11 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..... Đồ thị t-dBảng 4: Các thông
MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI 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 làm lạnh đơn giản.
- Tính toán cân bằng nhiệt trong ống khí.
Yêu cầu chuẩn bị
Sinh viên tìm hiểu các phần lý thuyết trước khi tiến hành thí nghiệm:
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
Thiết bị 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, trong đó trước và sau dàn lạnh có đặt các bầu nhiệt kế khô ướt nhằm xác định trạng thái ẩm của không khí.
- 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:
1: Quạt gió 5: Nhiệt kế ướt 9: Bình đong 13: Máy nén
2: Ống khí động 6: Đồng hồ đo vận tốc, nhiệt gió 10: Van
3: Nhiệt kế khô 7: Áp kế đo bay hơi 11: Quạt
4: Dàn lạnh 8: Áp kế đo ngưng tụ 12: Giàn nóng
Sử dụng bầu nhiệt kế khô và bầu nhiệt kế ướt là cách hiệu quả để xác định trạng thái không khí tại các vị trí trước và sau dàn lạnh, giúp đánh giá chính xác điều kiện môi trường xung quanh.
Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định vận tốc và nhiệt độ gió từ ống khí động, qua đó tính toán lưu lượng không khí đi qua ống khí động.
- Xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh.
- Từ các số liệu trên, sinh viên xác định:
+ Biểu điễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d (hoặc I-d). + 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).
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM, XỬ LÝ SỐ LIỆU, ĐỒ THỊ VÀ NHẬN XÉT
Không khí ẩm
Bảng 2:Các thông số trạng thái của không khí ẩm
Thí nghiệm 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)
Xác định d(g/kg), I(kJ/kg):
Không khí trước dàn lạnh: tư = 26 o C tra bảng nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ) => ph= 0,03367 bar d = 0,622.ph/(p-ph) = 0,622.0,03367/(1-0,03367) = 0,022 kg/kgkk = 22g/kgkk
(áp suất khí trời p = 1 bar)
Không khí sau dàn lạnh: tư = 16,8 o C tra bảng nước và hơi nước bão hào (theo nhiệt độ) => ph= 0,0192 bar d = 0,622.ph/(p-ph) = 0,622.0,0192/(1-0,0192) = 0,012 kg/kgkk = 12g/kgkk
(áp suất khí trời p = 1 bar)
Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d
Bảng số liệu đồ thị
Thông số Tk 0C Tư 0C Ts 0C I (kJ/kg) d (g/kg) Φ (%)
Bảng 3:Các thông số trạng thái của không khí ẩm
Thí nghiệm 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 d(g/kg), I(kJ/kg):
Không khí trước dàn lạnh: tư = 26 o C tra bảng nước và hơi nước bão hào (theo nhiệt độ) => ph= 0,03367 bar d = 0,622.ph/(p-ph) = 0,622.0,03367/(1-0,03367) = 0,022 kg/kgkk = 22g/kgkk
(áp suất khí trời p = 1 bar)
Không khí sau dàn lạnh: tư = 16,3 o C tra bảng nước và hơi nước bão hào( theo nhiệt độ)=> ph= 0,01864 bar d = 0,622.ph/(p-ph) = 0,622.0,01864/(1-0,01864) = 0,0118 kg/kgkk = 11,8g/kgkk (áp suất khí trời p = 1 bar)
Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d
Bảng số liệu đồ thị
Thông số Tk 0C Tư 0C Ts 0C I (kJ/kg) d (g/kg) Φ (%)
Bảng 4: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 ống(khỏi o C)
Lượng ẩm tách ra thực
Lượng ẩm tách ra tính theo lý thuyết
Sai số lượng ẩm tách ra(%)
Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh(kW)
Kích thước đầu ra của ống khí động: 0,1(m) x 0,1(m) => A=0,01( m 2 )
- Lượng ẩm tách ra theo lý thuyết V lt :
- V là vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)
- A là diện tích đầu ra của ống khí động (m 2 ): 0,01(m 2 )
- ρ là khối lượng riêng của không khí ( tra bảng thông số vật lý của không khí khô Hv0mmHg với t,3 o C)
Gn= Gkk d = 0, 04792.(22 – 11,8) = 0,489( g / s) Lượng nước tách ra Vlt= Gn t = 0,489.15.60D0,1 g = 440,1 ml
