thiết bị truyền nhiệt ống chùm

• Thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1  Trường hợp xuôi chiều Điều chỉnh dòng nóng - Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm.. Chú ý trong trư

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Môn: Quá Trình Thiết Bị Truyền Nhiệt

GVHD : Nguyễn Đức Vinh SVTH : Mai Thị Mỹ Nhân MSSV : 11269481

Nhóm : 3

Tp.HCM 07/04/2012THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

- Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị

- Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách

- Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau

- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều

- Đánh giá quá trình hoạt động xuôi chiều và ngược chiều

2 Nội dung thí nghiệm

- Bật công tắc tổng

- Mở nắp 2 thùng chứa nước nóng TN và nước lạnh TL kiểm tra mực nước có trong thùng Mực nước chiếm 2/3 thùng

- Cài đặt nhiệt độ ban đầu là 800C

- Bật công tắc điện trở

- Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt ban đầu thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm

• Thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1

 Trường hợp xuôi chiều

Điều chỉnh dòng nóng

- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm

- Mở van VN1, VN2, VN3, VN6, VN

- Đóng van VN4, VN5

- Bật bơm nóng BN

- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng

từ từ van VN1 cho đạt giá trị thí nghiệm

- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van VN4, đóng van VN2 và

VN3 Chú ý lúc này dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm

Điều chỉnh dòng lạnh

- Mở van VL1, VL, VL3, VL4, VL7, VL8

- Đóng van VL2, VL5, VL6, VL9

- Bật bơm lạnh B

- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng

từ từ van VL1 cho đạt giá trị thí nghiệm

Ghi kết quả thí nghiệm

- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng:

+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T2, nóng ra là T3

+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4

 Trường hợp ngược chiều

Điều chỉnh dòng nóng

- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm

- Mở van VN1, VN2 , VN3, VN6, VN

- Đóng van VN4, VN5

- Bật bơm nóng BN

- Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng

từ từ van VN1 cho đạt giá trị thí nghiệm

- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van VN4, đóng van VN2 và

VN3 Chú ý lúc này dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm

Điều chỉnh dòng lạnh

- Mở van VL1, VL , VL2, VL4, VL6, VL8

- Đóng van VL3, VL5, VL7, VL9

- Bật bơm nóng BL

- Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng

từ từ van VL1 cho đạt giá trị thí nghiệm

Ghi kết quả thí nghiệm

- Khi điều chỉnh lưu lượng của 2 dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 1 phút thì ghi nhiệt độ của 2 dòng:

+ Nhiệt độ dòng nóng vào là T2, nóng ra là T3

+ Nhiệt độ dòng lạnh vào là T5, lạnh ra là T4

 Hoàn tất bài thí nghiệm:

- Tắc công tắc điện trở

- Điều chỉnh nhiệt độ cài đặt về mức 0

- Đóng dòng van lạnh

- Tiến hành xả nước thùng lạnh

- Tắt công tắt tổng

- Tiến hành làm vệ sinh thiết bị và kết thúc bài thí nghiệm

3 Bảng số liệu đo

Trường hợp xuôi chiều

Thí nghiệm V N

(l/ph)

V L

(l/ph)

T2 ( o C)

T3 ( o C)

T4 ( o C)

T5 ( o C)

1

4

6

8

11

12

16

16

24 16 38 33 21 16

Trường hợp ngược chiều

Thí nghiệm V N

(l/ph)

V L

(l/ph)

T2 ( o C)

T3 ( o C)

T4 ( o C)

T5 ( o C)

1

4

6

8

11

12

16

16

21

20

4 Các công thức tra và công thức sử dụng

Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra:

Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:

Tính hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu vào được do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh):

Hiệu số nhiệt độ của các dòng – hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt:

Ta có:

4.1 Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

-Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:

Với phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm:

(Tính GN thì T ; tính GL thì )

4.2 Tính toán hệ số truyền nhiệt:

4.2.1 Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:

