5. Bố cục của luận ân
5.3.2. Ứng dụng phần mềm DHEX để tính tôn TBTĐN ống lồng ống
Phần mềm DHEX ( Double Pipe Heat Exchanger Design) lă phần mềm thiết kế thiết bị ống lồng ống được xđy dựng bởi Khaled Aljundi, của hêng Webbusterz Engineering Software [116].
Phần mềm được âp dụng để tính tôn, thiết kế tại trung tđm thí nghiệm, khoa Cơ khí của trường Đại học Lucian Blaga University of Sibiu (LBUS). Phần mềm với giao diện thđn thiện, thiết kế thuận tiện cho người sử dụng. Nĩ được ứng dụng để tính tôn quâ trình TĐN diễn ra giữa hai mơi chất nĩng vă lạnh khâc nhau, cụ thể ở đđy được dùng để tính tôn cho lưu chất nĩng lă dầu không vă lưu chất lạnh lă nước lạnh. Tuy nhiín, trong phần mở rộng của phía lưu chất nĩng vă lạnh, nhă thiết kế đê cho phĩp người sử dụng cĩ thể thay thế hoặc bổ sung thím câc loại chất lỏng, chất khí hay câc mơi chất khâc như câc mơi chất lạnh dùng trong hệ thống lạnh để cĩ thể âp dụng tính tôn một câch linh hoạt phù hợp với thực tế.
Trong quâ trình đi thực tập sinh tại trường Đại học TUCEB ở Rumani, tâc giả đê kết hợp lăm thí nghiệm thực nghiệm với việc âp dụng phần mềm DHEX để tính tôn TĐN trong thiết bị ống lồng ống giữa dầu không nĩng vă nước lạnh được thể hiện trong phần [phụ lục 13].
* Nhận xĩt:
Qua việc sử dụng phần mềm tính tôn thiết kế DHEX năy, ta thấy rằng phần mềm đê hỗ trợ rất nhiều trong việc tính tôn, thiết kế thiết bị TĐN trong câc hệ thống sử dụng ống lồng ống, cĩ thể ứng dụng để tính tôn thiết kế cho thiết bị TĐN ống lồng ống với câc dịng lưu chất nĩng lạnh khâc nhau như nước nĩng, nước lạnh, lăm nĩng hay lăm lạnh dầu, sữa, nước nho,… ngay cả việc sử dụng mơi chất lạnh trong câc thiết bị TĐN của hệ thống lạnh như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, thiết bị hoăn nhiệt. Sau khi nhập văo câc số liệu, câc thơng số vật lý, câc dữ liệu cần thiết đầu văo, phần mềm sẽ xử lý, tính tôn để đưa ra được câc kết quả cuối cùng như nhiệt độ mơi chất nĩng lạnh văo ra, câc kích thước cơ bản của đường ống bín trong, đường ống bín ngoăi, số cânh, chiều dăi, chiều rộng, độ cao của cânh, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt…tất cả câc kết quả trín được truy xuất ra bảng tính Excel để người sử dụng căn cứ văo đấy lăm cơ sở tính tôn, thiết kế sao cho hợp lý, vừa đảm bảo được câc thơng số kỹ thuật cần thiết lại vừa đảm bảo khả năng chế được phù hợp hơn.
Phần mềm đê giúp cho người sử dụng giảm bớt được khối lượng vă thời gian tính tôn, đưa ra được kết quả đâng tin cậy, cĩ thể lăm cơ sở cho việc chế tạo thiết bị ống lồng ống dùng trong câc hệ thống cĩ TĐN giữa câc dịng mơi chất nĩng, lạnh khâc nhau. Đặc biệt với phần mềm năy, ta cĩ thể đưa thím văo câc đại lượng, câc thơng số, số liệu, dữ liệu, vật liệu cần thiết bổ sung văo để cĩ thể tính tôn TĐN cho câc thiết bị của câc hệ thống khâc nhau một câch phong phú vă đa dạng hơn, đđy chính lă ưu điểm lớn của phần mềm DHEX.
