BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TRUYỀN NHIỆT

MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM

Mục đích thí nghiệm

− Biết cách đo nhiệt độ (khô, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích

− Hiểu quá trình làm lạnh có tách ẩm của không khí ẩm

− Hiểu nguyên lý làm việc và các thiết bị cơ bản của chu trình lạnh đơn giản

− Tính toán cân bằng nhiệt trong ống khí.

Yêu cầu chuẩn bị

Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết các nội dung sau trước khi vào tiến hành thí nghiệm:

MÔ TẢ THÍ NGHIỆM

Thí bị thí nghiệm và vật tư thí nghiệm

− Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi

− Nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt

− Thiết bị đo tốc độ gió,

− Thiết bị đo thể tích

Mô tả thí nghiệm

Không khí được quạt thổi qua dàn lạnh của máy lạnh, và để xác định trạng thái ẩm của không khí, các bầu nhiệt kế khô ướt được đặt trước và sau dàn lạnh.

− Tại đầu ra của ống khí động có sử dụng 1 thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc độ và nhiệt độ của không khí

− Tác nhân lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh là R22

Hình 1 Mô hình ống khí động

NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM

− Sinh viên điền tên gọi của các chi tiết trong hệ thống tương ứng với các số vào bảng dưới đây

Bảng 1 Tên gọi các chi tiết trong hệ thống

1 Quạt gió 5 Nhiệt kế ướt 9 Bình đong 13 Máy nén

2 Ống khí động 6 Tốc kế 10 Ống mao dẫn

3 Nhiệt kế khô 7 Áp kế đo bay hơi 11 Quạt

4 Dàn lạnh 8 Áp kế đo ngưng tụ 12 Dàn lạnh

Sử dụng bầu nhiệt kế khô và ướt để xác định trạng thái không khí trước và sau dàn lạnh giúp đánh giá điều kiện môi trường xung quanh hiệu quả.

Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định vận tốc và nhiệt độ gió trong ống khí động, từ đó tính toán lưu lượng không khí qua ống Đồng thời, xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

− Từ các số liệu trên, sinh viên xác định:

• Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d (hoặc

• Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

• Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính toán và giá trị thực tế nhận xét

Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ quá nhiệt quá lạnh).

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bắt đầu xuất hiện nước ngưng tại dàn lạnh, sinh viên tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau:

Sinh viên tiến hành thí nghiệm 2 đợt (ghi chú, sau mỗi lần lấy số liệu xong sinh viên thay đổi lưu lượng gió qua dàn lạnh)

❖ X ÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA KHÔNG KHÍ ẨM

Thí nghiệm đợt 1: Thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu là 3 lần

Bảng 2 Các thông số trạng thái của không khí ẩm (đợt 1)

Không khí trước dàn lạnh Không khí sau dàn lạnh t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg) t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần 1 31 25 17,837 76,699 18 17 12,006 48,448 Lần 2 30 24 16,745 72,867 16 16 11,599 45,369

Xác định I và d trước dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 1 lần 2 ( t k =  30 C t , u = 24  C )

Xác định I và d sau dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 1 lần 2 ( t k =  16 C t , u =  16 C )

Thí nghiệm đợt 2: Thời gian 5 phút, số lần lấy số liệu là 4 lần

Bảng 3 Các thông số trạng thái của không khí ẩm (đợt 2)

Không khí trước dàn lạnh Không khí sau dàn lạnh t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg) t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg)

Xác định I và d trước dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 2 lần 2 ( t k =  30 C t , u = 24  C )

Xác định I và d sau dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 2 lần 2 ( t k =  10 C t , u =  11 C )

❖ X ÁC ĐỊNH LƯỢNG ẨM TÁCH RA THEO TÍNH TOÁN : G kk = V F  Trong đó: V Vận tốc trung bình của gió ra khỏi ống ( ) m s

F Diện tích của miệng ống ( ) m 2 : F = 0,105 2 = 0, 011 m 2

 Khối lượng riêng của không khí (tra bảng) t Thời gian thí nghiệm

Bảng 4 Các thông số liên quan đến không khí ẩm (đợt 1)

Vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)

Nhiệt độ gió ra khỏi ống ( o C)

Lượng ẩm tách ra thực tế (ml)

Lượng ẩm tách ra theo tính toán (ml)

Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán tại thí nghiệm đợt 1 lần 2

G = G d − d =  − = g s Lượng nước tách ra: V lt = G t n = 0,3841  ( 10 60  ) = 200,327 ml

Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q:

Bảng 5 Các thông số liên quan đến không khí ẩm (đợt 2)

Vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)

Nhiệt độ gió ra khỏi ống ( o C)

Lượng ẩm tách ra thực tế (ml)

Lượng ẩm tách ra theo tính toán (ml)

Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán tại thí nghiệm đợt 2 lần 2

G = G d − d =  − = g s Lượng nước tách ra: V lt = G t n = 0,3841  ( 10 60  ) = 200,327 ml

Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q:

Để xác định nhiệt độ sôi, cần chuyển đổi áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ từ đơn vị kgf/cm² sang bar Sau đó, tra cứu bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa để tìm ra nhiệt độ sôi và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng.

