truyen nhiet ong chum

Bài 6: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Sinh viên biết vận hành thiết bị truyền nhiệt, hiểu nguyên lý đóng mở van để điều chỉnh lưu lượng hướng dòng chảy, biết cố xảy cách xử lý tình Khảo sát trình truyền nhiệt đun nóng làm nguội gián tiếp hai dòng qua bề mặt ngăn cách ống lồng ống, ống chùm, ống xoắn… Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào cân nhiệt lượng lưu lượng dòng khác Khảo sát ảnh hưởng chiều chuyển động lên trình truyền nhiệt hai trường hợp xuôi chiều ngược chiều Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN thiết bị từ so sánh với kết tính toán theo lý thuyết KLT 2.Các công thức tính toán: Cân lượng dòng lỏng trao đổi nhiệt gián tiếp: Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra: Nhiệt lượng dòng lạnh thu vào: Nhiệt lượng tổn thất: Cân nhiệt lượng: Mặt khác nhiệt lượng trao đổi nhiệt tính theo công thức: Nhiệt lượng trao đổi trường hợp phụ thuộc vào cách bố trí dòng chảy *Trường hợp chảy ngược chiều Xét trường hợp hai lưu thể chảy ngược chiều dọc theo bề mặt trao đổi nhiệt , nhiệt độ lưu thể nóng giảm, nhiệt độ lưu thể nguội tăng *Trường hợp chảy xuôi chiều: Nếu trình truyền nhiệt mà nhiệt độ lưu thể biến đổi, tức tỷ số hiệu số nhiệt độ trung bình tính gần theo trung bình số học ( công thức đúng) Xác định so sánh hiệu số nhiệt độ dòng hiếu suất nhiệt độ trình truyền nhiệt: Xác định hiệu suất trình truyền nhiệt: Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết: Xác định chuẩn số Re: Chuẩn số Prandtl: Chuẩn số Grashoff: Chuẩn số Nusselt: Trong đó: : Hệ số tỏa nhiệt, W/m2.K : Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K : Trọng lượng riêng, N/m3 Cp: Nhiệt lượng riêng áp suất không đổi , J/kg.K : Khối lượng riêng, kg.s2/m4(1kg.s2/m4 = 9.81 kg/m3) : Độ nhớt động lực, kg.s/m2 (1 kg.s/m2=9.81 N.s/m2) v: Độ nhớt động học, m2/s a: Hệ số dẫn nhiệt độ, m2/s : Độ chênh lệch nhiệt độ, oC g: Gia tộc trọng trường , 9.81m/s2 : Hệ số giản nở thể tích nhiệt, K-1 3.Số liệu thu qua thí nghiệm xử lý số liệu: Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị Lưu lượng dòng nóng VN (l/ph) 10 13 16 Lưu lượng dòng lạnh VL (l/ph) Nhiệt độ vào dòng nóng T1 (oC) Nhiệt độ vào dòng lạnh T4 (oC) Nhiệt độ dòng nóng T3 (oC) Nhiệt độ dòng lạnh T2 (oC) 10 13 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 70 66 63 59 70 67 65 60 71 68 64 62 70 69 65 60 32 32 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 34 34 34 34 58 55 50 46 59 56 53 48 60 56 54 50 63 60 55 50 43 39 39 38 45 43 42 40 46 44 42 42 47 45 45 41 Tiến hành xử lí số liệu: Lưu lượng khối lượng dòng nóng là: Lưu lượng khối lượng dòng lạnh là: Hiệu số nhiệt độ đầu vào đầu dòng nóng: 12 (oC) Hiệu số nhiệt độ đầu vào đầu dòng lạnh: (oC) Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra: Nhiệt lượng dòng lạnh thu vào: Nhiệt lượng tổn thất: Hiệu số nhiệt độ dòng: (oC) (oC) o C) Hiệu suất nhiệt độ: Hiệu suất trình truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: Ta có (m2) (W/m2.oC) Với cách xử lí số liệu tương tự ta được: STT Lưu lượng thể tích dòng nóng VN (l/p) Lưu lượng thể tích dòng lạnh VL (l/p) Lưu lượng khối lượng GN (kg/s) 0,115 Lưu lượng khối lượng GL (kg/s) 0,115 Nhiệt lượng dòng nóng QN(W) Nhiệt lượng dòng lạnh QL (W) Nhiệt lượng tổn thất Qf (W) 5775,80 5283,22 493 10 11 12 13 14 15 16 STT 10 13 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 0,115 0,115 0,115 0,164 0,164 0,164 0,164 0,214 0,214 0,214 0,214 0,263 0,263 0,263 0,263 Lưu lượng thể tích dòng