Bài 2 thi nghiem thiet bi truyen nhiet ong xoắn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ …… BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ BÀI 2: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG XOẮN GVHD: TRƯƠNG VĂN MINH SVTH: VÕ THÁI QUÝ MSSV: 12013961 LỚP : DHHO8A NHÓM: 2 TỔ: 5 HỌC KỲ: 2 NĂM HỌC: 20142015 Tháng 5 năm 2015 Mục lục Mục lục 1 Bài 2. THIẾT BỊ TRUYÊN NHIỆT ỐNG XOẮN. 2 2.1 Mục đích thí nghiệm. 2 2.2. Kết quả thí nghiệm. 2 2.2.1. khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB1. 2 2.2.1.1.trường hợp ngược chiều. 2 2.2.1.2. trường hợp xuôi chiều. 7 2.2.2. khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB2 11 2.2.2.1. trường hợp ngược chiều. 11 2.2.2.2. trường hợp xuôi chiều. 15 2.3. nhận xét đánh giá. 19 2.3.1.ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt. 19 2.3.2. Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình truyềnnhiệt: 19 2.3.3. So sánh hệ số truyền nhiệt thực nghiệm với hệ số truyền nhiệt lý thuyết: 19 2.3.4. Một vài nhận xét về thiết bị: 20 Tài liệu tham khảo. 21 Phụ lục. 22 Bài 2. THIẾT BỊ TRUYÊN NHIỆT ỐNG XOẮN. 2.1 Mục đích thí nghiệm. Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa 2 dòng qua một bề mặt ngăn cách Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau Khảo sát ảnh hướng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong 2 trường hợp xuôi chiều và ngược ngược chiều Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị ống xoắn từ đó so sánh với kết quả tính theo lí thuyết KLT. 2.2. Kết quả thí nghiệm. 2.2.1. khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB1. 2.2.1.1.trường hợp ngược chiều. Xử lý số liệu. TN ∆TN ∆TL η_N η_L η_hi 1 16 12 44.44444 33.33333 38.88889 2 16 10 51.6129 32.25806 41.93548 3 19 9 57.57576 27.27273 42.42424 4 20 6 76.92308 23.07692 50 5 8 9 36.36364 40.90909 38.63636 6 8 7 40 35 37.5 7 9 6 45 30 37.5 8 9 6 47.36842 31.57895 39.47368 9 12 11 37.5 34.375 35.9375 10 11 13 36.66667 43.33333 40 11 12 7 44.44444 25.92593 35.18519 12 11 8 42.30769 30.76923 36.53846 13 5 12 22.72727 54.54545 38.63636 14 5 10 25 50 37.5 15 5 7 26.31579 36.84211 31.57895 16 6 6 35.29412 35.29412 35.29412 TN GN (Kgs) GL (Kgs) QN (W) QL (W) Qm (W) η (%) 1 0.133333 0.133333 8938.667 6680 2258.667 74.7315 2 0.133333 0.2 8938.667 8350 588.6667 93.41438 3 0.133333 0.266667 10614.67 10020 594.6667 94.39769 4 0.133333 0.333333 11173.33 8350 2823.333 74.7315 5 0.2 0.133333 6704 5010 1694 74.7315 6 0.2 0.2 6704 5845 859 87.18675 7 0.2 0.266667 7542 6680 862 88.57067 8 0.2 0.333333 7542 8350 808 110.7133 9 0.266667 0.133333 13408 6123.333 7284.667 45.66925 10 0.266667 0.2 12290.67 10855 1435.667 88.31905 11 0.266667 0.266667 13408 7793.333 5614.667 58.1245 12 0.266667 0.333333 12290.67 11133.33 1157.333 90.58364 13 0.333333 0.133333 6983.333 6680 303.3333 95.65632 14 0.333333 0.2 6983.333 8350 1366.67 119.5704 15 0.333333 0.266667 6983.333 7793.333 810 111.599 16 0.333333 0.333333 8380 8350 30 99.642 TN QN (W) ∆tmax (0C) ∆tmin (0C) ∆tlog (0C) KTN (Wm2.K) αN (Wm2.K) αL (Wm2.K) KLT (Wm2.K) 1 8938.667 24 20 21.93926 675.6682 6248.379 212.0999 200.4375 2 8938.667 21 15 17.83208 831.2916 6248.379 293.3685 271.5171 3 10614.67 24 14 18.553 948.8007 6248.379 369.2874 335.3178 4 11173.33 20 6 11.62817 1593.507 6248.379 441.4611 393.7733 5 6704 14 13 13.49382 823.9135 8642.519 212.0999 202.2346 6 6704 13 12 12.49333 889.8944 8642.519 293.3685 274.8253 7 7542 14 11 12.43977 1005.442 8642.519 369.2874 340.3779 8 7542 13 10 11.43448 1093.837 8642.519 441.4611 400.7698 9 13408 21 20 20.49593 1084.873 10879.06 212.0999 203.2122 10 12290.67 19 17 17.98147 1133.53 10879.06 293.3685 276.6338 11 13408 20 15 17.3803 1279.35 10879.06 369.2874 343.1563 12 12290.67 18 15 16.45444 1238.725 10879.06 441.4611 404.6272 13 6983.333 17 10 13.19191 877.8853 13005.27 212.0999 203.8347 14 6983.333 15 10 12.33152 939.137 13005.27 293.3685 277.7886 15 6983.333 14 12 12.97432 892.6083 13005.27 369.2874 344.9351 16 8380 12 11 11.49275 1209.213 13005.27 441.4611 407.1027 Đồ thị.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ

……

BÁO CÁO THỰC HÀNH

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

BÀI 2: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG XOẮN

GVHD: TRƯƠNG VĂN MINHSVTH: VÕ THÁI QUÝ

Mục lục

Bài 2 THIẾT BỊ TRUYÊN NHIỆT ỐNG XOẮN.

2.2.1 khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB1.

2.2.1.1.trường hợp ngược chiều.

Xử lý số liệu

3

6248.379

831.2916

6248.379

6248.379

8642.519

8642.519

369.287

4 340.37798

7542 13 10 11.43448 1093.837 8642.519 441.4611 400.76989

1238.725

877.8853

13005.27

892.6083

13005.27

369.2874

344.935116

8380 12 11 11.49275 1209.213 13005.27 441.4611 407.1027

Đồ thị

2.2.1.2 trường hợp xuôi chiều.

212.099

9 200.43752

13408 31 13 20.71256 1073.527 6248.379 293.3685 271.5171

19.55021

1042.574

6248.379

8642.519

369.287

4 340.37798

10056 19 13 15.81071 1054.767 8642.519 441.4611 400.7698

16.49495

898.6787

10879.06

212.0999

203.2122

961.2324

718.3799

13005.27

718.3799

13005.27

293.368

5 277.788615

8380 13 12 12.49333 1112.368 13005.27 369.2874 344.935116

8380 14 13 13.49382 1029.892 13005.27 441.4611 407.1027

Đồ thị

11

2.2.2 khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB2

2.2.2.1 trường hợp ngược chiều.

6248.379

1308.266

6248.379

8642.519

100.076

3 97.824738

9218 21 25 22.94191 1421.788 8642.519 125.9744 122.42739

10879.06

295.1457

13005.27

490.1426

13005.27

473.9278

13005.27

942.0846

13005.27

125.974

4 123.0119

Đồ thị.

15

2.2.2.2 trường hợp xuôi chiều.

1275.719

6248.379

100.435

7 98.168068

10894 36 14 23.31988 1653.061 8642.519 126.4268 122.85459

5028 27 15 20.43852 870.51 15047.5 100.4357 98.6449916

8380 26 13 18.77612 1579.305 15047.5 126.4268 123.6024

Đồ thị.

19

2.3 nhận xét đánh giá.

