CÂU 1: MỤC ĐÍCH BÀI TN?
- Làm quen với TB truyền nhiệt ống lồng ống, dụng cụ đo nhiệt độ và lưu lượng lưu chất.
- Xác định hệ số truyền nhiệt trong q trình truyền nhiệt giữa hai dịng lạnh và dịng nóng qua vách kim loại ở các chế độ chảy khác nhau.
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.
- Biết sai số khi làm thí nghiệm.
CÂU 2: CÁC THƠNG SỐ CẦN ĐO?
- Lưu lượng của dịng nóng và dịng lạnh ứng với các chế độ.
- Nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh và dịng nóng ứng với các chế độ ở 2 ống B và C.
CÂU 3: TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM?
1. Kiểm tra và cấp nước đầy vào bồn chứa nước nóng.
2. Cài đặt nhiệt độ nước nóng ở 70oC trên đồng hồ điều khiển nhiệt độ được đặt bên trong tủ điện. Bật công tắc HEATER và công tắc PUMP để làm nóng nước, cài đặt lưu lượng dịng lỏng QL khoảng 10 L/min.
3. Trong lúc chờ nước nóng đạt đến nhiệt độ cài đặt, tìm hiểu ky đường đi của các dịng trên hệ thống thí nghiệm, các van solenoid đóng/mở cho dịng lỏng, các van đóng/mở cho dịng khí bằng khí nén, vị trí các cảm biến nhiệt độ dịng nóng và dịng lạnh, hai vị trí cảm biến lưu lượng dịng nóng và dịng lạnh.
4. Khi nước nóng đạt đến nhiệt độ cài đặt, bắt đầu tiến hành thí nghiệm.
5. Bật cơng tắc PUMP để khởi động bơm nước nóng, điều chỉnh lưu lượng dịng nước nóng bằng cách nhấn nút UP/DOWN của đồng hồ QL để tăng/giảm lưu lượng nước.
6. Bật công tắc quạt FAN, điều chỉnh lưu lượng dịng khí vào bằng cách nhấn nút 27
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
UP/DOWN của đồng hồ QG.
7. Đèn báo sáng ở hàng ống nào trên sơ đồ nguyên lý thì đường ống tương ứng trên thực tế đang hoạt động. Khi cần chuyển sang khảo sát hàng ống tiếp theo thì nhấn nút màu đỏ nằm chính giữa hàng ống đó, đèn báo tương ứng sáng.
8. Ở cùng một lưu lượng QL và QG tiến hành khảo sát lần lượt cả bốn đường ống truyền nhiệt.
9. Ghi nhận các đại lượng cần đo khi quá trình ổn định hồn tồn. Sinh viên nên sử dụng thiết bị ghi hình để ghi lại số liệu tất cả các đồng hồ đo tại cùng một thời điểm. Chụp khoảng 8-10 lần cho một chế độ đo và lấy giá trị trung bình.
10. Điều chỉnh lưu lượng của các dòng để thay đổi chế độ chảy và lặp lại thí nghiệm với thơng số ổn định mới. Mỗi lần tăng lưu lượng với ΔQ = 10 L/min.
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
CÂU 4: TBTN ỐNG LỒNG ỐNG CÓ THỂ XEM LÀ TBTN KIỂU VỎ ỐNG ĐẶC BIỆT KHÔNG? VÌ SAO?
1. Các TBTN vỏ ống thường gồm một vỏ và nhiều ống được lắp trên vỉ ống.
2. TBTN ống lồng ống (ống kép) gồm một vỏ và một ống. Theo tài liệu [1] thì các TBTN được phân loại theo cấu tạo như sau:
- TBTN kiểu vỏ ống
- TBTN kiểu ống xoắn: gồm
o Dạng ống xoắn cuộn trịn quấn quanh phía trong hay phía ngồi vỏ TB o Dạng ống lồng ống (ống kép)
- TBTN kiểu tháo lắp (kiểu khung bản) - TBTN kiểu blốc
- TBTN kiểu xoáy ốc
CÂU 5: ĐƯỜNG ĐI CỦA DỊNG NĨNG TRONG HỆ THỐNG TB THÍ NGHIỆM?
Lúc ban đầu, dịng nóng hồn lưu theo van 3 trở về nồi đun.
Khi mở các van ứng với các ống thì dịng nóng sẽ hồn lưu 1 phần theo van 3 trực tiếp về nồi đun, 1 phần đi qua các ống A, B, C1, C2, C3. Phần đi qua các ống sẽ theo ống C4
trở về theo van II qua thiết bị đo lưu lượng rồi về nồi đun.
CÂU 6: ĐƯỜNG ĐI CỦA DỊNG LẠNH TRONG HỆ THỐNG TB THÍ NGHIỆM?
Dịng lạnh theo van 4 đi qua van I rồi theo ống C4 theo hướng từ trái sang phải rồi đi vào các ống A, B, C1, C2, C3 tùy đo ở ống nào. Sau đó dịng lạnh sẽ đi qua van I, van II để đổ ra ngoài.
CÂU 7: ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA TBTN ỐNG LỒNG ỐNG?
ƯU ĐIỂM:
+ Đơn giản trong việc chế tạo (có thể nối các đoạn ống lại với nhau bằng mặt bích).
