Báo cáo thí nghiệm môn học động lực học truyền nhiệt

NHẬN XÉT: - Qua bài thí nghiệm giúp chúng em hiểu rõ hơn về quá trình làm lạnh trong thực tế. Quá trình luôn diễn ra có kèm theo quá trính quá nhiệt và quá lạnh. - Các sensor đo nhiệt độ cho kết quả khá hợp lí. Tuy nhiên vẫn có sai số do các khoảng thời gian đọc các số liệu khác nhau trong bài thí nghiêm.

1.2.1.1.1.1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 2018 – 2019  BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MƠN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC & TRUYỀN NHIỆT LỚP LÝ THUYẾT: L03-A LỚP THÍ NGHIỆM: L07 (Tiết 2-4 Thứ 5) STT Họ tên Huỳnh Hưng Đạo Bào Ngọc Thảo Phạm Minh Đăng Nguyễn Minh Đức Trần Văn Thanh MSSV 1710930 1710296 1710064 1713113 Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN HẠNH Bình Dương ngày 25 tháng 05 năm 2019  BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG ẨM VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT TRONG ỐNG KHÍ 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 1.2.2 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 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 : Bảng 1: Quạt li tâm 5: Nhiệt kế ướt 9: Bình đong 2: Ống gió 6: Thiết bị đo tốc độ gió 10: Tiết lưu 3: Nhiệt kế khô 7: Áp kế đo bay 11: Quạt 13: Máy nén 4: Dàn bay 8: Áp kế đo ngưng tụ 12: Dàn ngưng tụ - 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 - 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, xác định: -Biểu diễn 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, tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau: Tiến hành thí nghiệm đợt 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: Các thông số trạng thái khơng khí ẩm: Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần 34 29 25,92 100,40 21 20 14,88 58,77 Lần 34 29 25,92 100,40 22 21,5 16,51 63,94 Lần 34 29 25,92 100,40 23 22,5 17,60 67,73 Lần 34 29 25,92 100,40 21 20 14,88 58,77 Thí nghiệm đợt Khơng khí trước dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Khơng khí sau dàn lạnh tk(oC) tư(oC) d(g/kg) I(kJ/kg) Lần 34 29 25,92 100.40 21 21 15,97 61,53 Lần 34 29 25,92 100,40 20 19,5 14,47 57,71 Lần 34 29 25,92 100,40 19 19 14,06 54,64 Lần 34 29 25,92 100,40 15 14 10,49 41,38 Từ bảng nước nước bão hòa (theo nhiệt độ): - Khơng khí trước dàn lạnh : tư = 290C ta tra được: t = 250C ⇒ p = 0,03166 bar t = 300C ⇒ p = 0,04241 bar Ta nội suy tuyến tính : ph = (0,04241 0,03166) + 0,03166 = 0,04 bar d = 0,622 = 0,622 = 0,02592 kg/kg = 25,92 g/kg I = Ik + Ih = cpkt + d(2500 + 1,82t) = 1.34 + 0,02592(2500 + 1,82.34) = 100,40 kJ/kg - Khơng khí sau dàn lạnh : - tư = 210C ta tra được: - t = 200C ⇒ p = 0,02337 bar - t = 250C ⇒ p = 0,03166 bar - Ta nội suy tuyến tính : - ph = (0,03166 0,02337) + 0,02337 = 0,025028 bar - d = 0,622 = 0,622 = 0,015967 kg/kg = 15,97 g/kg - I = Ik + Ih = cpkt + d(2500 + 1,82t) = 1.21 + 0,015967(2500 + 1,82.21) = 61,53kJ/kg Bảng 5: Các thông số khác liên quan đến không khí ẩm Thí nghiệm đợt Vận tốc gió Nhiệt độ gió Lượng ẩm tách khỏi ống v(m/s) khỏi ống( Thí nghiệm đợt 2oC) (ml) Lần Vận tốc5,48 gió Nhiệt độ gió 24,5 Lượng 440 ẩm tách Lần khỏi ống v(m/s) 5,37 o khỏi ống( 24 C) (ml) Lần 4,55 Lần 4,18 420 