KẾT LUẬN VĂ NHỮNG ĐĨNG GĨP CỦA TÂC GIẢ
¾ KẾT LUẬN
1- Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống lă một loại thiết bị ngưng tụ cĩ hệ số truyền nhiệt K, mật độ dịng nhiệt q rất cao, cĩ hiệu quả trao đổi nhiệt lớn, chỉ đứng sau thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm bản.
2- Đối với tất cả câc mơi chất lạnh freon, kể cả mơi chất lạnh mới (trừ NH3) đều cĩ hệ số tỏa nhiệt khi ngưng rất nhỏ (so với hệ số tỏa nhiệt của nước khi chuyển động bín trong đường ống), vì vậy tất cả câc thiết bị ngưng tụ sử dụng câc loại mơi chất lạnh ở trín đều cần phải lăm cânh về phía mơi chất lạnh với tỉ lệ lăm cânh hợp lý tùy thuộc văo từng loại mơi chất như trong bảng tổng kết đê trình băy.
3- Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống cĩ cânh cĩ hiệu quả trao đổi nhiệt cao, mật độ dịng nhiệt (qkf ) vă hệ số truyền nhiệt (K) đều khâ lớn, cụ thể qua tính tôn vă lăm thực nghiệm đê xâc định trong một trường hợp cụ thể cĩ được mật độ dịng nhiệt qkf = 7.430W/m2 ; Hệ số truyền nhiệt K= 2.010W/m2K. Vì vậy rất thích hợp để sử dụng trong câc hệ thống điều hịa khơng khí nơi cần cĩ thiết bị ngưng tụ nhỏ gọn. Đối với câc hệ thống ĐHKK trung tđm hay câc hệ thống lạnh cơng nghiệp lớn thì thiết bị ngưng tụ ống lồng ống sẽ rất gọn găng, bố trí ở những khơng gian khâc nhau, khơng địi hỏi mặt bằng cĩ diện tích quâ lớn.
4- Mơ hình tôn đưa ra để tính tôn trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cĩ cânh lă phù hợp.
¾ CÂC ĐĨNG GĨP CỦA TÂC GIẢ
1- Tổng hợp được câc kết quả đê nghiín cứu về câc loại ống cĩ cânh khâc nhau được sử dụng trong thực tế, qui trình chế tạo ống cĩ cânh, ống lồng ống loại trơn vă loại cĩ cânh, câc nghiín cứu về trao đổi nhiệt trong khơng gian hẹp.
2- Nghiín cứu đânh giâ so sânh khả năng trao đổi nhiệt khi ngưng tụ của câc mơi chất lạnh khâc nhau, nhất lă câc mơi chất lạnh mới thay thế cho câc mơi chất lạnh cũ bị cấm sử dụng, khẳng định sự cần thiết phải lăm cânh về phía mơi chất lạnh cĩ khả năng trao đổi nhiệt kĩm, xâc định được tỉ lệ lăm cânh hợp lý khi sử
dụng thiết bị ngưng tụ ống lồng ống dùng câc loại mơi chất lạnh freon khâc nhau với nước lă mơi trường giải nhiệt.
3- Đưa ra phương phâp mới để tính tôn trao đổi nhiệt trín vâch trụ cĩ cânh bằng câch xâc định bân kính tương đương, từ đĩ tính tôn được câc loại cânh cĩ biín dạng phổ biến hay được sử dụng trong thực tế hiện nay như cânh hình thang, cânh hình tam giâc, cânh hình chữ nhật.
4- Giải băi tôn tính trao đổi nhiệt của câc thiết bị ống lồng ống cĩ cânh khâc nhau như ống cĩ cânh ngang thđn, ống cĩ cânh thẳng vă cânh xoắn dọc thđn sử dụng trong thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống, đặc biệt đê xđy dựng được cơng thức để tính tôn mật độ dịng nhiệt q vă hệ số truyền nhiệt K của câc thiết bị ống lồng ống cĩ cânh mă chưa cĩ tăi liệu năo cơng bố trước đĩ.
