BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRUYỀN NHIỆT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRUYỀN NHIỆTDANH SÁCH THÀNH VIÊN BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍBÁO CÁO THÍ NGHIỆM Hệ thống thí nghiệm1: Quạt gió5: Nhiệt kế ướt9: Bình đong13: Máy nén2: Ống khí động6: Đồng hồ đo vận tốc, nhiệt gió10: Van 3: Nhiệt kế khô7: Áp kế đo bay hơi11: Quạt4: Dàn lạnh 8: Áp kế đo ngưng tụ12: Giàn nóng1) PHÉP TÍNH TOÁN MẪU: Dùng số liệu thí nghiệm đợt 1 lần 1Thí nghiệm đợt 1Không khí trước dàn lạnhKhông khí sau dàn lạnhtk(oC)tư(oC)tk(oC)tư(oC)Lần 128271817 Xác định d Khí trước dàn lạnh; tư = 27 oC dò bảng => ph = 0,03567 bar d = 0,622.ph(pph) = 0,622.0,03567(10,03567) = 0,023 kgkgkk = 23gkgkk (áp suất không khí p = 1 bar) Tương tự vậy ta xác định được d đối với khí sau giàn lạnh d = 12,23 gkgkk Xác định IKhí trước dàn lạnh :I = tk+d(2500+1,93tk) = 28+0,023.(2500+1,93.28) = 86,76 kJkgTương tự vậy ta xác định được I đối với khí sau giàn lạnh I = 50,18 kJkgThí nghiệm đợt 1Vận tốc gió ra khỏi ống v (ms)Nhiệt độ gió ra khỏi ống (oC)Lượng ẩm tách ra thực tế (ml)Lần 16,8622370 Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán VttGkk = V .F.ρTrong đó:. V là vận tốc trung bình của gió ra khỏi ống (ms). F là diện tích của miệng ống (m2) (F=0,105x0,105=0,01103). ρ là khối lượng riêng của không khí (dò bảng)Gkk = 6,86. 0,01103 . 1,212 = 0,0856 (kgs)Gn = Gkk . d = 0, 0856.(23 − 12, 23) = 0, 9219( g s)Lượng nước tách ra Vlt= Gn . t = 0,9219.15.60=889 g = 889 ml Sai số (%) = (Vlt Vtt)Vlt.100% = (889370)889.100% = 58,38% Xác định nhiệt luợng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh QQ = Gkk . (Itb1 Itb2) = 0,0856. (86,76 50,18)= 3,35 (kW)Thí nghiệm đợt 1Áp suất bay hơi đọc trên áp kế (kgfcm2) Áp suất ngưng tụ đọc trên áp kế (kgfcm2)Lần 15,315,4 Nhiệt độ sôi tương ứng ts (dò bảng) ts = 6,912 oC Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng tn (dò bảng) tn = 42,258 oC 2) KẾT QUẢ THÍ NGHIỆMBảng 2 3: các thông số trạng thái của không khí ẩm:Thí nghiệm đợt 1Không khí trước dàn lạnhKhông khí sau dàn lạnhtk(oC)tư(oC)d(gkg)I(kJkg)tk(oC)tư(oC)d(gkg)I(kJkg)Lần 128272386,76181712,2350,18Lần 229272387,8118,518,513,5952,96Lần 329272387,8118,517,512,6950,68Thí nghiệm đợt 2Không khí trước dàn lạnhKhông khí sau dàn lạnhtk(oC)tư(oC)d(gkg)I(kJkg)tk(oC)tư(oC)d(gkg)I(kJkg)Lần 129272387,81151410,1640,69Lần 229272387,811514,510,5241,6Lần 329272387,811514,510,5241,6Lần 429272387,8115,51510,8843,03Bảng 4 và 5: Các thông số khác liên quan đến không khí ẩmThí nghiệm đợt 1Vận tốc gió ra khỏi ống v (ms)Nhiệt độ gió ra khỏi ống (oC)Lượng ẩm tách ra thực tế (ml)Lượng ẩm tách ra theo tính toán (ml)Sai số(%)Nhiệt luợng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh (kW)Lần 16,862237088958,383,35Lần 