Bảng 6 Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh

Thí nghiệm đợt 1 Áp suất bay hơi đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )

Nhiệt độ sôi tương ứng ( o C) Áp suất nhưng tụ đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )

Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng

Bảng 7 Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh

Thí nghiệm đợt 2 Áp suất bay hơi đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )

Nhiệt độ sôi tương ứng ( o C) Áp suất nhưng tụ đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )

Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng

❖ B IỂU DIỄN QUÁ TRÌNH THAY ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA KHÔNG KHÍ TRÊN ĐỒ THỊ I-d

❖ B IỂU DIỄN CÁC TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHẬN LẠNH TRÊN ĐỒ THỊ T-s

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ

− Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành

− Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động

− Giúp sinh viên có thể đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế của thiết bị

− Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh

− Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.

2.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm

− Mô hình làm lạnh không khí

− Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị

2.2.2 Mô tả thí nghiệm Để làm lạnh không khí trong buồng lạnh, bàn thí nghiệm này sử dụng một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ nguyên lý như được mô tả ở hình 2 Máy nén (A) nén hơi R12 từ áp suất sôi p 0 đến áp suất ngưng tụ p k Hơi R12 sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (B) được đi vào bình chứa cao áp (C) Sau đó lỏng R12 từ (C) đi qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ p k đến p 0 và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh không khí (J) Hơi R12 ra khỏi (J) ở áp suất p 0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại

Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị log(p)-I và T-S gồm các quá trình:

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén

2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp

3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu

4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi

Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh

− Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất hút và đẩy sau van tiết lưu và sau đầu đẩy của máy nén (A)

− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T1 và T2

− Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T3 và T4

− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J) được đo bằng các sensor T5 và T9

− Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh được đo bằng T6.

Trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần thu thập các số liệu quan trọng bao gồm áp suất hút và đẩy, nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, cũng như nhiệt độ của tác nhân lạnh tại thiết bị bay hơi Bên cạnh đó, sinh viên cũng phải ghi nhận nhiệt độ không khí giải nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, cũng như nhiệt độ không khí tại thiết bị bay hơi.

Sau đó kết hợp với kết quả tính toán để xác định:

− Các thông số trạng thái trong chu trình thực của máy lạnh

− Hệ số sử dụng nhiệt COP của chu trình lý thuyết và chu trình thực

− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q k

− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G kk

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

Bảng 1 Nhiệt độ của không khí ( o C)

Nhiệt độ không khí vào thiết bị ngưng tụ T 3

Nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị ngưng tụ T 4

Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh T 6

Nhiệt độ không khí ngoài buồng lạnh T a = T 3

Bảng 2 Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình Áp suất (Mpa)

Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy của máy nén

Tại đầu hút của máy nén Trước van tiết lưu

− Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T 3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh T a

− Áp suất của tác nhân lạnh ghi trong bảng 2 nói trên là áp suất tuyệt đối

❖ C ÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN LẠNH R12

Dựa vào bảng tra về các tính chất nhiệt động của R12 trong trạng thái bão hòa và quá nhiệt, chúng ta có thể xác định các thông số quan trọng của R12 tại các điểm khác nhau trong chu trình máy lạnh Việc này giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống lạnh.

Bảng 3 Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh (lần 2)

❖ P HỤ TẢI CHO BUỒNG LẠNH

Phụ tải của buồng lạnh được xác định bởi lượng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào qua các vách của buồng lạnh, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài.

