Tài liệu Thí nghiệm Nhiệt động lực học và Truyền nhiệt ĐH Bách Khoa TPHCM

BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ 1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 1.1.1 Mục đích thí nghiệm - Biết cách đo nhiệt độ (khơ, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích - Hiểu q trình làm lạnh có tách ẩm khơng khí ẩm - Hiểu ngun lý làm việc thiết bị chu trình lạnh đơn giản - Tính tốn cân nhiệt ống khí 1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết phần sau trước vào tiến hành thí nghiệm: - Chất khiết - Khơng khí ẩm - Chu trình máy lạnh 1.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 1.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm - Ống khí - Hệ thống lạnh sử dụng máy nén - Nhiệt kế khô nhiệt kế ướt - Thiết bị đo tốc độ gió - Thiết bị đo thể tích - Thước kẹp 1.2.2 Mơ tả thí nghiệm Khơng khí quạt thổi qua dàn lạnh máy lạnh Trước sau dàn lạnh có đặt bầu nhiệt kế khô ướt để xác định trạng thái khơng khí ẩm THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Tại đầu ống khí động có sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc độ nhiệt độ khơng khí Tác nhân lạnh sử dụng hệ thống lạnh R22 Hình 1: Mơ hình ống khí động 1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM - Sinh viên điền tên gọi chi tiết hệ thống tương ứng với số vào bảng đây: Bảng - 1: 5: 9: 2: 6: 10: 3: 7: 11: 4: 8: 12: 13: Sử dụng bầu nhiệt kế khô nhiệt kế ướt để xác định trạng khơng khí vị trí trước dàn lạnh (cũng trạng thái khơng khí mơi trường xung quanh) sau dàn lạnh THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT - Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió xác định vận tốc gió nhiệt độ gió khỏi ống khí động, từ xác định lưu lượng khơng khí qua ống khí động - Xác định áp suất bay áp suất ngưng tụ máy lạnh - Từ số liệu trên, sinh viên xác định: Biểu diễn q trình thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị t-d (hoặc I-d) Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh Lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh theo tính tốn giá trị thực tế nhận xét Biểu diễn trạng thái tác nhân lạnh đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ nhiệt lạnh) 1.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Khi hệ thống hoạt động ổn định, bắt đầu xuất nước ngưng dàn lạnh, sinh viên tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau: Sinh viên tiến hành thí nghiệm đợt (ghi chú: sau lần lấy số liệu xong sinh viên thay đổi lưu lượng gió qua dàn lạnh): Thí nghiệm đợt 1: thời gian 15 phút, số lần lấy số liệu lần Thí nghiệm đợt 2: thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu lần Bảng & 3: thông số trạng thái khơng khí ẩm: Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh Khơng khí sau dàn lạnh o o tk( C) tư( C) d(g/kg) I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần Lần Lần Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần Lần Lần Lần THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Bảng 5: Các thơng số khác liên quan đến khơng khí ẩm Thí nghiệm đợt Vận tốc gió khỏi ống v(m/s) Nhiệt độ gió khỏi ống(oC) Lượng ẩm tách (ml) Lần Lần Lần Thí nghiệm đợt Vận tốc gió khỏi ống v(m/s) Nhiệt độ gió khỏi ống(oC) Lượng ẩm tách (ml) Lần Lần Lần Lần Bảng & 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh Thí nghiệm đợt Áp suất bay đọc áp kế (kgf/cm2) Nhiệt độ sôi tương ứng (oC) Áp suất ngưng tụ đọc áp kế (kgf/cm2) Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (oC) Lần Lần Lần Thí nghiệm đợt Áp suất bay đọc áp kế (kgf/cm2) Nhiệt độ sôi tương ứng (oC) Áp suất ngưng tụ đọc áp kế (kgf/cm2) Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (oC) Lần Lần Lần Lần THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT BÀI 