26,5821,5365745513,07Lần 36,972136086558,383,46Thí nghiệm đợt 2Vận tốc gió ra khỏi ống v (ms)Nhiệt độ gió ra khỏi ống (oC)Lượng ẩm tách ra thực tế (ml)Lượng ẩm tách ra theo tính toán (ml)Sai số(%)Nhiệt luợng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh (kW)Lần 14,331523544647,312,73Lần 24,331524543343,422,67Lần 34,391524043244,442,71Lần 44,4115240429442,64Bảng 6 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnhThí nghiệm đợt 1Áp suất bay hơi đọc trên áp kế(kgfcm2) Nhiệt độ sôi tương ứng (oC)Áp suất ngưng tụ đọc trên áp kế (kgfcm2)Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng(oC)Lần 15,36,91215,442,258Lần 25,36,91215,442,258Lần 35,36,91215,442,258Thí nghiệm đợt 2Áp suất bay hơi đọc trên áp kế(kgfcm2)Nhiệt độ sôi tương ứng (oC)Áp suất ngưng tụ đọc trên áp kế (kgfcm2)Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng(oC)Lần 15,36,91215,341,79Lần 25,36,91215,242,024Lần 35,15,90715,341,79Lần 455,4041541,3223) NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆMa) Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị td (hoặc Id). + Thí nghiệm 1: Dùng giá trị trung bình của thí nghiệm đợt 1 để vẽ đồ thị + Thí nghiệm 2: Dùng giá trị trung bình của thí nghiệm đợt 2 để vẽ đồ thị b) Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính toán và giá trị thực tế nhận xét.Lượng nước tách ra khỏi không khí lệch nhiều so với lý thuyết (4060%). Nguyên nhân: + Máy sài lâu năm, sai sót trong lúc lấy nước ra, sai số dụng cụ đo.+ Không gian không ổn định làm ảnh hướng tới quá trình thí nghiệm ( đông người tập trung) nên làm ảnh hướng tới kết quả.c) Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị Ts (ứng với chu trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ quá nhiệt quá lạnh.Do không có sự thay đổi nhiều về chu trình lạnh giữa 2 đợt thí nghiệm ( dùng cùng 1 hệ thống thí nghiệm) nên ta vẽ chung đồ thị cho cả 2 đợt thí nghiệm lấy số liệu trung bình để vẽ. BÀI 2: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP (ε) CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ Hệ thống thí nghiệmChu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logpI và T – S gồm các quá trình như sau:12: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.23: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.34: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu.41: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi1) SỐ LIỆU THÍ NGHIỆMBảng 1 Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trìnhÁp suất làm việc của hệ thốngTại đầu đẩy của máy nén (Pk)Tại đầu hút của máy nén (P0)0,90,80,850,750,90,8Bảng 2 – Các số liệu đo của không khí liên quan đến quá trình lạnhNhiệt độ tại các vị tríNhiệt độ môi trường (Ta)Nhiệt độ không khí sau dàn ngưng tụ (T4)Nhiệt độ trong buồng lạnh (T6)320340103203406032034070Lưu