Do quá trình sôi và quá nhiệt khá nhanh, độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit được thể hiện trong Hình 3.1.
Hình 3. 1. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit
Trong đó:
- ∆𝑇lm: độ chênh nhiệt độ trung bình Logarit (oC) - Nhiệt độ trung bình bề mặt Ts = 115oC
- Nhiệt độ trung bình của lưu chất ở trạng thái lỏng đầu vào Ti = 40oC - Nhiệt độ trung bình của lưu chất ở trạng thái hơi đầu ra To = 107oC Ta có: ∆Tmax = Ts - Ti = 115 - 40 = 75oC ∆Tmin = Ts - To = 115 - 107 = 8oC ∆T𝑙𝑚 = ∆𝑇𝑚𝑎𝑥−∆𝑇𝑚𝑖𝑛 ln (∆𝑇𝑚𝑎𝑥 ∆𝑇𝑚𝑖𝑛) = 75−8 ln (758) = 29,93oC
Từ các mô hình thí nghiệm của các nghiên cứu trước như [37 - 40], với hệ số truyền nhiệt tổng U = 2845 (W/m2.độ), nhiệt độ nước đầu vào từ 40 - 60oC, chiều dài
mẫu A là 140 mm, chiều dài mẫu B là 165 mm, nhiệt độ đầu ra trong khoảng 110oC,
21
phương pháp tính toán tương tự đã tính cho mẫu C với nhiệt lượng truyền qua thiết bị Q = 280 W. Ta có:
Mật độ dòng nhiệt (2-5): 𝑞 = 𝑈 × ∆T𝑙𝑚 = 2845 × 29,93 = 85150,85 (𝑚𝑊2)
Diện tích trao đổi nhiệt (2-6): 𝐴 = 𝑄𝑞 =85150,85280 = 3,29 x 10-3 (m2) Trong đó: A = 2a x L x 10
Ta có: 𝐿 = 𝐴
2𝑎 ×10 = 3,29 × 10−3
2 × 0,9 × 10−3 × 10= 0,183 (m2)
Ta chọn kênh micro mẫu C có kích thước là: L = 185 (mm).
Các thiết bị bay hơi kênh micro được chế tạo bằng nhôm do hãng Nikkei Siam sản xuất. Với hệ số dẫn nhiệt là 237 (W/m.K), khối lượng riêng 2700 (kg/m3), nhiệt dung riêng đẳng áp 904 (J/kgK). Mỗi kênh micro có 10 kênh hình vuông với thông số hình học được thể hiện trong Bảng 3.1 và Hình 3.2. Thiết bị tản nhiệt kênh micro hình chữ nhật được sử dụng trong thí nghiệm như Hình 3.3.
Bảng 3. 1: Thông số hình học kênh micro
STT Chiều dài (mm) Chiều rộng
(mm) Chiều dày (mm) Đường kính thủy lực (mm) A 140 14 2,2 0,9 B 165 14 2,2 0,9 C 185 14 2,2 0,9
22
Hình 3. 2. Kích thước hình học của kênh micro
23
Ngoài ra để so sánh đặc tính truyền nhiệt và hiệu quả năng lượng của kênh micro, thí nghiệm được thực hiện với kênh mini có cùng chiều dài với kích thước hình học như Hình 3.4 và Hình 3.5.
Hình 3. 4. Thông số hình học của kênh mini
24