báo cáo kỹ thuật thực phẩm 2 bài 6 thiết bị truyền nhiệt vỏ ống

BÀI 6: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNGNhiệt lượng dòng nóng tỏa ra: QN = GN.CN.TNNhiệt lượng do dòng lạnh thu vào: QL = GL.CL.TLNhiệt lượng tổn thất: Qf = QN - QLCân bằng nhiệt lượng: QN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINHVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

- -BÁO CÁO KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2

Viện: Công Nghệ Sinh Học và Thực Phẩm

Họ và tên SV: Phạm Thảo Hiền

Nhóm: Nhóm 2

Giảng viên: Phạm Văn Hưng

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15, tháng 4, năm 2024

4

BÀI 6: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra: QN = GN.CN.TNNhiệt lượng do dòng lạnh thu vào: QL = GL.CL.TLNhiệt lượng tổn thất: Qf = QN - QL

Cân bằng nhiệt lượng: QN = QL + Qf

Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng có thể tính theo công thức: Q = K.F.Tlog

- Nhiệt lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào kích thước thiết bị F, cách bố trí các dòng Tlog Do thiết bị là phần cứng ta rất khó thay đổi nên có thể xem nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp này phụ thuộc vào cách bố trí dòng chảy Gồm: Chảy xuôi chiều, chảy ngược chiều, chảy chéo dòng, chảy hỗn hợp.

- Tùy vào cách bố trí mà ta có phương pháp xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit tlogkhác nhau

t1 < t2  tmax = t2 , tmin = t1

- Trường hợp chảy xuôi chiều:

tmax = t1 = TNv - TLvtmin = t2 = TNr - TLr- Nếu trong quá trình truyền nhiệt khi tỉ số ∆ t∆ tmax

min< 2 thì hiệu số trung bình tlog có thể được tính gần đúng theo công thức sau:

∆ tlog = ∆ tmax+∆ tmin

2 ¿

- Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: H = QQL

N 100%- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:HN = F ∆ tQ

log 100%Trong đó: Với F = .dtb.L (dtb=di+do

2 ) là đường kính trung bình của ống truyền nhiệt, m.- Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: KLT =

α2

λdòng nóng

- Chuẩn số Grashoff: Gr=g l

v2 β t Trong đó: g=9.81 (m/s2)

l = di là đường kính tương đương.

β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu

Δt = ttường – tnóng vào là chênh lệch nhiệt độ

εk: Hệ số hiệu chỉnh Mà t = |ttường−TNV|=|T´N+ ´TL

2 −TNV|

- Tính chuẩn số Nusselt:

+ Nếu dòng nóng chảy xoáy: Nu = 0,021.εk.Re0,8.Pr0,43+ Nếu dòng nóng chảy quá độ: Nu = 0,008.εk.Re0,9.Pr0,43+ Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu = 0,158.εk.Re0,33.Pr0,43.Gr0,1 Vậy hệ số cấp nhiệt αN là Nu = αN l

- Chuẩn số Grashoff: Gr=g l

v2 β t Trong đó: g=9.81 (m/s2)

l = di là đường kính tương đương.

β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu

Δt = ttường – tlạnh vào là chênh lệch nhiệt độ

εk: Hệ số hiệu chỉnh Mà t = |ttường−TLV|=|T´N+ ´TL

2 −TLV|

- Tính chuẩn số Nusselt:

+ Nếu dòng nóng chảy xoáy: Nu = 0,021.εk.Re0,8.Pr0,43+ Nếu dòng nóng chảy quá độ: Nu = 0,008.εk.Re0,9.Pr0,43+ Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu = 0,158.εk.Re0,33.Pr0,43.Gr0,1 Vậy hệ số cấp nhiệt αL là Nu = αL l

* Kí hiệu kích thước ống chùm:

dlt: đường kính trong của ống trong thiết bị thủy tinh TB1(m)dln: đường kính ngoài của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)d2t: đường kính trong của ống trong thiết bị inox TB2 (m)d2n: đường kính ngoài của ống trong thiết bị inox TB2 (m)D1: đường kính trong của thiết bị thủy tinh TB1 (m)D2: đường kính trong của ống inox TB2 (m)

L1: chiều dài của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)L2: chiều dài của ống trong thiết bị inox TB2 (m)n1: số ống trong thiết bị thủy tinh (ống)

n2: số ống trong thiết bị inox (ống)