ý: Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh TaBảng 3 Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnhThông sốCác điểm1234Áp suất p (bar)0,80,90,9Nhiệt độ t (0C)35432,6Entanpy i (kJkg)272,19293,57273,35Entropy s (kJkgK)2,36862,452,36632) PHẦN TÍNH TOÁN:a. Xác định các thông số trạng thái của tác nhân lạnh (bảng số liệu)b. Tính phụ tải của buồng lạnh:q=(T3T6)(1α1+∑_(i1)n▒(δ i)γi+1α2)qtrước = (32(1))( 16+0,00580,58+112) =131,48 Wm2qtrên = (32(1))(16+0,00450,15+112) =130,44 Wm2qtrái = (32(1))(16+0,00450,15+0,00110,04+112) =62,5 Wm2qphải = (32(1))(16+0,00450,15+112) =130,40 Wm2qsau =(32(1))(( 1)6+0,00450,15+0,00110,04+112) =62,5 Wm2qtrước = (32(1))(16+0,00110,04+112) =62,8 Wm2 Diện tích các váchFtrước= Fsau= Ftrên= Fdưới=0,80,4=0,32 m2Ftrái= Fphải=0,40,4=0,16 m2 Nhiệt lượng truyền qua mỗi vách:Qtrước = Ftrước. qtrước = 0,32.131,48 = 42,0736 WQsau = Fsau. qsau = 0,32.62,6 = 20 WQtrái = Ftrái. qtrái = 0,16.62,5 = 10 WQphải = Fphải. qphải = 0,16.130,44 = 20,8704 WQtrên = Ftrên. qtrên = 0,32.130,44 = 41,7408 WQdưới = Fdưới. qdưới = 0,32.62,8 = 20,096 W Phụ tải nhiệt của buồng lạnh:Q0=∑▒Q=> Q0 = 154,7808 Wc. Xác định R22(kgs) làm việc trong chu trình máy lạnh(bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) tính theo công thức:G R12=Qo(i1i4) => GR12=154,7808(272,19165,256)=1,447kgsd. Xác định phụ tải tải nhiệt của thiết bị ngưng Qk: qk=i2i3=295,57273,35=22,22 kJkg Qk=GR12.qk=1,447.22,22=32,1524 kWe. Xác định lưu lượng không khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kW):Gkk=Qk(Cp3.T3+Cp4.t4)=32,1524(0,937.32+0,9979.34)=8,15 kgsf. Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW):W=N=GR12(i2i1)=1,447.(293,57272,19)=30,937 kWg. Xác định hệ số làm lạnh ε(COP) của chu trình:ε=(i1i4)(i2i1)=(272,19165,256)(293,57272,19)=5 BÀI 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆTBÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:1) PHÉP TÍNH TOÁN MẪUDùng số liệu Thí nghiệm E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều lần test 1TestFI1(lh)FI2(lh)TI1(0C)TI2(0C)TI3(0C)TI4(0C)14805405750,931,837,4ΔT nóng = TI1TI2 = 5750,9 = 6,1 0CΔT lạnh = TI4TI3 = 37,431,8 = 5,6 0Ca) Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau: Ttb = (TI1+TI2)2 = (57+50,9)2 = 53,95 tra bảng ta được ρ = 986 kgm3 ; cp = 4,176 kJkg.0K Q nóng = FI1.ρ nóng.(cp) nóng.ΔT nóng = 480.1033600.986.4,176.6,1 = 3,35 kJs Tương tự như vậy với Q lạnh ta được Q lạnh = 3,48 kJs Hiệu suất tổng η = (Q lạnh Q nóng).100% = (3,483,35).100% = 103,88%b) Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều. ∆T vào = TI1TI3 = 5731,8 = 25,2 0C ∆T ra = TI2TI4 = 50,937,4 = 13,5 0C ∆Tln = (∆T vào∆T ra)ln(∆T vào∆T ra) = (25,213,5)ln(25,213,5) = 18,75 0C Chiều dài ống: L = 5.900 = 4500 mm Đường kính trung bình: dm = (dngoai + dtrong)2 = (10+8)2 = 9 mm Diện tích bề mặt: A =

