Báo cáo thí nghiệm quá trình thiết bị về nhiệt đối lưu. Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt ở dòng lưu chất không có biến đổi pha và dòng lưu chất có biến đổi pha với chế độ ngưng tụ chảy màng trong 2 trường hợp là đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức. Ngoài ra phần phụ lục còn có cách tính các hệ số nhiệt từ bảng số liệu khảo sát từ thực nghiệm
Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học BỘ MÔN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Phúc trình Thí nghiệm Quá trình & Thiết bò Bài: ĐỐI LƯU NHIỆT I Nội dung thí nghiệm: Mục đích: -Củng cố kiến thức lý thuyết truyền nhiệt đối lưu -Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt dòng lưu chất biến đổi pha dòng lưu chất có biến đổi pha với chế độ ngưng tụ chảy màng hai trường hợp: đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng -So sánh hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt lý thuyết với hệ số cấp nhiệt truyền nhiệt thực nghiệm -Thiết lập cân nhiệt lượng trình trao đổi nhiệt đối lưu Phương pháp thí nghiệm: Đo đại lượng sau: -Nhiệt độ vào dòng lạnh (nước chảy ống) -Nhiệt độ vách ống truyền nhiệt (thành ống phía nước ngưng tụ) vò trí tương ứng với đầu vào đầu dòng lạnh -Nhiệt độ, lượng nước ngưng tụ chảy thời gian đo lượng nước -Lượng nước chảy ống đứng thới gian đo lượng nước -Áp suất bão hòa ngưng tụ buồng thí nghiệm Kết thí nghiệm: Các đại lượng đo t1(oC) Vò trí chảy tràn (m) 1/2 3/4 1 1/2 35 33 33 33 33 o 105 83 101 110 101 o 90 45 51 52 43 o 104 71 90 99 98 o 210 200 210 210 204 o Nhiệt độ theo T2( F) 230 228 228 227 228 p suất theo P3(PSI) 11 10 11 10 10 p suất theo P2(PSI) 6,5 11,5 11 12 Lượng nước ngưng (ml) Thời gian đo lượng nước ngưng(s) 69 180 49 180 47 180 103 157 86 180 69,5 940 100 59 740 92 64,5 750 95 66 980 90 71 850 95 t2( C) t3( C) t4( C) Nhiệt độ theo T3( F) o Nhiệt độ nước ngưng t'c( C) Lượng nước chảy ống (ml) Thời gian đo nước chảy ống(s) Nhận xét kết thí nghiệm: -Khi thay đổi vò trí chảy tràn lần lượt: “0”, “½”, “¾”, “1 ½” nhiệt độ t2, , t4 tăng dần chảy tràn 1½ (inch) nhiệt độ lại giảm.Đối với nhiệt đđộ t3 nhiệt đđộ giảm dần -Ngoại trừ trường hợp chảy tràn vò trí “0”, trường hợp chảy tràn vò trí “¾” có lượng nước ngưng thấp lượng nước chảy ống cao so với trường hợp lại -Các nhiệt độ T2, T3 không thay đổi nhiều áp suất P2, P3 thay đổi nhiều chế độ thí nghiệm II Lý thuyết thí nghiệm: Sự truyền nhiệt nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống đứng với dòng nước lạnh chảy ống dạng truyền nhiêt đặc trưng hai trình: trao đổi nhiệt đối lưu trường hợp có biến đổi pha (hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống đứng) trao đổi nhiệt đối lưu dòng lưu chất biến đổi pha (dòng nước lạnh chảy ống) Bỏ qua nhiệt trở thành ống Sự ngưng tụ nước thiết bò thí nghiệm xem ngưng tụ với màng chảy xếp lớp (chảy màng) Dòng nước lạnh chảy ống đứng (gọi tắt dòng lạnh) thực với hai chế độ chảy: chuyển động tự nhiên chuyển động cưỡng Sơ đồ chế truyền nhiệt đối lưu biểu diễn hình v, C: bề dày thành ống bề dày màng nước ngưng tụ, m dtr, dng: đường kính ống,m Ftr, Fng: diện tích bề mặt bên bên ống đứng có chiều cao H tS: nhiệt độ nước bão hòa, oC tN: nhiệt độ trung bình nước ống,oC tVtr, tVng: nhiệt độ trung bình vách vách ngoài, oC αC = αng: hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ (phía lưu chất bên ngoài), W/m2K αN = αtr: hệ số cấp nhiệt phía nước lạnh (phía lưu chất ống), W/m2K q: mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W/m2 Phương trình cân nhiệt: Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận được: Q1 = GNCPN( t3 – t1), W (1) Nhiệt lượng tỏa nước ngưng tụ: Q3 = GC[r + CPC( ts - ̅ )], W (2) Trong trường hợp truyền nhiệt ổn đònh tổn thất nhiệt, ta có phương trình cân nhiệt sau: Q = Q1 = Q2 = GNCPN( t3 – t1) = GC[ r + GPC( tS - ̅ )], W (3) Trong đó: GN, GC: lưu lượng khối dòng nước ống dòng nước ngưng tụ, kg/s t1, t3: nhiệt độ đầu cuối dòng nước chảy ống, oC tS: nhiệt độ nước bão hòa ngưng tụ áp suất thấp thí nghiệm, oC ̅ : nhiệt độ trung bình nước ngưng tụ, oC ̅= , oC (4) t’C: nhiệt độ nước ngưng tụ chảy (trong thực tế t’C nhiệt độ lạnh nước ngưng tụ) CPN: nhiệt dung riêng nước chảy ống, xác đònh nhiệt độ trung bình nước, J/kgK , oC ̅̅̅ = (5) CPC: nhiệt dung riêng nước sau ngưng tụ nhiệt độ ̅ , J/kgK r: ẩn nhiệt ngưng tụ nước bão hòa nhiệt độ tS, J/kg Sự cân nhiệt biểu diễn phương trình truyền nhiệt đối lưu chế độ ổn đònh tổn thất nhiệt: Q’ = Q’1 = Q’2 Trong đó: Q’1 = q1rF1r = α1r( tV1r - ̅̅̅ )F1r, W , W/m2K ̅̅̅̅ ) Q’2 = qngFng = αng( tS - tVng )Fng, W (6) , W/m2K (7) α1r = ( αng = ( ) Theo lý thuyết: Q’1 = Q’2 = Q1 = Q2 = Q Từ công thức (6) (7) xác đònh hệ số cấp nhiệt thực nghiệm phía dòng lạnh ống ( αtr ) hệ số cấp nhiệt phía nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống (αng ) Trong trường hợp nhiệt trở vách truyền nhiệt không đáng kể (ống đồng có hệ số dẫn nhiệt lớn: V = 1272 W/mK thành ống mỏng ), ta có: ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ = , oC ̅̅̅̅̅ , ̅̅̅̅̅̅ : nhiệt độ trung bình vách vách ống truyền nhiệt, oC t2, t4 : nhiệt độ thành đầu vào (đầu ) đầu ( đầu trên) ống, oC Hệ số truyền nhiệt tổng quát: , W/m2K K= Q: nhiệt lượng tính theo công thức (1) ( ) ( ) = ,K ( ) ( ) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ( hệ số cấp nhiệt ) phía dòng nước lạnh chảy ống (αN hay αtr ) Hệ số cấp nhiệt αN ( hay αtr ) xác đònh tùy thuộc vào dạng trao đổi nhiệt ( đối lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng ) chế độ chảy dòng lưu chất: chảy xếp lớp (chảy màng), chảy rối hay chế độ chuyển tiếp Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên hay cưỡng phân biệt dựa theo giá trò tỉ số < 10-3 Dòng lưu chất cưỡng 10-3 < < 10-2 103 Vùng hỗn hợp dòng đối lưu > 10-2 10-2 Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên Ở đây: Re = = Với: w: vận tốc dòng, m/s : độ nhớt động học lưu chất, m2/s ρ: khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 a) Trường hợp đối lưu tự nhiên Hệ số cấp nhiệt αN (hay αtr) trường hợp đối lưu tự nhiên xác đònh từ chuẩn số Nusselt (Nu): [ Nu = ( ) ] Trong đó: Nu = = Gr = = tVtr - ̅̅̅ Pr = (tra bảng) , oC Các thông số vật lý nước xác đònh nhiệt đô trung bình: ̅̅̅ = b) Trường hợp đối lưu cưỡng Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với RePr )1/3( Nu = 1,86( RePr > 10 )0,14 , oC Riêng Các thông số vật lý xác đònh nhiệt độ trung bình : ̅̅̅ = Vtr xác đònh nhiệt độ trung bình vách tVtr Ở chế độ chuyển tiếp ( 2.300 < Re < 10.000 ) với 0,7 < Pr < 120 > 50 Nu = 0,023Re0,8Pr1/3 Nếu bỏ qua ảnh hưởng lực nâng với dòng chảy ta áp dụng công thức Mikhaev để tính Nu* : M= = f(Re) ( ) Giá trò thực nghiệm M cho bảng Bảng Re.10-3 2,2 2,3 2,5 3,5 10 M 2,2 3,6 4,9 7,5 10 12,2 16,5 20 24 27 30 33 Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ Hệ số cấp nhiệt trường hợp ngưng tụ tinh khiết bão hòa xác đònh tùy thuộc vào chế độ dòng chảy dòng lỏng ngưng tụ Các trường hợp chất ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt ngưng tụ tinh khiết bề mặt ống đứng xác đònh theo công thức lý thuyết Nusselt (xác lập phương pháp giải tích): ρ αC = 0,943( (8) ) Ở đây: = ts.̅̅̅̅̅ = ( ), K Các thông số vật lý xác đònh nhiệt độ trung bình: tm = ̅̅̅̅̅̅̅ , oC Riêng rS xác đònh nhiệt độ ts nước bão hòa Công thức (8) biến đổi dạng phương trình tiêu chuẩn đồng dạng sau: NuC = = 0,943[ = 0,943( ) ( = 0,943( ) ) ] Ở đây: K= ( ̅̅̅̅̅̅̅) dạng chuẩn số đồng dạng Kutatelagze Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng không phụ thuộc vào vận tốc (tức không phụ thuộc vào Re), hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ chảy màng xác đònh từ chuẩn số Nu theo công thức thực nghiệm sau đây: NuC* = 0,42( ) ( ) = 0,42( ) ( ) (9) Khác với công tthu7c198) thông số vật lý xác đònh nhiệt độ ̅ Riêng PrVng xác đònh nhiệt độ trung bình vách tVng = , oC III Dụng cụ-Thiết bò Phương pháp thí nghiệm: Dụng cụ-Thiết bò: Ở thiết bò thí nghiệm, trình truyền nhiệt xảy ống đồng đặt đứng với kích thước sau: Chiều cao : H=60,96 cm=0,61 m Đường kính :dng=15,8 mm=0,0158 m Đường kính :dtr=13,8 mm=0,0138 m Bề dày thành ống :=1 mm=0,001 m Hệ số dẫn nhiệt ống đồng :v=1272 W/mK Phương