Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt truyền chất trong bình hấp thụ của máy lạnh hấp thụ nh3 h2o loại liên tục phù hợp với điều kiện việt nam tt

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Tổng quan về nghiên cứu máy lạnh hấp thụ Tổng quan về nghiên cứu bộ hấp thụ kiểu màng chảy Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố Lý do chọn đề tài 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HIẾU NGHĨA

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT-TRUYỀN

CHẤT TRONG BÌNH HẤP THỤ CỦA MÁY LẠNH HẤP

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS HOÀNG AN QUỐC

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM

- Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1 Nguyễn Hiếu Nghĩa, Lê Chí Hiệp, Hoàng An Quốc, Phân tích lý thuyết và thực nghiệm xác định nhiệt độ phát sinh tối ưu của máy lạnh hấp thụ NH 3 -H 2 O sản xuất nước đá Tạp chí Phát triển khoa học công nghệ - Đại học quốc gia TP

4 N H Nguyen, H C Le and Q A Hoang, Evaluating suitable intake NH 3 -H 2 O solution concentration of absorption system for ice-making 2016 3rd

International Conference on Green Technology and Sustainable Development, GTSD 2016 - Kaohsiung, Taiwan, pp 274-280

5 Nghia-Hieu Nguyen, Hiep-Chi Le, Quoc-An Hoang, Simulation of absorption

process of the falling film on the horizontal round tube of NH 3 -H 2 O pair working fluid Tạp chí Cơ khí Việt Nam, pp 116-124, 08/2016

6 Nguyễn Hiếu Nghĩa, Lê Chí Hiệp, Mô phỏng số quá trình hấp thụ của màng chảy lên ống tròn nằm ngang của cặp lưu chất NH 3 -H 2 O Tạp chí Năng lượng nhiệt,

số 125, pp 20-24, 09/2015

7 Nghia-Hieu Nguyen, Hiep-Chi Le, Quoc-An Hoang, Parameters affecting analysis to the absorption process of the falling film on the horizontal round tube

of pair working fluid NH 3 -H 2 O Proc of the 4rd international conference on

sustainable energy, Innovation for a Green Future, Hồ Chí Minh - Việt Nam,

11 Nguyễn Hiếu Nghĩa, Nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ loại liên tục

để sản xuất nước đá theo điều kiện tại Việt Nam Đề tài cấp trường, mã số

IUH.KNL01/16, 2016

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Tổng quan về nghiên cứu máy lạnh hấp thụ

Tổng quan về nghiên cứu bộ hấp thụ kiểu màng chảy

Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố

Lý do chọn đề tài

1.4.1 Tầm quan trọng của bộ hấp thụ

Bình hấp thụ của hệ thống lạnh hấp thụ được biết đến như là thành phần quan trọng nhất của hệ thống về mặt hiệu suất và chi phí [71] Diện tích truyền nhiệt

của bộ hấp thụ chiếm khoảng 40% tổng diện tích truyền nhiệt của hệ thống [48]

Chi phí chế tạo hệ thống sẽ giảm đáng kể nếu như diện tích truyền nhiệt của bộ hấp thụ có thể được giảm bớt bằng cách nâng cao hiệu quả truyền nhiệt-truyền chất trong bộ hấp thụ

Bình hấp thụ dạng bọt có hệ số truyền chất khá cao nhờ sự phân phối những bọt hơi nhỏ làm cho diện tích bề mặt truyền chất được gia tăng [73] Khó khăn của bình hấp thụ dạng bọt là tốc độ truyền nhiệt phía dung dịch thấp, kết cấu phức tạp và chế tạo khó khăn do đòi hỏi công nghệ cao

Hình 1.1 Các bộ hấp thụ dạng bọt chính

Bình hấp thụ dạng màng lỏng thì ổn định khi hoạt động và có hệ số truyền nhiệt cao nên có thể giảm kích thước bề mặt giải nhiệt [72] Khó khăn của bình hấp thụ dạng màng là sự phân phối không đều dung dịch loãng, bề mặt giải nhiệt không ướt đều, bề mặt giải nhiệt đứng bị chảy dầy Các vấn đề trên làm cho trở lực truyền chất-truyền nhiệt tăng ở phía dung dịch

Hình 1.2 Các bộ hấp thụ dạng màng chính

Bộ hấp thụ kiểu màng như hình 1.2f được chọn lựa vì có kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền nhiệt tốt, có thể chế tạo được theo điều kiện công nghệ hiện có tại Việt Nam mà không cần phải nhập khẩu dây chuyền sản xuất mới