Vì đầu dò báo sai nên ta sẽ không nói đến các yếu tố phụ thuộc nhiệt độ có độ sai số lớn như ηN , ηL và ηhi mà đi xét đến các yếu tố quan trọng, những tính toán cuối cùng trong bàinày

Ta sẽ đi đánh giá sự ảnh hưởng các yếu tố qua hệ số truyền nhiệt K Hệ số truyền nhiệt K đặc trưng cho lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phẳng trong một đơn vị thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu thể là một độ

Hệ số truyền nhiệt càng lớn thì lượng nhiệt mà lưu thể lạnh nhận được từ lưu thể nóng càng tăng Nghĩa là quá trình truyền nhiệt càng đạt hiệu quả

2.3.1.ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt.

Ở trường hợp xuôi chiều: Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau (VN=const), khi tăng lưu lượng dòng lạnh (VL=6, 12,18,24 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt K sẽ tăng dần nhưng không đáng kể.-Nhận thấy nếu lưu lượng dòng lạnh bằng nhau (VL=const) và qua các mức tăng lưu lượng dòng nóng (VN=8, 12, 18, 24 l/ph) thì hệ số truyền nhiệt K cũng sẽ tăng lên nhưng không đáng kể

Như vậy trong trường hợp xuôi chiều khi tăng lưu lượng dòng lạnh hoặc dòng nóng

thì hệ số truyền nhiệt tăng chậm, nghĩa là hiệu suất của quá trình truyền nhiệt ít chịu

ảnh hưởng của lưu lượng dòng

Ở trường hợp ngược chiều: chỉ khác xuôi chiều là khi tăng lưu lượng dòng lạnh thì

hệ số truyền nhiệt K tăng lên nhanh chóng Như vậy trong trường hợp ngược chiều

chịu ảnh hưởng của lưu lượng nhiều hơn trường hợp xuôi chiều

2.3.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động các dòng đến quá trình

truyềnnhiệt:

Đối với hệ số truyền nhiệt tính từ thực nghiệm ta nhận thấy KTN khi xuôi chiều thì lớn hơn

so với trường hợp ngược chiều

-Đối với hệ số truyền nhiệt K tính theo lý thuyết thì ta thấy KLT khi xuôi chiều nhỉnh hơn so với khi ngược chiều nhưng không đáng để (hai đường trên đồ thị gần như trùng nhau)

Việc đầu dò báo sai chúng ta có thể hiệu chỉnh được Nhưng Qf mà âm thì theo em nghĩ là

do quá trình truyền nhiệt từ dòng nóng sang dòng lạnh, nhiệt lượng đã bị mất mát hao tổn

ra bên ngoài Lượng nhiệt tổn thất này không thể đo chính xác Chính nó đã làm cho việc tính toán không ổn định Bởi vì khi tăng lưu lượng dòng lạnh hay lưu lượng dòng nóng càng lớn, nhiệt truyền từ dòng nóng sang dòng nguội càng cao, thì lượng nhiệt tổn thất này cũng tăng lên nhanh chóng

-Trong quá trình tính toán KLT thì ta sẽ đi tính các chuẩn số đồng dạng như Nusselt,

Reynolds, Prandlt, Grashoff để tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng α1 và của dòng lạnh α2

Ta nhận thấy α1 của dòng nóng có giá trị xấp xỉ bằng nhau ở cùng một mức lưu lượng VN

và tăng lên khi VN tăng Đối với α2 của dòng lạnh thì chỉ tăng khi VL tăng , điều này được giải thích là do VL tăng dẫn đến vận tốc dòng lạnh tăng dẫn đến Re tăng dẫn đến Nusselt tăng tỷ lệ thuận với α2

