2. Thiết bị thí nghiệm
2.8Quá 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.
63
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
64
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)
66
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
67
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
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
68
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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)
69
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.
70
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]
71
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 nhiên, khi lưu lượng hơi vào tăng cao thì quá trình truyền nhiệt kém hiệu quả nên nhiệt độ nước ngưng ra tăng nhanh.
4.4.1.2. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và công suất
Đồ thị 4.5 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và công suất dàn ngưng tụ micro mẫu 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đồ thị 4.5 thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng hơi vào và công suất thiết bị. Với lưu lượng hơi tăng lên đồng nghĩa công suất cũng tăng theo và tăng đều. Công suất nhỏ nhất là 535,4W ứng với lưu lượng hơi vào là 0,21 g/s và lớn nhất là 2430W ứng với lưu lượng hơi vào là 1,06 g/s đối với dàn ngưng tụ micro mẫu 1. Sự thay đổi công suất của thiết bị rất lớn, điều này cho thấy kênh micro hoạt động ở dải công suất rất rộng. Quá trình tăng công suất theo lưu lượng hơi vào một cách đồng đều, thể hiện một đường xiên thẳng trên biểu đồ, qua đó cho thấy mối quan hệ mật thiết giữa lưu lượng hơi vào tác động lên công suất thiết bị.
Lưu lượng hơi vào [g/s]
1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 3000 2500 2000 1500 1000 500 Công suất [W]
72 250 200 150 100 50 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2
Lưu lượng hơi vào [g/s]
4.4.1.3. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và hệ số truyền nhiệt
Đồ thị 4.6 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và hệ số truyền nhiệt dàn ngưng micro
mẫu 1
Mối quan hệ giữa lưu lượng hơi vào và hệ số truyền nhiệt được thể hiện trên Đồ thị 4.6. Quan sát hình vẽ ta thấy khi tăng lưu lượng hơi vào, hệ số truyền nhiệt thay đổi không đều cụ thể khi lưu lượng hơi vào tăng từ 0,21 g/s cho đến 0,6 g/s hệ số truyền nhiệt tăng mạnh từ 55,76 W/m2K đến khoảng hơn 200 W/m2K, tuy nhiên khi tăng lưu lượng hơi từ 0,6 g/s cho đến 1,06 g/s hệ số truyền nhiệt giảm đều từ 196,01 W/m2K xuống còn 92,06 W/m2K đối với dàn ngưng micro mẫu 1. Qua đó cho thấy hệ số truyền nhiệt tăng đến một giá trị sau đó giảm dần khi lưu lượng hơi vào tăng. Nguyên nhân tăng giảm không đồng đều do hệ số truyền nhiệt tỷ lệ nghịch với độ chênh nhiệt độ trung bình logarit, trong đó độ chênh nhiệt độ trung bình logarit chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ nước ngưng ra tăng lên nhanh khi lưu lượng hơi vào càng lớn.
Hệ số truyề
n nhiệt
(W/m
73 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2
Lưu lượng hơi vào [g/s]
4.4.1.4. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và mật độ dòng nhiệt
Đồ thị 4.7 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và mật độ dòng nhiệt dàn ngưng micro mẫu 1
Đồ thị 4.7 thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng hơi vào và mật độ dòng nhiệt. Như trên hình ta thấy lưu lượng nước ngưng tụ đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ dòng nhiệt, với lưu lượng hơi tăng từ 0,21g/s cho đến 1,06 g/s mật độ dòng nhiệt cũng tăng dần đều từ 649 W/m2 cho đến 2945,5 W/m2 đối với dàn ngưng micro mẫu 1. Mật độ dòng nhiệt có sự thay đổi lớn khi lưu lượng hơi vào thay đổi và được thể hiện bằng một đường xiên hướng lên có độ dốc lớn.
Mật độ dò
ng nhiệt
[W/
m
74
4.4.2. Kết quả thực nghiệm trên mẫu 2
4.4.2.1. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và nhiệt độ
Đồ thị 4.8 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và nhiệt độ mẫu 2
Đồ thị 4.8 cho ta thấy được mối liên hệ giữa lưu lượng nước ngưng, 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 44,3oC đến 95oC. Khi lưu lượng hơi vào từ 0,2 g/s đến 0,6g/s thì nhiệt độ nước ngưng ra tăng chậm từ 29,6oC đến 37,4oC nhưng khi tăng lưu lượng hơi vào từ 0,6 g/s đến 0,88 g/s thì nhiệt độ nước ngưng tăng mạnh từ 37,4oC đến 94oC. 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 105,0C ở 0,2 g/s đến 108,70C ở lưu lượng hơi 0,88 g/s.Vậy lưu lượng hơi vào ảnh hưởng rất nhiều đến nhiệt độ nước ngưng ra cụ thể chênh lệch 64,4oC, và nhiệt độ không khí giải nhiệt ra chênh lệch 50,7oC nhưng ít ảnh hưởng đến nhiệt độ hơi vào cụ thể chênh lệch 3,4oC. 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 nhiên, khi lưu lượng hơi vào tăng cao thì quá trình truyền nhiệt kém hiệu quả nên nhiệt độ nước ngưng ra tăng nhanh.
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]
75 2500 2000 1500 1000 500 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2
Lưu lượng hơi vào [g/s] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.4.2.2. Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và công suất
Đồ thị 4.9 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và công suất mẫu 2
Đồ thị 4.9 thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng hơi vào và công suất. Với lưu lượng hơi tăng lên đồng nghĩa công suấtcũng tăng theo và tăng đều. Công suất nhỏ nhất là 525W ứng với lưu lượng hơi vào là 0,2 g/s và lớn nhất là 2270W ứng với lưu lượng hơi vào là 0,96g/s. Nguyên nhân là do khi tăng lưu lượng hơi thì nhiệt độ hơi vào tăng dẫn đến công suất tăng đều và được thể hiện bằng một đường xiên thẳng.
Công suất
76
50
0.2 0.4 0.6 0.8 1.2
Lưu lượng hơi vào [g/s]
4.4.2.3 Mối liên hệ giữa lưu lượng hơi vào và hệ số truyền nhiệt
Đồ thị 4.10 Biểu đồ lưu lượng hơi vào và hệ số truyền nhiệt mẫu 2