Báo cáo thí nghiệm nhiệt Động lực học và truyền nhiệt 2

BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TOÁN CÂNBẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 1.1.1.. Mục đích thí nghiệm - Biết cách đo nhiệt độ khô, ướt, lưu lượng gió, áp suất, thể tích - Hiểu quá trình

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TRUYỀN NHIỆT LỚP L10 - NHÓM 01 - HK222 Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Văn Hưng

Nhóm sinh viên thực hiện:

9

10

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023

Trang 2

MỤC LỤC BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TOÁN CÂN

BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 3

1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 3

1.1.1 Mục đích thí nghiệm 3

1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 3

1.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 3

1.2.1 Thiết bị và trật tự thí nghiệm 3

1.2.2 Mô tả thí nghiệm 3

1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 4

1.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 5

BÀI 2: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP (ε) CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ 16

2.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM: 16

2.1.1 Mục đích thí nghiệm: 16

2.1.2 Yêu cầu chuẩn bị: 16

2.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM: 16

Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh 18

2.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM: 19

2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM: 19

BÀI 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 23

3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 23

3.1.1 Mục đích thí nghiệm 23

Trang 3

3.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 23

3.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 24

3.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm 24

3.2 Mô tả thí nghiệm: 27

3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM: 27

3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM: 28

3.5 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 29

Trang 4

BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TOÁN CÂN

BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ

1.1.1 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

1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị

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

- Chất thuần khiết

- Không khí ẩm

- Chu trình máy lạnh

1.2.1 Thiết bị và trật tự thí nghiệm

- Ống khí.

- 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.

- Thước kẹp.

1.2.2 Mô tả thí nghiệm

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

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

Trang 5

Hình 1: Mô hình ống khí động

- Sinh viên điền tên gọi của các chi tiết trong hệ thống tương ứng với các số vào bảng 1 dưới đây:

Bảng 1

1: Quạt gió 5: Nhiệt kế ướt 9: Bình đong 13: Máy nén 2: Ống khí động 6: Đồng hồ đo vận tốc 10: Van

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

4: Giàn lạnh 8: Áp kế đo ngưng tụ 12: Giàn nóng

- Sử dụng các bầu nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt để xác định trạng của không khí tại các vị trí trước dàn lạnh (cũng chính là trạng thái không khí của môi trường xung quanh) và sau

5 dàn lạnh

- Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió xác định vận tốc gió và nhiệt độ gió ra khỏi ống khí động,

từ đó xác định lưu lượng không khí qua ống khí động

Trang 6

- Xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh.

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

Các thông số trạng thái của không khí ẩm trước và sau dàn lạnh

Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

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

sự khác biệt giữa thực tế và lý thuyết

Xác định các thông số trạng thái của chu trình lạnh

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)

Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bắt đầu xuất hiện nước ngưng tại dàn lạnh, sinh viên tiến hành 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):

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

Thí nghiệm đợt 2: thời gian 10 phút, số liệu lấy số liệu là 4 lần

Trang 7

Bảng 2 & 3: các thông số trạng thái của không khí ẩm:

Thí nghiệm đợt 1

Lần

TÍNH TOÁN THÍ NGHIỆM ĐỢT 1

Trang 8

 Lần 1

- Không khí trước dàn lạnh

+ Xác định d:

Từ t ư=27,5 ℃ ta tra bảng Nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ) tìm được

p h ≈ 0,037035¯¿

Do đó, ta tìm được d như sau, với áp suất không khí p = 1 bar

d=0,622. p h

p− p h

=0.622 0,037035

1−0,037035≈ 0,02392 kg /kgkk ≈23,92 g/kgkk

+ Xác định I

Ta xác định I theo công thức sau:

I=t k +d (2500+1,93 t k )=32+0,02392.(2500+ 1,93.32)≈ 93,28 kJ /kg

- Tương tự như vậy ta tìm được d và I đối với không khí sau giàn lạnh lần lượt:

d ≈ 0,0126 kg/kgkk ≈12,6 g /kgkk và I ≈ 49,94 kJ /kg



 Lần 2 và 3 cũng tính tương tự như lần 1 ta được:

- Lần 2

+ Không khí trước dàn lạnh: d = 0,02464 kg/kgkk = 24,64 g/kgkk và I = 95,12 kJ/kg

+ Không khí sau dàn lạnh: d =0,01488 kg/kgkk = 14,88 g/kgkk và I = 59,83 kJ/kg

- Lần 3

Trang 9

+ Không khí sau dàn lạnh: d = 0,01160 kg/kgkk = 11,6 g/kgkk và I = 46,38 kJ/kg



 Thí nghiệm đợt 2 cũng tính tương tự thí nghiệm đợt 1, ta được:

- Lần 1

- Lần 2

- Lần 3

- Lần 4

+ Không khí trước dàn lạnh: d = 0,02393 kg/kgkk = 23,93 g/kgkk và I = 93.31 kJ/kg

Trang 10

Bảng 4 & 5: Các thông số khác liên quan đến không khí ẩm

Thí nghiệm đợt 1 Vận tốc gió ra khỏi ống

v(m/s )

Nhiệt độ gió ra khỏi ống

(℃)

Lượng ẩm tách ra

(ml)

Thí nghiệm đợt 2 Vận tốc gió ra khỏi ống

v(m/s )

Nhiệt độ gió ra khỏi ống

(℃)

Lượng ẩm tách ra

(ml)



 Lần 1

- Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán

+ Ta có: G kk =v F ρ=4,56.0,011 1,21676 ≈ 0,061 kg s/

Trong đó:

v là vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)

Trang 11

F là diện tích miệng ống (m ), F=0,105 ×0,107 ≈ 0,011 m

ρlà khối lượng riêng của không khí Ta tra bảng Thông số vật lý của

ρ=1,21676 kg/m3

+ Ta có: G n =G kk (d1−d2)=0,061.(23,92−12,6)≈ 0,69089 g /s

Với: d là độ chứa hơi của không khí trước dàn lạnh và d là độ chứa hơi của1 2 không khí sau dàn lạnh.