pháp thí nghiệm: 2.1) Chuẩn bò: a) Chuẩn bò dụng cụ điều kiện thí nghiệm: 1) Chuẩn bò ống nghiệm đo nước ngưng tụ 2) Chuẩn bò ống nghiệm đo lượng nước chảy ống 3) Chuẩn bò nhiệt kế đo nhiệt độ nước ngưng tụ chảy 4) Chuẩn bò đồng hồ bấm giây để đo thời gian nước chảy ống thời gian nước ngưng tụ chảy 5) Kiểm tra nguồn điện, nguồn nước dụng cụ đo thiết bò thiết nghiệm b) Chuẩn bò cấp nước lạnh: 1) Khóa van V1, V4, S1 mở van V2 V5 2) Điều chỉnh van chảy tràn vò trí mong muốn theo yêu cầu thí nghiệm 3) Mở van V1 điều chỉnh để giữ mực nước ổn đònh bình chảy tràn c) Chuẩn bò cấp nước: 1) Khóa van: S1, S3, S5, V3, V6 V8 2) Mở van S4 xả ngưng dư khóa lại 3) Mở van V7 4) Cho nước vào bình chứa đến 3/4 chiều cao bình mở nắp bình Mở van V8 cấp nước cho nồi đun khóa van V8 mức nước nồi đun đạt 2/3 chiều cao ống mức 5) Đóng van V7 6) Cấp điện cho điện trở đun nước R1 áp suất nồi đun đat khoảng 13 PSI 7) Cấp điện cho điện trở R2 để gia nhiệt cho hới nước (nếu có R2) 2.2) Tiến hành thí nghiệm: 1) Điều chỉnh dòng nước lạnh chảy ống theo yêu cầu thí nghiệm 2) Khi áp suất nồi đun đạt 15 PSI, mở van hoàn toàn V7 từ từ mở van V6 điều chỉnh để nồi có áp suất dư khoảng 1,2 PSI Van V6 phải mở để đủ ngưng tụ bề mặt ống truyền nhiệt áp suất buồng thí nghiệm áp suất khí 3) Khi trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn đònh, tiến hành đo đồng loạt đại lượng: Lượng nước ngưng tụ chảy khoảng thời gian đònh nhiệt độ nước ngưng tụ Lượng nước chảy ống khoảng thời gian đònh Nhiệt độ t1, t2, t3 t4 (đồng hồ số) Áp suất nồi (áp kế P1) Nhiệt độ nồi (đồng hồ đo nhiệt độ T2) Nhiệt độ nước nồi (đồng hồ đo nhiệt độ T1) Áp suất đo đồng hồ áp suất P2 Nhiệt độ vào buồng ngưng tụ đo đồng hồ nhiệt độ T3 Trong đo thường xuyên quan sát mức nước bình chảy tràn mức nước nồi 2.3) Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác 1) Sau đo xong, ngắt điện cấp cho nồi hơi, đóng van V6, V7, mở van xả S5 Nạp nước vào bình chứa Mở van V8 cấp nước cho nồi khóa V8 lại, khóa van xả S5 2) Khóa van V1, mở vòi xả S4 để xả nóng khóa vòi S4 lại 3) Chuyển vò trí chảy tràn theo yêu cầu thí nghiệm lặp lại quy trình thao tác thí nghiệm trước 4) Các thí nghiệm tiến hành với vò trí ống chảy tràn sau: Vò trí “0”: đối lưu tự nhiên Vò trí ¼; ½; ¾; 1; ¼; ½(inch): đối lưu cưỡng 2.4) Kết thúc thí nghiệm Trình tự thao tác kết thúc thí nghiệm: 1) Ngắt cầu dao điện cho nồi 2) Ngắt điện cho đồng hồ đo nhiệt độ số 3) Khóa van nguồn nước 4) Khóa mở van trạng trước làm thí nghiệm IV Kết thí nghiệm: Xử lý sơ kết đo Các đại lượng đo Vò trí chảy tràn (m) 35 1/2 33 3/4 33 33 1/2 33 t2( C) o 105 83 101 110 101 o t3( C) 90 45 51 52 43 o t4( C) 104 71 90 99 98 o t'c( C) 69,5 59 64,5 66 71 PS(bar) 