V nóng(L/P)

6.4 Xử lý số liệu Trường hợp xuôi chiều

Chọn mẫuV nóng

Độ nhớt

ϑ 106(m2s )

Nhiệt dungriêng Cp(Kj/kg.độ)

Hệ số dẫnnhiệt𝜆.102 (W/

GN = ρN ×V N =980,635 × 12

60000=¿ 0,196(kg/s)GL = ρL ×V L =993,781 × 12

60000=¿ 0,199(kg/s)

Hiệu số nhiệt độ dòng nóng và dòng lạnh:

∆ TN = Tnv-Tnr =66,5 - 63,5=3 ℃∆ TL = Tlv -Tlr = 36,8 -35,2 =1,6 ℃

Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra:

ⴄ=QNQL× 100=1329,0016

2458,428 × 100=62,69 %

Xác định nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra, dòng lạnh thu vào và nhiệt tổn thất

ⴄ (%)

7 8579,59 438,69 95,140,19

3 4,174 9,1 5038,87 5790,86 46,530,19

0 4,174 3,8 1579,69 6928,58 18,570,22 4,184 11, 10713,4 0,13 4,174 11 6089,76 4623,64 56,84

9 2 30,22

5 7956,67 4005,20 66,520,23

8 5311,33 5297,13 50,070,26

6 6418,99 3755,30 63,090,26

5 7264,78 3023,16 70,610,26

9 4,174 8,9 7391,92 3265,27 69,360,29

3 6761,15 3946,86 63,140,29

9 6034,08 5908,59 50,530,29

5 7266,32 3818,29 65,550,29

9 4,174 9,7 8056,08 3179,38 71,70

∆ TN=Tnv-Tnr =66,5 - 63,5=3 ℃∆ TL= Tlv -Tlr = 36,8 -35,2 =1,6 ℃

Suy ra: ∆ Tlog=∆ Tmax+ ∆ Tmin

QN(W) ∆ Tmax∆ Tmin∆ Tlog KTN

Biểu đồ khảo sát KLT và KTN xuôi chiều

Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt lớn nhỏ khi cho dòng lạnh chảy ngược chiềudòng nóng so với trường hợp hai dòng này chảy cùng chiều.

Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau, khi tăng lưu lượng dòng lạnh thì hệsố truyền nhiệt sẽ tăng dần.

Đối với hệ số truyền nhiệt tính theo thực nghiệm thì ta thấy KTN khi xuôi chiềucao hơn so với khi ngược chiều.

 Các nguyên nhân gây sai số lớn trong khi truyền nhiệt:

Lưu lượng và nhiệt độ của các dòng nóng và lạnh là chưa chính xác.

Nhiệt độ dòng nóng khi gia nhiệt ban đầu không giữ ổn đỉnh và nhiệt độ giảm

nhanh nhưng thí nghiệm vẫn tiến hành dẫn đến sai lệch lớn.,

Khi chuyển từ chế độ ngược chiều sang xuôi chiều thì dòng lạnh không chiếm đầy không gian trong thiết bị mà chỉ đạt mực chất lỏng bằng 2/3 chiều cao thiết bị Điều này dẫn đến giảm khả năng truyền nhiệt.

Tuy nhiên trong quá trình thí nghiệm, việc gia nhiệt cho dòng nóng chưa đạt đếnnhiệt độ cần thiết (75 ) nên có ảnh hưởng đến kết quả của thí nghiệm.

Những kết quả thu nhận có thể xảy ra sai số do thiết bị thực hiện Thiết bị khôngcó bộ phận cách nhiệt để giảm tối thiểu phần nhiệt lượng bị hao hụt ra bên ngoài.Bộ điều chỉnh ON-OFF làm độ trễ thời gian lớn, thiết bị đo nhiệt độ ở các đầu sai.Để cải thiện điều này cần tốn nhiều về thời gian, sức lực và chi phí Tuy nhiên,trong lúc thực hiện có thể giảm bớt sai số bằng cách thực hiện đúng các thao tác,kiểm tra thiết bị kỹ lưỡng, đọc giá trị nhanh và chính xác để thu được kết quả đúngnhất.

Tất cả các nguyên nhân trên làm cho KTN và KLT có sự khác biệt rất lớn