Mô phỏng số quá trình làm mát co2 bằng nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC MÃ SỐ: SV2022-02 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ĐẶNG THANH PHONG SKC008100 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN MƠ PHỎNG SỐ Q TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC SV2022-02 Chủ nhiệm đề tài: Đặng Thanh Phong 19147223 TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN MÔ PHỎNG SỐ Q TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC SV2022-02 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Đặng Thanh Phong 19147223 Nguyễn Tấn Phát 19147220 Phạm Tuấn Kiệt 19147206 Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 191470A, Khoa Cơ Khí Động Lực Năm thứ: Số năm đào tạo: năm Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Thành Trung TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập trau dồi kiến thức chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, nhờ có giảng dạy tận tình thầy môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh, chúng em trang bị kĩ kiến thức chuyên ngành, tảng cho việc thực tập, làm đồ án công việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đặng Thành Trung quan tâm hướng dẫn chúng em để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học Chúng em có hội làm quen với hướng nghiên cứu, sử dụng kiến thức học vào q trình hồn thiện đề tài nghiên cứu khoa học Đồng thời, chúng em xin chân thành thầy môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh dạy truyền tải chúng em nhiều kiến thức kinh nghiệm vô quý báu để tạo điều kiện tốt cho chúng em hồn thành chương trình học đồ án tốt nghiệp Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG : TỔNG QUAN Lý chọn đề tài Tình hình nghiên cứu Tình hình nghiên cứu nước Tình hình nghiên cứu nước Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Giới hạn đề tài Nội dung phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lý thuyết truyền nhiệt Dòng chảy lưu chất, mơ hình dòng chảy rối k – ε 10 Dòng chảy lưu chất 10 Mơ hình dòng chảy rối k – ε với Re thấp 16 Hệ số truyền nhiệt hệ số Nusselt 17 Hệ số truyền nhiệt 17 Hệ số Nusselt 18 Đặc điểm trình bay 19 Nghiên cứu dòng môi chất hai pha liên quan đến trình bay .20 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG SỐ 25 Tính tốn thiết kế 25 Các thông số làm việc yêu cầu thiết bị 25 Tính tốn, thiết lập thơng số điểm nút chu trình 25 Tính tốn chọn số ống cho dàn trao đổi nhiệt thiết bị .27 Mô số 29 Giới thiệu phần mềm COMSOL Multyphysics 5.6 29 Cơ sở phương pháp số để giải tốn mơ truyền nhiệt lưu chất 30 Tính tốn mơ hình hóa thiết bị trao đổi nhiệt 31 Mơ mơ hình thiết bị trao đổi nhiệt với COMSOL Multiphysics 5.6 33 3.2.4.1 Khởi động thiết lập mơ hình, tính chất vật lý lời giải cho mơ hình: 33 3.2.4.2 Chọn mô hình hình học - Geometry: 36 3.2.4.3 Thiết lập giá trị - Parameter: 36 3.2.4.4 Thiết lập vật liệu cho mơ hình – Materials: 37 3.2.4.5 Thiết lập module truyền nhiệt – Heat Transfer in Solids and Fluids: 38 3.2.4.6 Thiết lập module dòng chảy – Turbulent Flow, k- : 40 3.2.4.7 Chia lưới – Mesh: 42 3.2.4.8 Lời giải – Study: 42 CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 Kết mô thiết bị trao đổi nhiệt 45 So sánh kết thực nghiệm mô 49 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 Kết luận 51 Kiến nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT  : Độ nhớt động lực học, Ns/m  : Khối lượng riêng, kg/m  : Hệ số dẫn nhiệt, W/mK p : Tổn thất áp suất, Pa CFC : d Chlorofluorocarbon : Đường kính ống, m F : Diện tích, m G_0 : Lưu lượng khối lượng, g/s GWP : Chỉ số nóng lên tồn cầu HCFC : Hydrochloroflurocarbons HVAC : Điều hồ khơng khí k : Hệ số truyền nhiệt tổng, W/m K L: Chiều dài, m m: Lưu lượng khối lượng, kg/s NTU : Nu : Chỉ số Nusselt Chỉ số truyền nhiệt đơn vị (Number of Transfer Unit) p : Áp suất, Pa P_k : Áp suất đầu dàn, bar qk : Công suất nhiệt riêng, kJ/kg Qk : Công suất nhiệt, kW Re : Chỉ số Reynolds T : Nhiệt độ, K T_in : Nhiệt độ môi chất đầu vào, C T_out : Nhiệt độ môi chất đầu ra, C o o o Nhiệt độ khối nước, C T_water : π : Tỉ số nén ω : Vận tốc, m/s DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sự phân bố nhiệt độ nước sôi điều kiện áp suất khí 20 Hình 2.2 Các mầm hình thành tâm sơi 20 Hình 2.3 Bọt chất lỏng 21 Hình 2.4 Bọt bề mặt vật rắn 21 Hình 2.5 Các trạng thái điển hình sơi 23 Hình 3.1 Đồ thị logp-h chu trình lạnh CO2 cấp 26 Hình 3.2 Đồ thị chênh lệch nhiệt độ trung trình mơi chất CO2 nước 27 Hình 3.3 Bản vẽ thiết kế mơ hình mơ dàn trao đổi nhiệt 29 Hình 3.4 Mơ hình hóa thiết bị trao đổi nhiệt 33 Hình 3.5 Chọn Model 34 Hình 3.6 Chọn Space Dimension 34 Hình 3.7 Chọn module 35 Hình 3.8 Chọn Study 35 Hình 3.9 Import mơ hình vào Comsol 36 Hình 3.10 Mơ hình graphics 36 Hình 3.11 Thiết lập vật liệu cho mơ hình 37 Hình 3.12 Gán vật liệu 38 Hình 3.13 Chọn miền module truyền nhiệt 38 Hình 3.14 Chọn miền cho khối chất lỏng 39 Hình 3.15 Thiết lập giá trị nhiệt đầu vào 39 Hình 3.16 Thiết lập giá trị nhiệt đầu 40 Hình 3.17 Thiết lập giá trị nhiệt khối nước 40 Hình 3.18 Thiết lập giá trị dòng chảy đầu vào 41 Hình 3.19 Thiết lập giá trị dòng chảy đầu 41 Hình 3.20 Kết xử lý kết 42 Hình 3.21 Kết sau tính tốn 42 Hình 3.22 Tạo thêm miền cho lời giải 43 Hình 3.23 Thêm Selection cho Solution 44 Hình 3.24 Thiết lập miền xuất kết 44 Hình 4.1 Phân bố nhiệt độ dàn trao đổi nhiệt 45 Hình 4.2 Mặt cắt phân bố nhiệt độ tép dàn thứ 46 Hình 4.3 Mặt cắt phân bố nhiệt độ tép dàn thứ hai 46 Hình 4.4 Mặt cắt phân bố nhiệt độ tép dàn thứ ba 47 Hình 4.5 Mặt cắt phân bố nhiệt độ tép dàn thứ tư 47 Hình 4.6 Mặt cắt phân bố nhiệt độ tép dàn thứ năm 48 Hình 4.7 Phân bố áp suất dàn trao đổi nhiệt 48 Hình 4.8 Đồ thị so sánh chênh lệch nhiệt độ trung bình lý thuyết mô 49