23 400 21 385 Lần 4,31 21,5 280 Lần 4,05 20 260 Lần 3,40 19,5 230 Lần 1,33 17 90 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 Áp suất ngưng tương ứng tụ đọc áp (oC) kế (kgf/cm2) Nhiệt độ ngưng tụ tương ứng (oC) Lần 5,5 7,89 17 46 Lần 10,33 17,5 47,16 Lần 5,5 7,89 16 43,57 Lần 5,5 7,89 17 46 Thí nghiệm đợt Áp suất bay Nhiệt độ sơi Áp suất ngưng Nhiệt độ đọc tương ứng tụ đọc áp ngưng tụ áp kế (oC) kế (kgf/cm2) tương ứng (kgf/cm2) (oC) Lần 5,5 7,89 17 46 Lần 5,5 7,89 17 46 Lần 5,5 7,89 16,5 44,79 Lần 5,32 16,5 44,79 Từ bảng tính chất nhiệt động R22 trạng thái bão hòa - Áp suất bay áp kế: p = 5,5 kgf/cm2 = 5,39 bar ptd = pkq + p = + 5,39 = 6,39 bar Ta tra được: p = 6,217 bar ⇒ t = 0C p = 6,411 bar ⇒ t = 0C Ta nội suy tuyến tính : ts = (8 7) + = 7,89 0C - Áp suất ngưng tụ áp kế: p = 17 kgf/cm2 = 16,67 bar ptd = pkq + p = + 16,67 = 17,67 bar Ta tra t = 46 0C Tương tự ta tính thơng số cịn lại Xử lý số liệu : Lưu lượng KK qua ống: G = f⍵ρ Trong đó: f: tiết diện ngang ống: f = 0,104.0,105 = 0,01092 m2 ⍵: tốc độ dòng (m/s) ρ: khối lượng riêng (kg/m3) Bảng 8: Kết lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh nhiệt lượng nhả qua dàn lạnh Thí nghiệm đợt Khối lượng riêng Lưu lượng KK qua KK đầu ống khí động Lần Lần Lần Lần 1,182 1,184 1,188 1,196 0,071 0,069 0,059 0,055 Lượng ẩm tách Nhiệt lượng KK nhả sau dàn lạnh 705,456 584,361 441,792 546,48 2,9557 2,5157 1,9275 2,9557 Thí nghiệm đợt Khối lượng riêng Lưu lượng KK qua Lượng ẩm tách KK đầu ống khí động ( Lần Lần Lần Lần 1,194 1,2 1,202 1,214 0,056 0,053 0,045 0,018 Nhiệt lượng KK nhả sau dàn lạnh 334,32 364,11 320,22 166,644 Theo bảng tính chất vật lý khơng khí ta nội suy tuyến tính ra: 2,1767 2,2626 2,0592 1,0624 Lưu lượng khơng khí: Gkk = 0,01092.5,48.1,182 = 0,071 (m3/s) Gkk = 0,011024.5,37.1,184 = 0,069 (m3/s) Tương tự ta tính giá trị cịn lại: Nhiệt lượng khơng khí nhả qua dàn lạnh 0,071.(100,4 – 58,77) = 2,9557 (kJ/s) 0,056.(100,4 – 61,53) = 2,1767 (kJ/s) Tương tự ta tính giá trị lại: Lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh 0,071.(25,92 – 14,88) = 0,78384 (g/s) Lượng ẩm tách = = 0,78384.15.60 = 705,456 (g) 0,056.(25,92 – 15,97) = 0,5572 (g/s) Lượng ẩm tách = = 0,5572.10.60 = 334,32 (g) Tương tự ta tính giá trị lại Ta quy đổi g = 1ml Bảng 10: Bảng so sánh lượng ẩm tách khỏi dàn lạnh tính tốn thực tế Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần - Thí nghiệm đợt Lượng ẩm tách theo tính tốn (ml) Lượng ẩm tách theo thực tế (ml) 705,456 440 584,361 420 441,792 400 546,48 385 Thí nghiệm đợt Lượng ẩm tách theo tính tốn (ml) Lượng ẩm tách theo thực tế (ml) 334,32 280 364,11 245 320,22 250 166,644 260 Nhận xét: Từ bảng 10 ta thấy nhìn chung giá trị thực tế lượng ẩm tách tính tốn lớn so với giá trị thực tế - Nguyên nhân gây sai lệch:  Đọc sai số thí nghiệm  Làm sai quy trình thí nghiệm  Sử dụng dụng cụ chưa xác  Do tính tốn sai làm trịn 10 Hình 3.1: Bộtraođổinhiệtdạngốngxoắn Hình 3.2: Vỏbọcchùmống 18 Hình 3.3: Bộ đo lưu lượng nước nóng nước lạnh FI2 FI2 - Có cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào nước nóng nước lạnh qua trao đổi nhiệt Nhiệt độ hiển thị hình Hình 3.4: Mànhìnhhiểnthị Các đặc điểm kỹ thuật: - Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0.1 