Nghiên cứu chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt loại có cánh trong điều kiện việt nam

- 236 MỚI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ NHIỆT & NĂNG LƯỢNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA HO CHi MINH www BAO CAO NGHIEN CUU CHE TAO THIET BI TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI CÓ CÁNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chủ tủ để tải : PTS LÊ CHÍ HIỆP BÁO CÁO 7EN DE TAI NGHIEN CUU CHE TAO THIET BI TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI CÓ CÁNH TRONG DIEU KIỆN VIỆT NAM L MỤC ĐÍCH: Do nhủ cầu ngày tăng sản suất đời sống, thiết bị trao đổi nhiệt loại có cánh với phụ tải nhiệt cở nhỏ trung bình (khoảng chừng 30 KW trở xuống) ngày sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, nay, nói chưa có quan tâm mức đến vấn đề nói Hầu hết thiết bị trao đổi nhiệt dùng lậm lặt từ cụm đàn nóng, dàn lạnh máy điều hịa khóng khí củ, trao đổi nhiệt tìm kiếm từ cụm máy bỏ khơng sử dụng Tình hình địi hỏi cẩn phải có nghiên cứu kỹ nhằm giải vấn để nói Do phức tạp sản xuất nhỏ nghèo nàn lạc hậu, yêu cầu cụ thể trao đổi nhiệt thừơng đa dạng, việc chế tạo trao đổi nhiệt nói thích hợp với khả công nghệ Việt Nam điều cần thiết Il LỰA CHỌN HƯỚNG NGHIÊN CỨU : Các Ơng Ơng Ơng trao đơng đồng đồng đổi có có có nhiệt cỡ nhỏ trung bình thường có kết cấu sau : lắp cánh nhôm gắn mãnh kim loại cánh loại vật liệu khác Trong số kết cấu nói nghiên cứu nhận định điều kiện Việt Nam chế tạo theo kết cấu qui mô nhỏ lẻ tế Phương án thực có khả phù hợp với điều kiện công nghệ kinh tế đặc điểm sản xuất việc chế tạo trao đổi nhiệt ống sắt với cánh tơn có nhúng kẽm IIL SƠ ĐỒ THÍ NGHIÊM : HII.1 NỘI DỤNG ; vật khả tự chế tạo trao đổi nhiệt Việc thí nghiệm nhằm mục đích khẳng định việc tạo hiệu qửa phương pháp nhúng kẽm liệu có sắn nước, qua kháo sát tính bị cách xác định hệ số truyền nhiệt k thiết tiếp xúc nhiệt ống cánh chế tạo coi với giá trị k tính tốn lý thuết việc bàn thí nghiệm Nếu giá trị k đo gân đạt yêu cầu có nhúng kẽm, từ g hợp : có nhúng kẽm khơng Thí nghiệm tiến hành với hai trườn ng hợp có nhúng kẽm khẳng định hiệu qủa kinh tế - kỹ thuật trườ ng tiện hổ trợ cho thực tập sinh viền Ngoài bàn thí nghiệm cịn phươ HL2 SƠ ĐỒ THÍ NGHIÊM : \ ‘“ Hình I “Thuyết tiết sơ đề : Thùng nước nóng Wl Điện trở Bơm nước Ue Thiết bị trao đổi nhiệt có cánh „ Quạt gió œ@ mm Nn Đông hồ Déng Nhiệt kế Ơng dẫn đo vận tốc gió đo lưu lượng nước thủy ngân khí IIL.3 NGUYEN TAC VAN HANH CUA BAN Lap dat ban thi nghiệm theo so dé hình trường hợp nước nóng dùng làm chất gia nhiệt, trước thử nghiệm cản dùng điện trở đun cho nước nóng đến nhiệt độ u cầu ( trung bình khoảng chừng 70° c dùng trì ổn định nhờ điều chỉnh tự động Sau cho quạt khởi động bơm làm việc để bơm nước qua trao đổi nhiệt Lưu lượng nước qua trao đổi nhiệt xác định nhờ lưu lượng kế Bộ trao đổi nhiệt đật ống