5- Xđy dựng được mơ hình thí nghiệm thực nghiệm để so sânh với tính tôn lý thuyết. Chứng minh được tính ưu việt của thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cĩ cânh so với câc loại thiết bị ngưng tụ khâc. Trín cơ sở tính tôn đĩ cĩ thể ứng dụng triển khai văo thực tế ( Hệ thống sấy dầu kiểu ống lồng ống dùng năng lượng mặt trời, dăn lạnh trao đổi nhiệt trong hệ thống điều hịa khơng khí dùng nước biển, hệ thống thanh trùng dùng cho câc loại đồ uống…)
6- Nghiín cứu âp dụng phần mềm DHEX để tính thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống trơn lẫn ống cĩ cânh (Loại ống cĩ cânh ngang) với câc qui mơ khâc nhau về kích thước, chủng loại, thay đổi câc loại mơi chất khâc nhau thường dùng trong thực tế, từ đĩ giúp ta tiết kiệm được thời gian trong tính tôn thiết kế với kết quả cĩ thể dùng để tham khảo tương đối chính xâc. Tâc giả đê thănh cơng trong việc âp dụng phần mềm DHEX để tính tôn, so sânh với thiết bị thí nghiệm ống lồng ống thực tế tại trường Đại học kỹ thuật xđy dựng TUCEB, Rumani.
DANH MỤC CÂC CƠNG TRÌNH CỦA TÂC GIẢ ( Đê được cơng bố liín quan đến đề tăi luận ân )
1. Võ Chí Chính, Hồ Trần Anh Ngọc, Nguyễn Xuđn Bình (2007), “Đânh giâ khả năng tỏa nhiệt khi ngưng của câc mơi chất lạnh”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ-
ĐHĐN, số 20-2007, tr. 140÷147.
2. Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính (2009), “Nghiín cứu thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng trong hệ thống lạnh”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ-
ĐHĐN, số 34-2009, tr. 16÷22.
3. Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính (2011), “Nghiín cứu câc yếu tố ảnh hưởng đến quâ trình ngưng tụ của mơi chất”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN, số 42- 2011, tr. 50÷57.
4. Ho Tran Anh Ngoc, Radu Reff (2012), "So sânh phđn tích quâ trình ngưng tụ của hệ thống lạnh lăm mât bằng nước hoặc khơng khí trong điều kiện khí hậu Việt Nam – (A comparative analysis of the condensing processes in air-cooled and water-cooled refrigeration systems under vietnam’s climate conditions)”,
TĂI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] PGS.TS. Nguyễn Bốn (2005), Tính tôn thiết bị trao đổi nhiệt, Nhă xuất bản Đă Nẵng.
[2] PGS.TS. Nguyễn Bốn, PGS.TS. Hoăng Ngọc Đồng (1999), Nhiệt kỹ thuật, NXB Giâo Dục, Hă Nội.
[3] PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi, PGS.TS. Phạm Văn Tùy (1992), Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhă xuất bản Khoa học vă Kỹ thuật Hă Nội.
[4] PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi, PGS.TS. Phạm Văn Tùy, PGS.TS. Đinh Văn Thuận (1995), Kỹ thuật lạnh ứng dụng, Nhă xuất bản Khoa học vă Kỹ thuật Hă Nội. [5] PGS.TS. Trần Thanh Kỳ (1992), Mây vă thiết bị lạnh, Đại học Quốc gia HCM [6] PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi, PGS.TS. Phạm Văn Tùy (1993), Tủ lạnh, tủ kem, mây
đâ, mây điều hịa khơng khí, Nhă xuất bản Khoa học vă Kỹ thuật Hă Nội.
