8 39.7 47.3 45.7 43 42 45.2 43.6 40.1 40.6 40 50.4 48.9 43.5 41.8 47.5 44.7 41.7 40.3 GVHD: Nguyễn Sỹ Xuân Ân 27.4 23.3 25.29 30.1 29.7 29.90 30.3 29.1 29.70 32.6 29 30.76 32.4 28.5 30.41 26.3 25.6 25.95 28.1 26.2 27.14 28.6 27 27.79 28.7 25.2 26.91 TÍNH HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT DÀI THỰC NGIỆM K STT G1,106 G2,106 Q2 Q1 Q tlog K1 (m3/s) (m3/s) 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 94.3 (w) (w) (w) (oC) W/mK 94.3 141.5 165.1 429.33 1780.76 1351.43 22.00 21.094 117.23 2013.03 1895.80 23.41 5.414 860.57 2129.20 1268.62 24.84 37.461 2834.73 1974.25 -860.48 24.48 125.169 545.77 2089.54 1543.77 22.78 25.898 292.88 2437.63 2144.75 24.70 12.817 625.40 2263.05 1637.66 25.12 26.917 29.29 2552.30 2523.01 25.29 1.252 1207.51 2482.05 1274.54 29.90 43.660 -9- Bài TN “Truyền nhiệt ống lồng ống’” SVTH: Nguyễn Việt Haø MSSV: 60200673 10 11 12 13 14 15 16 188.7 141.5 188.7 235.8 94.3 141.5 188.7 235.8 GVHD: Nguyeãn Sỹ Xuân Ân 1872.85 3120.29 1247.44 29.70 68.181 391.01 2907.55 2516.53 30.76 13.740 -195.50 2623.88 2819.38 30.41 -6.950 894.53 2319.54 1425.01 25.95 37.269 642.56 2319.54 1676.98 27.14 25.597 1249.47 2473.41 1223.94 27.79 48.603 -292.99 2472.64 2765.63 26.91 -11.770 CHUẨN SỐ RE DÒNG NÓNG ỐNG B t1V (oC) 67.4 67.7 67.9 67.5 69.6 69.6 68.6 67.4 80.5 79.2 76.1 t1R t1tb (oC) 62.8 62.5 62.4 62.4 66 65.4 64.7 63 77 74.8 72 (oC) 65.10 65.10 65.15 64.95 67.80 67.50 66.65 65.20 78.95 77.00 74.05 1  (kg/m3) (Ns/m2) 980.45 437.36 980.45 437.36 980.43 437.04 980.53 438.32 979.10 420.08 979.25 422 979.68 427.44 980.40 436.72 972.63 360.36 973.80 370.30 975.57 385.35 - 10 - d1trong  m m/s Re1 0.014 0.613 19235.36 0.014 0.613 19235.36 0.014 0.613 19248.96 0.014 0.613 19194.7 0.014 0.920 30009.16 0.014 0.920 29877.2 0.014 0.920 29509.76 0.014 0.920 28904.07 0.014 1.073 40547.72 0.014 1.073 39506.22 0.014 1.073 38032.78