lỏng khi pmax = 1.5, R0 = 0.001m, 20= 0.3%
Cụ thể khi thể tích pha hơi tăng lên thì ta thấy xét tại vị trí cách đầu ống xung kích một khoảng 0.1m và xét kết quả nhiệt độ thu đƣợc tại vị trí cách tâm bọt một khoảng r*=1 đối với trƣờng hợp 20= 0.5% (Hình 3.34) ta thấy T/To =1.145 và đối với trƣờng hợp 20= 0.3% ( Hình 3.37 ) ta thấy T/To =1.14 cịn tại vị trí tƣơng tác thì đối với trƣờng hợp 20= 0.5% ta thấy T/To = 1.055132 còn đối với trƣờng hợp
20
= 0.3% ta thấy T/To = 1.082. Từ các kết quả nhận đƣợc ta có thể thấy: Khi xét trên cùng một môi trƣờng với điều kiện nhƣ nhau về xung áp suất tác động ban đầu và bán kính bọt thì sự thay đổi thể tích pha hơi có ảnh hƣởng đến q trình trao đổi nhiệt giữa các pha.
3.2.1.2 Quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha trong hỗn hợp Freon 21 chứa bọt hơi hơi
Sự phụ thuộc vào cƣờng độ ban đầu của sóng xung kích
Trong hình 3.38, 3.39 trình bày quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha khi tồn tại hai sóng xung kích tác động vào hỗn hợp, lan truyền trong hỗn hợp và tƣơng tác nhau. Với khoảng thời gian tác dụng của xung t0 = 1ms, nồng độ thể tích pha hơi
20
= 0.5%, bán kính bọt R0 = 0.001m, chiều dài ống xung kích L = 1m nhƣ nhau chỉ thay đổi cƣờng độ áp suất ban đầu khác nhau. Hình 3.38 tƣơng ứng với
pmax = 1.5, cịn hình 3.39 tƣơng ứng vớipmax = 2. Trong đó các giá trị biểu diễn bởi các đƣờng cong từ 1-4 thuộc các nhóm đƣờng cong (a), (b), (c), (d) là các kết quả của nhiệt độ thu đƣợc trong pha lỏng cách tâm bọt một khoảng r*
= 1, 3, 6, 9 tƣơng ứng (trong đó r*
= r/Ro; r là khoảng cách từ tâm bọt tới vị trí xác định nhịêt) và các nhóm đƣờng cong này đƣợc xác định tại các vị trí cách đầu ống xung kích một khoảng tƣơng ứng là L = 0.1; 0.3; 0.5m. 1 1,04 1,08 1,12 1,16 0 0,001 0,002 0,003 0,004 t(s) T/ T0 1 1 1 2 2 2 3 4 3 4 34 (a) (b) (c)
Hình 3.38: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha
lỏng khi pmax = 1.5, R0 = 0.001m, 20= 0.5%. 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 0 0,001 0,002 0,003 t(s) T/ T0 1 2 3 4 1 1 2 3 2 3 4 (a) (b) (c)
Hình 3.39: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha
Qua các kết quả biểu diễn trên hình ta nhận thấy cƣờng độ của xung bị giảm do quá trình trao đổi nhiệt – khối lƣợng giữa các pha trong hỗn hợp. Nhƣ vậy khi cƣờng độ áp suất ban đầu pmax nhận giá trị tăng dần pmax = 1.5 (Hình 3.38) và
pmax = 2 (Hình 3.39) thì có thể thấy nhiệt độ thu nhận ngay trên màng bọt cũng đƣợc tăng lên. Cụ thể xét tại vị trí vị trí tƣơng tác ở ngay trên màng bọt thì với
pmax = 1.5 ta có T/T0 = 1.135269 cịn trƣờng hợp pmax = 2 thì T/T0 = 1.214736. Từ các kết quả nhận đƣợc có thể thấy: với điều kiện nhƣ nhau về thể tích pha khí và bán kính bọt chỉ thay đổi cƣờng độ sóng xung kích tác động tại hai đầu ống thì cƣờng độ sóng xung kích càng tăng thì bọt co nén càng nhiều kéo theo sự trao đổi nhiệt độ tăng.