- Sai số (%) = (Vlt- Vtt)/Vlt.100% = (440,1-340)/440,1.100% = 22,74%
- Nhiệt luợng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q:
Bảng 5:Các thông số khác liên quan đến không khí ẩm
Thí nghiệm đợt 2 Vận tốc gió ra khỏiống v(m/s)
Nhiệt độ gió ra ống(khỏi o C)
Lượng tách raẩm thực tế
Lượng ẩm tách ra tính theo lý thuyết
Sai số lượng ẩm tách ra(%)
Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh(kW)
- Lượng ẩm tách ra theo tính toán V lt :
- V là vận tốc gió ra khỏi ống (m/s)
- A là diện tích đầu ra của ống khí động (m 2 ): 0,01(m 2 )
- ρ là khối lượng riêng của không khí (dò bảng)
Lượng nước tách ra Vlt= Gn t = 0,47022.15.60B3,198 g = 423,2 ml
- Sai số (%) = (V lt - V tt )/V lt 100% = (423,2-325)/423,2.100% = 23,2%
- Nhiệt luợng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q:
Nhận xét về lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh tính toán theo lý thuyết và giá trị thực tế ở 2 đợt thí nghiệm:
Kết quả sai số cho thấy lượng ẩm tách ra thực tế thấp hơn khoảng 20% so với lý thuyết, nguyên nhân là do sai sót trong dụng cụ đo, quy trình lấy mẫu và điều kiện môi trường không ổn định Nhiệt độ không khí vào ống khí động và các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo lượng ẩm Hơn nữa, thiết bị sử dụng lâu có thể giảm hiệu suất, ống dẫn lượng ẩm bám bẩn và diện tích đầu ra ống dẫn có thể bị méo mó, dẫn đến sai số trong kết quả đo.
Chu trình lạnh, tác nhân lạnh R22
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 ngưng tụ đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )
Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng ( o C)
Pdu= 5,5 kgf/cm 2 => P = 6,39 (bar) tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa
Pdu= 16,5kgf/cm 2 ,=> P,17( bar); S2=S1; tra bảng các tính chật nhiết động của R22 ở trạng thái hơi quá nhiệt
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 ngưng tụ đọc trên áp kế (kgf/cm 2 )
Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng ( o C)
Pdu= 5,4 kgf/cm 2 => P=6,29 (bar) tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa
Pdu= 16,5kgf/cm 2 => P,17( bar); S2=S1; tra bảng các tính chật nhiết động của R22 ở trạng thái hơi quá nhiệt
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.
Bảng số liệu đồ thị Thí nghiệm 1: Điểm P (bar) T ( o C) i (kJ/kg) S(kJ/kgK)
Thí nghiệm 2: Điểm P (bar) T ( o C) i (kJ/kg) S(kJ/kgK)
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
MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
- 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.
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
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 p0đến 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 lỏngR12 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 không khí (J) Hơi R12 ra khỏi (J) ở áp suất p0được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại.
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T-S gồm các quá trình như sau:
(Sinh viên tự vẽ hai đồ thị này trong bài báo cáo thí nghiệm)
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.
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần thu thập số liệu về áp suất hút và đẩy, cũng như nhiệt độ của tác nhân lạnh tại các điểm vào và ra của thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi Bên cạnh đó, sinh viên cũng phải ghi nhận nhiệt độ của không khí giải nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, cùng với nhiệt độ không khí tại thiết bị bay hơi Cuối cùng, các kết quả thu thập được sẽ được kết hợp với các phép tính để xác định các thông số cần thiết.