2: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP () CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHƠNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ 2.1 MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 2.1.1 Mục đích thí nghiệm - Giúp sinh viên có khả kết hợp kiến thức lý thuyết thực hành - Nắm chu trình hoạt động thiết bị làm lạnh khơng khí có kết hợp số thiết bị phụ sơ đồ hoạt động - Giúp sinh viên đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế thiết bị 2.1.2 Yêu cầu thí nghiệm - Sinh viên phải nắm chu trình lạnh - Biết ứng dụng công thức sơ đồ lạnh 2.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 2.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm - Mơ hình làm lạnh khơng khí - Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp thiết bị 2.2.2 Mơ tả thí nghiệm Để làm lạnh khơng khí buồng lạnh, bàn thí nghiệm sử dụng hệ thống lạnh với tác nhân lạnh R12 có sơ đồ ngun lý mơ tả hình Máy nén (A) nén R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R12 sau ngưng tụ thiết bị ngưng tụ giải nhiệt khơng khí (B) vào bình chứa cao áp (C) Sau lỏng R12 từ (C) qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 vào thiết bị bay làm lạnh khơng khí (J) Hơi R12 khỏi (J) áp suất p0 hút vào (A) trình chu trình lặp lại THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Hình Chu trình máy lạnh biểu diễn đồ thị logp-I T – S gồm trình sau: (Sinh viên tự vẽ hai đồ thị báo cáo thí nghiệm) 1-2: Q trình nén đoạn nhiệt máy nén 2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp 3-4: Quá trình tiết lưu van tiết lưu 4-1: Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp thiết bị bay Các vị trí đo nhiệt độ áp suất chu trình máy lạnh Các áp kế p1 p2 dùng để đo áp suất hút đẩy sau van tiết lưu sau đầu đẩy máy nén (A) Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T1 T2 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Nhiệt độ khơng khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T3 T4 Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị bay (J) đo sensor T5 T9 Nhiệt độ khơng khí buồng lạnh đo T6 2.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập số liệu áp suất hút, đẩy; nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ khơng khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ nhiệt độ khơng khí vào khỏi thiết bị bay Sau kết hợp với kết tính tốn để xác định: - Các thơng số trạng thái chu trình thực máy lạnh - Hệ số sử dụng nhiệt COP () chu trình lý thuyết chu trình thực - Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk - Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk 2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Bảng 1- Nhiệt độ khơng khí (0C) Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 Nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị ngưng tụ T4 Nhiệt độ khơng khí buồng lạnh T6 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Nhiệt độ khơng khí bên ngồi buồng lạnh Ta = T3 Bảng 2- Các số liệu đo tác nhân lạnh chu trình Áp suất Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy máy Tại đầu hút máy nén nén Trước van tiết lưu Nhiệt độ, 0C Trước vào thiết bị Sau khỏi thiết Trước vào dàn Sau khỏi dàn ngưng tụ T1 bị ngưng tụ T2 lạnh T5 lạnh T9 Lưu ý: Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 nhiệt độ môi trường xung quanh Ta Áp suất tác nhân lạnh ghi bảng nói áp suất tuyệt đối Bảng 3- Các thơng số R12 chu trình máy lạnh Thơng số Các điểm Áp suất p (bar) Nhiệt độ t (0C) Entanpy i (kJ/kg) Entropy s (kJ/kgK) THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Phần tính tốn a Xác định thơng số trạng thái tác nhân lạnh Từ thông số áp suất bảng 2, dựa vào bảng tra “Các tính chất nhiệt động R12 trạng thái bão hòa” “Các tính chất