Dụng cụ thí nghiệm

2. Thiết bị thí nghiệm

2.3 Dụng cụ thí nghiệm

 Cân vi lượng – Model: TP 214 (Denver Instrument), khối lượng cân tối đa: 210g, độphân giải: 0,0001g, đơn vị đo: g, oz, GN, ct, lb, ozt, tael, thời gian ghi nhận: 0,3s, dòng hoạt động: 115V. Dùng để cân trọng lượng nước ngưng tụ và trọng lượng của nước giải nhiệt.Cân có độ chính xác rất cao, phù hợp để đo trọng lượng nhỏ trong thí nghiệm với kênh Micro này, như hình 3.2.7

 Lưu tốc kế - Model AVM 03, sản suất bởi PROVA, Taiwan, có độ chính xác

±0.1 và phạm vi đo 0,3÷45 m/s. Dùng để đo vận tốc gió.[Hình 3.2.8]

Hình 3.2.8 Lưu tốc kế

 Ampe kìm- Model: CHY-88A. Kích thước: 150(L)  7(W)  3(D), khối lượng:

145g, AC A:20/500A, AC V:500V, DC V:500V điện trở: 20k, nguồn: 3V. Đo dòng điện cấp vào lò hơi. Nhờ Ampe kìm, chúng ta có thể điều chỉnh cường độ dòng điện phù hợp trong quá trình thí nghiệm. [Hình 3.2.9]

 Bộ cảm biến nhiệt độ: dùng để lấy các tín hiêu nhiệt độ hơi vào, nhiệt độ nước

ngưng ra, nhiệt độ gió vào, nhiệt độ gió ra. [Hình 3.2.10]

 Bộ cảm biến chênh áp: Dùng để lấy thông số chênh áp giữa đầu vào và đầu ra

của dàn ngưng tụ kênh micro. [Hình 3.2.11]

2.4 Thiết lập mô hình và sơ đồ nguyên lý thí nghiệm thực nghiệm đối với quạt ly tâm

Nguyên lý làm việc của hệ thống: Nước cấp cho lò hơi (1) đã qua xử lý được bơm nước (4) bơm nước từ bình chứa (5) vào lò hơi. Lò hơi được cấp nhiệt sinh hơi,lưu lượng hơi ra khỏi lò hơi mini được điều chỉnh bằng cường độ dòng điện qua điện trở của lò hơi. Hơi ra khỏi lò hơi đi qua phin lọc rồi vào thiết bị ngưng tụ ống micro (2).Tại đây hơi bão hòa nhả nhiệt cho không khí làm mát thực hiện quá trình ngưng tụ đẳng áp thành lỏng hoàn toàn và chứa trong bể chứa (3).

Hình 3.4.1 Sơ đồ thực nghiệm 1

1. Mini boiler; 2. Dàn ngưng tụ kênh micro; 3. Bể nước ngưng; 4. Bơm nước cấp lò hơi; 5. Bể nước cấp; 6. Tủ điện ; 7. Bộ cảm biến đẳng áp thành

2.5Thiết lập mô hình và sơ đồ nguyên lý thí nghiệm thực nghiệm đối với quạt hướng trục

2.6 Thiết lập thí nghiệm thực nghiệm

Hệ thống thí nghiệm được lắp đặt như hình dựa trên sơ đồ nguyên lý [hình 3.4.1]. Ống dẫn hơi được bọc cách nhiệt để hạn chế trao đổi nhiệt với môi trường dẫn đến kết quả thí nghiệm được chính xác hơn.