- 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 Qk
- Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như sau:
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
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1 trình bày các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình áp suất làm việc của hệ thống, bao gồm áp suất tại đầu đẩy của máy nén (Pk) và áp suất tại đầu hút của máy nén (P0).
Bảng 2: Các số liệu đo của không khí liên quan đến quá trình lạnh
Nhiệt độ tại các vị trí
(Ta) Nhiệt độ không khí sau dàn ngưng tụ (T4) Nhiệt độ trong buồng lạnh (T6)
Lưu ý: Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh Ta
PHẦN TÍNH TOÁN
a Xác định các thông số trạng thái của tác nhân lạnh
Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh
Entropy s (kJ/kgK) 2,4199 2,45 2,3663 b Tính phụ tải của buồng lạnh:
- Nhiệt lượng truyền qua mỗi vách:
- Phụ tải nhiệt của buồng lạnh:
Q0= � => Q0= 130,1248 W c Xác định R22(kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh(bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) tính theo công thức:
255,55−165.256 = 1,441kg/s d Xác định phụ tải tải nhiệt của thiết bị ngưng Q k : qk= i2-i3= 293,57 - 273,35 = 22,22 kJ/kg
Qk= GR12.qk= 1,441 22,22 = 32,02 kW e Xác định lưu lượng không khí G kk qua thiết bị ngưng tụ Q k (kW):
−��3.�3+��4.�4 =−0,937.30+0,9979.33 32,02 = 6,64kg/s f Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW):
W= N= GR12(i2-i1) = 1,441 (293,57 – 255,55) = 54,78 KW g Xác định hệ số làm lạnh �(COP) của chu trình:
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
- 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
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
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 1: Bộ trao đổi nhiệt dạng ống xoắn
Hình 2:Vỏ bọc chùm ống
Hình 3:Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt FI1 và FI2
Bộ trao đổi nhiệt được trang bị 4 cảm biến nhiệt độ, cho phép đo nhiệt độ nước nóng và nước lạnh vào và ra Thông tin nhiệt độ được hiển thị trực tiếp trên màn hình, giúp người dùng dễ dàng theo dõi.
Hình 4:Màn hình hiển thị
Các đặc điểm kỹ thuật:
- Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2,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.
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Lần lượt tiến hành các bài thí nghiệm sau và lấy số liệu: a 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. b Sử dụng bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Mở các van V1, V6, V7, V9 và V11. Đóng các van V2, V3, V4, V5, V8 và V10. c Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V8 và V10. Đóng các van V1, V2, V6, V7, V9 và V11. d Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V9 và V11. Đóng các van V1, V2, V6, V7, V8 và V10.
Điều chỉnh lưu lượng nước nóng và lạnh thông qua các van là một bước quan trọng 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.
