thiết bị truyền nhiệt ống chùm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP KHOA LIÊN THÔNG & VỪA HỌC VỪA LÀM BÁO CÁO THỰC HÀNH Môn: Quá Trình Thiết Bị Truyền Nhiệt GVHD : Nguyễn Đức Vinh SVTH : Mai Thị Mỹ Nhân MSSV : 11269481 Lớp : DHMT07LT Nhóm : 3 Tổ : 4 Tp.HCM 07/04/2012THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 1. Mục đích thí nghiệm - Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về thiết bị truyền nhiệt ống chùm. Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm - Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị. - Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách. - Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. - Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều. - Đánh giá quá trình hoạt động xuôi chiều và ngược chiều. 2. Nội dung thí nghiệm - Bật công tắc tổng - Mở nắp 2 thùng chứa nước nóng TN và nước lạnh TL kiểm tra mực nước có trong thùng. Mực nước chiếm 2/3 thùng - Cài đặt nhiệt độ ban đầu là 80 0 C. - Bật công tắc điện trở - Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt ban đầu thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm. • Thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1  Trường hợp xuôi chiều Điều chỉnh dòng nóng - Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm. - Mở van V N1 , V N2 , V N3 , V N6 , V N - Đóng van V N4 , V N5 - Bật bơm nóng B N - Dùng van V N để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị thí nghiệm. - Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4 , đóng van V N2 và V N3 . Chú ý lúc này dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm. Điều chỉnh dòng lạnh - Mở van V L1 , V L , V L3 , V L4 , V L7 , V L8 - Đóng van V L2 , V L5 , V L6 , V L9 - Bật bơm lạnh B L GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 2 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm - Dùng van V L để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị thí nghiệm. Ghi kết quả thí nghiệm - Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng: + Nhiệt độ dòng nóng vào là T2, nóng ra là T3 + Nhiệt độ dòng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4  Trường hợp ngược chiều Điều chỉnh dòng nóng - Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm. - Mở van V N1 , V N2 , V N3 , V N6 , V N - Đóng van V N4 , V N5 - Bật bơm nóng B N - Dùng van V N để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị thí nghiệm. - Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van V N4 , đóng van V N2 và V N3 . Chú ý lúc này dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm. Điều chỉnh dòng lạnh - Mở van V L1 , V L , V L2 , V L4 , V L6 , V L8 - Đóng van V L3 , V L5 , V L7 , V L9 - Bật bơm nóng B L - Dùng van V L để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm. Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị thí nghiệm. Ghi kết quả thí nghiệm - Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng: + Nhiệt độ dòng nóng vào là T2, nóng ra là T3 + Nhiệt độ dòng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 3 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm  Hoàn tất bài thí nghiệm: - Tắc công tắc điện trở - Điều chỉnh nhiệt độ cài đặt về mức 0 - Tắt bơm nóng - Đóng dòng van lạnh - Tiến hành xả nước thùng lạnh - Tắt công tắt tổng - Tiến hành làm vệ sinh thiết bị và kết thúc bài thí nghiệm 3. Bảng số liệu đo Trường hợp xuôi chiều Thí nghiệm V N (l/ph) V L (l/ph) T2 ( o C) T3 ( o C) T4 ( o C) T5 ( o C) 1 4 4 64 42 26 19 2 8 65 50 26 19 3 12 63 44 26 18 4 16 58 38 24 19 5 20 53 34 23 17 6 8 4 52 46 24 17 7 8 51 42 25 17 8 12 50 41 21 17 9 16 48 38 23 17 10 20 46 36 22 17 11 12 4 45 42 22 17 12 8 45 39 24 17 13 12 44 38 23 17 14 16 43 35 22 17 15 20 42 34 21 17 16 16 4 42 39 22 17 17 8 42 37 23 16 18 12 41 35 23 16 19 16 40 34 22 16 20 20 38 32 21 16 21 20 4 42 39 21 16 22 8 42 37 23 16 23 12 40 35 22 16 