m2, kí hiệu E2 19 - Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngồi ống 12 mm, bề dày 1mm, chiều dài 3500 mm - Ống bọc 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 - 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: 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: 20 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 TI3 TI4 nóng lạnh 630 640 650 660 670 720 710 710 710 720 56,4 60 65,1 65,2 66,5 50,6 53,4 57,4 58,5 59,1 37,6 32,8 33,9 34,9 35,8 32,2 38,8 40,9 42,1 43 5,8 6,6 7,7 7,7 7,4 5,4 7,2 7,2 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nóng lạnh 640 650 680 700 740 720 830 720 710 710 65,6 65,2 65 65,2 64,7 58,1 57,9 58,4 58,7 58,6 37,5 38,7 39 39,2 39,6 43,3 44,6 45,4 45,7 46 7,4 7,3 6,6 6,5 6,1 5,8 5,9 6,4 6,5 6,4 21 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nóng lạnh 390 400 420 400 400 740 690 740 770 850 64,5 64,3 64 64,2 63,9 55,9 56,2 56,1 56,5 55,4 39,5 39,8 39,6 39,6 39,7 44,2 44,3 44,2 44,3 44 8,6 8,1 7,9 7,7 8,5 4,7 4,5 4,6 4,7 4,3 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nóng lạnh 390 390 420 400 500 740 780 710 830 890 63,7 63,7 63,5 63,6 63,8 55,3 55,4 55,5 55,8 56,5 39,6 39,6 39,6 39,7 39,9 44,2 44,2 44,2 44,2 44,3 8,4 8,3 7,8 7,3 4,6 4,6 4,6 4,5 4,4 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt chiều: 22 Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nón lạn Q Q g h nóng lạnh η k Re 63072056,450,637,632,2 5,8 5,4 4,18 4,48 107,2 18,6 1766,74 3,98 4891455 640710 60 53,432,838,8 6,6 4,83 4,91 101,7 20,25 1873,24 3,93 5062780 65071065,157,433,940,9 7,7 5,71 5,72 100,2 23,07 1944,81 3,93 5429023 66071065,258,534,942,1 7,7 7,2 5,79 5,88 101,6 23,05 1975,41 3,93 5511104 67072066,559,135,8 43 7,4 7,2 5,65 5,96 105,5 22,62 1963,61 3,98 5390791 E1 (vỏbọcchùmống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nón lạn Q Q g h nóng lạnh η k Re 64072065,658,137,543,3 7,4 5,8 5,4 4,8 88,93 20,7 2050,46 3,98 5540856 65083065,257,938,744,6 7,3 5,9 5,41 5,63 104 19,15 2221,58 4,59 6373727 680720 65 58,4 39 45,4 6,6 6,4 5,12 5,3 103,5 19,07 2174,4 3,93 5540856 70071065,258,739,245,7 6,5 6,5 5,19 5,3 102,2 18,76 2174,4 3,93 5475624 74071064,758,639,6 46 6,1 6,4 5,15 5,22 101,4 18,14 2230,98 3,93 5452224 E2 (ốngxoắn) trao đổi nhiệt chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nón lạn Q Q g h nóng lạnh η k Re 39074064,555,939,544,2 8,6 4,7 3,83 3,99 104,5 17,52 1806,66 2,62 19213621 40069064,356,239,844,3 8,1 4,5 3,69 3,57 96,53 17,45 1752,02 2,44 17915404 23 420740 64 56,139,644,2 7,9 4,6 3,79 3,91 103,3 17,41 1798,48 2,62 19173425 40077064,256,539,644,3 7,7 4,7 3,51 4,16 118,4 17,68 1643,47 2,72 20034553 40085063,955,439,7 44 8,5 4,3 3,88 4,2 108,3 17 1887,1 3,01 21886168 E2 (ốngxoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 nón lạn Q Q g h nóng lạnh η k Re 39074063,755,339,644,2 8,4 4,6 3,73 3,91 104,6 16,77 1844,02 2,62 19014310 39078063,755,439,644,2 8,3 4,6 3,69 4,12 111,6 16,83 1814,9 2,76 20042110 42071063,555,539,644,2 4,6 3,83 3,75 97,87 16,82 1885,42 2,51 18243460 40083063,655,839,744,2 7,8 4,5 3,56 4,29 120,5 17,02 1730,54 2,94 21415723 50089063,856,539,944,3 7,3 4,4 4,17 4,5 108,1 17,4 1979,39 