Sự phụ thuộc vào bán kính bọt.
Các kết quả biểu diễn trong các hình 3.38; 3.40 là các đƣờng cong biểu diễn quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha phụ thuộc vào bán kính bọt.
11,04 1,04 1,08 1,12 1,16 0 0,001 0,002 0,003 0,004 t(s) T /T 0 1 1 1 2 2 2 3 4 3 4 34 (a) (b) (c)
Hình 3.40: Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha
lỏng khi pmax = 1.5, R0 = 0.0012m
Hình 3.38; 3.40 có đƣợc khi ta thay đổi bán kính bọt cịn các đại lƣợng khác giữ nguyên. Hình 3.38 biểu diễn kết quả quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha lỏng khi xung áp suất lan truyền trong hỗn hợp của dầu thô, ở đây
pmax = 1.5, thể tích pha hơi 20= 0.5%, bán kính bọt trong hỗn hợp R0 = 0.001m. Cịn hình 3.40 tƣơng ứng với R0 = 0.0012m. Từ các kết quả nhận đƣợc ta có thể đƣa
ra nhận xét: Với điều kiện nhƣ nhau về xung áp suất tác động ban đầu và cùng thể tích pha hơi thì sự thay đổi bán kính bọt có ảnh hƣởng đến q trình trao đổi nhiệt giữa các pha. Tuy nhiên, sự ảnh hƣởng này là nhỏ.
Sự phụ thuộc vào thể tích pha hơi
So sánh kết quả của quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha lỏng khi các điều kiện đầu, điều kiện biên khơng đổi nhƣng chỉ thay đổi thể tích pha hơi trong hỗn hợp thì qua các kết quả biểu diễn trong hình 3.38, 3.41 dƣới đây ta thấy thể tích pha hơi trong hỗn hợp đã ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha trong hỗn hợp nhƣ sau:
11,04 1,04 1,08 1,12 1,16 1,2 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 t(s) T/T0 (a) 1 2 3 4 1 1 2 3 2 3 4 (b) (c)
Hình 3.41:Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha lỏng
khi pmax = 1.5, R0 = 0.001m, 20= 0.3%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cụ thể khi thể tích pha hơi tăng lên thì ta thấy xét tại vị trí cách đầu ống xung kích một khoảng 0.1m và xét kết quả nhiệt độ thu đƣợc tại vị trí cách tâm bọt một khoảng r*
= 1 đối với trƣờng hợp 20= 0.5% (Hình 3.38) ta thấy T/To = 1.093487 và đối với trƣờng hợp 20= 0.3% (Hình 3.41) ta thấy T/To = 1.084982. Tại vị trí tƣơng tác thì đối với trƣờng hợp 20= 0.5% ta thấy T/To = 1.135269 còn đối với trƣờng hợp 20= 0.3% ta thấy T/To = 1.162. Từ các kết quả nhận đƣợc ta có thể thấy: Khi xét trên cùng một môi trƣờng với điều kiện nhƣ nhau về xung áp suất tác
động ban đầu và bán kính bọt thì sự thay đổi thể tích pha hơi có ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha trong quá trình tƣơng tác sóng trong các hỗn hợp lỏng- hơi của nƣớc, dầu thơ, nitơ lỏng và Freon 21 ta có thể đƣa ra các kết quả sau:
Các đƣờng cong từ 1- 4 trong (Hình 3.42) biểu diễn quá trình trao đổi nhiệt độ tƣơng ứng trong các hỗn hợp lỏng hơi cuả nƣớc, dầu thô, freon 21 và Nitơ lỏng. Các kết quả thu nhận đƣợc ứng với trƣờng hợp pmax = 1.5, 20= 0.5%,
R0 = 0.001m. 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 0 100 200 300 400 500 600 L(mm) 1 2 3 4
Hình 3.42: Quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha từ khi sóng bắt đầu lan
truyền cho đến khi có tƣơng tác giữa các sóng trong các hỗn hợp lỏng- hơi của nƣớc, dầu thô, freon 21 và nitơ lỏng ứng với các đƣờng cong 1-4.