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC & TRUYỀN NHIỆT DANH SÁCH THÀNH VIÊN 21 21 BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHƠNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM * Hệ thống thí nghiệm 1: Quạt gió 5: Nhiệt kế ướt 9: Bình đong 13: Máy nén 2: Ống khí động 6: Đồng hồ đo vận tốc, nhiệt gió 10: Van 3: Nhiệt kế khô 7: Áp kế đo bay 11: Quạt 4: Dàn lạnh 12: Giàn nóng 8: Áp kế đo ngưng tụ 1) PHÉP TÍNH TỐN MẪU: Dùng số liệu thí nghiệm đợt lần Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) Lần 28 tư(oC) 27 Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) 18 tư(oC) 17 - Xác định d 21 Khí trước dàn lạnh; tư = 27 oC dò bảng => ph = 0,03567 bar d = 0,622.p h/(p-ph) = 0,622.0,03567/(1-0,03567) = 0,023 kg/kgkk = 23g/kgkk (áp suất khơng khí p = bar) Tương tự ta xác định d khí sau giàn lạnh d = 12,23 g/kgkk - Xác định I Khí trước dàn lạnh : I = tk+d(2500+1,93tk) = 28+0,023.(2500+1,93.28) = 86,76 kJ/kg Tương tự ta xác định I khí sau giàn lạnh I = 50,18 kJ/kg Thí nghiệm đợt Vận tốc gió khỏi ống v (m/s) Lần 6,86 Nhiệt độ gió khỏi ống (oC) 22 Lượng ẩm tách thực tế (ml) 370 - Xác định lượng ẩm tách theo tính tốn Vtt Gkk = V F.ρ Trong đó: V vận tốc trung bình gió khỏi ống (m/s) 21 F diện tích miệng ống (m ) (F=0,105x0,105=0,01103) ρ khối lượng riêng khơng khí (dị bảng) Gkk = 6,86 0,01103 1,212 = 0,0856 (kg/s) Gn = Gkk d = 0, 0856.(23 − 12, 23) = 0, 9219( g / s) Lượng nước tách Vlt= Gn t = 0,9219.15.60=889 g = 889 ml - Sai số (%) = (Vlt - Vtt)/Vlt.100% = (889-370)/889.100% = 58,38% - Xác định nhiệt luợng khơng khí nhả qua dàn lạnh Q Q = Gkk (Itb1 - Itb2) = 0,0856 (86,76 - 50,18)= 3,35 (kW) Thí nghiệm đợt Áp suất bay đọc áp kế (kgf/cm2) Áp suất ngưng tụ đọc áp kế (kgf/cm2) 5,3 15,4 Lần - Nhiệt độ sôi tương ứng ts (dò bảng) ts = 6,912 oC - Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng tn (dò bảng) tn = 42,258 oC 2) KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng & 3: thơng số trạng thái khơng khí ẩm: Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) Lần 28 27 23 Lần 29 27 23 d(g/kg) Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) tư(oC) 86,76 18 87,81 18,5 I(kJ/kg) d(g/kg) I(kJ/kg) 17 12,23 50,18 18,5 13,59 52,96 21 Lần 29 27 23 87,81 18,5 Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) Lần 29 27 23 Lần 29 27 Lần 29 Lần 29 17,5 tư(oC) 87,81 15 23 87,81 27 23 27 23 I(kJ/kg) 50,68 Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) d(g/kg) 12,69 d(g/kg) I(kJ/kg) 14 10,16 40,69 15 14,5 10,52 41,6 87,81 15 14,5 10,52 41,6 87,81 15,5 15 10,88 43,03 Bảng 5: Các thông 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 thực tế (ml) Lượng ẩm Sai số tách theo (%) tính tốn (ml) Nhiệt luợng khơng