-Trường hợp xuôi chiều:

Trường hợp ngược chiều:

Ta xét:

Giá trị nào lớn hơn thì là Giá trị nào bé hơn thì là

Tính:

Xác định hệ số truyền nhiệt K TN :

 Đối với thiết bị ống chùm :

với Trong đó :

4.2.2 Hệ số truyền nhiệt lý thuyết

Được tính theo công thức:

tra bảng 39 trong bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt - truyền khối

* Tính hệ số cấp nhiệt (dòng nóng):

Chuẩn số Reynolds:

Trong đó: w là vận tốc của dòng nóng:

v là độ nhớt của dòng nóng, có thể tra bảng hoặc tính theo công thức thực nghiệm sau:

Chuẩn số Prandtl:

có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo phương pháp nội suy (trong chức năng thống kê của máy tính Casio)

T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào

Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính)

Với g = 9,81(m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l=di , β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ∆t = ttường - tnóng vào

Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách

QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009)

Tính chuẩn số Nusselt:

− Nếu dòng nóng chảy dòng: :

* Tính hệ số cấp nhiệt (dòng lạnh): như dòng nóng chỉ thay đổi các tham số đặc

trưng của dòng lạnh

Chuẩn số Reynolds:

Trong đó: w là vận tốc của dòng lạnh:

Với

Chuẩn số Prandtl:

có thể được tính bằng cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức năng thống

kê của máy tính Casio)

T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu ra và đầu vào

Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị của Re rồi sau đó mới đi tính)

Với g = 9,81(m/s2), l là đường kính tương đương ở đây l= , β là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu, ∆t là chênh lệch nhiệt độ∆t = ttường – tlạnh vào

Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds và (tra trong bảng 1.1 trang 33-sách

QT & TB truyền nhiệt của TT máy và thiết bị-năm 2009)

Tính chuẩn số Nusselt:

Nếu dòng nóng chảy dòng: :

5 Kết quả tính toán

a Trường hợp xuôi chiều

Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ

24 5 5 22,7273 29,4118 26,0695

Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt

Thí nghiệm G N (kg/s) G L (kg/s) Q N (W) Q L (W) Q f (W) η (%)

Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt

Thí nghiệm Q N (W) t max

( o C)

t min

( o C)

t log

( o C)

K TN

(W/m 2 K)

b Trường hợp ngược chiều

Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ

Bảng kết quả tính toán hiệu suất truyền nhiệt

Thí nghiệm G N (kg/s) G L (kg/s) Q N (W) Q L (W) Q f (W) η (%)

Bảng kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt

Thí nghiệm Q N (W) t max

( o C)

t min

( o C)

t log

( o C)

K TN

(W/m 2 K)

1 2793,3 19 13 15,8 1012,4

6 Đồ thị

a Đồ thị trường hợp xuôi chiều:

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

b Đồ thị trường hợp ngược chiều:

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

7 Nhận xét

• Ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt:

- Qúa trình xuôi chiều nhiệt độ tăng tương đối ổn định hệ số dẫn nhiệt kTN tăng cao nhất với mức lưu lượng là 20l/phút

- Quá trình ngược chiều có hệ số truyền nhiệt tương đối không ổn định do có sự thay đổi nhiệt giữa hai lưu thể Và trong quá trình tiến hành thí nghiệm kết quả không ổn định vì thiết bị gia nhiệt

• Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình truyền nhiệt:

- Xuôi chiều không ảnh hưởng đến nhiệt độ, vì vậy hệ số truyền nhiệt tương đối

ổn định

- Ngược chiều thì ảnh hưởng đến nhiệt độ làm cho nhiệt độ của hai lưu thể thay đổi trước khi quá trình trao đổi nhiệt xảy ra, vì vậy cũng sẽ ảnh hưởng đến các giá trị sau

Một vài nhận xét về thiết bị

− Cơ cấu chắc chắn, hệ số truyền nhiệt lớn

− Cho kết quả ổn định, dễ làm việc