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 100 100 100 100 100 , oC 62,5 39 42 42,5 38 , oC 104,5 77 95,5 104,5 99,5 104,5 77 95,5 104,5 99,5 102,25 88,5 97,75 102,25 99,75 84,75 79,5 82,25 83 85,5 42 38 53,5 62 61,5 o t1( C) o ts( C) = = tm = ,o ̅= , oC C - , oC GN(kg/s) GC(kg/s) 0,0094 0,008043 0,007895 0,01089 0,008947368 0,000383 0,000272 0,000261 0,00066 0,000477778 Vò trí chảy tràn (inch) Các thông số vật lý CPN (kJ/kg.K) .102 (W/m.K) (kg/m3) Nước chảy ống 106 (m2/s) 104 (1/K) 106 (N.s/m2) Pr Vtr.10 (N.s/m ) CPC (kJ/kg.K) C.102(W/m.K) C (kg/m3) C.10 Nước ngưng tụ (m2/s) C.10 (N.s/m ) CPS (kJ/kg.K) S.102 (W/m.K) S (kg/m ) PrS Hơi nước bão hòa PrVng rS (kJ/kg) Tính toán nhiệt lượng: ½ ¾ 1½ 4.181 4.174 4.174 4.174 4.174 66.125 63.370 63.760 63.825 63.240 981.850 1000.310 996.980 996.425 1001.420 0.462 0.669 0.638 0.633 0.680 5.258 3.808 3.994 4.025 3.746 453.575 663.690 632.520 627.325 674.080 2.873 4.387 4.156 4.118 4.464 280.150 300.000 280.000 259.000 280.000 4.223 4.206 4.217 4.223 4.220 68.345 67.955 68.233 68.345 68.293 956.735 966.335 959.953 956.735 958.573 0.290 0.331 0.302 0.290 0.296 277.213 319.760 289.790 277.213 283.310 4.220 4.220 4.220 4.220 4.220 68.300 68.300 68.300 68.300 68.300 958.400 958.400 958.400 958.400 958.400 1.750 1.750 1.750 1.750 1.750 1.683 2.210 1.840 1.683 1.760 2256.800 2256.800 2256.800 2256.800 2256.800 Vò trí chảy tràn (inch) Nhiệt lượng, tổn thất nhiệt ½ ¾ 1½ 2122.344 403.007 591.356 860.467 417.993 851.296 616.352 584.440 1461.579 1061.602 -1271.048 213.345 -6.916 601.112 643.609 59.889 52.938 1.170 69.859 153.976 Q1 (W) Q2 (W) Q (W) Q (%) Tính toán hệ số cấp nhiệt phía nước chảy ống phía nước ngưng tụ Các đại lượng Pr PrVtr Công thức Tra bảng Tra bảng Vò trí chảy tràn (inch) ½ ¾ 1½ 2.873 4.387 4.156 4.118 4.464 1.683 2.210 1.840 1.683 1.760 1877.2 1109.4 1141.6 1587.3 1358.3 2664287.0 832808.5 1351706.3 1604402.9 1286004.3 9.006 9.963 9.908 11.132 10.848 431.5 457.5 457.8 514.9 497.1 1911.7 401.2 418.2 525.1 257.1 Re 11 Gr (12b) NuN (12), (13) (N)TT hay (tr)TT, W/m2.K (12), (13) (N)TN hay (tr)TN, W/m2.K (6)' Trao đổi nhiệt phía nước ngưng tụ (C) TT, W/m2.K (16)' 1610.2 1034.1 1593.2 1610.2 2774.9 (C) TN, W/m2.K (7)' 6251.0 885.5 4291.5 10732.3 70157.7 (NuC) TT (17)' 1437.2 928.3 1424.3 1437.2 2478.6 Truyền nhiệt tổng quát Q = Q1, W (1)' 2122.3 403.0 591.4 860.5 418.0 Tlog, K (10)' 29.4 60.8 57.5 57.0 61.9 Trao đổi nhiệt phía nước chảy ống KTT, W/m2.K (19)' 340.3 317.2 355.6 390.1 421.6 KTN, W/m2.K (9)' 2732.6 250.8 388.9 571.4 255.6 K’TT, W/m2.K (20)' 340.2 317.1 355.5 390.0 421.5 K’TT/ KTT (21)' 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 V Đồ thò Đồ thò biểu diễn mối quan hệ: NuN= f(Re), Ktt = f(Re) Đồ thò 1: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ GIỮA NuNVÀ Re Nu_N=f(Re) 12,000 10,000 8,000 Nu_N a) 6,000 4,000 2,000 R e 0,000 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 Re 1200,0 1400,0 1600,0 1800,0 2000,0 Đồ thò : Đồ thò biểu diễn mối quan hệ Ktt v Re Đồ thò 3: Mối tương quan so sánh gữa (αN)tt v (αN)TN Đồ thò 4: Mối tương quan so sánh giữg (αC)TT v (αC)TN Đồ thò 5: Mối tương quan so sánh KTT v KTN VI Bàn luận: 5.1 Giải thích thí nghiệm với vò trí chảy tràn mức “0” mà nước ống chảy Trước thí nghiệm, chảy tràn để vò trí “0” cấp đủ nước cho bình chảy tràn nước không chảy ống đứng thoát lúc mực nước bình chảy tràn với vò trí cao ống =>Δ P = => nước chảy chênh lệch áp suất.Nhưng chênh lệch nhiệt độ nên nước ống chảy lam nước xáo trộn nước 5.2 Nhận xét mức độ tổn thất nhiệt Trong lần thí nghiệm chảy tràn mức ¾ có sai số thấp vị trí chảy tràn 11/2 có sai số nhiều nhất.Điều ảnh hưởng tới mức tổn thất nhiệt Nên mức tổn thất nhiệt thí nghiệm không mà biến đổi xuống Và có xu hướng giảm tăng mức chảy tràn VII Phụ lục: 1) Xác đònh thông số cho bảng 2: PS: áp suất nước bão hòa ngưng tụ thí nghiệm, giá trò PS lớn áp suất khí chút, ta lấy xấp xỉ áp suất khí PS 1(atm) = 101325(Pa) = 1,013(bar) Lưu lượng (kg/s) dòng lạnh nước ngưng: ρ -với V(ml) thể tích dòng lạnh nước ngưng thu thời gian t(s) -ρ: khối lượng riêng (kg/m3) 2) Xác đònh thông số cho bảng 3: Các thông số vật lý tham gia công thức tính toán gồm có: Các thông số vật lý nước chảy ống: CPN, ρ, ν, β, μ, μVtr, Pr Các thông số đươc xác đònh nhiệt độ trung bình nước chảy ống ̅̅̅ = độ ̅̅̅̅̅ Riêng μVtr xác đònh nhiệt ̅̅̅̅̅ Các thông số nước ngưng tụ áp suất thí nghiệm: CPC, C, ρC, νC, μC, CPS, S, ρS, PrS, PrVtr Các thông số có số “c” xác đònh nhiệt độ trung bình ̅̅̅̅̅̅ Các thông số có số “s” xác đònh nhiệt độ tS Các thông số có số “vng” xác đònh nhiệt độ tVng Các thông số vật lí nước bão hòa áp suất thí nghiệm: rS xác đònh nhiệt độ tS nước bão hòa 3) Xác đònh thông số cho bảng 4: Tính toán nhiệt lượng, xác đònh tổn thất nhiệt: -Nhiệt lượng Q1 tính theo công thức (1) :Q1 = GNCPN( t3 – t1) -Nhiệt lượng Q2 tính theo công thức (2) :Q2 = GC[r + CPC( ts - ̅ )] -Tổn thất nhiệt tính theo: Q=Q2 – Q1 -Tỷ lệ tổn thất nhiệt: Q(%) = 4) Xác đònh thông số bảng 5: Tính toán xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước chảy ống: Ở trường hợp đối lưu tự nhiên (ứng với thí nghiệm vò trí “0” chảy tràn), Nu vàN (tr) tính toán theo công thức (12) (12a) Trường hợp đối lưu cưỡng (ứng với thí nghiệm vò trí “½, ¾, 1, ½” chảy tràn) Nu vàN (tr) tính toán theo công thức (13) (14) tùy theo chế độ chảy cụ thể Các giá trò N (tr) tính toán trường hợp gọi hệ số cấp nhiệt tính toán (N)TT hay (tr)TT Giá trò N (tr) xác đònh từ công thức (6) gọi hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (N)TN hay (tr)TN Tính toàn xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt C tính theo công thức (16) suy từ Nu công thức (17) Hệ số C Nu tính theo công thức (16) (17) gọi giá trò tính toán (C)TT, (Nu)TT Hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (C)TN phía nước ngưng tụ tính theo công thức (7) Tính hệ số truyền nhiệt tổng quát: Hệ số truyền nhiệt tổng quát tính theo công thức: ( ) ( ( ) ( ) ) ( ) ( ) -Ở đây: KTT hệ số truyền nhiệt tổng quát( tính theo (N)TT (C)TT, bỏ qua ảnh hưởng nhiệt trở thành ống ( ) -Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN tính theo công thức (9), Q = Q1 Tính hệ số truyền nhiệt có kể đến ảnh hưởng nhiệt trở thành ống ( ( ) ( ) ) Tính toán so sánh KTT K’TT: 5) Vẽ đồ thò: Dựa vào số liệu để vẽ Trong đồ thò biểu diễn mối tương quan so sánh (N)TT (N)TN, (C)tt (C)TN, KTT KTN ta có dựng thêm đường y = x để dễ dàng nhận xét môi tướng quan hai đại lượng VIII Tài liệu tham khảo: [1] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình Thiết bò Công Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ Bài Tập”, ĐHBK Tp.HCM, 468tr [2].Bộ môn máy thiết bò, “Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối”, Nhà xuất ĐHQG TP.HCM, 2012, 69tr [...]... số cho bảng 4: Tính toán nhiệt lượng, xác đònh tổn thất nhiệt: -Nhiệt lượng Q1 tính theo công thức (1) :Q1 = GNCPN( t3 – t1) -Nhiệt lượng Q2 tính theo công thức (2) :Q2 = GC[r + CPC( ts - ̅ )] -Tổn thất nhiệt tính theo: Q=Q2 – Q1 -Tỷ lệ tổn thất nhiệt: Q(%) = 4) Xác đònh các thông số bảng 5: Tính toán xác đònh hệ số cấp nhiệt phía nước chảy trong ống: Ở trường hợp đối lưu tự nhiên (ứng với thí... xác đònh ở nhiệt ̅̅̅̅̅ Các thông số của nước ngưng tụ ở áp suất thí nghiệm: CPC, C, ρC, νC, μC, CPS, S, ρS, PrS, PrVtr Các thông số có chỉ số “c” xác đònh ở nhiệt độ trung bình ̅̅̅̅̅̅ Các thông số có chỉ số “s” xác đònh ở nhiệt độ tS Các thông số có chỉ số “vng” xác đònh ở nhiệt độ tVng Các thông số vật lí của hơi nước bão hòa ở áp suất thí nghiệm: rS được xác đònh ở nhiệt độ tS đối với hơi... đònh hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệt C tính theo công thức (16) hoặc suy ra từ Nu trong công thức (17) Hệ số C hoặc Nu tính theo công thức (16) và (17) gọi là giá trò tính toán (C)TT, (Nu)TT Hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (C)TN phía hơi nước ngưng tụ được tính theo công thức (7) Tính hệ số truyền nhiệt tổng quát: Hệ số truyền nhiệt tổng quát... nhiệt tổng quát được tính theo công thức: ( ) ( ( ) ( ) ) ( ) ( ) -Ở đây: KTT là hệ số truyền nhiệt tổng quát( tính theo (N)TT và (C)TT, bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống ( ) -Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN được tính theo công thức (9), trong đó Q = Q1 Tính hệ số truyền nhiệt có kể đến ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống ( ( ) ( ) ) Tính toán so sánh KTT và K’TT: 5) Vẽ các đồ thò: Dựa vào... chảy do không có sự chênh lệch về áp suất.Nhưng do chênh lệch về nhiệt độ nên nước trong ống chảy ra lam nước xáo trộn nước 5.2 Nhận xét về mức độ tổn thất nhiệt Trong các lần thí nghiệm thì ở tấm chảy tràn mức ¾ có sai số thấp nhất còn ở vị trí chảy tràn 11/2 có sai số nhiều nhất.Điều này ảnh hưởng tới mức tổn thất nhiệt Nên mức tổn thất nhiệt ở các thí nghiệm không đều nhau mà biến đổi xuống Và có... thức (12) và (12a) Trường hợp đối lưu cưỡng bức (ứng với thí nghiệm ở vò trí “½, ¾, 1, 1 ½” của tấm chảy tràn) Nu vàN (tr) tính toán theo công thức (13) hoặc (14) tùy theo chế độ chảy cụ thể Các giá trò N (tr) tính toán trong 2 trường hợp trên được gọi là hệ số cấp nhiệt tính toán (N)TT hay (tr)TT Giá trò của N (tr) xác đònh từ công thức (6) gọi là hệ số cấp nhiệt thực nghiệm (N)TN hay (tr)TN... 1.760 2256.800 2256.800 2256.800 2256.800 2256.800 Vò trí tấm chảy tràn (inch) Nhiệt lượng, tổn thất nhiệt 0 ½ ¾ 1 1½ 2122.344 403.007 591.356 860.467 417.993 851.296 616.352 584.440 1461.579 1061.602 -1271.048 213.345 -6.916 601.112 643.609 59.889 52.938 1.170 69.859 153.976 Q1 (W) Q2 (W) Q (W) Q (%) 3 Tính toán hệ số cấp nhiệt phía nước chảy trong ống và phía nước ngưng tụ Các đại lượng Pr PrVtr Công... (12), (13) (N)TN hay (tr)TN, W/m2.K (6)' Trao đổi nhiệt phía nước ngưng tụ (C) TT, W/m2.K (16)' 1610.2 1034.1 1593.2 1610.2 2774.9 (C) TN, W/m2.K (7)' 6251.0 885.5 4291.5 10732.3 70157.7 (NuC) TT (17)' 1437.2 928.3 1424.3 1437.2 2478.6 Truyền nhiệt tổng quát Q = Q1, W (1)' 2122.3 403.0 591.4 860.5 418.0 Tlog, K (10)' 29.4 60.8 57.5 57.0 61.9 Trao đổi nhiệt phía nước chảy trong ống KTT, W/m2.K (19)'... 101325(Pa) = 1,013(bar) Lưu lượng (kg/s) của dòng lạnh và nước ngưng: ρ -với V(ml) là thể tích dòng lạnh hoặc nước ngưng thu được trong thời gian t(s) -ρ: khối lượng riêng (kg/m3) 2) Xác đònh thông số cho bảng 3: Các thông số vật lý tham gia trong công thức tính toán gồm có: Các thông số vật lý của nước chảy trong ống: CPN, ρ, ν, β, μ, μVtr, Pr Các thông số này đươc xác đònh ở nhiệt độ trung bình của... Pr 6 Vtr.10 2 (N.s/m ) CPC (kJ/kg.K) C.102(W/m.K) C (kg/m3) 6 C.10 Nước ngưng tụ (m2/s) 3 2 C.10 (N.s/m ) CPS (kJ/kg.K) S.102 (W/m.K) 3 S (kg/m ) PrS Hơi nước bão hòa 2 PrVng rS (kJ/kg) Tính toán nhiệt lượng: 0 ½ ¾ 1 1½ 4.181 4.174 4.174 4.174 4.174 66.125 63.370 63.760 63.825 63.240 981.850 1000.310 996.980 996.425 1001.420 0.462 0.669 0.638 0.633 0.680 5.258 3.808 3.994 4.025 3.746 453.575 663.690