khí nhả qua dàn lạnh (kW) Lần 6,86 22 370 889 58,38 3,35 Lần 6,58 21,5 365 745 51 3,07 Lần 6,97 21 360 865 58,38 3,46 Thí nghiệm đợt Vận tốc gió khỏi ống v (m/s) Nhiệt độ gió khỏi ống (oC) Lượng ẩm tách thực tế (ml) Lượng ẩm Sai số tách theo (%) tính tốn (ml) Nhiệt luợng khơng khí nhả qua dàn lạnh (kW) Lần 4,33 15 235 446 47,31 2,73 Lần 4,33 15 245 433 43,42 2,67 21 Lần 4,39 15 240 432 44,44 2,71 Lần 4,41 15 240 429 44 2,64 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 5,3 6,912 15,4 42,258 Lần 5,3 6,912 15,4 42,258 Lần 5,3 6,912 15,4 42,258 Áp suất bay đọc áp kế (kgf/cm2) Thí nghiệm đợt Nhiệt độ Áp suất ngưng sôi tương tụ đọc áp o ứng ( C) kế (kgf/cm2) Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (oC) Lần 5,3 6,912 15,3 41,79 Lần 5,3 6,912 15,2 42,024 Lần 5,1 5,907 15,3 41,79 Lần 5,404 15 41,322 3) NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a) Biểu diễn q trình thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị t-d (hoặc I-d) + Thí nghiệm 1: Dùng giá trị trung bình thí nghiệm đợt để vẽ đồ thị 21 + Thí nghiệm 2: Dùng giá trị trung bình thí nghiệm đợt để vẽ đồ thị b) Lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh theo tính tốn giá trị thực tế nhận xét - Lượng nước tách khỏi khơng khí lệch nhiều so với lý thuyết (40-60%) - Nguyên nhân: + Máy sài lâu năm, sai sót lúc lấy nước ra, sai số dụng cụ đo + Không gian không ổn định làm ảnh hướng tới q trình thí nghiệm ( đơng người tập trung) nên làm ảnh hướng tới kết c) Biểu diễn trạng thái tác nhân lạnh đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh lý thuyết, bỏ qua độ q nhiệt q lạnh Do khơng có thay đổi nhiều chu trình lạnh đợt thí nghiệm ( dùng hệ thống thí nghiệm) nên ta vẽ chung đồ thị cho đợt thí nghiệm lấy số liệu trung bình để vẽ Bảng 3- Các thông số R12 chu trình máy lạnh Các điểm Thơng số Áp suất p (bar) Nhiệt độ t ( C) Entanpy i (kJ/kg) Entropy s (kJ/kgK) 0,8 -35 272,19 2,3686 0,9 293,57 2,45 0,9 -32,6 273,35 2,3663 2) PHẦN TÍNH TỐN: a Xác định thơng số trạng thái tác nhân lạnh (bảng số liệu) b Tính phụ tải buồng lạnh: W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 - Diện tích vách Ftrước= Fsau= Ftrên= Fdưới=0,80,4=0,32 m2 Ftrái= Fphải=0,40,4=0,16 m2 - Nhiệt lượng truyền qua vách: Qtrước = Ftrước qtrước = 0,32.131,48 = 42,0736 W Qsau = Fsau qsau = 0,32.62,6 = 20 W Qtrái = Ftrái qtrái = 0,16.62,5 = 10 W Qphải = Fphải qphải = 0,16.130,44 = 20,8704 W Qtrên = Ftrên qtrên = 0,32.130,44 = 41,7408 W Qdưới = Fdưới qdưới = 0,32.62,8 = 20,096 W - Phụ tải nhiệt buồng lạnh: Q0= => Q0 = 154,7808 W c Xác định R22(kg/s) làm việc chu trình máy lạnh(bỏ qua tổn thất lạnh qua mơi trường xung quanh) tính theo công thức: G R12= => GR12=kg/s d Xác định phụ tải tải nhiệt thiết bị ngưng Qk: - qk=i2-i3=295,57-273,35=22,22 kJ/kg - Qk=GR12.qk=1,447.22,22=32,1524 kW e Xác định lưu lượng không khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kW): Gkk= kg/s f Xác định công nén đoạn nhiệt máy nén W (kW): W=N=GR12(i2-i1)=1,447.