Hình 3.4.3 Mô hình thí nghiệm quạt li tâm – dàn ngưng tụ nằm dọc

Dàn ngưng tụ Miro mẫu 1 đặt thẳng đứng sử dụng quạt li tâm hướng gió được hút vuông góc với các mặt cạnh của dàn ngưng gió qua dàn ngưng và được đẩy ra bằng ngoài bằng ống trụ đặt ngang . Như [hình 3.4.3]

Hình 3.4.4 Mô hình thí nghiệm quạt li tâm – dàn ngưng tụ nằm ngang

Dàn ngưng tụ Miro mẫu 1 đặt nằm ngang sử dụng quạt li tâm hướng gió được hút vuông góc với các mặt cạnh của dàn ngưng gió qua dàn ngưng và được đẩy ra bằng ngoài bằng ống trụ đặt ngang thổi về phía trực diện. Như [hình 3.4.4]

Hình 3.4.5 Mô hình thí nghiệm quạt hướng trục – dàn ngưng tụ nằm dọc

Dàn ngưng Miro mẫu 1 đặt thẳng đứng sử dụng quạt hướng trục, gió được hút từ phía trực diện và đẩy sang các mặt của cánh dàn ngưng, nhờ phản lực của các mặt bích gió được đẩy sang dàn ngưng để trao đổi nhiệt. Như [hình 3.4.5]

Hình 3.4.6 Mô hình thí nghiệm quạt hướng trục – dàn ngưng tụ nằm ngang

Hình 3.4.8 Nhóm nghiên cứu đang lắp thí nghiệm

2.7 Quá trình thực nghiệm 2.7.1 Chuẩn bị thực nghiệm 2.7.1 Chuẩn bị thực nghiệm

Bước 1: Kiểm tra mức nước trong bồn chứa cấp nước cho lò hơi mini, nếu thấy bình chứa cạn nước thì tiến hành cấp nước vào đầy bình chứa để đảm bảo trong suốt quá trình thực nghiệm luôn cung cấp đủ nước cho lò.

Bước 2: Tiến hành xả đáy lò hơi mini để xả bỏ cặn bẩn có trong lò nhằm tránh làm tắc bẩn cho dàn ngưng tụ kênh micro.

Bước 3:Kiểm tra nguồn điện cấp cho lò hơi mini, cấp cho quạt dàn ngưng và nguồn điện cung cấp cho các bộ cảm biến nhiệt độ và chênh áp

2.7.2 Tiến hành thực nghiệm

Bước 1: Kiểm tra mức nước lò hơi và vặn công tắc lò hơi trên tủ điều khiển lò hơi mini để bắt đầu vận hành lò hơi.

Bước 2: Tiến hành xả khí không ngưng.

Bước 3: Điều chỉnh cường độ dòng điện cấp cho lò hơi nhằm điều chỉnh lưu lượng hơi cấp vào dàn ngưng kênh micro.

Bước 4: Vặn công tác quạt trên tủ điện để cấp điện cho quạt giải nhiệt cho thiết bị thí nghiệm ngưng tụ hơi thành lỏng.

Bước 5: Khi hơi cấp đi từ lò hơi đạt nhiệt độ hơi cần thực nghiệm là 105 oC và hơi đã ngưng tụ thành lỏng trong bể chứa một cách ổn định. Tiến hành thu thập dữ liệu.

 Lưu ý: Trong quá trình thực nghiệm phải thường xuyên kiểm tra nước trong bể chứa cấp cho lò hơi.

2.7.3 Kết thúc thực nghiệm

Bước 1: Vặn nút lò hơi trên tủ điều khiển lò hơi mini để ngừng lò. Bước 2:.Tắt quạt dàn ngưng và các bộ cảm biến.

Bước 3: Dọn dẹp vệ sinh xung quanh khu vực thực nghiệm.

2.8 Quá trình thu thập dữ liệu

Khi nước ngưng ra đều tiến hành thu nước ngưng nhiều lần ở một giá trị cường độ dòng điện qua lò hơi, thời gian mỗi lần thu nước là 30 giây.Khi kết thúc 30 giây thu nước, cân lượng nước ngưng vừa thu được. Song song đó, thu thập dữ liệu nhiệt độ và chênh áp hiển thị trên các bộ đo và đo vận tốc gió giải nhiệt dàn ngưng kênh Micro. Cuối cùng, xử lý các số liệu lưu lượng nước ngưng và nhập các số liệu vào file excel trên laptop.