+ Từ đó, ta tìm được lượng ẩm tách ra

V tính toán =G n t=0,7038 ×(10 ×60)=414,312 g=414,534 ml

+ Vậy sai số là V thực tế −V tính toán

V thực tế

.100 %= ¿ 250 − 414,312 ∨ ¿

250.100 %≈ 65,81%¿

- Xác định nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

Q=G kk (I1−I2)=0,061.(93,28−49,94)≈ 2,6452 kW

Với: I là entanpi của không khí trước dàn lạnh và I là entanpi của không khí1 2 sau dàn lạnh.



 Lần 2 và 3 cũng tính tương tự như lần 1 ta được:

- Lần 2

+ Lượng ẩm tách ra V tính toán =331,6757 ml và sai số là 30,07%

+ Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q=1,9988 kW

- Lần 3

+ Lượng ẩm tách ra V tính toán =448,1621 ml và sai số là 65,9859 %

+ Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q=2, 8222 kW



 Lần 1

- Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán

Trang 12

+ Ta có: G kk =v F ρ=3,64.0,011.1,22936 ≈ 0,049 kg s/

Trong đó:

v là vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)

F là diện tích miệng ống (m ), 2

F=0,105 ×0,107 ≈ 0,011 m2

ρlà khối lượng riêng của không khí Ta tra bảng Thông số vật lý của

ρ=1,22936 kg/m3

+ Ta có: G n =G kk (d1−d2)=0,049 (23.93 10.29 − )≈ 0,6714 g /s

Với: d là độ chứa hơi của không khí trước dàn lạnh và d là độ chứa hơi của1 2 không khí sau dàn lạnh.

+ Từ đó, ta tìm được lượng ẩm tách ra

V tính toán =G n t=0,7038 ×(10 ×60)=402.8457 g=402 , 8457 ml

+ Vậy sai số là V thực tế −V tính toán

V thực tế

.100 %= ¿ 246 − 402,8457 ∨ ¿

246 100 %≈ 63,76 % ¿

- Xác định nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh

Q=G kk (I1−I2)=0,049 (93,31 40.82 − )≈ 2,5837 kW

Với: I là entanpi của không khí trước dàn lạnh và I là entanpi của không khí1 2 sau dàn lạnh.



 Lần 2, 3, 4 cũng tính tương tự như lần 1 ta được:

- Lần 2

+ Lượng ẩm tách ra V tính toán =284,4268 ml và sai số là 153,95 %

- Lần 3

+ Lượng ẩm tách ra V tính toán =353,0373ml và sai số là 96,1318%

Trang 13

- Lần 4

+ Lượng ẩm tách ra V tính toán =356,1104 ml và sai số là 54,8306%

*******

Bảng 6 & 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh

Áp suất bay hơi

đọc trên áp kế

(kgf/cm2)

Nhiệt độ sôi tương ứng

(℃)

Áp suất ngưng tụ đọc trên áp kế

(kgf/cm2)

Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (℃)

Áp suất bay hơi

đọc trên áp kế

(kgf/cm2)

Nhiệt độ sôi tương ứng

(℃)

Áp suất ngưng tụ đọc trên áp kế

(kgf/cm2)

Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (℃)



 Lần 1

- Tìm nhiệt độ sôi tương ứng:

Trang 14

+ Trước hết, ta cần đổi đơn vị cho áp suất bay hơi đọc trên áp kế là 5,4 kgf/cm2 = 5,3 bar

+ Tiếp theo, ta tìm áp suất tuyệt đối = áp suất bay hơi đọc trên áp kế + áp suất khí quyển (p a=1 bar), ta được áp suất tuyệt đối là 6,3 bar

+ Ta tra bảng Các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa, ta tìm được nhiệt độ sôi tương ứng (ứng với áp suất tuyệt đối là 6,39 bar) là 7,43℃

- Tìm nhiệt độ ngưng tụ tương ứng:

+ Ta làm tương tự như cách tìm nhiệt độ sôi tương ứng, ta tìm được nhiệt độ ngưng tụ tương ứng là 45,98℃



 Lần 2 và 3 cũng tính tương tự như lần 1, ta được:

- Lần 2: nhiệt độ sôi tương ứng 7,89 ℃ và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng là 46,04 ℃

- Lần 3: nhiệt độ sôi tương ứng là 8,04 ℃ và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng là 46,92 ℃



 Thí nghiệm đợt 2 cũng tính tương tự thí nghiệm đợt 1, ta được:

- Lần 1: nhiệt độ sôi tương ứng là 8,04℃ và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng là 47,15℃

- Lần 4: nhiệt độ sôi tương ứng là 8,91 ℃ và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng là 47,15℃

Tiêu đề	Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt
Tác giả	Trần Thành Đạt, Đoàn Vũ Bằng, Phùng Minh Đức, Bùi Giang Nam, Nguyễn Phước Đạt, Đinh Hữu Vĩnh Châu, Lê Duy Trần, Kiến An
Người hướng dẫn	TS. Trần Văn Hưng
Trường học	Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TPHCM
Chuyên ngành	Nhiệt động lực học và truyền nhiệt
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	0,92 MB