(293,57-272,19)=30,937 kW g Xác định hệ số làm lạnh (COP) chu trình: BÀI 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 1) PHÉP TÍNH TỐN MẪU Dùng số liệu Thí nghiệm E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều lần test Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 (l/h) 480 (l/h) 540 (0C) 57 (0C) 50,9 (0C) 31,8 (0C) 37,4 ΔT nóng = TI1-TI2 = 57-50,9 = 6,1 0C ΔT lạnh = TI4-TI3 = 37,4-31,8 = 5,6 0C a) Tính nhiệt trao đổi hệ thống hiệu suất tổng mức lưu lượng thể tích khác nhau: - Ttb = (TI1+TI2)/2 = (57+50,9)/2 = 53,95 tra bảng ta - ρ = 986 kg/m3 ; cp = 4,176 kJ/kg.0K - Q nóng = FI1.ρ nóng.(cp) nóng.ΔT nóng = 480.10-3/3600.986.4,176.6,1 = 3,35 kJ/s - Tương tự với Q lạnh ta Q lạnh = 3,48 kJ/s - Hiệu suất tổng η = (Q lạnh / Q nóng).100% = (3,48/3,35).100% = 103,88% b) Tính hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều ngược chiều - ∆T vào = TI1-TI3 = 57-31,8 = 25,2 0C - ∆T = TI2-TI4 = 50,9-37,4 = 13,5 0C - ∆Tln = (∆T vào-∆T ra)/ln(∆T vào/∆T ra) = (25,2-13,5)/ln(25,2/13,5) = 18,75 0C - Chiều dài ống: L = 5.900 = 4500 mm - Đường kính trung bình: dm = (dngoai + dtrong)/2 = (10+8)/2 = mm - Diện tích bề mặt: A = �.dm.L = �.4500.9.10-6 = 0,1272 m2 - Hệ số truyền nhiệt: K = Q nóng/(A.∆Tln ) = 3,35/(0,1272.18,75) =1,405 kW/m 2.0K c) Xác định hệ số Re - Tiết diện ống S = �.d2trong/4 = �.82/4 = 50,27 mm2 - Tốc độ trung bình dịng chảy  = Ftb/S = ((480+540).10-3/3600)/(50,27.10-6) = 2,82m/s - Hệ số nhớt động học trung bình (tra bảng): v = 0,6178.10-6 m2/s - Hệ số Re dành cho ống tròn Re =  dtrong/v = 0,1015.8.10-3/(0,6178.10-6) = 36516 2) KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: Tes FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 t (l/h (l/h) (0C) (0C) (0C) (0C) ) ΔT Q nóng Q lạnh ΔT nón lạnh g (kJ/s) (kJ/s) η (%) ΔT ln Re (kW/m2 (m/s (0C) (0C)  K ) K) (0C) 480 540 57 50,9 31,8 37,4 6,1 5,6 3,35 3,48 103.8 18,7 1,405 2,82 36516 490 550 65,8 57,7 33,1 40,6 8,1 7,5 4,53 4,75 104.8 24,1 1,478 2.87 41295 460 600 67,5 58,7 33,7 41 8,8 7,3 4,61 5,04 109.4 24,9 1,456 2,93 42158 500 600 68 59,6 31,4 38,8 8,4 7,4 4,78 5,05 105,6 26,1 1,44 3,04 43741 550 650 67,6 59,6 35,1 42,4 5,01 5,46 109.0 24 1,641 3,32 47770  Re 7,3 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Tes FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 t (l/h (l/h) (0C) (0C) (0C) (0C) ) ΔT Q nóng Q lạnh ΔT nón lạnh g (kJ/s) (kJ/s) η (%) ΔT ln K (kW/m2 (m/s (0C) (0C) ) K) (0C) 550 650 67,3 59,1 36 43,4 8,2 7,4 5,14 5,53 107.7 22,6 1,878 3.32 47770 7,2 4,56 109.0 21,8 1,644 3,04 43741 480 630 66,3 58,4 37,1 43,9 7,9 