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Từ thực tế về dải năng suất sản xuất nước đá hiện có trên thị trường và khả năng đáp ứng của bơm dung dịch, NCS đã đề xuất ứng dụng cho máy lạnh hấp thụ có

dải năng suất lạnh trung bình từ 30÷60 kW, năng suất làm đá từ 5÷10 tấn/ngày

(khoảng 200 kg/mẻ) Đối với dải năng suất lạnh này, năng suất của bình hấp thụ tương ứng ở trong khoảng từ 52÷104 kW

Việc nghiên cứu quá trình truyền nhiệt-truyền chất của quá trình hấp thụ trong

bộ hấp thụ để nâng cao hiệu quả thiết bị được thực hiện kết hợp giữa phương pháp lý thuyết mô phỏng và thực nghiệm kiểm tra Trong khuôn khổ của luận án này, NCS đã chế tạo hoàn chỉnh một máy lạnh hấp thụ NH3-H2O có năng suất lạnh trong khoảng từ 1 kW đến 3 kW, bình hấp thụ được tập trung nghiên cứu

có kết cấu kiểu màng, dung dịch NH3-H2O chảy trên chùm ống song song có đường kính 9,6 mm được bố trí nằm ngang

1.4.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận án trình bày các nghiên cứu về quá trình truyền nhiệt và truyền chất trong bình hấp thụ của máy lạnh hấp thụ NH3-H2O Trong luận án này, cấu tạo của bình hấp thụ được lựa chọn sao cho phù hợp với điều kiện công nghệ sẵn có ở trong nước và đáp ứng nhu cầu sản xuất nước đá thường gặp trong thực tế

Để thực hiện các nghiên cứu nêu trên, NCS Nguyễn Hiếu Nghĩa đã chế tạo toàn

bộ máy lạnh hấp thụ NH3-H2O cấp nhiệt bằng điện trở với mục đích thiết lập các chế độ hoạt động ổn định đáp ứng các yêu cầu nghiên cứu dưới góc độ thực nghiệm Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã được đánh giá/so sánh với các kết quả tính toán từ chương trình mô phỏng Bên cạnh đó, các nghiên cứu thực nghiệm còn được dùng để xác định chế độ hoạt động phù hợp cho toàn bộ hệ thống theo điều kiện môi trường tại Việt Nam Nội dung nghiên cứu tiếp cận với

các chỉ tiêu về chất lượng của thế giới, đồng thời bám sát tính thực tiễn của Việt Nam

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

1 Phân tích lý thuyết nhiệt động của máy lạnh hấp thụ kết hợp với thực nghiệm đo đạc trên mô hình thực tế cho mục đích sản xuất nước đá

2 Xác định nồng độ dung dịch NH3-H2O nạp phù hợp với điều kiện vận hành và nhiệt độ bay hơi yêu cầu

3 Công bố được kết quả hoạt động của máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3-H2O làm việc liên tục để sản xuất nước đá có phạm vi năng suất nhỏ theo kết cấu phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo và vận hành tại Việt Nam

4 Thiết lập được mối tương quan của nhiệt độ phát sinh tối ưu theo nhiệt

độ bay hơi của môi chất lạnh trong bộ bay hơi, ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tụ, hấp thụ của dung dịch ra khỏi bộ hấp thụ

5 Bộ hấp thụ này được gắn cùng với các bộ phận khác của một hệ thống lạnh để có những điều kiện hoạt động thực Việc xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ trong bộ hấp thụ kiểu màng được thực hiện trong phạm vi còn đảm bảo cho máy lạnh hấp thụ hoạt động ổn định

6 Thiết lập mối quan hệ truyền nhiệt-truyền chất trong bình hấp thụ của máy lạnh hấp thụ NH3-H2O loại liên tục

làm đá từ 5÷10tấn/ngày (khoảng 200kg/mẻ) Đối với dải năng suất lạnh này, bình hấp thụ có dải năng suất tương ứng từ 52÷104kW được xác định

- Các kết quả nghiên cứu có thể được dùng để tham khảo khi thiết kế, chế tạo

và vận hành máy lạnh hấp thụ trong điều kiện Việt Nam

Tác giả xác định mục đích và đối tượng nghiên cứu:

- Việc nghiên cứu quá trình truyền nhiệt-truyền chất của quá trình hấp thụ trong bộ hấp thụ để nâng cao hiệu quả thiết bị được thực hiện kết hợp giữa phương pháp lý thuyết mô phỏng và thực nghiệm kiểm tra Trong khuôn khổ của luận án này, bình hấp thụ được tập trung nghiên cứu là bình hấp thụ kiểu màng với dung dịch NH3-H2O chảy trên chùm ống song song nằm ngang, có

