Tính toán thiết kế bộ ống nhiệt trọng trường sử dụng môi chất là nước để thu hồi nhiệt khói thải lò hơi và mô phỏng quá trình làm việc của ống nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT GVHD: THS NGUYỂN THÀNH LUÂN SVTH: NGUYỄN ĐÌNH HUY NGUYỂN HOÀNG DIỆU VÕ THANH NAM ĐÀO ĐỨC KHIÊM TRẦN QUANG LUYỆN SKL009424 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Tên đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT GVHD: ThS NGUYỂN THÀNH LN SVTH: NGUYỄN ĐÌNH HUY 18147194 NGUYỂN HỒNG DIỆU 18147173 VÕ THANH NAM 18147211 ĐÀO ĐỨC KHIÊM 18147197 TRẦN QUANG LUYỆN 17147159 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Huy MSSV: 18147194 Nguyễn Hoàng Diệu MSSV: 18147173 Võ Thanh Nam MSSV: 18147211 Đào Đức Khiêm MSSV: 18147197 Trần Quang Luyện MSSV:17147159 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Mã ngành đào tạo: 147 Hệ đào tạo: Chính quy Mã hệ đào tạo: 947-147 Khóa: 2018,2017 Lớp: 181470B, 181470C, 171470A Tên đề tài “TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT” Nhiệm vụ đề tài - Tính tốn thiết kế trao đổi nhiệt dạng ống nhiệt trọng trường để thu hời nhiệt khói thải lị - Xây dựng chương trình tính tốn thiết kế - Mơ q trình làm việc ống nhiệt Sản phẩm đề tài - Cuốn thuyết minh đờ án - Chương trình tính tốn thiết kế ống nhiệt - Sản phẩm ống nhiệt Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 14/03/2022 Ngày hồn thành nhiệm vụ: TRƯỞNG BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Huy MSSV: 18147194 Nguyễn Hoàng Diệu MSSV: 18147173 Võ Thanh Nam MSSV: 18147211 Đào Đức Khiêm MSSV: 18147197 Trần Quang Luyện MSSS: 17147159 Tên đề tài: “ TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MƠI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT” Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Họ tên GV hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Luân Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(khơng đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Điểm tối đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… 50 Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Điểm đạt Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày … tháng … năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TP HCM VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ Nhiệt- Điện Lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Huy MSSV: 18147194 Nguyễn Hồng Diệu MSSV: 18147173 Võ Thanh Nam MSSV: 18147211 Đào Đức Khiêm MSSV:18147197 Trần Quang Luyện MSSV: 17147159 Tên đề tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT” Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Họ tên GV phản biện (Mã GV): ThS Lại Hoài Nam Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm Điểm đạt tối đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày … tháng … năm 2022 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT LÀ NƯỚC ĐỂ THU HỒI NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ỐNG NHIỆT” Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Huy MSSV: 18147194 Nguyễn Hoàng Diệu MSSV: 18147173 Võ Thanh Nam MSSV: 18147211 Đào Đức Khiêm MSSV:18147197 Trần Quang Luyện MSSV: 17147159 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung Hình thức Chủ tịch Hội đờng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 bão hịa chênh lệch hoảng 9% Sự sai lệch mô số thông số đặt trạng thái lý tưởng, phần lý việc chia lưới chưa chia nhỏ nhắc đến Hình Đồ thị thay đổi nhiệt độ dọc theo chiều dài ống Hình 5.6 minh họa biến thiên nhiệt độ vách ống nhiệt theo khoảng cách dọc theo tường với tỷ lệ lấp đầy 50% Ta thấy nhiệt độ vách gần 0,1m ống không đổi thời gian ngắn sau giảm dần Điều quy cho tồn chất lỏng phần phần sôi dẫn đến ổn định nhiệt độ phần ngăn nhiệt độ giảm Sau đó, nhiệt độ tường 0.25m lại bắt đầu giảm khơng ổn định Điều giọt lỏng thành ống tượng sôi gây nên Tuy nhiên, nhiệt độ thành ống lại giảm ổn định cho thấy đầu thành ống hoàn toàn dẫn đến ổn định nhiệt độ phần 54 Hình Các trạng thái thể tích nước thời điểm mơ khác Ban đầu, lượng chất lỏng bên ống nhiệt phần sôi chiếm 50% phần sôi Tại thời điểm 0,1s lượng thể tích bên ống bắt đầu nhận nhiệt xuất hiện tượng sôi, lúc lượng thể tích chuyển bắt đầu chuyển thành Tại thời điểm 5s, ta thấy tượng sôi mãnh liệt khiến lượng lỏng đáy ống đẩy mạnh qua phần đoạn nhiệt tiến tới phần ngưng Sự dịch chuyển nhờ chênh lệch áp suất phần sôi phần ngưng Tại thời điểm 15s, giọt lỏng nhỏ li ti bắt đầu xuất thành ống bên phần ngưng Mặt khác ta quan sát thấy lượng lỏng đáy ống dường hoàn toàn bay Tại thời điểm 25s, nối tiếp giọt lỏng li ti giọt lỏng lớn 55 dần xuất theo thành ống xuống đáy ống theo lực trọng trường Tại thời điểm 35s, lượng lỏng trở đáy ống tiếp tục sôi chất lỏng đốt nóng đến nhiệt độ sơi q trình lặp lặp lại mà khơng tới ngồi lực bên ngồi Hình Biểu đồ phân bố áp suất ống thời điểm mô khác Tại thời điểm 0,1s, áp suất chia rõ rệt phần sơi tích phần cịn lại ống Sau q trình sơi 5s chất lỏng chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi, áp suất 56 ống dần thay đổi áp suất phần sôi khơng chứa thể tích phần đoạn nhiệt dần tăng lên Tại thời điểm 25s phần ngưng bắt đầu tăng áp suất, tượng trình ngưng bắt đầu nói Tại thời điểm 35s, có đầu ống phần ngưng đáy ống phần sôi chênh lệch áp suất với phần lại ống dường đạt áp suất bão hịa Hình Biểu đồ phân bố nhiệt độ ống thời điểm mô khác 57 Tại thời điểm 0.1s, lượng nhiệt chia rõ rệt phần sôi phần ngưng Sau khoảng 5s lượng nhiệt bắt đầu gia tăng bắt đầu suất hiện tượng sôi mãnh liệt, lúc nhiệt vách phần ngưng chưa thay đổi Khoảng 10s ta nhận thấy vách phần ngưng dần tăng nhiệt, việc trình giọt lỏng nhỏ xuất thành ống phần ngưng Tại thời điểm 25s, lượng nhiệt lơn dường lấp đầy ông phần ngưng cịn lại khoảng nhỏ có nhiệt độ thấp giọt lỏng lớn ngưng tụ tạo thành chảy xuống phần sơi Hình 10 Video mô hoạt động bên ống nhiệt videodatn.mp4 58 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Thông qua việc thực đồ án, chúng em biết thêm nhiều kĩ kiến thức như: - Cách thức thiết kế ống nhiệt trọng trường với mơi chất nước để thu hời khí thải áp dụng vào thực tiễn - Xây dựng phần mềm tính tốn thiết kế với độ tin cậy cao sau kiểm chứng với báo thiết kế khác - Mô chế độ làm việc ống nhiệt trọng trường 6.2 Kiến nghị - Mở rộng, xây dựng phần mềm với nhiều mơi chất khác để áp dụng rộng rãi thực tế - Chế tạo mơ hình thực tế để kiểm chứng hoạt động ống nhiệt 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 Vang, T.V., Sử dụng ống nhiệt hệ thống điều hồ khơng khí để tiết kiệm lượng Tạp chí Khoa học Công nghệ Nhiệt 2002 Quốc, H.A., Nghiên cứu nâng cao hiệu cấp nhiệt ống nhiệt mặt trời cho máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr loại single effect miền Nam Việt Nam 2009, Trường Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng Trung, D.T., Khả ứng dụng hệ thống điều hịa khơng khí kết hợp ống nhiệt điều kiện tỉnh phía nam Journal of Technical Education Science, 2007(3): p 66-69 Luan, N.T., N.M Ha, and L.H Nam, Nghiên cứu đánh giá hiệu lượng tủ sấy kết hợp ống nhiệt trọng trường môi chất R134a Journal of Technical Education Science, 2021(64): p 88-98 Quảng, K.V., et al., Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng cấu trúc ống thu hồi nhiệt khí thải đến hiệu tận dụng nhiệt hệ thống chưng cất nước từ nước biển Abd El-Baky, M.A and M.M Mohamed, Heat pipe heat exchanger for heat recovery in air conditioning Applied thermal engineering, 2007 27(4): p 795-801 Pawar, V.R and S Sobhansarbandi, CFD modeling of a thermal energy storage based heat pipe evacuated tube solar collector Journal of Energy Storage, 2020 30: p 101528 Wu, X.P., P Johnson, and A Akbarzadeh, Application of heat pipe heat exchangers to humidity control in air-conditioning systems Applied thermal engineering, 1997 17(6): p 561-568 Yang, F., X Yuan, and G Lin, Waste heat recovery using heat pipe heat exchanger for heating automobile using exhaust gas Applied Thermal Engineering, 2003 23(3): p 367-372 Jian, Q and L Luo, The improvement on efficiency and drying performance of a domestic venting tumble clothes dryer by using a heat pipe heat recovery heat exchanger Applied Thermal Engineering, 2018 136: p 560-567 Meena, P., S Rittidech, and N Poomsa-Ad, Application of closed-loop oscillating heat-pipe with check valves (CLOHP/CV) air-preheater for reduced relativehumidity in drying systems Applied Energy, 2007 84(5): p 553-564 Tian, E., Y.-L He, and W.-Q Tao, Research on a new type waste heat recovery gravity heat pipe exchanger Applied Energy, 2017 188: p 586-594 Wang, K., et al., Design and performance prediction of a novel double heat pipes type adsorption chiller for fishing boats Renewable Energy, 2008 33(4): p 780790 Delpech, B., et al., Energy efficiency enhancement and waste heat recovery in industrial processes by means of the heat pipe technology: Case of the ceramic industry Energy, 2018 158: p 656-665 60 15 16 17 18 19 20 21 22 Wang, H., et al., A study of secondary heat recovery efficiency of a heat pipe heat exchanger air conditioning system Energy and buildings, 2016 133: p 206-216 Đờng, H.N., Giáo trình lị thiết bị đốt Bùi, H and V.V Trần, Ống nhiệt ứng dụng ống nhiệt 2008: NXB Bách Khoa Hải, B and T.V Vang, Tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 Cengel, Y and T.M Heat, A practical approach 2003: New York, NY, USA: McGraw-Hill Klein, S.A., Engineering Equation Solve 2013 Ansys Fluent Software 2022 Alammar, A.A., R.K Al-Dadah, and S.M Mahmoud, Numerical investigation of effect of fill ratio and inclination angle on a thermosiphon heat pipe thermal performance Applied Thermal Engineering, 2016 108: p 1055-1065 61 PHỤ LỤC Code EES $units system bar C J m Pa {Giai phuong phap lap} Function m(A,zeta_nc,D_t, R_e) R_i=0 Repeat R_i=R_i+0.0001 Q_old=D_t/R_e Delta_i=((Q_old/(5.24*A*zeta_nc))^(1/0.75)) Q_i=D_t/(R_e+((Delta_i^0.25)/(5.24*A*zeta_nc))) Until Q_old>Q_i m=Q_i End Function funa(x,y) If (1