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 4 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm 24 16 38 33 21 16 25 20 36 31 21 16 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 5 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Trường hợp ngược chiều Thí nghiệm V N (l/ph) V L (l/ph) T2 ( o C) T3 ( o C) T4 ( o C) T5 ( o C) 1 4 4 51 41 32 28 2 8 43 40 29 23 3 12 42 40 29 23 4 16 42 40 28 22 5 20 42 41 27 20 6 8 4 48 41 36 30 7 8 47 41 35 33 8 12 45 41 34 30 9 16 44 41 32 27 10 20 43 41 30 25 11 12 4 49 42 42 24 12 8 48 41 41 26 13 12 46 41 41 28 14 16 45 41 40 26 15 20 44 41 39 23 16 16 4 42 41 38 25 17 8 42 40 36 23 18 12 42 39 37 22 19 16 42 39 36 23 20 20 41 39 36 22 21 20 4 41 38 35 22 22 8 38 37 34 21 23 12 41 38 35 22 24 16 42 38 34 22 25 20 40 37 35 22 4. Các công thức tra và công thức sử dụng Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra: GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 6 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào: Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu vào được do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh): Hiệu số nhiệt độ của các dòng – hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt: Ta có: 4.1 Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: -Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: Với phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm: (Tính G N thì T ; tính G L thì ) 4.2. Tính toán hệ số truyền nhiệt: 4.2.1. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: Trường hợp ngược chiều: Ta xét: GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 7 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Giá trị nào lớn hơn thì là . Giá trị nào bé hơn thì là Tính: Xác định hệ số truyền nhiệt K TN :  Đối với thiết bị ống chùm : với Trong đó : 4.2.2. Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Được tính theo công thức: tra bảng 39 trong bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt - truyền khối * Tính hệ số cấp nhiệt (dòng nóng): Chuẩn số Reynolds: Trong đó: w là vận tốc của dòng nóng: v là độ nhớt của dòng nóng, có thể tra bảng hoặc tính theo công thức thực nghiệm sau: Chuẩn số Prandtl: GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 8 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo phương pháp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào. Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính) Với g = 9,81(m/s 2 ), l là đường kính tương đương ở đây l=d i , β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ∆t = t tường - t nóng vào . Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009). Tính chuẩn số Nusselt: − Nếu dòng nóng chảy dòng: : * Tính hệ số cấp nhiệt (dòng lạnh): như dòng nóng chỉ thay đổi các tham số đặc trưng của dòng lạnh. Chuẩn số Reynolds: Trong đó: w là vận tốc của dòng lạnh: Với Chuẩn số Prandtl: có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào. Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính) Với g = 9,81(m/s 2 ), l là đường kính tương đương ở đây l= , β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ∆t = t tường – t lạnh vào GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 9 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009). Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dòng nóng chảy dòng: : 5. Kết quả tính toán a. Trường hợp xuôi chiều Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ Thí nghiệm ΔT N ΔT L η N (%) η L (%) η hi (%) 1 22 7 48,8889 18,4211 33,6550 2 15 7 32,6087 17,9487 25,2787 3 19 8 42,2222 21,6216 31,9219 4 20 5 51,2821 14,7059 32,9940 5 19 6 52,7778 20,0000 36,3889 6 6 7 17,1429 25,0000 21,0714 7 9 8 26,4706 30,7692 28,6199 8 9 4 27,2727 13,7931 20,5329 9 10 6 32,2581 24,0000 28,1290 10 10 5 34,4828 20,8333 27,6580 11 3 5 10,7143 21,7391 16,2267 12 6 7 21,4286 33,3333 27,3810 13 6 6 22,2222 28,5714 25,3968 14 8 5 30,7692 23,8095 27,2894 15 8 4 32,0000 19,0476 25,5238 16 3 5 12,0000 25,0000 18,5000 17 5 7 19,2308 36,8421 28,0364 18 6 7 24,0000 38,8889 31,4444 19 6 6 25,0000 33,3333 29,1667 20 6 5 27,2727 29,4118 28,3422 21 3 5 11,5385 23,8095 17,6740 22 5 7 19,2308 36,8421 28,0364 23 5 6 20,8333 33,3333 27,0833 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 10 [...]