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Thực nghiệm nhiệt độ trên cơ sở mô hình 1 và 2 biến thiên chiều dài dàn ngưng

Mô hình 1: Thực nghiệm nhiệt độ khi hơi từ lò hơi cấp vào dàn ngưng

Nhiệt độ hơi (0C)

Đồ thị 4.1 Đồ thị nhiệt độ hơi qua từng cm kích thước

Hình 4.1 Dãy (cm) tại vị trí đầu ra của nước ngưng

Từ đồ thị 4.1 ta nhận thấy giá trị nhiệt độ thay đổi nhanh ở 1cm đầu tiên nhiệt độ hơi giảm 105oC xuống 102.36oC. Và 5 cm tiếp theo nhiệt đã giảm xuống 98.6oC. Với nhiệt độ đầu vào là 105oC nhiệt độ ra là 97,2oC. Như vậy, độ giảm nhiệt độ trung bình là 0,8oC trên 1 cm.

Với nhiệt độ không khí vào là 32oC, kết quả nhiệt độ không khí ra trung bình trên đoạn 10cm là 98oC.

Xét đến kết quả của bề mặt kim loại và cánh tản nhiệt.

Nhiệt độ bề mặt khi hơi vào là 105oC, khi đó nhiệt độ bề mặt của thiết bị sẽ là 103oC vào được giảm theo nhiệt độ bên trong của môi chất. Ta có đồ thị so sánh nhiệt độ bề mặt và nhiệt đồ hơi.. Vị trí nhóm đo dựa trên camera nhiệt độ tại đầu ra. Bao gồm hơi và nước ngưng tụ như [hình 4.2], và kết hợp Camera nhiệt như [hình 4.1] Nhiệt độ bề mặt khi hơi vào là 105oC, khi đó nhiệt độ bề mặt của thiết bị sẽ là 103oC vào được giảm theo nhiệt độ bên trong của môi chất . Cứ như thế ta lần lượt xác nhận các giá trị của trên từng cm của mô hình. Từ kết quả này nhóm có thể só sánh được khả năng trao đổi nhiệt với các thiết bị ngưng tụ khác. Sự khác nhau về biên dạng ống cũng như là chất liêu đồng hoặc nhôm cũng có khả năng làm thay đổi thông số nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ hơi trong thực nghiệm.

65 `

Đồ thị 4.2 Đồ thị thể hiện nhiệt độ hơi và bề mặt

Từ đồ thị 4.2 thể hiện nhiệt độ hơi ra và nhiệt độ bề mặt trên từng độ dài của dàn. Trong lời giải, ổn định khi đó nhiệt độ hơi trong cách kênh micro tỏa ra được truyền cho các cánh làm tăng nhiệt độ cánh khi đó nhiệt độ hơi cũng giảm xuống. Qua đồ thị ta thấy nhiệt độ hơi ra trong 1 cm đầu tiên thì hơi giảm từ 105oC xuống 102.6oC và nhiệt độ bề mặt cũng giảm từ 103oC đến 102oC trong 1 cm đầu tiên. Trong 10 cm đó nhiệt độ bề mặt thay đổi qua từng cm từ 103 đến 96.3oC. Sử dụng kết quả nhiệt độ bề mặt để so sánh với thực tế. Dãy (cm) tại vị trí dàn ngưng được nhóm đo cụ thể tại vị trí đầu ra của nước ngưng tụ như [hình 5.2] và kết hợp Camera nhiệt như [hình 4.1] Từ kết quả nhiệt độ bề mặt của mô hình, so sánh với kết quả chạy thực nghiệm cùng 1 điều kiện. Với cũng một dài 10 cm nhiệt độ bề mặt của thực nghiệm vào khoảng 92,3oC. Được xác đinh bằng camera nhiệt [Hình 4.3]

Như vậy, kết qủa thực nghiệm có sự sai số. Nhưng sự sai số đó dưới 10% là chấp nhận được. Vì thực nghiệm bị tác động của môi trường thực tế không áp dụng cho điều kiện lý tưởng. Nhiệt độ bề mặt Nhiệt độ hơi ra N hi ệt độ ( OC)

Hình 4.2 Nhiệt độ bề mặt từ camera nhiệt

Sử dụng Camera nhiệt [như hình 4.3] dùng tia hổng ngoại để phỏng đoán được nhiệt độ tại từng điểm trên vị trí của dàn Miro. Là thiết bị nhóm tự trang bị để phụ vụ được mục đích xác định nhiệt độ trên bề mặt dàn ngưng. Kết quả được hiển thị trên màn hình như [Hình 4.2].

Hình 4.3 Thiết bị Camera nhiệt phục vụ cho quá trình kiểm tra nhiệt

độ bề mặt dàn

a. Kết quả áp suất

Xét đến giá trị áp suất. Vì mô hình rất ngắn so với kích thước thật (90cm) nên tổn thất áp suất trên mô hình là rất nhỏ nên chúng em xem như áp suất không đổi.

b. Kết quả nhiệt độ

Với điều kiện nhiệt độ và lưu lượng trên, nhiệt độ hơi cấp vào thiết bị là hơi bão hòa khô thì sẽ giảm trung bình 0,06/cm.

Vậy nước sẽ ngưng hoàn toàn tại vị trí cách điểm hơi vào 16 cm. Dựa vào nhiệt độ giảm trên 1 cm là 0,8oC. Thì ta xác định được trạng thái khi hơi ngưng hoàn toàn

thành lỏng có nhiệt độ là 92,2oC.

4.2 Yếu tố ảnh hưởng mô hình 1

Với kết quả của mô hình 1. Đoạn chuyển pha hoàn toàn là độ khô bằng 0 và nhiệt độ là 92.2oC và tại vị trí 16 cm từ khi cấp hơi vào. Như vậy, với những dựa đoán trên thì thiết lập được điều kiện đầu vào của mô hình 1.

Bảng 4.1 yếu tố ảnh hưởng của mô hình 1:

Thứ tự thao tác

Bơm Quạt li tâm Quạt hướng trục

1 Nguồn nước được xử lý

qua hệ thống Lựa chọn công suất phù hợp để chạy thực nghiệm

Lựa chọn công suất phù hợp để chạy thực nghiệm

2 Nước được bơm từ

chứa đã xử lý Phụ thuốc vào yếu tố đặt ngang hay đặt dọc của dàn

Phụ thuốc vào yếu tố đặt ngang hay đặt dọc của dàn

3 Xem mực nước_xã đáy

lò

Chú ý các khung để lắp đặt giàn

4 Cấp nước vào lò hoi mini_quan sát ông thủy

Với các điều kiện yếu tố đó cũng tác động và tạo ra lưu lượng hơi sinh ra_nhiệt độ không khí vào_nhiệt độ nước ngưng

Vậy nước sẽ ngưng hoàn toàn tại vị trí cách điểm hơi vào 16 cm. Dựa vào nhiệt độ giảm trên 1 cm là 0,8oC. Thì ta xác định được trạng thái khi hơi ngưng hoàn toàn

thành lỏng có nhiệt độ là 92,2oC. Kết quả độ khô được thể hiện trong hình.

4.3. Yếu tố ảnh hưởng mô hình 2

So với mô hình 1 thì mô hình 2 cho ta thí nghiệm được khả năng trao đổi nhiệt ở diện tích nhỏ của ống dẹt. Các yếu tố ảnh hưởng cũng tương tự:

Bảng 4.2 Yếu tố ảnh hưởng của mô hình 2

Thứ tự thao tác

Bơm Quạt li tâm Quạt hướng trục

1 Nguồn nước được xử lý

qua hệ thống Lựa chọn công suất phù hợp để chạy thực nghiệm

Lựa chọn công suất phù hợp để chạy thực nghiệm 2 Nước được bơm từ chứa

đã xử lý Phụ thuốc vào yếu tố đặt ngang hay đặt dọc của dàn

Phụ thuốc vào yếu tố đặt ngang hay đặt dọc của dàn

3 Xem mực nước_xã đáy

lò

Chú ý các khung để

lắp đặt giàn Chú ý các khung để lắp đặt giàn 4 Cấp nước vào lò hoi

mini_quan sát ông thủy .