3,15 23108274 Nhậnxét: - Đối với dạng vỏ bọc chùm ống hệ số k trường hợp trao đổi nhiệt ngược chiều lớn trường hợp chiều - Đối với dạng ống xoắn hệ số k trường hợp trao đổi nhiệt chiều gần trường hợp ngược chiều -Sai số liệu không nhiều ngun nhân :  Q trình đo cịn sai số việc tính tốn thời gian, đọc liệu,  Việc tính tốn cịn làm trịn số  Độ xác máy móc cịn sai số không đáng kể - Hệ số Reynold thông số đặc trưng cho đối lưu cững bức, thể mối tương quan lực quán tính tính nhớt, biểu thị đồng dạng dòng chất lỏng trường tốc độ Đối với vỏ bọc chùm ống theo bảng số liệu tính tốn nhận hệ số Reynold lưu động ngược chiều có giá trị lớn lưu động chiều, Đối với 24 ống xoắn hệ số Reynold lưu động chiều ngược chiều có giá trị khơng chênh lệch q nhiều BÀI 4: XÁC ĐỊNH CÂN BĂNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỰ 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 nước 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 Biết cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm Biết đọc số liệu thiết bị thí nghiệm 4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 4.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm - Mơ hình làm lạnh nước khơng khí Các cảm biến nhiệt độ lắp trực tiếp thiết bị 4.2.2 Mơ tả thí nghiêm Để làm lạnh nước buồng lạnh, thí nghiệm sử dụng hệ thống lạnh với tác nhân lạnh R22 có sơ đồ nguyên lý mơ tả hình Máy nén (A) nén R22 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R22 sau ngưng tụ thiết bị ngưng tụ giải nhiệt khơng khí (B) vào bình chứa cao áp (C) Sau lỏng R22 từ (C) qua van tiết lưu để giảm áp suất từ p k đến p0 vào thiết bị bay làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) dàn lạnh (J) Hơi R22 khỏi (K) (J) áp suât p0 hút vào (A) trình chu trình lặp lại 25 Chu trình máy lạnh biểu diễn đồ thị log(p)-I T-S gồm trình sau: 1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt máy nén 2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp 26 3-4: Quá trình tiết lưu van tiết lưu 4-1: Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp thiết bị bay 4.3 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 đinh: - Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk 4.4 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 (oC) 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 Nhiệt độ khơng khí bên ngồi buồng lạnh Ta = T3 32,6 40,1 14,5 32,6 32,3 39 7,1 32,3 32,5 39,3 3,4 32,5 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) 18,1 3,6 18,13 3,8 18,27 3,86 27 Bảng 3- Các thơng số R22 chu trình máy lạnh Các điểm Thông số Áp suất p (bar) 3,86 18,27 11,5 3,86 Nhiệt độ t (oC) -7,6 71,9 47,4 -7,6 Entanpy i (kJ/kg) 701,84 740,59 559,2 559,2 Entropy s (kJ/kg) 1,76 1,76 0,97 1,196 4.5 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 R22 trạng thái bão hồ” “ Các tính chất nhiệt động R22 trạng thái nhiệt” sinh viên xác định thơng số R22 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 truyền vào qua vách buồng lạnh chênh lệch nhiệt độ b.1 Tính mật độ dịng nhiệt q(W/m2) truyền qua vách theo công thức: q= Trong đó: - Bề dày lớp thứ i, m - Hệ số dẫn nhiệt lớp vách thứ i ( tra theo bảng 4), W/mK - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bên ngồi buồng