... hợp xuôi chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 15 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm b Đồ thị trường hợp ngược chiều: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm 7 Nhận xét • Ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt: - • Qúa trình xuôi chiều nhiệt độ tăng tương đối ổn định hệ số dẫn nhiệt k TN tăng cao... chiều có hệ số truyền nhiệt tương đối không ổn định do có sự thay đổi nhiệt giữa hai lưu thể Và trong quá trình tiến hành thí nghiệm kết quả không ổn định vì thiết bị gia nhiệt Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình truyền nhiệt: - Xuôi chiều không ảnh hưởng đến nhiệt độ, vì vậy hệ số truyền nhiệt tương đối ổn định - Ngược chiều thì ảnh hưởng đến nhiệt độ làm cho nhiệt độ của... 116,2281 24 4 12 20,0000 150,0000 85,0000 25 3 13 16,6667 260,0000 138,3333 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 13 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt Thí nghiệm GN (kg/s) GL (kg/s) QN (W) QL (W) Qf (W) η (%) 1 0,066665 0,06667 2793,3 1117,4 1675,9 40,0 2 0,06667 0,133338 838,0 3352,1 -2514,1 400,0... -12289,7 1199,9 25 0,06667 0,333301 838,0 18154,9 -17316,9 2166,3 Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt Thí nghiệm GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân QN (W) tmax ( C) o tmin ( C) o tlog ( C) o KTN (W/m2.K) Page 14 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm 1 2793,3 19 13 15,8 1012,4 2 838,0 14 17 15,5 310,8 3 558,7 13 17 14,9 214,7 4 558,7 14 18...Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm 24 5 5 22,7273 29,4118 26,0695 25 5 5 25,0000 33,3333 29,1667 Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt Thí nghiệm GN (kg/s) GL (kg/s) QN (W) QL (W) Qf (W) η (%) 1 0,066636 0,066668 6142,5 1955,4 4187,1 31,8 2 0,066656 0,133337... 1396,7 5586,9 -4190,2 400,0 25 0,06667 0,333348 1396,7 6983,7 -5586,9 500,0 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 11 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt o 6142,5 tmax ( C) 45 tmin ( C) 16 tlog ( C) 28,0 KTN (W/m2.K) 1255,1 2 4189,3 46 24 33,8 709,9 3 5305,6 45 18 29,5 1031,8 4 5584,6 39 14 24,4 1311,5 5... 16,5 485,1 25 1396,7 20 10 14,4 554,8 Thí nghiệm QN (W) 1 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân o o Page 12 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm b Trường hợp ngược chiều Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ Thí nghiệm ΔTN ΔTL η N (%) η L (%) η hi (%) 1 10 4 43,4783 21,0526 32,2654 2 3 6 15,0000 42,8571 28,9286 3 2 6 10,5263 46,1538 28,3401 4... truyền nhiệt tương đối ổn định - Ngược chiều thì ảnh hưởng đến nhiệt độ làm cho nhiệt độ của hai lưu thể thay đổi trước khi quá trình trao đổi nhiệt xảy ra, vì vậy cũng sẽ ảnh hưởng đến các giá trị sau Một vài nhận xét về thiết bị − Cơ cấu chắc chắn, hệ số truyền nhiệt lớn − Cho kết quả ổn định, dễ làm việc GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 16 . hiểu rõ hơn về thiết bị truyền nhiệt ống chùm. Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm - Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông. nghiệm QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Giá trị nào lớn hơn thì là . Giá trị nào bé hơn thì là Tính: Xác định hệ số truyền nhiệt K TN :  Đối với thiết bị ống chùm : với. QTTB truyền nhiệt Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt ống chùm 24 16 38 33 21 16 25 20 36 31 21 16 GVHD: Nguyễn Đức Vinh SVTH: Mai Thị Mỹ Nhân Page 5 Báo cáo thực hành thí nghiệm QTTB truyền nhiệt