Bề dày các vách:  mica = 0, 0037 ( ) m ;  xốp = 0, 01 ( ) m ;  gỗ = 0, 0045 ( ) m

Chất liệu các vách: (1) Vách trước Mica

Bảng 4 Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu

Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt ( )  , W/mK

Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m 2 ) truyền qua mỗi vách: 3 6

 i Bề dày của lớp thứ i (m)

 i Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (W/mK)

 1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn  1 = 6 W/m 2 K

 2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên trong buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn  2 = 12 W/m 2 K

Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua mỗi vách: Q = F q Trong đó:

Tính phụ tải nhiệt Q 0 (W) của buồng lạnh: Q 0 =  Q

❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH : 12 0

Q 0 Phụ tải của buồng lạnh (kW)

1 , 4 i i Entanpy của R12 tại điểm 1 và (kJ/kg)

❖ X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kW)

❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ G kk QUA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kg/s)

❖ X ÁC ĐỊNH CÔNG NÉN ĐOẠN NHIỆT CỦA MÁY NÉN W (kW)

❖ X ÁC ĐỊNH HỆ SỐ LÀM LẠNH 𝜀 (COP) CỦA CHU TRÌNH

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

− Quan sát quá trình trao đổi nhiệt của ống xoắn và vỏ bọc chùm ống

− Tính hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt

Sinh viên tìm hiểu các phần lý thuyết trước khi tiến hành thí nghiệm:

− Các dạng truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ

− Công thức tính nhiệt lượng cho quá trình nhận nhiệt và nhả nhiệt của nước

− Công thức tính hệ số truyền nhiệt và hệ số Reynold

3.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm

Thiết bị gồm 2 bộ trao đổi nhiệt (ống xoắn và vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều hoặc ngược chiều

Hình 2 Vỏ bọc chùm ống

Hình 3 Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt FI1 và FI2

Có 4 cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào và ra của nước nóng và nước lạnh đi qua bộ trao đổi nhiệt Nhiệt độ được hiển thị trên màn hình

Hình 4 Màn hình hiển thị

❖ C ÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT

− Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m 2 - kí hiệu E2

− Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngoài ống 12 mm, bề dày 1mm, chiều dài 3500 mm

− Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 100 mm

− Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m 2 - kí hiệu E1

− Có 5 ống làm từ thép AISI 316 , đường kính ngoài ống 10 mm, bề dày 1mm và chiều dài 900mm

− Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 50mm

− Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính

− Kiểm tra các đường nước vào, nước ra được gắn chặt vào đường ống

− Kiểm tra bình cấp nước nóng

− Bật công tắc bảng hiện thị nhiệt độ

− Bật bơm chạy các đường nước nóng và lạnh

− Nước nóng và nước lạnh chạy qua hai bộ trao đổi nhiệt và nhiệt độ được hiển thị trên màn hình.

Lần lượt tiến hành các bài thí nghiệm sau và lấy số liệu:

− Chạy bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:

Mở các van V1, V6, V7, V8 và V10 Đóng các van V2, V3, V4, V5, V9 và V11

− Sử dụng bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:

− Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:

− Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:

Để điều chỉnh lưu lượng nước nóng và nước lạnh, hãy sử dụng các van điều chỉnh Sau mỗi lần điều chỉnh, cần chờ khoảng 2-3 phút để nhiệt độ các cảm biến ổn định trước khi ghi lại số liệu.

Bảng 1 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều

Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh

Bảng 2 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều

Bảng 3 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều

Bảng 4 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng 5 Kết quả tính toán E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều

T est FI1 FI2 T I1 T I2 T I3 T I4 Δ T n ón g Δ T lạ nh Q n ón g Q l ạnh η Δ T ln k 𝝎 Re

Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau: Q n = FI 1  n ( ) c p n  T n ; Q l = FI 2  l ( ) c p l  T l (lần 2)

Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều:

L Chiều dài ống, d m = (d ngoài + d trong )/2 max min ln max min ln

Quy ước: (1) vỏ bọc chùm ống ; (2) ống xoắn

Xác định hệ số Re: Re  L

L Kích thước tính toán (đối với ống tròn chọn là đường kính trong của ống) ω Tốc độ trung bình của dòng chất lỏng (m/s) ν Độ nhớt động học

Các bảng 6, 7 và 8 làm tương tự như bảng 5

Bảng 6 Kết quả tính toán E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều

Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT l ạnh Q nóng Q l ạnh η ΔT ln k 𝝎 Re

Bảng 7 Kết quả tính toán E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều

Bảng 8 Kết quả tính toán E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều

− Hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt:

• Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt ngược chiều

• Đối với dạng ống xoắn, hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều lớn hơn hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt ngược chiều chiều

Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số Reynolds (Re) của dòng chảy vượt quá 10.000, cho thấy rằng dòng chảy ở cả hai trường hợp trao đổi nhiệt, bao gồm cùng chiều và ngược chiều, đều thuộc loại rối.