nóng VN (l/p) Lưu lượng thể tích dòng lạnh VL (l/p) Hiệu suất nhiệt độ dòng nóng (%) 7 10 44,444 40,741 0,164 0,214 0,263 0,115 0,164 0,214 0,263 0,115 0,164 0,214 0,263 0,115 0,164 0,214 0,263 5294,48 6257,12 6257,12 7563,55 7563,55 8251,14 8251,14 9832,61 10726,49 8938,74 10726,49 7701,07 9901,37 11001,53 11001,53 4802,93 5351,84 5489,06 5763,52 6861,33 8027,75 7684,69 6243,81 7547,46 8027,75 9880,31 6243,81 7547,46 9811,70 7684,69 Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh (%) Hiệu suất nhiệt độ hữu ích (%) Hiệu suất nhiệt độ truyền nhiệt (%) 28,947 20,588 36,70 30,66 91,47 90,72 492 905 768 1800 702 223 566 3589 3179 911 846 1457 2354 1190 3317 10 11 12 13 14 15 16 13 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 STT 54,167 61,905 44,000 45,833 52,174 60,000 44,000 50,000 45,455 60,000 30,435 37,500 50,000 52,632 20,000 19,231 32,432 29,412 28,125 25,926 34,211 31,429 29,032 31,034 36,111 31,429 35,484 26,923 Lưu lượng thể tích dòng nóng VN (l/p) Lưu lượng thể tích dòng lạnh VL (l/p) 7 10 13 Hiệu số nhiệt độ dòng (oC) Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 26,497 24,947 0,3 0,3 57,972 16 10 37,08 40,57 38,22 37,62 40,15 42,96 39,11 40,71 37,24 45,52 33,27 34,46 42,74 39,78 61,145 55,041 0,3 0,3 0,3 85,53 87,73 76,20 90,72 97,29 93,13 63,50 70,36 89,81 92,11 81,08 76,23 89,18 69,85 Hệ số truyền nhiệt (K) 726,602 707,443 359,777 341,106 458,052 10 10 13 0,3 60,324 64,560 13 16 0,3 0,3 64,846 50,321 10 0,3 0,3 54,194 11 13 12 13 16 0,3 59,719 66,100 16 0,3 0,3 53,673 14 10 0,3 52,611 15 13 0,3 63,142 16 417,937 426,018 424,141 651,321 659,763 498,931 540,925 478,270 627,327 580,781 686,602 16 0,3 53,410 Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị STT Lưu lượng dòng nóng GN (l/ph) 10 Lưu lượng dòng lạnh GL (l/ph) Nhiệt độ vào dòng nóng T1 (oC) Nhiệt độ vào dòng lạnh T2 (oC) Nhiệt độ dòng nóng T3 (oC) Nhiệt độ dòng lạnh T4 (oC) 10 13 16 70 68 65 61 70 32 32 33 33 34 60 56 51 49 61 40 38 38 36 40 10 11 12 13 14 15 16 10 13 16 10 13 16 10 13 16 13 16 67 63 60 71 66 64 61 70 67 65 61 33 33 33 34 34 34 33 34 34 34 34 58 54 50 65 59 55 51 62 60 57 55 38 38 37 41 39 39 38 43 41 41 39 Xử lí số liệu tương tự trường hợp chảy ngược chiều ngoại trừ: (oC) (oC) o C) Từ ta có bảng số liệu sau: STT 10 11 Lưu lượng dòng nóng GN (l/ph) Lưu lượng dòng lạnh GL (l/ph) 7 10 13 16 10 13 16 10 13 10 13 Hiệu suất nhiệt độ dòng nóng 33,333 40,000 51,852 48,000 30,000 31,034 36,000 43,478 20,000 25,926 36,000 Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh 21,053 16,667 15,625 10,714 16,667 14,706 16,667 14,815 18,919 15,625 16,667 Hiệu suất nhiệt độ hữu ích 27,19 28,33 33,74 29,36 23,33 22,87 26,33 29,15 19,46 20,78 26,33 Hiệu suất nhiệt độ truyền nhiệt 79,83 71,28 66,19 57,02 46,57 55,44 72,07 63,86 62,69 54,83 55,44 12 13 14 15 16 16 10 13 16 16 STT 43,478 29,630 26,923 33,333 27,273 Lưu lượng dòng nóng GN (l/ph) Lưu lượng dòng lạnh GL (l/ph) 7 17,857 25,000 21,212 22,581 18,519 Hiệu số nhiệt độ dòng 28,044 10 25,969 13 21,093 16 19,550 10 27,829 10 26,384 10 13 13 16 10 22,271 19,155 30,033 25,532 30,67 27,31 24,07 27,96 22,90 Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 61,41 49,11 62,37 70,94 83,16 Hệ số truyền nhiệt (K) 572,101 741,385 1064,89 984,780 741,222 781,837 926,203 1196,559 595,270 816,907 11 13 22,271 12 13 14 16 16 10 19,550 26,601 25,359 15 13 22,679 16 16 21,023 Đồ thị 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 1204,06 1524,06 1102,879 1012,26 1293,58 1046,64