Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống

III. TÍNH TOÁN CHÂN ĐỠ, TAI TREO THÁP

3 Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống

Kích thước của ống ngoài:

 Đường kính ngoài: Dn = 38 mm = 0,038 m

 Bề dày ống: δt = 3 mm = 0,003 m

 Đường kính trong: Dtr = 0,032 m

Nhiệt độ trung bình của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống: tD = ½ (tDV + tDR) = 48,46 oC. Tại nhiệt độ này thì:

Tra bảng I.2, trang 9, [1]

 Khối lượng riêng của Clorofom : ρC = 1433,503 kg/m3  Khối lượng riêng của Benzen : ρB = 848,694 kg/m3

Nên: ⇒ ρ = 1427,062 kg/m3

Tra bảng I.101, trang 91, [1]

 Độ nhớt của Clorofom : µC = 4,322 x 10-4 N.s/m2

 Độ nhớt của Benzen : µB = 4,446 x 10-4 N.s/m2

Nên: lgµ = xDlgµC + (1 – xD)lgµB = 0,99 x lg(4,322 x 10-4) + (1 – 0,99) x lg(4,446 x 10-4) = -3,364 ⇒ µ = 4,323 x 10-4 N.s/m2

 Hệ số dẫn nhiệt của Clorofom : λC = 0,1128 W/(mK)

 Hệ số dẫn nhiệt của Benzen : λB = 0,1383 W/(mK) Nên theo công thức (I.33), trang 124, [1]:

λ = λCxD + λB(1 -xD) – 0,72xD(1 -xD)(λB - λC) = 0,1129 (W/mK)

Tra bảng I.153, trang 171, [1]:

 Nhiệt dung riêng của Clorofom : CC = 1063,690 J/(kg.K)

 Nhiệt dung riêng của Benzen : CB = 1869,415 J/(kg.K) Vậy: c = cC + cB(1 - ) = 1068,967 J/(kg.K)

Áp dụng công thức V.35, trang 12, [2]: = 4,093

Vận tốc của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống:

= 0,227 m/s

Đường kính tương đương: dtđ = Dtr – dn = 0,032 – 0,016 = 0,016 m Chuẩn số Reynolds :

= 11983 > 104 : chế độ chảy rối

Áp dụng công thức 3.27, trang 110, [4] ⇒ công thức xác định chuẩn số Nusselt:

Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống.

Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1

Hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống: αD =

Dùng phép lặp: chọn tW1 = 42,3 oC Tại nhiệt độ này thì:

Tra bảng I.101, trang 91, [1]

 Độ nhớt của Clorofom : µC = 4,568 x 10-4 N.s/m2

 Độ nhớt của Benzen : µB = 4,791 x 10-4 N.s/m2

Nên: lgµ = xDlgµC + (1 – xD)lgµB = 0,99lg(4,568 x 10-4) + (1 – 0,99)lg(4,791 x 10-4) = -3,340 ⇒ µ = 4,570 x 10-4 N.s/m2

 Hệ số dẫn nhiệt của Clorofom : λC = 0,1122 W/(mK)

 Hệ số dẫn nhiệt của Benzen : λB = 0,1395 W/(mK) Nên theo công thức (I.33), trang 124, [1]:

λ = λCxD + λB(1 -xD) – 0,72xD(1 -xD)(λB - λC) = 0,1123 (W/mK)

Tra bảng I.153, trang 171, [1]:

 Nhiệt dung riêng của Clorofom : CC = 1054,450 J/(kg.K)

 Nhiệt dung riêng của Benzen : CB = 1837,075 J/(kg.K) Vậy: c = cC + cB (1 - ) = 1059,576 J/(kg.K)

Áp dụng công thức V.35, trang 12, [2]: = 4,313

Nên: NuD = 69,600

⇒ αD = 491,087 W/(m2K)

⇒ qD = αD (tD – tW1) = 491,087 x (48,46 – 42,3) = 3025,094 W/m2

⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 42,3 – 3025,094 x 4,524 x 10-4 = 40,93 oC ⇒ PrW2 = 4,239 (tra bảng I.249, trang 310, [1])

⇒ Nun = 67,372

⇒ αn = 3337,032 (W/m2K)

⇒qn = αn (tW2 – tf) = 3337,032 x (40,93 - 40) = 3108,356 W/m2

Kiểm tra sai số:

ε = 100% = 2,72 % < 5 % (thỏa)

Kết luận: tw1 = 42,3 oC và tw2 = 40,93 oC