nhiệt động R12 trạng thái nhiệt” sinh viên xác định thông số R12 điểm chu trình máy lạnh viết vào bảng b Tính phụ tải buồng lạnh: Phụ tải buồng lạnh trường hợp lượng nhiệt từ mơi trường bên ngồi truyền vào qua vách buồng lạnh chênh lệch nhiệt độ i Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua vách theo công thức: q  T3  T6 1 n   i 1 i i  2 (2.1) Trong đó: i - Bề dày lớp thứ i, m i - Hệ số dẫn nhiệt lớp vách thứ i (tra theo bảng 5), W/mK 1 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên ngồi buồng lạnh, W/m2K Chọn 1 = W/m2K 2 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên buồng lạnh, W/m2K Chọn 2 = 12 W/m2K 2i Lượng nhiệt truyền qua vách (W) Q = F.q (2.2) Với F diện tích vách phẳng, m2 3i Phụ tải nhiệt buồng lạnh (W) Q0  Q (2.3) (Bỏ qua nhiệt lượng làm mát khối khơng khí) THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT Bảng 4- Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt (), W/mK Mica 0,58 Xốp cách nhiệt 0,04 Phíp 0,15 c Xác định lưu lượng R12 (kg/s) làm việc chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) theo công thức: G R 12  Q0 i1  i (2.4) Trong đó: Q0 - Phụ tải buồng lạnh, kW i1, i4 - Entanpy R12 điểm bảng 4, kJ/kg d Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk (kW) e Xác định lưu lượng khơng khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s) f Xác định công nén đoạn nhiệt máy nén W (kW) g Xác định hệ số làm lạnh  (COP) chu trình THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 10 BÀI 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 3.1.1 Mục đích thí nghiệm Quan sát trình trao đổi nhiệt ống xoắn vỏ bọc chùm ống Tính hiệu suất trao đổi nhiệt thiết bị hiểu yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi nhiệt 3.1.2 Yêu cầu chuẩn bị Sinh viên tìm hiểu phần lý thuyết trước tiến hành thí nghiệm: Các dạng truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, xạ Cơng thức tính nhiệt lượng cho trình nhận nhiệt nhả nhiệt nước Cơng thức tính hệ số truyền nhiệt hệ số Reynold 3.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 3.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm Thiết bị gồm trao đổi nhiệt (ống xoắn vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều ngược chiều Hình 1: Bộ trao đổi nhiệt dạng ống xoắn THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 11 Hình 2: Vỏ bọc chùm ống Hình 3: Bộ đo lưu lượng nước nóng nước lạnh FI1 FI2 - Có cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào nước nóng nước lạnh qua trao đổi nhiệt Nhiệt độ hiển thị hình THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 12 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 khơng gỉ AISI 316, đường kính ngồi ống 12 mm, bề dày 1mm, chiều dài 3500 mm Ống bọc ngồi làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính 100 mm Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2, kí hiệu E1 Có ống làm từ thép AISI 316 , đường kính ngồi ống 10 mm, bề dày 1mm chiều dài 900mm Ống bọc làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính 50mm Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính 3.2.2 Mơ tả thí nghiệm  - Bắt đầu: Kiểm tra đường nước vào, nước gắn chặt vào đường ống Kiểm tra nguồn điện Kiểm tra bình cấp nước nóng Đóng van xả Bật cơng tắc bảng thị nhiệt độ Bật bơm chạy đường nước nóng lạnh Nước nóng nước lạnh chạy qua hai trao đổi nhiệt nhiệt độ hiển thị hình 3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM  Lần lượt tiến hành thí nghiệm sau lấy số liệu: a Chạy E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 13 Mở van V1, V6, V7, V8 V10 Đóng van V2, V3, V4, V5, V9 V11 b Sử dụng E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở van V1, V6, V7, V9 V11 Đóng van V2, V3, V4, V5, V8 V10 c Sử dụng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều: Mở van V3, V4, V5, V8 V10 Đóng van V1, V2, V6, V7, V9 V11 d Sử dụng E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở van V3, V4, V5, V9 V11 Đóng van V1, V2, V6, V7, V8 V10 - Điều chỉnh lưu lượng nước nóng lưu lượng nước lạnh van Mỗi lần điều chỉnh đợi khoảng 2-3 phút cho nhiệt độ cảm biến ổn định tiến hành ghi số liệu 3.