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Tính toán cho lần test 1
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 37,3 − 31,1 = 6,2 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
-� �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,6 + 46,5)/2 = 48,05tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (31,1 + 37,3)/2 = 34,2tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (2,858/2,844) 100% = 100,506% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 2,844/(0,1272.13,313) = 1,679 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5726.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
Tính toán cho lần test 2
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 36,8 − 32,2 = 4,6 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
-� �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,7 + 46,4)/2 = 48,05tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (32,2 + 36,8)/2 = 34,5tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (3,181/3,027) 100% = 105,074% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 3,027/(0,1272.13,157) = 1,808 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5726.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Tính toán cho lần test 1
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 37,8 − 33,2 = 4,6 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
-� �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,9 + 46,5)/2 = 48,2tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,176 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (33,2 + 37,8)/2 = 35,5 tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (3,181/3,120) 100% = 101,935% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 3,120/(0,1272.12,268) = 1,999 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5706.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
Tính toán cho lần test 2
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 38,8 − 34,1 = 4,7 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
-� �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,9 + 47,1)/2 = 48,5tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,176 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (34,1 + 38,8)/2 = 36,45 tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (3,250/3,212) 100% = 101,175% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 3,212/(0,1272.11,650) = 2,167 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5677.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Tính toán cho lần test 1
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 38,3 − 34,7 = 3,6 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
- � �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (50 + 48)/2 = 49tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (34,7 + 38,3)/2 = 36,5tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
( 0 C) nóng Q (kJ/s) lạnh Q (kJ/s) η (%) ΔT ln
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (2,489/2,293) 100% = 108,546% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 2,293/(0,1209.12,288) = 1,543 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5564.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
Tính toán cho lần test 2
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 39,1 − 34,8 = 4,3 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
- � �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (50 + 48,5)/2 = 49,25tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (34,8 + 39,1)/2 = 36,95tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (1,982/1,720) 100% = 115,246% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 1,720/(0,1209.12,069) = 1,178 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5564.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
( 0 C) nóng Q (kJ/s) lạnh Q (kJ/s) η (%) ΔT ln
Tính toán cho lần test 1
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 38,4 − 34,8 = 3,6 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
- � �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,8 + 46,6)/2 = 48,2tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (34,8 + 38,4)/2 = 36,6tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (1,701/1,578) 100% = 107,810% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 1,578/(0,1209.11,260) = 1,159 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5726.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
Tính toán cho lần test 2
�� �ạ�ℎ = ��4 − ��3 = 37,7 − 34,9 = 2,8 ℃ a) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
- � �� �ó�� = (��1 + ��2)/2 = (49,7 + 45,6)/2 = 47,65tra bảng ta được: ρ = 989 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
-��� �ạ�ℎ = (��3 + ��4)/2 = (34,9 + 37,7)/2 = 36,3tra bảng ta được: ρ = 994 kg/m 3 ; cp = 4,174 kJ/kg o K
� = (� � ạ �ℎ /� �ó�� ) 100% = (2,194/2,022) 100% = 108,544% b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
� = � �ó��/(� ∆��� ) = 2,022/(0,1209.10,991) = 1,521 ��/� 2 °� c) Xác định hệ số Re.
- Tốc độ trung bình dòng chảy
- Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,5726.10 -6 m 2 /s
- Hệ số Re dành cho ống tròn
NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
a) Hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều.
- Hệ số truyền nhiệt nhìn chung có sự thay đổi không quá lớn giữa các lần test đối với hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn
- Hệ số truyền nhiệt khi trao đổi nhiệt ngược chiều lớn hơn so với khi trao đổi cùng chiều
- Hệ số truyền nhiệt của hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn bé hơn so với hệ thống vỏ bọc chùm ống
=> khả năng trao đổi nhiêt thấp hơn so với vỏ bọc chùm ống b) Hệ số Reynolds
- Với số Reynolds tính toán được, các dòng chảy trong ống đều là dòng chuyển tiếp từ chảy tần sang chảy rối
- Sổ Reynolds của mỗi bộ thí nghiệm không có quá nhiều sự khác biệt nhưng thay đổi thất thường
- Số Reynonlds của bộ thí nghiệm E2 thì bé hơn so với E1
* Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến số Reynolds
- Cặn bẩn của nước không tinh khiết lâu ngày bám lên các thành ống
- Sự rò rỷ lưu chất khi thí nghiệm
- Bơm không hoạt động ổn định
- Dòng chảy không đạt được ổn định cần thiết dù được điều chỉnh cẩn thận và có bọt khí
Sai số trong việc xác định lưu lượng có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân, bao gồm dòng chảy không ổn định, bơm hoạt động không liên tục, hệ thống đo lường thiếu độ chính xác, và sai sót trong quá trình đọc số liệu.
- Sai số khi có sự rò rỉ của lưu chất trong quá trình thí nghiệm
- Sai số do không cách nhiệt tốt gây thất thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài
- Sư mất mát nhiệt truyền vào ống dẫn
- Do các van không kín khít, 1 phần nước nóng và nước lạnh có thể hòa vào nhau