[7] PGS.TS. Đinh Văn Thuận, PGS.TS. Võ Chí Chính (2005), Hệ thống mây vă thiết bị lạnh, Nhă xuất bản Khoa học vă Kỹ thuật Hă Nội.
[8] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hă Mạnh Thư (1999), Thiết bị trao đổi nhiệt, Nhă xuất bản Khoa học vă Kỹ thụđt, Hă Nội.
[9] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1999), Mây vă thiết bị lạnh, Nhă xuất bản Giâo dục Hă Nội.
[10] PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi, PGS.TS. Phạm Văn Tùy (1998), Mơi chất lạnh, Nhă xuất bản Giâo dục Hă Nội.
[11] Trần Đức Ba (1986), Kỹ thuật lạnh đại cương, tập 1, Nhă xuất bản Đại học vă Trung học chuyín nghiệp.
[12] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ (1996), Băi tập kỹ thuật lạnh, Nhă xuất bản Giâo dục.
[13] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú (1999), Truyền nhiệt, Nhă xuất bản Giâo dục.
[14] Nguyễn Xuđn Tiín (1979), Băi tập kỹ thuật lạnh, Trường Đại học Bâch Khoa Hă Nội.
[15] PGS.TS. Hoăng Đình Tín, TS. Lí Quế Kỳ (1989), Cơ sở truyền nhiệt, Trường Đại học Bâch Khoa TPHCM.
[16] Võ Chí Chính, Hồ Trần Anh Ngọc, Nguyễn Xuđn Bình (2007), “Đânh giâ khả năng tỏa nhiệt khi ngưng của câc mơi chất lạnh”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN, số 20-2007, tr. 140÷147.
[17] Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính (2009), “Nghiín cứu thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng trong hệ thống lạnh”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ-
ĐHĐN, số 34-2009, tr. 16÷22.
[18] Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính, Hoăng Dương Hùng (2010), “Thiết kế hệ thống sấy dầu FO dùng cho lị hơi bằng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống sử dụng năng lượng mặt trời”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN, số 39- Quyển 2- 2010, tr. 7÷14.
[19] Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính (2011), “Nghiín cứu câc yếu tố ảnh hưởng đến quâ trình ngưng tụ của mơi chất”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN,
số 42- 2011, tr. 50÷57.
[20] Nguyễn Quanh Minh, Hồ Trần Anh Ngọc (2011), “Mơ phỏng truyền nhiệt bằng phần mềm động lực học chất lỏng tính tôn star -ccm+”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN, số 44- 2011, tr. 73÷80.
[21] Hồ Trần Anh Ngọc, Võ Chí Chính, Nguyễn Duy Linh (2008), “Nghiín cứu thực nghiệm vă triển khai ứng dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống cĩ cânh sử dụng trong hệ thống lạnh”, Đề tăi nghiín cứu khoa học cấp Bộ, Mê số: B2007- ĐN06- 03, 2007-2008.
[22] Hồ Trần Anh Ngọc (2011), “Nghiín cứu ứng dụng năng lượng mặt trời để sấy dầu FO cho lị hơi dùng cơng nghệ trao đổi nhiệt ống lồng ống”, Đề tăi nghiín cứu khoa học ĐHĐN, mê số: T-2010, năm 2010.
[23] Hồ Trần Anh Ngọc (2012), “Nghiín cứu dùng nước biển lăm điều hịa khơng khí phục vụ cho câc Resort ven biển tại thănh phố Đă nẵng sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ- ĐHĐN, số 60- 2012, tr. 69÷77.
[24] Ho Tran Anh Ngoc, Radu Reff (2012), “So sânh phđn tích quâ trình ngưng tụ của hệ thống lạnh lăm mât bằng nước hoặc khơng khí trong điều kiện khí hậu Việt Nam – (A comparative analysis of the condensing processes in air- cooled and water-cooled refrigeration systems under vietnam’s climate conditions)”, Tạp chí Khoa học vă Cơng nghệ- ĐHĐN, số 12(61- Quyển 1) - 2012, tr. 53÷57.