lạnh, W/m2K Chọn = W/m2K - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nước bên buồng lạnh, W/m2K Chọn = 1000 W/m2K Ta có: = 3,8mm = 0,0038m = 0,15 W/mK = 10mm = 0,01m = 0,04 W/mK = 4,22mm = 0,00422m 28 = 0,58 W/mK Lượng nước: 24kg Chiều cao mực nước: 240mm Tính tốn: Mật độ dòng nhiệt q () truyền qua vách: + Trước: gồm mica qtrước = = = 166,91 (W/m2) + Sau: gồm phíp, xốp qsau = 65,91 (W/m2) + Trái: gồm phíp qtrái = 151,3 (W/m2) + Phải: gồm phíp, xốp qphải = 65,91 (W/m2) + Dưới: gồm phíp qdưới = 151,3 (W/m2) q trước q sau q trái q phải q 166,91 (W/m2) 65,91 (W/m2) 151,3 (W/m2) 65,91 (W/m2) 151,3 (W/m2) b.2 Lượng nhiệt truyền qua vách (W) Q = F.q Với F diện tích vách phẳng, m2 Fdưới = 0,09 (m2) Ftrước = Fsau = Ftrái = Fphải = 0,0735 (m2) Qtrước = Ftrước.qtrước = 0,0735.166,91 = 12,27 (W) 29 Qsau = Fsau.qsau = 0,0735.65,91 = 4,84 (W) Qtrái = Ftrái.qtrái = 0,0735.151,3 = 11,12 (W) Qphải = Fphải.qphải = 0,0735.65,91 = 4,84 (W) Qdưới = Fdưới.qdưới = 0,09.151,3 = 13,617 (W) b.3 Tổn thất nhiệt qua vách (W) Qtth = = 46,687 (W) b.4 Nhiệt lượng làm lạnh nước Q0’ = Vcpn(T8’ – T8)= 0,002.1000.4,18.103.(27,9-3,4)= 2048200(W) Trong đó: V – Thể tích nước làm lạnh, m3 Với thể tích nước V = 20 (lít)= 0,002 (m3) – Khối lượng riêng nước, = 1000 kg/m3 T8 – Nhiệt độ nước sau làm lạnh, oC T8’ – Nhiệt độ nước trước làm lạnh, oC cpn – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp nước, kJ/kgK Chọn cpn = 4,18 kJ/kgK b.5 Phụ tải nhiệt buồng lạnh (W) Q0 = Qtth + Q0’ = 2048246,687 (W) Bảng 4- 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 30 c Xác định lưu lượng R22 (kg/s) làm việc chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất lạnh qua môi trường xung quanh) theo cơng thức: GR22 = = =14357,54 (kg/s) Trong đó: Q0 – Phụ tải buồng lạnh, kW i1, i4 – Entanpy R22 điểm bảng 3, kJ/kg d Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk (kW) Qk = qk.GR22 = (i2 – i3).GR22 = (740,59 – 559,2).14357,54 = 2604,314(kW) e Xác định lưu lượng khơng khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s) Gkk = = = 0,381 (kg/s) Với cp3 = cp4 = 1,005 (kJ/kg.độ) f Xác định công nén đoạn nhiệt máy nén W (kW) W = GR22(i2 – i1) = 14357,54.(740,59 – 701,84) = 556354,68 (kW) g Xác định hệ số làm lạnh (COP) chu trình COP = = = 0,786 4.6 NHẬN XÉT: - Qua thí nghiệm giúp chúng em hiểu rõ trình làm lạnh thực tế Quá trình ln diễn có kèm theo q trính q nhiệt lạnh - Các sensor đo nhiệt độ cho kết hợp lí Tuy nhiên có sai số khoảng thời gian đọc số liệu khác thí nghiêm  Tài liệu tham khảo: - Sách tập: Nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt (Thầy Hồng Đình Tín) - Giáo trình: Nhiệt động truyền nhiệt (Thầy Nguyễn Văn Hạp) 31 32 ... 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, tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau: Tiến hành thí nghiệm đợt Thí nghiệm đợt... cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm Biết đọc số liệu thiết bị thí nghiệm 4.2 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM 4.2.1 Thiết bị vật tư thí nghiệm - Mơ hình làm lạnh nước khơng khí Các cảm biến nhiệt độ lắp trực tiếp... giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk 4.4 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