Theo [9] ta có tốc độ lan truyền của sóng trong hỗn hợp của nƣớc thấp hơn của dầu thô thấp hơn trong hỗn hợp của Freon 21 và thấp hơn nhiều so với hỗn hợp của Nitơ lỏng, và quá trình trao đổi nhiệt - khối lƣợng trong hỗn hợp của nƣớc diễn ra mạnh hơn của dầu thô mạnh hơn của Freon 21 và mạnh hơn nhiều so với hỗn hợp của Nitơ lỏng. Chính vì thế, cƣờng độ của sóng tại vị trí tƣơng tác trong hỗn hợp của nƣớc nhỏ hơn của dầu thô, nhỏ hơn của Freon 21 và nhỏ hơn nhiều so với Nitơ lỏng. Vì vậy, tại thời điểm xảy ra tƣơng tác thì quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha
trong hỗn hợp của Nitơ lỏng sẽ mạnh hơn của Freon 21 mạnh hơn của dầu thô và mạnh hơn nhiều so với hỗn hợp của nƣớc. Kết quả đƣợc thể hiện rõ trong hình 3.42. Cịn trong hình 3.43 là sự giảm của trƣờng nhiệt độ xung quanh bọt tại vị trí tƣơng tác ( Khi L = 0.5m) giữa các sóng trong các hỗn hợp lỏng- hơi của nƣớc, dầu thô, freon 21 và Nitơ lỏng. Các kết quả thu nhận đƣợc ứng với trƣờng hợp
pmax = 2,20= 5%, R0 = 0.001m. 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 0 3 6 9 r* T/T0 1 2 3 4
Hình 3.43: Sự giảm nhiệt độ xung quanh bọt tại vị trí tƣơng tác giữa các
sóng xung kích trong các hỗn hợp lỏng- hơi của nƣớc, dầu thô, freon 21 và nitơ lỏng ứng với các đƣờng cong 1-4.
Với các kết quả biểu diễn trên hình 3.43 có thể thấy, trƣờng nhiệt độ nhận đƣợc tại các lớp chất lỏng xung quanh bọt giảm dần khi tăng khoảng cách đối với tâm bọt
Trên đây là các kết quả nghiên cứu về quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha lỏng khi xung áp suất lan truyền và tƣơng tác nhau trong hỗn hợp lỏng hơi của: nƣớc, dầu thô, nitơ lỏng và của freon 21. Từ các kết quả thu nhận đƣợc có thể đƣa ra các nhận xét sau:
3.2.1.3. Nhận xét
- Trong quá trình lan truyền và tƣơng tác giữa hai sóng xung kích, các bọt của pha hơi bị co nén, đã xảy ra hiện tƣợng truyền nhiệt từ pha hơi sang pha lỏng. Đặc biệt tại vùng tƣơng tác sóng, q trình truyền nhiệt này xảy ra mạnh. Tuy
nhiên, trong mỗi hỗn hợp, nó phụ thuộc vào cƣờng độ sóng xung kích, vào nồng độ thể tích pha hơi và vào bán kính bọt.
- Trƣờng nhiệt độ của các lớp chất lỏng xung quanh bọt giảm khi khoảng cách từ các lớp chất lỏng tới tâm của bọt tăng.
- Quá trình truyền nhiệt xung quanh bọt từ pha hơi sang pha lỏng tại vị trí tƣơng tác sóng phụ thuộc vào tính chất vật lý nhiệt của hỗn hợp, quá trình này xảy ra khác nhau đối với các hỗn hợp khác nhau. Có thể thấy q trình trao đổi nhiệt phụ thuộc mạnh vào tính chất vật lý nhiệt của hỗn hợp.