[25] Câc bản thơng tin Ozơn vă biến đổi khí hậu câc số từ 2000- 2003, Văn phịng cơng ước Quốc tế.
[26] Câc tăi liệu về mơi chất lạnh của hêng Dupont, ICI.
[27] Câc tạp chí Khoa học vă Cơng nghệ Nhiệt từ năm 1999-2006 [28] - Tăi liệu kỹ thuật của hêng Copeland- Mỹ.
- Tăi liệu kỹ thuật của hêng Mycom- Nhật. - Tăi liệu kỹ thuật của hêng Daikin- Nhật.
- Tăi liệu kỹ thuật của hêng Danffoss- Đan Mạch. - Tăi liệu kỹ thuật của hêng LG- Hăn Quốc.
[29] Đoăn Văn Nghị (2010), Phương phâp tính truyền nhiệt qua vâch cĩ cânh câc loại, Luận văn thạc sĩ tại Đại học Đă Nẵng.
[30] Nghị định thư Montreal về câc chất lăm suy giảm tầng Ozơn- Chương trình Quốc gia về bảo vệ tầng Ozơn.
[31] Phạm Lí Dần, Đặng Quốc Phú (1998), Băi tập Cơ sở kỹ thuật nhiệt, NXB Giâo Dục, Hă Nội.
[32] TS. Lí Quý Kỳ, PGS.TS. Hoăng Đình Tín (1990), Cơ sở kỹ thuật truyền nhiệt, Đại học Quốc gia thănh phố Hồ Chí Minh.
[33] Hoăng Đình Tín (2001), Truyền nhiệt vă tính tôn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học vă Kỹ thuật, Hă Nội.
[34] Hoăng Đình Tín, Bùi Hải (1993), Băi tập Nhiệt kỹ thuật, NXB Trường Đại học Bâch khoa Thănh phố Hồ Chí Minh.
[35] Nguyễn Đình Trí, Tạ Văn Đĩnh, Nguyễn Hồ Quỳnh (1999), Tôn học cao cấp,
Tiếng nước ngoăi
[36] Shan K. Wang (1993), Handbook of air conditioning and refrigeration, McGraw- Hill, Inc, New York.
[37] Wilbert F. Stoecker, Jerold W. Jones (1982), Refrigeration & air conditioning,
second edition, , McGraw- Hill, international editions.
[38] Andrew D. Althouse (1988), Modern refrigeration and air conditioning, The goodheart - Willcox, Inc, Holland.
[39] Berlitz T., Lemke N., Satzger P., and Ziegler F., (1998), “Cooling machine with integrated cold storage”, International journal of Refrigeration, volume 21, pp.157-161.
[40] Roger W Haines/C.Lewis Wilson, HVAC Sytems Design Handbook, McGraw- Hill, Book Company.
[41] Schack A., (1989), Industrieller Waermeuebergang, Springer Verlag.
[42] Stefan K.,(1998), Warmeubergang beim Kondensieren und beim Sieden,
Springer VerlagBerlin - New York.
[43] Wagner W., (1993), Waermeaustauscher, Vogel Buchverlag. [44] Anthony F. Mills (1995), Heat and mass transfer, Irwin.
[45] Wilbert F.Stoecker / Jerold W.Jones, Refrigeration and Air Conditioning. McGraw- Hill- Book Company, Singapore .
[46] Allan D. Kraus, Abdul Aziz, James Welty (2001), Extended surface heat transfer, John Wiley and Sons, inc.
[47] John H. Lienhard IV, John H. Lienhard V, A heat transfer text book, Phologiston press Cambridge, Massachuselt, U.S.A.
[49] Billy C Langley (1978), Reffrigeration and Air Conditioning, Reston Publishing Company.