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh TI3 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 14 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Lập bảng tính theo form sau: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔT ln k 𝝎 Re Lưu ý: Mỗi cơng thức tính cho lần test Khơng tính trung bình số liệu bảng a Tính nhiệt trao đổi hệ thống hiệu suất tổng mức lưu lượng thể tích khác nhau: Q nóng = FI1.ρ nóng.(cp) nóng.ΔT nóng Q lạnh = FI2.ρ lạnh.(cp) lạnh.ΔT lạnh Trong ρ cp lấy theo nhiệt độ trung bình nước vào nước η = (Q lạnh / Q nóng).100 b Tính hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều ngược chiều Nhận xét 𝒌= 𝑸 𝒏ó𝒏𝒈 𝑨 ∆𝑻𝒍𝒏 Trong đó: Diện tích bề mặt 𝐴 = 𝜋 𝑑𝑚 𝐿 L: chiều dài ống, dm = (dngoai + dtrong)/2 ∆𝑻𝒍𝒏 = ∆𝑻𝒊𝒏 − ∆𝑻𝒐𝒖𝒕 ∆𝑻 𝒍𝒏 ∆𝑻 𝒊𝒏 𝒐𝒖𝒕 c Xác định hệ số Re, đưa nhận xét 𝑹𝒆 = 𝝎𝑳 𝝂 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 15 L: kích thước tính tốn (đối với ống tròn chọn đường kính ống) ω: tốc độ trung bình dòng chất lỏng, m/s ν: độ nhớt động học THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 16 BÀI 4: XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC 4.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM 4.1.1 Mục đích thí nghiệm - Giúp sinh viên có khả kết hợp kiến thức lý thuyết thực hành - Nắm chu trình hoạt động thiết bị làm lạnh khơng khí có kết hợp số thiết bị phụ sơ đồ hoạt động - Giúp sinh viên đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế thiết bị 4.1.2 Yêu cầu thí nghiệm - Sinh viên phải nắm chu trình lạnh - Biết ứng dụng cơng thức sơ đồ lạnh 4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm - Mơ hình làm lạnh nước - Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp thiết bị 4.2.2 Mô tả thí nghiệm Để làm lạnh nước buồng lạnh, thí nghiệm sử dụng hệ thống lạnh với tác nhân lạnh R12 có sơ đồ nguyên lý mơ tả hình Máy nén (A) nén R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R12 sau ngưng tụ thiết bị ngưng tụ giải nhiệt không khí (B) vào bình chứa cao áp (C) Sau lỏng R12 từ (C) qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 vào thiết bị bay làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) Hơi R12 khỏi (K) áp suất p0 hút vào (A) trình chu trình lặp lại THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 17 Hình Chu trình máy lạnh biểu diễn đồ thị logp-I T – S gồm trình sau: (Sinh viên tự vẽ hai đồ thị báo cáo thí nghiệm) 1-2: Q trình nén đoạn nhiệt máy nén 2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp 3-4: Quá trình tiết lưu van tiết lưu 4-1: Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp thiết bị bay Các vị trí đo nhiệt độ áp suất chu trình máy lạnh Các áp kế p1 p2 dùng để đo áp suất p0 pk sau van tiết lưu sau đầu đẩy máy nén (A) Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T1 T2 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 18 Nhiệt độ không khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ (B) đo sensor T3 T4 Nhiệt độ tác nhân lạnh R12 vào khỏi thiết bị bay (J) đo sensor T7 T9 Nhiệt độ nước buồng lạnh đo T8 5.