Đồ thị 4.3 Đồ thị giữa nhiệt độ nước ngưng và không khí cấp vào

Nhiệt độ nước ngưng Nhiệt độ không khí vào

N hi ệt độ n ư ớ c ng ư ng k h i ra k hỏ i dàn ( OC)

Với giá trị thông kê trên ta thấy được phần nào ảnh hưởng của các thao tác chuẩn bị khi chạy thực nghiệm để đưa ra công suất cao nhất và kết quả tốt nhất

4.4. Kết quả thực nghiệm xây dựng trên 3 quá trình. Bảng 4.3 Kết quả trung bình của ba quá trình ngưng tụ Bảng 4.3 Kết quả trung bình của ba quá trình ngưng tụ

Trạng thái vào/ra

Nhiệt độ vào Nhiệt độ ra Nhiệt độ Không khí ra

Quá trình 1 Hơi bão hòa khô 105oC 98oC 90oC

Quá trình 2 Lỏng bão hòa Ngưng tụ tại 50.5 oC

Lấy theo lỏng quá lạnh

87oC

Quá trình 3 Lỏng quá lạnh 33oC 40oC

Với số liệu thông kê được nhóm làm rõ quá trình ngưng tụ và chuyển pha trong hơi

nước của ông dẹt điều này chứng minh công suất tỏa nhiệt của quá trình ngưng tụ diễn biến qua ba quá trình nhỏ ứng với sự thay đổi cụ thể của công suất tại ba quá trình tỏa nhiệt đó. đồng thời, dựa vào độ giảm nhiệt độ trên từng đoạn 1cm của mô hình 1 và 2, nhóm đã tính toán tương đối nhiệt độ nước đi vào vị trí cách đầu ra của dàn ngưng Micro 10cm có giá trị 41,2oC và sử dụng kết quả đó để xây dựng mô hìn là đoạn ống 10 cm cuối dàn. Kết quả thực nghiệm.

4.4.1. Kết quả thực nghiệm trên mẫu 1

4.4.1.1. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi và nhiệt độ

Đồ thị 4.4 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và nhiệt độ dàn ngưng micro mẫu 1

Đồ thị 4.4 cho ta thấy được mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào, nhiệt độ hơi vào, nhiệt độ nước ngưng ra, nhiệt độ không khí giải nhiệt ra. Xét trên sự tăng dần của lưu lượng hơi vào ta thấy nhiệt độ không khí giải nhiệt ra tăng đều từ 46,9oC đến 93,7oC. Khi lưu lượng hơi vào từ 0,2 g/s đến 0,8 g/s thì nhiệt độ nước ngưng ra tăng chậm từ 32oC đến 34,7oC nhưng khi tăng lưu lượng hơi vào từ 0,8 g/s đến 1.06 g/s thì nhiệt độ nước ngưng tăng mạnh từ 34,7oC đến 93,2oC. Tuy nhiên lưu lượng hơi vào gần như không làm hưởng quá nhiều đến nhiệt độ hơi vào khi mức tăng không đáng kể từ 105,30 C ở 0,2 g/s đến 107,30 C ở lưu lượng hơi 1,06 g/s.Vậy lưu lượng hơi vào ảnh hưởng rất nhiều đến nhiệt độ nước ngưng ra cụ thểchênh lệch 61,2oC, nhiệt độ không khí giải nhiệt ra chênh lệch 46.8oC, nhưng ít ảnh hưởng đến nhiệt độ hơi vào cụ

0 20 40 60 80 100 120 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 N h iệ t đ ộ [ 0C ]

Lưu lượng nước ngưng [kg/s]

thểchênh lệch 2oC.Nguyên nhân là do khi lưu lượng hơi vào tăng lên (kích thước ống không thay đổi), áp suất sẽ tăng lên, dẫn đến nhiệt độ hơi vào tuyến tính tăng theo. Tuy

Các phương trình tính toán

Xây dựng công thức tính toán thực nghiệm