[50] A.D. Althouse/ C.H.Turnquist/ A.F Bracciano, Modern Refrigeration and Air Conditioning, The goodheart Willcox Company, inc.
[51] Beutler A., Wagner A., Hoffmann I., Grelter I., Schreler S. and Alefeld G. (1996), “Surfactants and fluid properties”, International journal of Refrigeration, volume 19, pp. 342-346.
[52] Incropera, F. P. and D. P. DeWitt (2002), Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Edition, John Wiley and Sons Inc., New York .
[53] Thomas, L.C. (1999), Heat Transfer – Professional Version, 2nd edition, Capstone Publishing Corp.
[54] Ìengel, Yunus A. (2003), Heat Transfer: A Practical Approach, 2nd edition,
McGraw-Hill, New York.
[55] J. Braz. Soc. Mech. (2000), “Turbulent Heat Transfer and Pressure Drop in Pinned Annular Regions”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences, Sci. volume 22, series1, Rio de Janeiro.
[56] Braga, C.V.M and Saboya, F.E.M.(1986), "Turbulent Heat transfer & Pressure Drop in Smooth and Finned Annular Ducts", Eighth International Heat Transfer Conference,San Francisco,California, Volume 6, pages 2831-2836 [57] Braga, C.V. M. and Saboya, F. E. M. (1988), "Analysis of Thermal
Performance of Pinned and Finned Walls Subjected to Convection", Second Brazilian Meeting on Thermal Sciences, Sêo Paulo, Brazil, pages 229-232. [58] Braga, S. L. and Saboya, F. E. M. (1996), "Turbulent Heat Transfer and
Pressure Drop in an Internally Finned Equilateral Triangular Duct",
[59] Kern, D. Q. and Kraus, A. D. (1972), Extended Surface Heat Transfer, McGraw-Hill, New York.
[60] Kreith, F. (1973), Principles of Heat Transfer, Intext Educational Publishers, New York.
[61] Patankar, S. V., Ivanovic, M. and Sparrow, E. M. (1979), "Analysis of Turbulent Flow and Heat Transfer in Internally Finned Tubes and Annuli", J. Heat Transfer, Vol. 101, pp. 29-37.
[62] Saboya, F. E. M. and Sparrow, E. M. (1974), "Local and Average Transfer Coefficients for One-Row Plate Fin and Tube Heat Exchanger Configurations", Journal of Heat Transfer, Vol. 96, pp. 265-272.
[63] Taborek, J. (1997), "Double-Pipe and Multitube Heat Exchangers with Plain and Longitudinal Finned Tubes", Heat Transfer Engineering, Vol. 18, No 2, pp.34 – 45.
[64] Braga, C. V. M. (1987), "Theoretical and Experimental Analysis of the Thermal and Hydraulic Performances of Smooth and Finned Annular Regions" (in Portuguese), Ph.D. Thesis, Department of Mech. Engineering, PUC-Rio, Rio de Janeiro, Brazil.
[65] Timothy J. Rennie (2004),“Numerical & experimental studies of a doublepipe helical heat exchanger”, A thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of the requirements of the degree of Doctor of Philosophy Montreal, Department of Bioresource Engineering McGill University.
[66] Acharya, N., Sen, M., and H. C. Chang (1992), “Heat transfer enhancement in coiled tubes, by chaotic mixing”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.35(10):2475-2489.
[67] Acharya, N., Sen, M., and H. C. Chang (2001), “Analysis of heat transfer enhancement in coiled-tube heat exchangers”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 44: 3189-3199.
[68] Allen, P. L. and O. J. Ajele (1994), “Optimum configuration of natural convection shelland- coil heat exchanger with respect to thermal performance”, Proceedings of the 1994 Annual Conference, June 27-30, San Jose, California, American Solar Energy Society, 292-297.
[69] ASHRAE (1998). Ch. 8: Thermal Properties of Foods. In: Refrigeration