6,8 4,32 4,93 114.0 21 1,617 3,07 44173 460 650 66 58,1 37,9 44,6 7,9 6,7 4,14 4,92 118,8 16,7 1,949 3,07 44173 520 530 65,6 58,8 38,5 45,3 6,8 6,8 4,03 4,14 102.7 19,5 1,625 2,9 41727 500 600 66,9 58,9 36,6 43,8 4,97 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều: T e st FI1 (l/h ) FI2 (l/h ) TI1 o C TI2 o C TI3 o C TI4 o C ΔT nón g ΔT lạn h o C Q nong (j/s) Q lanh (j/s) η% ΔTln o C k (W/m2 K)  (m/s ) Re 27 55 65, 56, 38, 43, 8,5 5,3 2618, 47 3351, 69 128 18,97 1084,8 2,27 35 55 65 57, 38, 44, 7,5 5,3 2994, 65 3351, 27 111, 91 18,91 1239,6 2,49 25 58 64, 56, 43, 8,6 4,9 2453, 32 3267, 48 133, 19 18,12 1064,1 2,29 22 67 64, 55, 39, 43, 1 9,4 4,5 2360, 51 3466, 52 146, 85 17,54 1057,6 2,46 27 58 64, 56, 39, 2 4,8 2465 3200, 129, 84 17,84 1085,9 2,35 39 44 384 52,6 423 17,1 385 86,3 409 86,0 394 11,6 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: ΔT nón g ΔT lạn h o C Q nong (j/s) Q lanh (j/s) 44 ,2 8,4 2588, 54 39 ,2 44 8,9 4, 57 ,3 39 ,3 44 ,3 6,9 64 58 ,2 39 ,4 55 64 ,2 57 39 ,5 44 ,7 T e st FI1 (l/h ) FI2 (l/h ) TI1 o C TI2 o C TI3 o C TI4 o C 27 58 64 ,2 55 ,8 39 ,2 25 62 64 ,2 55 ,3 42 67 64 ,2 50 55 36 58  η% ΔTln o C k (W/m2 K) 3333 ,82 128 ,79 17,4 1165,8 2,3 3930 7,79 2539, 78 3421 ,33 134 ,71 17,2 1156,9 2,4 4006 5,05 3307, 01 3850 ,98 116 ,45 18,3 1419,5 3,0 5090 9,70 5,8 15 ,6 3308, 65 9841 ,07 297 ,43 10,4 2478,4 2,9 4927 1,01 7,2 5, 2957, 36 3466 ,60 117 ,22 17,7 1306,8 2,6 4381 6,29 (m/s ) 3) NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a) Hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt chiều ngược chiều - Hệ số truyền nhiệt nhìn chung có thay đổi khơng q lớn lần test hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn - Hệ số truyền nhiệt trao đổi nhiệt ngược chiều lớn so với trao đổi chiều Re - Hệ số truyền nhiệt hệ thống trao đổi nhiệt ống xoắn bé so với hệ thống vỏ bọc chùm ống => khả trao đổi nhiêt thấp so với vỏ bọc chùm ống b) Hệ số Reynolds - Với số Reynolds tính tốn được, dòng chảy ống dòng chuyển tiếp từ chảy tần sang chảy rối - Sổ Reynolds thí nghiệm khơng có q nhiều khác biệt thay đổi thất thường - Số Reynonlds thí nghiệm E2 bé so với E1 * Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến số Reynolds - cặn bẩn nước không tinh khiết lâu ngày bám lên thành ống - rò rỷ lưu chất thí nghiệm - bơm khơng hoạt động ổn định - dịng chảy khơng đạt ổn định cần thiết dù điều chỉnh cẩn thận có bọt khí * Nguyên nhân sai số: - Sai số khi xác định lưu lượng: dịng chảy khơng đạt độ ổn định, bơm chưa hoạt động ổn định, hệ thống dụng cụ đo không đủ độ xác, q trình đọc số liệu - Sai số có rị rỉ lưu chất q trình thí nghiệm - Sai số khơng cách nhiệt tốt gây thất nhiệt mơi trường bên - sư mát nhiệt truyền vào ống dẫn - Do van khơng kín khít, phần nước nóng nước lạnh hịa vào - Nước dùng thí nghiệm khơng tinh khiết, cịn số liệu tra cứu dùng cho nước tinh khiết - Cặn bẩn nước không tinh khiết bám lên thành ống làm sai lệch lưu lượng - Sai số q trình tính tốn BÀI 4: XÁC ĐỊNH CÂN BĂNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỰ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚ Chu trình máy lạnh biểu diễn đồ thị logp-I T-S gồm trình sau 1-2: Quá 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 I SÔ 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 không khí ( C) Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ T3 Nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị ngưng tụ T4 Nhiệt độ nước lạnh T8 28,4 36,4 18 28,5 36,3 8,6 29,2 36,8 3,8 Nhiệt độ khơng khí bên ngồi buồng lạnh Ta=T3 28,4 0 28,5 0 29,2 Bảng 2- Các số liệu đo tác nhân lạnh chu trình Áp suất làm việc hệ thống Tại đầu đẩy máy nén(Pk) (bar) Tại đầu hút máy nén (P0) (bar) 19,6 5,3 18,3 4,9 18,1 4,7 Bảng 3- Các thông số R22 chu trình máy lạnh Thơng số Áp suất p (bar) Nhiệt độ t( C) Entanpy i(kJ/kg) Entropy s(kJ/kgk) Các điểm 5,3 19,6 19,6 5,3 19,6 718 1,7912 60,4 727 1,7137 39 548 1,1615 548 1,1739 II PHẦN TÍNH TỐN 1) Xác định thông số trạng thái tác nhân lạnh Từ thông số áp suất bảng 2, dựa vào bảng tra “ Các tính chất nhiệt động R22 trạng thái bão hồ” “ Các tính chất nhiệt động R22 trạng thái nhiệt” sinh viên xác định thông số R22 điểm chu trình máy lạnh ( bảng 3) 2) 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/m ) truyền qua vách theo cơng thức: Trong đó: i– Bề dày lớp thứ i, m i – Hệ số dẫn nhiệt lớp vách thứ i ( tra theo bảng 4), W/mK 1 – Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên ngồi buồng lạnh, W/m2K Chọn α1 = W/m2K 2 – Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nước bên buồng lạnh, W/m2K Chọn α2 = 1000 W/m2K Bảng –Hệ số dẫn nhiệt của số vật liệu Loại vật liệu Hệ số dẫn nhiệt (λ), W/mK Mica 0,58 Xốp cách nhiệt 0,04 Phíp 0,15 q phải = q trái = W/m2 q trước = W/m2 W/m2 q sau = W/m2 q = W/m2 q = W/m2 b Lượng nhiệt truyền qua vách (W) Q=F.q Với F diện tích vách phẳng, m2 Q phải = 6,15 * 0.118378 = 0.728 W Q trái = 14.86* 0.118378 = 1.759 W Q sau = 6.12*0.117624 = 0.72 W Q trước = 16.28 * 0.117624 = 1.915 W Q = 12.3 * 0.097968 =1.205 W Q = = 12.3 * 0.097968 =1.205 W c Tổn thất nhiệt qua vách (W) Qth= => Qth = 7,532 W d, Nhiệt lượng làm lạnh nước : Q0’ = V cpn(T8’ - T8) = 0.017*1000*4.18*(29.2-3.8)=1804.9 KJ e, Phụ tải nhiệt buồng lạnh : Qpt = Qth+ Qo' =1804.9 KJ 3) Xác định lưu lượng R22 (kg/s) làm việc chu trình máy lạnh ( bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) theo công thức: G== 4) Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ : q1 = | i3 – i2| = 727-548 =179 kJ 5) Xác định công nén đoạn nhiệt : W = i2 – i1= 727-718 = KJ 6) Hệ số làm lạnh = 18.8