dẫn tốc độ chuyển động không khí đo bing dé đo vận tốc gió Nhiệt độ vào khỏi trao đổi nhiệt ứng với đường gió đường nước điợc xác định nhiệt kế thủy ngân Trên sở vận hành bàn thí nghiệm, mụch đích thí nghiệm nhằm đo trực tiếp thông số Sau : - Lưu lượng khơng khí qua trao đổi nhiệt Qk - Nhiệt độ khơng khí vào Tkv - Nhiệt độ khơng khí Tkr - Lưu lượng nước nóng qua trao đổi nhiệt Qn - Nhiệt độ nước đầu vào trao đổi nhiệt Tav - Nhiệt độ nước đầu trao đổi nhiệt Tnr Các thí nghiệm tiến hành theo nhiều mẫu, mẩu ứng với lưu lượng nước lưu lượng khơng khí khác Trong mẩu số liệu ghi nhận qua nhiều lần đo, bình quân khoảng 10 lần cho mẫu thử Trình tự thí nghiệm cụ thể sau : Châm đầy nước vào thùng đến mức xả tràn Bật điện trở Theo dõi nhiệt kế, Khi nhiệt độ nước thùng đạt đến giá trị cần thiết cho quạt hoạt động Dùng cánh bướm miệng hút quạt để điều chỉnh lưu lượng gió Mở van đầu hút bơm mở van đầu đẩy bơm đến độ mở vừa phải Khởi động bơm điều chỉnh van đầu đẩy để đạt lưu lượng nước cần thiết Chờ cho đầu ghi nhận nhận lần ghi khoảng hệ ứng 10 thống đạt đến trạng thái ổn định ( khoảng 20 phút sau khởi động ) bắt số liệu nêu giá trị lưu lượng nước lưu lượng gió cẩn ghi với mắu thử Các thông số nhiệt độ ghi nhận cách khoảng phút lan / mau Điển kết qủa vào phiéu ghi két qila Theo trình tự tiến hành mẫu thử khác Sau kết thúc thí nghiệm tắt bơm, quạt gió, cúp điện khóa van lại H4 BẢN THÍ MÔ TẢ CẤU TẠO VÀ CÁC THONG SỐ CƠ BẢN CUA CÁC CHI TIẾT CỦA NGHIÊM: Thùng nước nóng : dung tích 20 lít có cách nhiệt dày 30 mm Điện trở : công suất KW, chia làm nhiều phẩn tử để điều chỉnh công suất Để giữ nhiệtđộ nước thùng ổn định mức yêu cầu động thông qua cấu điều chỉnh việc đóng mở điện trở thực tự Bơm nước lưu lượng : 500 lít /h cột ấp 25 m H O Thiết bị trao đổi nhiệt có cánh : xem phần thiết kế riêng Quạt gió: thuộc loại ly tâm, lưu lượng 700 m” /: cột 4p 500 mm HaO, có cấu điều chỉnh lưu lượng miệng hút Đểng hỗ đo vận tốc : thuộc loại cán gáo nước đo từ0 đế 15 má thị kim Đồng hổ đo lưu lượng nước : đồng hồ chuyên dùng bàn thí nghiệm cấu tạo từ ống thủy tỉnh, bên có vật nặng dạng xy lanh tùy theo lưu lượng nước qua đồng hỗ mà vật nặng dảng lên độ cao wong ứng Nhiệt kế thủy ngân : tất nhiệt kế thủy ngân loại, định để khử sai số ngẫu nhiên ban đầu trước lắp vào bàn thí nghiệm Ống dẫn khơng khí : làm tơn mm, dai m bên ngồi có bọc cách nhiệt dày 25 mm Bộ trao đổi nhiệt thí nghiệm đặt bên ống dẫn khơng khí kích thước tiết điện ngang ống dẫn phù hợp với kích thước phủ bì trao đổi nhiệt LY TĨM TẮT PHẦN THIẾT KẾ THIẾT BI TRAO ĐỔI NHIÊT VÀ BÀN THÍ NGHIÊM : “Trên sở nghiên cứu tổng hợp mẫu thiết bị trao đổi nhiệt vừa nhỏ có chúng tơi lựa chọn số kích thước ban đầu sau : - Cấu tạo : trao đổi nhiệt dạng ống có cánh Ống chọn loại ống sắt thị trường TP HCM có nhiều loại ống này, day ống sản xuất nước giá chấp nhận Cánh làm từ vật liệu tôn, đục lỗ theo