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập số liệu áp suất pk, p0, nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ tác nhân lạnh vào khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ khơng khí giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị bay Sau kết hợp với kết tính tốn để xác định: - Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk - Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk - Cân nhiệt thiết bị ngưng tụ - Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G0 - Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Q0 - Cân nhiệt thiết bị bay 5.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM - Đo thời gian bắt đầu khởi động hệ thống làm lạnh nước kết thúc thí nghiệm Sau thiết bị hoạt động ổn định, sinh viên thực việc ghi chép số liệu khơng khí tác nhân lạnh vào bảng Bảng 1- Nhiệt độ khơng khí (0C) THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 19 Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ nước Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị khỏi thiết bị buồng lạnh bên buồng ngưng tụ T3 ngưng tụ T4 T8 lạnh Ta = T3 Bảng 2- Các số liệu đo tác nhân lạnh chu trình Áp suất Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy Tại đầu hút máy nén máy nén Trước van tiết lưu Nhiệt độ, 0C Trước vào thiết Sau khỏi Trước vào dàn Sau khỏi dàn bị ngưng tụ T1 thiết bị ngưng tụ T2 lạnh T5 lạnh T9 Lưu ý: Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 nhiệt độ môi trường xung quanh Ta Áp suất tác nhân lạnh ghi bảng nói áp suất tuyệt đối THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 20 Bảng 3- Các thông số R12 chu trình máy lạnh Thơng số Các điểm 1’ Áp suất p (bar) Nhiệt độ t (0C) Entanpy i (kJ/kg) Entropy s (kJ/kgK) 5.5 PHẦN TÍNH TỐN a Xác định thơng số trạng thái tác nhân lạnh Từ thông số áp suất bảng 2, dựa vào bảng tra “Các tính chất nhiệt động R12 trạng thái bão hòa” “Các tính chất nhiệt động R12 trạng thái nhiệt” sinh viên xác định thông số R12 điểm chu trình máy lạnh viết vào bảng b Tính phụ tải buồng lạnh: Phụ tải buồng lạnh trường hợp lượng nhiệt từ mơi trường bên ngồi truyền vào qua vách buồng lạnh chênh lệch nhiệt độ a Tính (gần đúng) mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua vách theo công thức: q  T  T8 1 n   i 1 i i  2 (5.1) Trong đó: i - Bề dày lớp thứ i, m i - Hệ số dẫn nhiệt lớp vách thứ i (tra theo bảng 5), W/mK 1 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên ngồi buồng lạnh, W/m2K Chọn 1 = W/m2K THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 21 2 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nước bên buồng lạnh, W/m2K Chọn 2 = 1000 W/m2K b Lượng nhiệt truyền qua vách (W) Q = F.q (5.2) Với F diện tích vách phẳng, m2 c Tổn thất nhiệt qua vách (W) Qtth = ∑Q (5.3) Q0’ = V cpn(T8’ - T8) (5.4) d Nhiệt lượng làm lạnh nước Trong đó: V - Thể tích nước làm lạnh, m3  - Khối lượng riêng nước,  = 1000 kg/m3 T8 - Nhiệt độ nước sau làm lạnh, 0C T8’ - Nhiệt độ nước trước làm lạnh, 0C cpn - Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp nước, kJ/kgK Chọn cpn = 4,18 kJ/kgK e Phụ tải nhiệt buồng lạnh (W) Q0 = Qtth + Q’0 (5.5) Bảng 4- Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt (), W/mK Mica 0,58 Xốp cách nhiệt 0,04 Phíp 0,15 THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 22 c Xác định lưu lượng R12 (kg/s) làm việc chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) theo công thức: G R 12  Q0 i1  i (5.6) Trong đó: Q0 - Phụ tải buồng lạnh, kW i1, i4 - Entanpy R12 điểm bảng 4, kJ/kg d Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk (kW) e Xác định lưu lượng khơng khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s) f Xác định công nén đoạn nhiệt máy nén W (kW) g Xác định hệ số làm lạnh  (COP) chu trình THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT 23 ... đổi nhiệt nhiệt độ hiển thị hình 3.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM  Lần lượt tiến hành thí nghiệm sau lấy số liệu: a Chạy E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT...