Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong dàn bay hơi và dàn ngưng tụ vi ống của bơm nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG ANH TUẤN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA BƠM NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT HÀ NỘI – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HỒNG ANH TUẤN NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA BƠM NHIỆT Ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 9520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN NGUYÊN AN PGS.TS HÀ MẠNH THƯ HÀ NỘI – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, thực hướng dẫn khoa học tập thể hướng dẫn Các kết nghiên cứu, bao gồm nội dung lý thuyết, thực nghiệm tiến hành số liệu trình bày luận án trung thực chưa công bố tác giả khác Hà nội, ngày 25 tháng năm 2020 Tập thể hướng dẫn PGS TS Nguyễn Nguyên An Nghiên cứu sinh PGS TS Hà Mạnh Thư i Hoàng Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cho phép học tập nghiên cứu thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo Sau đại học (nay Phòng Đào tạo) quan tâm hướng dẫn bước, thủ tục cần thiết giúp thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt – Lạnh quan tâm giúp đỡ tổ chức buổi báo cáo khoa học, buổi bảo vệ thủ tục để tơi hồn thành luận án đến ngày hôm Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể hướng dẫn, suốt thời gian qua nhiệt tình, tâm huyết hướng dẫn tơi thực luận án Xin cảm ơn thầy, cô Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường đại học nước đồng nghiệp giảng dạy, đóng góp ý kiến để tơi hồn thành luận án Cuối cùng, xin cảm ơn Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Trường Cao đẳng nghề Nghi Sơn, nơi công tác công tác, thời gian thực luận án tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành nhiệm vụ đến ngày hôm Hà nội, ngày 06 tháng 11 năm 2020 Nghiên cứu sinh Hoàng Anh Tuấn ii MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương Tổng quan nghiên cứu truyền nhiệt vi ống 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt 1.2 Tình hình nghiên cứu truyền nhiệt vi ống 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 1.2.1.1 Các nghiên cứu trao đổi nhiệt sôi ngưng vi ống a) Các cơng trình túy thực nghiệm b) Các cơng trình thực nghiệm với mơ hình lý thuyết bán thực nghiệm c) Các cơng trình thực nghiệm với mơ hình lý thuyết túy mơ 1.2.1.2 Các nghiên cứu trao đổi nhiệt khơng có biến đổi pha vi ống 1.2.1.3 Các nghiên cứu liên quan đến ứng dụng vi ống bơm nhiệt 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2.3 Nhận xét tình hình nghiên cứu nước 1.3 Đề xuất hướng nghiên cứu cho luận án Chương Xây dựng lý thuyết tính tốn q trình sơi ngưng tụ dịng mơi chất vi ống 2.1 Các chế độ lưu động dịng pha ống thơng thường vi ống 2.1.1 Chế độ lưu động dòng pha ống thơng thường 2.1.2 Chế độ lưu động dịng pha vi ống 2.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả q trình 2.2.1 Các giả thiết ban đầu 2.2.2 Phương trình vi phân động lượng 2.2.3 Phương trình vi phân bảo tồn khối 2.2.4 Phương trình vi phân lượng 2.2.4.1 Cơ chế trao đổi nhiệt q trình sơi ngưng tụ vi ống iii i ii v vii vii 8 19 19 20 20 24 28 31 34 34 36 37 39 39 39 41 42 43 45 47 48 48 2.2.4.2 2.2.4.3 2.3 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 Chương Phương trình vi phân lượng cho trình sơi Phương trình vi phân lượng cho q trình ngưng tụ Điều kiện biên Phương pháp xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến Mơ hình xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Mô tả mô hình Thuật tốn xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Phần mềm xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Nghiên cứu thực nghiệm trình sơi ngưng tụ vi ống 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 3.2 Hệ thống thực nghiệm 3.2.1 Giới thiệu chung 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 3.2.3 Cấu tạo dàn vi ống thử nghiệm 3.2.3.1 Phần mô hình trao đổi nhiệt 3.2.3.2 Phần cảm biến nhiệt độ bề mặt vách vi ống 3.2.4 Hệ thống đo tự ghi số liệu 3.2.5 Trình tự tiến hành thí nghiệm 3.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 3.2.6.1 Mô hình u cầu tính tốn 3.2.6.2 Phương pháp xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu đại lượng liên quan Chương Kết nghiên cứu thảo luận 4.1 Kết đo đạc thực nghiệm mơ 4.1.1 Q trình sơi 4.1.2 Q trình ngưng tụ 4.2 Đánh giá độ tin cậy mô hình mơ xây dựng 4.3 Khảo sát thay đổi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 4.3.1 Sự thay đổi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu theo áp suất 4.3.2 Sự thay đổi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu theo tốc độ khối Kết luận kiến nghị Kết luận Kiến nghị Danh mục cơng trình cơng bố Tài liệu tham khảo Phụ lục iv 49 51 52 52 56 56 57 58 61 61 62 62 63 69 69 72 73 76 77 79 80 87 87 88 89 90 92 92 93 98 98 99 101 102 109 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu theo chữ La-tinh Ký hiệu C d f F G Gvel i I l L n N Nu P q Q r R Re t V Đại lượng Nhiệt dung riêng Đường kính Hệ số ma sát Diện tích Lưu lượng khối lượng Vận tốc khối Enthalpy riêng Enthalpy Toạ độ theo chiều dài ống Chiều dài ống Số lượng phân tố sai phân Số lượng phân tố sai phân, công cấp cho máy nén Tiêu chuẩn Nusselt Áp suất Mật độ dòng nhiệt Dòng nhiệt, suất nhiệt Toạ độ theo bán kính ống Bán kính ống Tiêu chuẩn Reynolds Nhiệt độ Thể tích Thứ nguyên J/kgK, kJ/kgK m m2 kg/s kg/m2s J/kg, kJ/kg J, kJ m m đoạn đoạn, J, kJ bar W/m , kW/m2 W, kW m m o C m3 Các ký hiệu theo chữ Hy-lạp Ký hiệu a d l µ r t w Đại lượng Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Chiều dày lớp lỏng xuyến Thứ nguyên W/m2K m Hệ số dẫn nhiệt W/mK Độ nhớt động lực học Khối lượng riêng N/m2s kg/m3 Ứng suất trượt N/m2 Tốc độ chuyển động m/s v Các số chữ viết tắt Chỉ số c e exp h i j l l-h o pl ph sim tb w AC CFD DC F MPE TĐN TL V F Ý nghĩa Bên trong, mặt ống Bên ngồi, mặt ngồi ống Ngưng tụ Sơi, bay Thực nghiệm (kết quả) Pha Thứ tự phân tố sai phân Thứ tự phân tố sai phân Pha lỏng Tại mặt phân pha lỏng – Sôi, bay Đẳng áp, pha lỏng Đẳng áp, pha Mô (kết quả) Trung bình Tại bề mặt ống (vách vi ống) Điện xoay chiều Chỉ phương pháp mô động lực học chất lỏng (Computational Fluid Dynamic) Điện chiều Lưu lượng kế Chỉ cấu tạo ống nhôm vi ống kiểu đa kênh, gia công phương pháp đùn ép (Multi Port Extruded) Trao đổi nhiệt Tiết lưu Van Đường kính Các ký hiệu khác Ký hiệu d D Ý nghĩa Vi phân Sai phân, chênh lệch vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số thứ tự Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Tên bảng Thông số kỹ thuật thiết bị bơm nhiệt Thông số thiết bị đo sử dụng Tổng hợp kết thực nghiệm mơ cho q trình sơi Tổng hợp kết thực nghiệm mơ cho q trình ngưng tụ Trang 67 75 88 89 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số thứ tự Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 2.1 Tên hình vẽ, đồ thị Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt Dàn ngưng tụ làm mát khơng khí, đối lưu cưỡng Dàn ngưng tụ làm mát khơng khí, đối lưu tự nhiên Bình ngưng tụ làm mát nước, kiểu ống chùm nằm ngang Thiết bị ngưng tụ làm mát kiểu bay Dàn ngưng tụ kiểu tưới Bình bay với mơi chất lạnh Freon, kiểu ống vỏ nằm ngang Một số kiểu dàn lạnh đối lưu cưỡng Cấu tạo vi ống cánh tăng cường dàn trao đổi nhiệt điều hồ ơtơ Kích thước “dãy” vi ống dùng thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị hồi nhiệt dùng vi ống có khả chịu áp tới 1000 PSI (tương đương 68,9 bar) Dàn bay làm lạnh khơng khí dùng vi ống, khả chịu áp tới 1000 PSI (tương đương 68,9 bar) Dàn ngưng tụ giải nhiệt gió dùng vi ống, khả chịu áp 1000 PSI (tương đương 68,9 bar) Bình ngưng tụ kiểu ống – vỏ chịu áp suất cao dùng vi ống, môi chất lạnh bên vi ống, nước làm mát bên vi ống Dàn ngưng nhà máy nhiệt điện dùng vi ống gồm đơn nguyên, suất thải nhiệt 680 MW/đơn nguyên (vi ống có đường kính ngồi 1.27 mm, đường kính 0.9652 mm làm thép không gỉ Các chế độ lưu động dịng pha ống ngang vii Trang 10 11 11 12 12 13 14 15 16 16 17 17 18 18 39 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 4.1 Hình 4.2 Chế độ lưu động dòng pha ống bỏ qua lực trọng trường Hệ toạ độ trụ phân tố khảo sát lớp lỏng hình xuyến Cân lực phân tố khảo sát Bảo toàn khối cân lượng phân tố khảo sát Lưu đồ thuật tốn xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến q trình sơi Lưu đồ thuật tốn xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến trình ngưng tụ Mơ hình rời rạc q trình bên vi ống Thuật toán xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu q trình sơi ngưng tụ vi ống Ảnh chụp hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu q trình sơi ngưng tụ vi ống (mặt trước) Ảnh chụp hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu q trình sơi ngưng tụ vi ống (mặt sau) Cấu tạo dàn vi ống thử nghiệm Cấu tạo kênh dẫn nước bao quanh dàn vi ống thử nghiệm Cấu tạo tổng thể dàn vi ống thử nghiệm Dây cặp nhiệt gắn (hàn thiếc) bề mặt vách vi ống Ảnh chụp dây cặp nhiệt gắn (hàn thiếc) bề mặt vách vi ống Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo tự ghi số liệu Trình tự tiến hành thí nghiệm Mơ hình tính tốn hệ số trao đổi nhiệt đối lưu đại lượng liên quan Phương pháp xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía ngồi vi ống Thuật tốn xử lý số liệu Sai lệch kết mô số liệu thực nghiệm hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho q trình sơi Sai lệch kết mô số liệu thực nghiệm hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho trình ngưng tụ viii 40 44 44 47 54 55 56 59 63 65 66 69 70 71 72 73 74 77 79 81 84 91 92 [36] A Bucci, G.P Celata, M Cumo, E Serra and G Zummo (2003), “Water single-phase fluid flow and heat transfer in capillary tubes”, ASME 2003 1st International Conference on Microchannels and Minichannels, Rochester, New York, USA, pp 319-326 [37] D Lelea, S Nishio, K Takano (2004), “The experimental research on microtube heat transfer and fluid flow of distilled water”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 47, Issues 12-13, pp 2817–2830 [38] T.Y Lin, C.Y Yang and S G Kandlikar (2009), “Measurement of heat transfer in the entrance region of small diameter tubes”, Proceedings of the ASME 2009 7th International Conference on Nanochannels, Microchannels and Minichannels, Pohang, South Korea [39] A Alshqirate, M Tarawneh and M Hammad (2012), “Study of heat transfer for superheated refrigerants flow inside micropipe heat exchanger”, Australian Journal of Basic and Applied Sciences, Vol 6, Issue 10, pp 462-468 [40] Z Qi, Y Zhao, J Chen (2010), “Performance enhancement study of mobile air conditioning system using microchannel heat exchangers”, International Journal of Refrigeration, Vol 33, Issue 2, pp 301-312 [41] E Al-Hajri, S Dessiatoun, A Shooshtari and M Ohadi (2008), “Performance characterization of two selected refrigerants in a flat-plate micro-tube condenser”, The Second International Energy 2030 Conference, Abu Dhabi, U.A.E., pp 343-353 [42] J Shi, X Qu, Z Qi and J Chen (2011), “Investigating performance of microchannel evaporators with different manifold structures”, International Journal of Refrigeration, Volume 34, Issue 1, pp 292-302 [43] X Qu, J Shi, Z Qi, and J Chen (2011), “Experimental study on frosting control of mobile air conditioning system with microchannel evaporator”, Applied Thermal Engineering, Vol 31, Issues 14–15, pp 2778-2786 106 [44] H Tuo and P Hrnjak (2013), “Effect of the header pressure drop induced flow maldistribution on the microchannel evaporator performance”, International Journal of Refrigeration, Vol 36, Issue 8, pp 2176-2186 [45] H Tuo and P Hrnjak (2013), “New approach to improve performance by venting periodic reverse vapor flow in microchannel evaporator”, International Journal of Refrigeration, Vol 36, Issue 8, pp 2187-2195 [46] H Tuo and P Hrnjak (2014), “Visualization and measurement of periodic reverse flow and boiling fluctuations in a microchannel evaporator of an airconditioning system”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 71, pp 639-652 [47] T.T Dang, J.T Teng, and J.C Chu (2010), “Effect of flow arrangement on the heat transfer behaviors of a microchannel heat exchanger”, Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS 2010), Vol 3, Hong Kong [48] T.T Dang, J.T Teng, and J.C Chu (2011), “Influence of gravity on the performance index of microchannel heat exchangers - Experimental investigations”, Proceedings of the World Congress on Engineering (WCE 2011), Vol 3, London, UK [49] N.T Tran, C.P Zhang, T.T Dang, J.T Teng (2012), “Numerical and experimental studies on pressure drop and performance index of an aluminum microchannel heat sink”, International Symposium on Computer, Consumer and Control, IEEE DOI 10.1109/IS3C.2012.71, pp 252-257 [50] T.T Dang, T.N Nguyen, T.H Nguyen (2015), “An experimenatl study on heat transfer behaviors of a welded - aluminum minichannel heat exchanger”, International Journal of Computational Engineering Research (IJCER), Vol 5, Issue 2, pp 39-45 [51] N.T Tran, Y.J Chang, J.T Teng, T.T Dang, R Greif (2016), “Enhancement thermodynamic performance of microchannel heat sink by using a novel multi- 107 nozzle structure”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 101, pp 656-666 [52] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2011), “Xây dựng mơ hình tốn học cho phần ngưng ống nhiệt trọng trường”, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 98, trang 15-18 [53] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2014), “Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bên phần sôi ống nhiệt trọng trường thẳng đứng”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ trường Đại học Kỹ thuật, số 98, trang 67-72 [54] W.M Rohsenow, J.P Hartnett, Y.I Cho (1998), “Handbook of heat transfer”, Mcgraw-Hill, pp 14.36 [55] S.J Chen, J.G Reed, C.L Tien (1984), “Reflux condensation in a two-phase closed thermosyphon”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 27, Issue 9, pp 1587 – 1594 [56] K Stephan (1992), “Heat transfer in condensation and boiling”, Springer – Verlag, pp 170 [57] S.A Klein, F.L Alvarado (2001), “EES Engineering Equations Solver for Microsoft Windows operating system”, EES manual, USA 2001 [58] E.E Wilson (1915), “A basis for rational design of heat transfer apparatus”, Transaction of the ASME (Journal of Heat Transfer), Vol 37, pp 47 – 82 [59] W.F Stoecker, J.W Jones (1982), “Refrigeration and air conditioning”, Mcgraw-Hill International Editions, pp 270-271 108 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết cho chế độ sôi Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 + 0% 2900 - 15% 2200 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3127 g/s, xvào = 0,098 Pvào = 4,81 bar, Pra = 3,73 bar, Ngày thí nghiệm: 17/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3500 Thực nghiệm 3100 Mô 2700 2300 + 8% - 4% 1900 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3012 g/s, xvào = 0,075 Pvào = 4,70 bar, Pra = 3,61 bar, Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 23h15) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 16% 2100 - 2% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2923 g/s, xvào = 0,070 Pvào = 4,53 bar, Pra = 3,46 bar, Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 11h28) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 8% 2100 - 0% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2752 g/s, xvào = 0,094 Pvào = 4,42 bar, Pra = 3,41 bar, Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 0% 2100 - 10% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.5 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2432 g/s, xvào = 0,1661 Pvào = 3,78 bar, Pra = 2,98 bar, Ngày thí nghiệm: 18/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3500 Thực nghiệm 3100 Mô 2700 + 5% - 6% 2300 1900 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2431 g/s, xvào = 0,1465 Pvào = 3,69 bar, Pra = 2,90 bar, Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h31) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 4700 Thực nghiệm 4060 Mô 3420 + 0% 2780 2140 - 24% 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.7 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2295 g/s, xvào = 0,1607 Pvào = 3,35 bar, Pra = 2,67 bar, Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 16h30) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 4500 Thực nghiệm 3900 Mô 3300 + 0% 2700 - 17% 2100 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.8 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2275 g/s, xvào = 0,1767 Pvào = 3,17 bar, Pra = 2,55 bar, Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 12h00) Kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết cho chế độ ngưng tụ Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% - 2% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2240 g/s, Pvào = 6,83 bar, Pra = 6,58 bar, Ngày thí nghiệm: 13/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h32) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% 1800 - 1% 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2211 g/s, Pvào = 6,97 bar, Pra = 6,71 bar, Ngày thí nghiệm: 14/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h31) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% - 0% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2237 g/s, Pvào = 7,27 bar, Pra = 7,02 bar, Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 16h46) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3700 Thực nghiệm 3200 Mô 2700 + 25% 2200 - 5% 1700 1200 700 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2258 g/s, Pvào = 7.75 bar, Pra = 7.52 bar, Ngày thí nghiệm: 26/12/2017, Giờ ghi số liệu: 12h44) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 12% - 5% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.5 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2562 g/s, Pvào = 8,54 bar, Pra = 8,32 bar, Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 21h46) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 9% - 4% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2555 g/s, Pvào = 8,69 bar, Pra = 8,50 bar, Ngày thí nghiệm: 20/12/2017, Giờ ghi số liệu: 22h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3900 Thực nghiệm 3350 Mô 2800 + 22% 2250 - 8% 1700 1150 600 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.7 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2663 g/s, Pvào = 9,40 bar, Pra = 9,21 bar, Ngày thí nghiệm: 19/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h14) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5400 Thực nghiệm 4700 Mô 4000 3300 + 0% 2600 - 25% 1900 1200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.8 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3009 g/s, Pvào = 11.16 bar, Pra = 11.08 bar, Ngày thí nghiệm: 21/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h02) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 2900 + 2% 2200 - 20% 1500 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.9 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2823 g/s, Pvào = 11.47 bar, Pra = 11.32 bar, Ngày thí nghiệm: 25/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h59) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 + 20% 2900 2200 - 22% 1500 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.10 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2888 g/s, Pvào = 12.6 bar, Pra = 12.39 bar, Ngày thí nghiệm: 24/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h31) Số liệu chi tiết kết đo đạc thực nghiệm cho chế độ sôi TT Ngày Giờ Đồ thị 14/1/2018 14/1/2018 15/1/2018 15/1/2018 16/1/2018 16/1/2018 17/1/2018 18/1/2018 11h28 16h30 12h00 20h31 17h00 23h15 20h00 17h00 PL - 1.3 PL - 1.7 PL - 1.8 PL - 1.6 PL - 1.4 PL - 1.2 PL - 1.1 PL - 1.5 TT Ngày Giờ Đồ thị 14/1/2018 14/1/2018 15/1/2018 15/1/2018 16/1/2018 16/1/2018 17/1/2018 18/1/2018 11h28 16h30 12h00 20h31 17h00 23h15 20h00 17h00 PL - 1.3 PL - 1.7 PL - 1.8 PL - 1.6 PL - 1.4 PL - 1.2 PL - 1.1 PL - 1.5 P1 bar 3.46 2.67 2.55 2.90 3.41 3.61 3.73 2.98 T6 o C 18.0 5.6 4.4 9.2 16.3 18.8 19.0 9.6 T2a o C 14.5 2.9 2.0 6.1 13.0 15.0 13.1 6.7 T6b o C 17.9 5.6 4.6 9.0 16.0 18.7 18.8 9.5 T2 o C 14.8 3.0 2.0 6.2 13.0 15.0 13.1 6.9 P7 bar 4.53 3.35 3.17 3.69 4.42 4.70 4.81 3.78 T2b o C 14.6 3.2 1.8 6.1 12.8 15.2 13.4 6.7 P8 bar 6.79 7.07 7.21 7.31 7.05 7.15 8.21 7.90 T3 o C 15.6 3.5 2.6 6.9 13.9 16.3 14.9 7.6 T4a o C 16.4 4.4 3.3 8.1 14.7 17.4 16.5 8.3 T4 o C 16.6 4.6 3.4 7.9 14.9 17.4 16.3 8.5 T4b o C 16.7 4.7 3.5 7.8 14.9 17.3 16.2 8.6 T5 o C 17.3 5.1 3.8 8.5 15.4 18.1 17.7 8.9 T6a o C 17.9 5.3 4.3 9.3 16.0 19.0 19.3 9.6 T8 F1 P9 Tn1 Tn2 o o o C ml/min bar C C 21.6 230 5.99 20.3 19.6 25.8 183 6.26 7.2 6.8 26.8 182 6.39 5.8 5.4 26.1 194 6.48 11.1 10.5 23.7 218 6.23 18.9 18.2 23.0 238 6.32 21.5 20.7 26.8 250 7.38 25.4 22.2 29.1 196 7.04 12.1 11.6 Số liệu chi tiết kết đo đạc thực nghiệm cho chế độ ngưng TT Ngày Giờ Đồ thị 10 13/12/2017 14/12/2017 18/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 21/12/2017 24/12/2017 25/12/2017 26/12/2017 8h32 8h31 16h46 21h46 17h14 22h00 17h02 17h31 17h59 12h44 PL - 2.1 PL - 2.2 PL - 2.3 PL - 2.5 PL - 2.7 PL - 2.6 PL - 2.8 PL - 2.10 PL - 2.9 PL - 2.4 TT Ngày 10 13/12/2017 14/12/2017 18/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 21/12/2017 24/12/2017 25/12/2017 26/12/2017 P1 bar 6.83 6.97 7.27 8.54 9.40 8.69 11.16 12.60 11.47 7.75 T6 o C 8h32 PL - 2.1 16.5 8h31 PL - 2.2 17.3 16h46 PL - 2.3 18.0 21h46 PL - 2.5 24.5 17h14 PL - 2.7 27.5 22h00 PL - 2.6 25.3 17h02 PL - 2.8 36.2 17h31 PL - 2.10 39.1 17h59 PL - 2.9 36.2 12h44 PL - 2.4 20.8 Giờ Đồ thị T2a o C 19.3 20.2 20.9 27.3 30.0 27.7 38.6 42.1 39.2 23.7 T2 o C 19.3 20.3 20.9 26.7 29.6 27.4 38.1 41.7 38.5 23.6 T6b o C 16.5 17.2 18.1 24.5 27.4 25.4 36.4 39.2 36.3 20.7 T2b o C 19.5 20.5 21.2 27.2 29.9 27.8 38.5 42.3 39.4 23.9 P7 bar 6.58 6.71 7.02 8.32 9.21 8.50 11.08 12.39 11.32 7.52 T3 o C 18.9 19.6 20.4 26.4 29.4 27.1 37.8 41.3 38.3 23.1 P8 bar 6.55 6.67 6.98 8.28 9.15 8.48 11.04 12.37 11.27 7.51 T4a o C 18.2 18.6 19.9 25.6 28.5 26.3 37.2 40.4 37.4 22.3 T4 o C 17.8 18.8 19.6 25.7 28.5 26.4 36.9 40.3 37.1 22.3 T4b o C 18.1 18.9 19.7 25.8 28.7 26.4 37.1 40.1 37.3 22.5 T5 o C 17.2 17.9 18.8 25.0 28.1 25.8 36.6 39.6 36.7 21.5 T6a o C 16.4 17.3 18.0 24.6 27.6 25.3 36.4 39.0 36.2 20.8 T8 F1 P9 Tn1 Tn2 o o o C ml/min bar C C 22.6 178 2.57 14.8 15.3 23.5 176 2.63 15.4 15.9 24.8 179 2.66 17.0 17.4 29.7 209 3.28 23.2 23.7 33.2 220 3.50 26.6 27.1 30.6 209 3.35 23.9 24.4 39.6 255 3.43 35.9 36.3 44.2 249 4.28 38.0 38.7 40.7 240 3.88 35.3 35.9 27.2 182 2.80 19.3 19.8 ... tượng nghiên cứu đề tài luận án xác định ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt? ?? Chỉ xét riêng ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ? ??, chưa đề cập tới vi ống, lĩnh... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG ANH TUẤN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA BƠM NHIỆT Ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã... phí chế tạo thử nghiệm dàn vi ống? ?? cần có nghiên cứu chuyên sâu ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt? ?? Đó lý lựa chọn đề tài luận án tiến sỹ Trong trình thực hiện, luận