kích thước hình dáng định sẵn trước gắn vào ống - Một số kích thước ban đầu : Đường kính ngồi cánh : D = 28 mm Bước cánh : $c = 5.5 mm Bước ngang: Bước dọc : S1= 30 mm S2= 26 mm Bể đày cánh: =0.5 mm Đường kính ngồi ống: Đường kính ống: Dng Dư = 10 mm =8 mm, - Các kích thước lựa chọn theo yếu tố sau : Phù hợp với loại vật tư dự định đùng để gia công trao đổi nhiệt Tham khảo kinh nghiệm số liệu trao đổi nhiệt dùng Có lưu ý đến khả gia cơng thích ứng với điều kiện rong nước số lượng sản xuất hạn chế, mẫu mã yêu cầu đa dạng Lưu ý đến công nghệ nhúng kẽm Từ đó, tính số thơng số cần thiết cho việc thiết lập bàn thí nghiệm : Diện tích bề mát ống ứng với méi chiều đài ống : Fư= Z* Dư *1=3.14*8*1=0 0251327 mˆ ím Số cánh có mét chiều dài Gag: đ=1990 3.3 - 182 cánh/m Diện tích phần có cánh tính mết chiểu dài ống : Fo= z*(D n -D, 182 = 0019554 im Diện tích phản khơng có cánh bể mặt ngồi ứng với mét chiều dài ống : Fo= Z*Dng*(1-182*5*102 )= 0.02855 m âm Diện tích tồn bẻ mát ngồi ( có cánh ) ứng với mét chiều dài ống : F =Fc +Fo =0 19554 +0 02855 = 224 m? /m Hệ số làm cánh : 2324 Pa Fe 02151327 Chọn tốc độ nước di ống trao đổi nhiệt @ = m/s, nhiệt độ nước vào lấn lượt 65” e 60° c, từ tính lưu lượng nước qua bệ trao đổi nhiệt : Gv= Z*41/4* ø* 3600 = # * (0.008 )? /4 * * 3600 = 3714 m” 4h Phụ tải nhiệt trao đổi nhiệt : Q=0 2714 * 1000 * 18 *(65-60)* =1.58 KW 3600 Chọn nhiệt độ khơng khí vào khỏi trao đổi nhiệt lần luợt 30° c 50° c, từ tính lưu lượng khơng khí qua trao đổi nhiệt ( giả định hiệu suất trao đổi nhiệt 7= 96% ) : 158 *0.96 =0 07584 kg khong khiss = = 1*20 Gk = Orn Ck*A, Lay pk = 125 kg /m?, suy dude hue lượng thể tích khơng khí qua ưao đổi nhiệt : Vk= Gk* 3600 = 242, 68 m’ A pk Chọn tốc độ khơng khí qua trao đổi nhiệt øk = m⁄s Diện tích phẩn tiết diện khơng bị che khuất để khơng khí qua ( tính theo tiết diện trao đổi nhiệt vng góc với hướng chuyển động khơng khí ) : Fk= Vk *_1 ak khí 3600 = 242.68 =0.01348 m? * 3600 Chiểu dài ống trao đổi nhiệt tính theo hướng vng góc với dịng vhuyển động khơng Li= Fk = 0.73412m 2¥*( 1-182 *0.5* 107) *0, 009+1.2* 107 Ứng với mặt diện trao đổi nhiệt ( tiết điện vng góc với dịng chuyển động khơng khí ), chọn số hàng ống chiều dài ống : L2 = L1 /4 =0 165 m Chọn L2 = m ống có 30 cánh chọn số ống theo chiều chuẩn động khơng khí 10 Bộ trao đổi nhiệt kích thước minh họa : ¬ 260 _ r— —— > +) + TẢ + ® \ _ự Hinh Việc chọn số hàng ống theo chiều chuyển động cửa khơng khí 10 dya theo két qita tinh toán nhiệt đưới : Về phía khơng khí : Na =C*Cz*Cs*@ ™ *Re® (1) Trong C = 32 m = ( ứng với chùm ống so le ) Cz : hệ số hiệu chỉnh ảnh hướng khác thứ tự ống theo chiều chuyển động cửa khơng khí Cs : hệ só hiệu chỉnh ảnh hường cửa bố trí ống chùm ống có cánh Ø„ : hệ số làm cánh tính theo bể mặt n = * oe Có thể chọn Cz có giá trị sau : [0.82 Oe =—_E_ Số hàng ống 0.90 =_ 0.2 7*10? 0.97 =7.12 *10 i 1.0 ' ' ñ=