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
+ Có thể tiêu chuẩn hóa năng suất nhiệt của từng phân đoạn cơ bản, thích hợp dùng cho cả 2 lưu chất đều làm việc ở áp suất cao, có thể bố trí dịng nóng, dịng lạnh xi chiều hay ngược chiều và bố trí các phân đoạn nối tiếp hay song song.
+ Hệ số truyền nhiệt lớn.
+ Dễ điều chỉnh tốc độ chảy của lưu chất
NHƯỢC ĐIỂM:
+ Chủ yếu là thất thốt nhiệt.
+ Giá thành cao.
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị + Cồng kềnh, khó vệ sinh, sữa chữa.
CÂU 8: CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN NHIỆT CƠ BẢN? BÀI NÀY CÓ PHƯƠNG THỨC NÀO?
Các phương thức truyền nhiệt cơ bản:
- Đối lưu nhiệt
- Bức xạ nhiệt
- Dẫn nhiệt
Trong bài TN này có 2 phương thức:
- Đối lưu nhiệt từ dịng nóng đến vách và từ vách đến dịng lạnh
- Dẫn nhiệt qua thành ống kim loại từ phía dịng nóng sang phía dịng lạnh
CÂU 9: CƠ CHẾ TRUYỀN NHIỆT GIỮA 2 LƯU CHẤT QUA VÁCH NGĂN?
t1
Dịng nóng truyền nhiệt do đối lưu đến vách kim loại (nhiệt độ giảm dần khi đến gần vách), sau đó truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt qua vách kim loại và cuối cùng là truyền nhiệt bằng đối lưu từ vách kim loại sang dòng lạnh.
CÂU 10: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO HAI DỊNG LƯU CHẤT NĨNG VÀ LẠNH?
Q = G1C1 t1v-t1r = G2C2 t2r-t2v
Báo cáo thí nghiệm quá trình thiết bị
Trong đó:
•Q: nhiệt lượng trao đổi (W)
•G1, G2: lưu lượng dịng nóng và dịng lạnh (kg/s)
•C1, C2: nhiệt dung riêng trung bình của dịng nóng và dịng lạnh (J/(kg.K))
•t1v, t1r: nhiệt độ vào và ra của dịng nóng (°C)
•t2v, t2r: nhiệt độ vào và ra của dịng lạnh (°C)
CÂU 11: Ý NGHĨA VẬT LÝ CỦA HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT DÀI KL? CƠNG
THỨC TÍNH?
Ý nghĩa: Là nhiệt lượng truyền qua 1 đơn vị chiều dài ống trong 1 đơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mặt của ống bằng 1°C
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
Cơng thức tính hệ số truyền nhiệt dài cho ống 1 lớp:
Kl =
Trong đó:
•α1, α2: hệ số cấp nhiệt phía trong và ngồi ống (W/(m2.K))
•dtr, dng: đường kính trong và ngồi của ống truyền nhiệt (m)
•λ: hệ số dẫn nhiệt của ống (W/(m.K))
•rb: nhiệt trở của lớp cáu (m2.h.°C/J)
•db: bề dày lớp cáu (m)
Tương tự, ta có cơng thức tính hệ số truyền nhiệt dài cho ống nhiều lớp:
Kl =
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
CÂU 13: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY ĐẾN QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT?
Trong chế độ chảy tầng, nhiệt độ của dòng lưu chất sẽ giảm dần từ tâm đến vùng ngoài (tiếp xúc vách kim loại) nên sự truyền nhiệt sẽ kém.
Trong chế độ chảy rối, nhiệt độ dòng lưu chất hầu như khơng đổi từ tâm đến vùng ngồi nên sự truyền nhiệt sẽ tốt hơn.
CÂU 14: PHÂN BIỆT QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH VÀ KHÔNG ỔN ĐỊNH.
Truyền nhiệt ổn định: là q trình truyền nhiệt mà trong đó hàm phân bố nhiệt độ
T chỉ thay đổi theo tọa độ, không phụ thuộc thời gian. T = f(x, y, z)
dT dτ = 0
Truyền nhiệt khơng ổn định: là q trình truyền nhiệt mà trong đó hàm phân bố nhiệt độ T phụ thuộc vào cả tọa độ và thời gian.
T = f(x, y, z, t)
CÂU 15: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ SỐ CẤP NHIỆT Α?
α = f(c, l, w, ρ, μ, Δt, λ, gc)
Trong đó:
•c: nhiệt dung riêng (J/(kg.K))
•l: kích thước hình học đặc trưng (m)
•w: vận tốc dịng chảy (m/s)
•ρ: khối lượng riêng (kg/m3)
•μ: độ nhớt của lưu chất (Pa.s)
•Δt: chênh lệch nhiệt độ (°C)
•λ: hệ số dẫn nhiệt của vật rắn (W/(m.K))
34 1
Báo cáo thí nghiệm q trình thiết bị
•gc: hệ số chuyển đổi khối lượng sang lực
CÂU 16: SO SÁNH HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT XUÔI CHIỀU VÀ NGƯỢC CHIỀU.
Thơng thường q trình truyền nhiệt xi chiều có hiệu quả thấp hơn q trình truyền nhiệt ngược chiều.
35 2