BÁO CÁO THỰC HÀNH CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BÀI THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

Giảng viên hướng dẫn : Phạm Văn Hưng Sinh viên thực hiện : Tạ Nguyễn Anh Thư

6.5 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu

6.5.1 Thí nghiệm 1: khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

BÀI 6: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

6.1.Tóm tắt:

Bài báo cáo nầy giúp sinh viên biết cách vận hành thiết bị truyền nhiệt và hiểu được nguyên lý đóng mở van để điều chỉnh lưu lượng, và hướng dòng chảy Sinh viên cũng biết được cách xử lý các tình huống khi gặp những sự cố liên quan đến trong quá trình vận hành thiết bị Đồng thời, sinh viên biết cách khảo sát quá trình truyền nhiệt rong quá như là khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa 2 dòng qua bề mặt ngăn cách( ống lồng ống, ống chùm và ống xoắn….) Sinh viên cũng biết được cách suất toàn phần dựa vào cân bằng nhiệt lượng, khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động trong quá trình truyền nhiệt xuôi chiều và ngược chiều Từ đó sinh viên cũng biết cách xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm cũng như hệ số truyền nhiệt lí thuyết

6.2.Giới thiệu:

Quá trình truyền nhiệt được phân biệt thành quá trình truyền nhiệt ổn định và truyền nhiệt không ổn định Quá trình truyền nhiệt ổn định là quá trình mà ở đó nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà không thay đổi theo thời gian Quá trình truyền nhiệt

không ổn định là quá trình mà ở đó nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và thời gian

Quá trình truyền nhiệt không ổn định thường xảy ra trong các thiết bị làm việc gián đoạn hoặc trong giai đoạn đầu và cuối của quá trình liên tục Còn quá trình truyền

nhiệt ổn định thường xảy ra trong thiết bị làm việc liên tục

Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều, nghĩa là nhiệt lượng chỉ được truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp và truyền từ vật này sang vật khác hay từ

không gian này sang không gian khác thường theo một phương thức cụ thể nào đó

Trong bài thực hành này chúng ta tiếp cận thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống, quá trình truyền nhiệt được xem là truyền nhiệt biến nhiệt ổn định

6.3 Mục đích thí nghiệm:

- Sinh viên biết cách vận hành thiết bị truyền nhiệt

- Sinh viên hiểu được nguyên lý đóng mở van để điều chinh lưu lượng và hướng dòng

chảy, biết những sự cố có thể xảy ra và cách xử lý tình huống

- Khảo sát các quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa 2 dòng

qua 1 bề mặt ngăn cách( ống lồng ống, ống chùm và ống xoắn…)

- Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng

khác nhau

- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt ở hai trường hợp

xuôi chiều và ngược chiều

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K và so sánh tìm K thực tế

6.4 Tiến hành thí nghiệm:

6.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

6.4.1.1 Chuẩn bị:

-Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp( nghĩa là phải có dòng chảy), tránh trường hợp mở bơm mà không có dòng chảy( nghĩa là van đóng mở sai thì sẽ gặp hiện tượng sau:

+ Lưu lượng kế không thấy hoạt động + Tiếng kêu động cơ lớn hơn bình thường + Bung một số khớp nối mềm( nếu có) + Xì nước ở roăn mặt bích

+ Có khả năng hỏng bơm( bốc mùi khét)

Gặp hiện tượng như vậy thì tắt bơm kiêm tra lại hệ thống van

- Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước vì nếu không có nước trong thùng khi bật điện trở 1-3 phút điện trở sẽ hỏng( trường hợp này sinh viên hoặc tổ trực

tiếp thực hành phải bồi thường)

- Trước khi mở bơm phải đảm bảo trong thùng có nước

- Xác định các vị trí đầu dò nhiệt độ, quan trọng nhiệt độ nóng vào nóng ra, lạnh vào lạnh

ra

- Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu( 𝐕𝐋𝟏, 𝐕𝐍𝟏)

- Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh phụ không qua lưu lượng kế

6.4.1.2 Các lưu ý

- Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước ít nhất 2/3 thùng - Trước khi mở bơm phải đảm bảo trong thùng chứa phải có nước

- Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp - Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu

- Khi điều chỉnh lưu lượng cần điều chỉnh lưu lượng dòng nước nóng và điều chỉnh xong cho dòng nóng đi qua nhánh phụ sau đó tắt bơm nóng Tiếp theo điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh, điều chỉnh xong mở bơm nóng

- Nhiệt độ đầu vào mỗi thí nghiệm phải giống nhau

6.4.1.3 Báo cáo

- Xác định nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra, lạnh thu vào và nhiệt lượng tổn thất - Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ - Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm - Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết

- Vẽ đồ thị biểu diễn hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính toán theo lí thuyết KLT trong trường hợp xuôi chiều

6.4.2 Thí nghiệm 2: khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

- Xác định nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra, lạnh thu vào và nhiệt lượng tổn thất - Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ

- Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt - Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm - Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết

- Vẽ đồ thị biểu diễn hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính toán theo lí thuyết KLT trong trường hợp ngược chiều và so sánh với thí nghiệm 1

-Tương tự có thể khảo sát các thiết bị TB2 đối với mô hình ống chùm và ống xoắn hoặc có thể tháo lắp các thiết bị khác đối với mô hình thiết bị ống lồng ống

6.4.2.4 Kết thúc bài thực hành

- Tắt bơm nóng và bơm lạnh

- Tắt công tắc điện trở, điều chỉnh bộ điều khiển nhiệt độ vè 200C - Tắt công tắc tổng

- Tắt cầu dao nguồn

- Chờ nước nguội dưới 50oC

6.5 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu

6.5.1 Thí nghiệm 1: khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị

- Tính toán hiệu suất nhiệt độ

Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt

∆TL = TLr − TLv = 29 – 14 = 15oC

-Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:

-Hệ số truyền nhiệt lí thuyết

Được tính theo công thức

- Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt

-Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt

6.5.2 Thí nghiệm 2: khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

- Tính toán hiệu suất nhiệt độ

Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt

-Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: GN = VN (m3/s) ×𝜌𝑛ướ𝑐

GL = VL (m3/s) × 𝜌𝑛ướ𝑐

Mà 𝜌 phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm

Nếu ∆t1 > ∆t2 => ∆tmax = ∆t1 , ∆tmin = ∆t2

Nếu ∆t1 < ∆t2 => ∆tmax = ∆t2 , ∆tmin = ∆t1

-Hệ số truyền nhiệt lí thuyết

Được tính theo công thức

-Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt

-Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng - hệ số truyền nhiệt thực tế ( lưu lượng dòng lạnh)

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng - hệ số truyền nhiệt lí thuyết ( lưu lượng dòng lạnh)

VL(LPM)KLT (W/m2.K)

6.6 Bàn luận

- Vì đầu dò báo sai nên ta sẽ không nói đến các yếu tố phụ thuộc nhiệt độ có độ sai số lớn như ηN ηL và ηhi mà đi xét đến các yếu tố quan trọng, những tính toán cuối cùng trong bài này

- Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phẳng trong một đơn vị thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu thể là một độ Hệ số truyền nhiệt càng lớn thì lượng nhiệt mà lưu thể lạnh nhận được từ lưu thể nóng càng tang lên Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả ( hiệu suất cao vì

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt thực tế - hệ số truyền nhiệt lí thuyết

KLT (W/m2.K)KTN (W/m2.K)