Trong hệ thống ống xoắn, cả hai phương thức trao đổi nhiệt, bao gồm trao đổi cùng chiều và ngược chiều, đều diễn ra với dòng chảy có số Reynolds (Re) lớn hơn 10.000 Điều này cho thấy rằng trạng thái dòng chảy trong trường hợp này là chảy rối và có giá trị Re rất cao.

XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC

− Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành

− Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động

− Giúp sinh viên có thể đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế của thiết bị

− Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh

− Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.

4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm

− Mô hình làm lạnh nước

− Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị

4.2.2 Mô tả thí nghiệm Để làm lạnh nước trong buồng lạnh, bài thí nghiệm này sử dụng một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ nguyên lý như được mô tả ở hình 2 Máy nén (A) nén hơi R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R12 sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (B) được đi vào bình chứa cao áp (C) Sau đó lỏng R12 từ (C) đi qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) Hơi R12 ra khỏi (K) ở áp suất p0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại

Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị log(p) - I và T - S gồm các quá trình:

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén

2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp

3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu 4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi

Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh

− Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất p0 và pk sau van tiết lưu và sau đầu đẩy của máy nén (A)

− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T1 và T2

− Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T3 và T4

− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J) được đo bằng các sensor T7 và T9

− Nhiệt độ nước trong buồng lạnh được đo bằng T8.

Trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần thu thập số liệu về áp suất p k, p 0, cũng như nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi Ngoài ra, cần ghi nhận nhiệt độ của không khí giải nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, cùng với nhiệt độ của nước khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi Cuối cùng, sinh viên sẽ kết hợp các dữ liệu thu thập được với kết quả tính toán để đưa ra các phân tích và kết luận cần thiết.

− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G kk

− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q k

− Cân bằng nhiệt tại thiết bị ngưng tụ

− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G 0

− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q 0

− Cân bằng nhiệt tại thiết bị bay hơi

Bảng 1 Nhiệt độ của không khí ( o C)

Nhiệt độ không khí vào thiết bị ngưng tụ T 3

Nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị ngưng tụ T 4

Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh T 8

Nhiệt độ không khí ngoài buồng lạnh T a = T 3

Bảng 2 Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình Áp suất

Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy của máy nén

Tại đầu hút của máy nén Trước van tiết lưu

Nhiệt độ ( o C) Trước khi vào thiết bị ngưng tụ

Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ

Trước khi vào dàn lạnh T 5

Sau khi ra dàn lạnh T 9

− Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T 3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh T a

− Áp suất của tác nhân lạnh ghi trong bảng 2 nói trên là áp suất tuyệt đối

− P HỤ TẢI CHO BUỒNG LẠNH

Phụ tải của buồng lạnh chủ yếu là lượng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập qua các vách ngăn do sự chênh lệch nhiệt độ.

Bề dày các vách:  mica = 0, 004 ( ) m ;  xốp = 0, 014 ( ) m ;  gỗ = 0, 005 ( ) m

Chất liệu các vách: (1) Vách trái Xốp, gỗ

Bảng 4 Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu

Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt ( )  , W/mK

Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m 2 ) truyền qua mỗi vách: 3 8

 i Bề dày của lớp thứ i (m)

 i Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (W/mK)

 1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn  1 = 6 W/m 2 K

 2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên trong buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn  2 = 1000 W/m 2 K

Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua mỗi vách: Q = F q

Tính tổn thất nhiệt qua các vách (W): Q tth =  Q

Tính nhiệt lượng (W) làm lạnh nước: ( 8 8 )

V Thể tích nước làm lạnh (m 3 )

 Khối lượng riêng của nước (  = 1000 kg m 3 )

T 8 Nhiệt độ nước sau khi được làm lạnh ( o C)

T Nhiệt độ nước trước khi được làm lạnh ( o C) c pn Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của nước ( c pn = 4,18 kJ kgK )

Tính phụ tải nhiệt buồng lạnh (W): Q 0 = Q tth + Q 0 '

❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH : 12 0

Q 0 Phụ tải của buồng lạnh (kW)

1 , 4 i i Entanpy của R12 tại điểm 1 và 4 (kJ/kg)

❖ X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kW)

❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ G kk QUA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kg/s)

Tiêu đề	Báo Cáo Thí Nghiệm Môn Học Nhiệt Động Lực Học Và Truyền Nhiệt
Tác giả	Đoàn Tấn Thành
Người hướng dẫn	GVHD: Nguyễn Quang Minh Cường
Trường học	Đại Học Bách Khoa
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Giao Thông
Thể loại	báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	828,76 KB