2.3.4 Một vài nhận xét về thiết bị:

Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sử dụng trong bài thí nghiệm này có thể sử

dụng được cho 4 bài: ống lồng ống Đồng, ống lồng ống Inox, ống xoắn, ống chùm

Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp chảy xuôi chiều và chảy ngược

chiều

-Thiết bị dễ tháo lắp dễ dàng khi thay bộ phận, nhưng một vài chỗ còn khiếm

khuyết như không có bộ phận cách nhiệt giữa nồi đun với môi trường bên ngoài,

không có bộ phận cách nhiệt với giữa đường ống với môi trường bên ngoài để giảm tốithiểu nhiệt tổn thất , bộ điều khiển sử dụng là loại ON-OFF nên độ trễ thời gian lớn,

đầu dò nhiệt độ hay đo sai, vị trí đặt đầu dò không chính xác (sử dụng đầu dò “xịn”

chưa đủ mà cái chính là ta phải đặt đúng vị trí trong dòng chảy) Để cải thiện những

điều này thì khó thực hiện, cần phải có thêm thời gian và công sức

21

Tài liệu tham khảo.

[1] Trường đại học công nghiệp tp.Hồ Chí Minh-khoa công nghệ hóa học-Hướng dẫn thực hành quá trình và thiết bị- Nhà xuất bản lao động-2012

[2] Trường đại học công nghiệp tp.Hồ Chí Minh – khoa máy – thiết bị hóa học – các quá trình thiết bị cơ học – 2011

[3] Trường đại học công nghiệp tp.Hồ Chí Minh – khoa máy – thiết bị hóa học – quá trình thiết bị truyền nhiệt-2011

[4] Bảng tra cứu quá trình cơ học –truyền nhiệt-truyền khối-nhà xuất bản đại học quốc gia TP.HỒ CHÍ MINH-2012

Phụ lục.

Công thức sử dụng

Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:

GN = VN ta lấy ρ=1000 kg/m3 theo nhiệt độ trung bình dòng nóng 500C

GL = VL ta lấy ρ=997 kg/m3 theo nhiệt trung trung bình dòng lạnh 260C

Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt tổn thất:

QN = CN.GN.∆TN = 4,18.103 GN.∆TN (tra bảng theo nhiệt độ 500C)

QL = CL.GL.∆TL = 4,18.103 GL.∆TL

Qm = QN – QL

Tính hiệu suất quá trình truyền nhiệt:

Hiệu suất nhiệt độ giữa các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt

Ta có: ∆TN = Tnóng_vào - Tnóng_ra

∆TL = Tlạnh_ra - Tlạnh_vào

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

Trường hợp xuôi chiều:

∆Tmax = Tnóng_vào – Tlạnh_vào

∆Tmin = Tnóng_ra – Tlạnh_ra

Trường hợp ngược chiều:

Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt:

F = nc.π.dtđ.L

Với , L1=12m và L2=6m

Theo công thức:

Q = K.F.∆tlog =>

Hệ số truyền nhiệt lý thuyết

Được tính theo công thức:

(Chuyển tường ống qua tường phẳng do )

λdòng_nóng tra bảng theo T ( lấy theo nhiệt độ đầu)

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

Với g=9,81(m2/s), l là đường kính tương đương ở đây l=di , β là hệ số giãn nở có thể tra bảng tra cứu ∆t là chênh lệch nhiệt độ ∆t= ttường - tnóng_vào

Hệ số hiệu chỉnh εk phụ thuộc vào giá trị Reynolds và ( tra bảng 1.1 trong bảng tra cứu QTTN & TB năm 2009)

Tính chuẩn số Nusselt:

Nếu dòng nóng chảy dòng: Nu=0,158.εk.Re0.33.Pr0.43.Gr0.1

Với

ν là độ nhớt của dòng lạnh Tra bảng

Chuẩn số Prandtl:

λdòng nóng tra bảng theo T ( lấy theo nhiệt độ đầu)

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

Với g=9,81(m2/s), l là đường kính tương đương ở đây l=di , β là hệ số giãn nở có thể tra bảng tra cứu ∆t là chênh lệch nhiệt độ ∆t= ttường – tlạnh_vào

25