Nghiên cứu về trao đổi nhiệt và khối lượng giữa các pha trong các quá trình truyền sóng trong một số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC PHA TRONG CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG MỘT SỐ HỖN HỢP CHẤT LỎNG CHỨA BỌT NGUYỄN THỊ THU HẰNG THÁI NGUYÊN 2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC PHA TRONG CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG MỘT SỐ HỖN HỢP CHẤT LỎNG CHỨA BỌT Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 60.52.04 Học Viên: NGUYỄN THỊ THU HẰNG Ngƣời HD Khoa học : PGS.TS NGUYỄN VĂN TUẤN NGƢỜI HD KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn BAN GIÁM HIỆU HỌC VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Thị Thu Hằng KHOA SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -1 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết có đƣợc luận văn thân thực dƣới hƣớng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Ngoài tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn, số liệu kết có đƣợc luận văn trung thực chƣa có công bố công trình khác Thái Nguyên, tháng năm 2010 Ngƣời thực Nguyễn Thị Thu Hằng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -2 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục kí hiệu sử dụng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 14 1.1 Thực trạng vấn đề 14 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 18 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Hệ phƣơng trình thuỷ- nhiệt động lực học cho môi trƣờng hai pha 20 lỏng 2.1.2 Xây dựng mô hình 20 2.1.3 Hệ phƣơng trình sở 20 2.1.4 Điều kiện đầu điều kiện biên 31 2.2 Phƣơng pháp giải số 33 CHƢƠNG III: MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ SỰ ẢNH 36 HƢỞNG CỦA ĐỘNG LỰC HỌC SÓNG LÊN QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC PHA 3.1 Quá trình trao đổi nhiệt khối lƣợng pha số hỗn 36 hợp chất lỏng chứa bọt sóng xung kích lan truyền hỗn hợp 3.1.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha có sóng xung kích lan 36 truyền hỗn hợp 3.1.1.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha hỗn hợp dầu thô 36 chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 37  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 38 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -3 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 40 3.1.1.2 Quá trình trao đổi nhiệt pha hỗn hợp Freon-21 41 chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 41  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 43  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 44 3.1.1.3 Nhận xét 47 3.1.2 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha có sóng xung kích 49 lan truyền hỗn hợp 3.1.2.1 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha hỗn hợp dầu 49 thô chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 49  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 51  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 53 3.1.2.2 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha hỗn hợp 54 Freon-21 chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 54  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 55  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 57 3.1.2.3 Nhận xét 58 3.2 Quá trình trao đổi nhiệt khối lƣợng pha số hỗn 59 hợp chất lỏng chứa bọt có tƣơng tác sóng xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 3.2.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha có tƣơng tác sóng 61 xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 3.2.1.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha hỗn hợp dầu thô 61 chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -4 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 62  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 63 3.2.1.2 Quá trình trao đổi nhiệt pha hỗn hợp nitơ lỏng 64 chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 64  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 66  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 67 3.2.1.3 Nhận xét 67 3.2.2 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha có tƣơng tác 69 sóng xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 3.2.2.1 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha hỗn hợp dầu 70 thô chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 70  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 71  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 72 3.2.2.2 Quá trình trao đổi khối lƣợng pha hỗn hợp nitơ 73 lỏng chứa bọt  Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu sóng xung kích 73  Sự phụ thuộc vào bán kính bọt 75  Sự phụ thuộc vào thể tích pha 76 3.2.2.3 Nhận xét 77 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 78 4.1 KẾT LUẬN 78 4.1.1 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC 78 PHA KHI CÓ SÓNG XUNG KÍCH LAN TRUYỀN TRONG HỖN HỢP 4.1.2 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC 78 PHA KHI CÓ TƢƠNG TÁC GIỮA CÁC SÓNG TRONG MỘT SỐ HỖN HỢP LỎNG- HƠI Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -5 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM 4.2 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 83 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -6 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG Chỉ số - Trạng thái cân sau sóng tới sau sóng phản xạ hỗn hợp (i= 1, 2) Chỉ số dƣới - Trạng thái ban đầu hỗn hợp, pha lỏng, pha khí, khí hoà tan không tan (i = 0,12,v,g) B - Hằng số khí c, cp2, cv2 - Nhiệt dung riêng, nhiệt dungriêng áp suất vận tốc không đổi D(1) - Vận tốc sóng j - Cƣờng độ chuyển pha l - Nhiệt độ hoá nƣớc n - Số lƣợng bọt p - áp suất hỗn hợp pe - Cƣờng độ sóng xung kích ban đầu q - Dòng nhiệt R - Bán kính bọt T - Nhiệt độ hỗn hợp t - Thời gian v, v(i) - Vận tốc hỗn hợp w1 - Vận tốc hƣớng kính chất lỏng chuyển động xung quanh bọt w1 - Vận tốc màng bọt Xi - Phần khối lƣợng pha i  - Phần thể tích pha hỗn hợp  - Hệ số sức căng bề mặt  - Toạ độ Lagrange 1, 2 - Hệ số điều chỉnh hỗn hợp 1 - Hệ số nhớt động lực chất lỏng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -7 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô  pmax = Hình 3.2: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô  pmax = 2.5 Hình 3.3: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô R0 = 0.001m Hình 3.4: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô R0=0.0012m Hình 3.5: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô  20 = 5% Hình 3.6: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp dầu thô  20 = 7% Hình 7: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp freon21  pmax = Hình 3.8: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp Freon 21khi  pmax = Hình 3.9: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp Freon21 R0 = 0.001m Hình 3.10: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp Freon21 R0 = 0.0012m Hình 3.11: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp freon21  20 = 5% Hình 3.12: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha sang pha lỏng xung áp suất lan truyền hỗn hợp Freon 21khi  20 = 7% Hình 3.13: Sự giảm nhiệt độ dọc theo ống xung kích xung áp suất lan truyền hỗn hợp lỏng- nƣớc, dầu thô, Freon 21 Nitơ lỏng ứng với đƣờng cong 1-4 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -8 - CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CTM Hình 3.14: Sự giảm nhiệt độ xung quanh bọt xung áp suất lan truyền hỗn hợp lỏng- nƣớc, dầu thô, Freon 21 Nitơ lỏng ứng với đƣờng cong 1-4 Hình 15: Quá trình trao đổi khối luợng pha cƣờng độ xung  pmax = Hình 16: Quá trình trao đổi khối luợng pha cƣờng độ xung  pmax = 2.5 Hình 17: Quá trình trao đổi khối luợng pha R0 =0.0012m Hình 18: Sự co nén bọt R0 = 0.0012m Hình 19: Quá trình trao đổi khối luợng pha R0 = 0.0015m Hình 3.20: Sự co nén bọt R0 = 0.0015m Hình 21: Quá trình trao đổi khối luợng pha  20 = 5% Hình 22: Quá trình trao đổi khối luợng pha  20 = 7% Hình 23: Quá trình trao đổi khối luợng pha hỗn hợp Freon 21 xung có  pmax = Hình 24: Quá trình trao đổi khối luợng pha xung có  pmax = 2.5 Hình 25: Quá trình trao đổi khối luợng pha hỗn hợp freon 21 R0 = 0.0012m Hình 26: Sự co nén bọt hỗn hợp freon 21 R0 = 0.0012 m Hình 27: Quá trình trao đổi khối luợng pha hỗn hợp freon 21 R0 = 0.0015 m Hình 28: Sự co nén bọt hỗn hợp freon 21 R0 = 0.0015 m Hình 29: Quá trình trao đổi khối luợng pha hỗn hợp freon 21  20 = 5% Hình 30: Quá trình trao đổi khối luợng pha hỗn hợp freon 21  20 = 7% Hình 3.31: Quá tƣơng tác hai xung áp suất hỗn hợp lỏng dầu thô chứa bọt với  pmax = 1.5, R0 = 0.001m,  20 = 5%, L = 1m, t0 = 1ms Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... 36 hợp chất lỏng chứa bọt sóng xung kích lan truyền hỗn hợp 3.1.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha có sóng xung kích lan 36 truyền hỗn hợp 3.1.1.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha hỗn hợp dầu thô 36 chứa. .. chất lỏng chứa bọt có tƣơng tác sóng xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 3.2.1 Quá trình trao đổi nhiệt pha có tƣơng tác sóng 61 xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 3.2.1.1 Quá trình trao. .. THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ KHỐI LƢỢNG GIỮA CÁC PHA TRONG CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG MỘT SỐ HỖN HỢP CHẤT LỎNG CHỨA BỌT Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 60.52.04 Học