đường kính ống giải nhiệt kiểm tra 9,6mm, tương ứng với năng suất lạnh trong khoảng từ 1kW đến 3kW

- Bình hấp thụ này được gắn cùng với các bộ phận khác để tạo nên một máy lạnh hấp thụ hoàn chỉnh hoạt động theo điều kiện môi trường tại Việt Nam trong phạm vi nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong bộ bay hơi, ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tụ, hấp thụ của dung dịch ra khỏi bình hấp thụ, phát sinh của dung dịch trong bình phát sinh để thực hiện thí nghiệm

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HẤP THỤ KIỂU MÀNG CHẢY Chu trình lạnh hấp thụ

Bộ hấp thụ kiểu màng chảy

2.2.1 Các ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt-truyền chất

Các ảnh hưởng bao gồm kết cấu; chế độ chảy của dung dịch loãng vào các ống giải nhiệt; lưu lượng, nồng độ, và nhiệt độ dung dịch loãng đến từ bình phát sinh; hơi NH3 đến từ bình bay hơi; và nước giải nhiệt

2.2.2 Mô hình và phương pháp thí nghiệm

2.2.2.1 Mô hình thí nghiệm

1) Dung dịch loãng và hơi NH3 ngược chiều Ống giải nhiệt có đường kính

Φ9,6mm bước dọc tối ưu là 20mm; bước ngang 13mm

2) Diện tích mặt tiếp xúc lỏng hơi lớn do dung dịch loãng nhiễu và lan rộng trên các ống giải nhiệt

3) Để tăng sự phân phối đồng đều của dòng dung dịch loãng bằng cách

trên đỉnh và hàng ống ở đáy lần lượt là hàng ống phân phối dung dịch loãng và

Bảng 2.1 Ảnh hưởng lưu lượng dung dịch

1,5-Nhiệt độ dung dịch loãng vào

và đặc ra khỏi bộ hấp thụ Nồng độ dung dịch ra

αf [W/(m 2 K]; k [W/(m 2 K]; q (W/m 2); hm/s; mf [kg/(m2 s)]

hàng ống phân phối hơi Các hàng ống giải nhiệt nằm ở giữa được chia thành 8

pass nước [4, 4, 4, 4, 3, 3, 3, 3 (hàng ống)] Các giả thuyết:

1 Dòng loãng phân bố đều

2 Dòng dung dịch loãng chảy tầng, ổn định

3 Dòng hơi phân bố đều

4 Nhiệt độ chùm ống giải nhiệt ổn định

5 Áp suất trong bình đồng nhất

6 Bộ hấp thụ đoạn nhiệt

7 Nhiệt độ vách ống như nhau trên từng ống đơn

Từ các giả thuyết trên, mô vật lý 3 chiều trên trở thành 2 chiều được trình bày

như hình 2.2 Dung dịch loãng được đưa vào tại đỉnh ống, rồi chảy xuống quanh ống thành màng Hơi NH3

được hấp thụ vào mặt tiếp xúc của màng dung dịch Quá trình hấp thụ sinh nhiệt Nhiệt truyền nhiệt qua vách ống vào nước giải nhiệt và được nước giải nhiệt chảy trong ống ngang mang đi Hướng của dòng dung dịch chảy dọc theo chu vi ống theo tọa độ x Bề dày màng dung dịch hướng

từ tâm ống ra theo hướng y Vị trí của bất kỳ điểm nào trên màng dung dịch đều xác định được theo các tọa độ 𝜃, y tương ứng

Hình 2.1 Hình chiếu cạnh của bộ hấp thụ

Hình 2.2 Mô hình vật lý 2 chiều

- Xác định được cấu tạo của bình hấp thụ nghiên cứu và phương pháp giải

- Định hướng phát triển mô hình toán cho bình hấp thụ kiểu màng chảy trên chùm ống tròn nằm ngang từ mô hình toán của phần tử thể tích ống kiểm tra

- Đơn giản hoá phần tử thể tích ống thành mô hình vật lý 2 chiều

Chọn ống giải nhiệt có đường kính 9,6mm; mật độ phân phối dung dịch loãng

thấp để có được chế độ nhỏ giọt vào ống

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ BỘ HẤP THỤ

Mô phỏng hệ thống

3.1.1 Mô hình toán của hệ thống

3.1.2 Lưu đồ màng của hệ thống

Thông số đầu vào: Nhập các

thông số đầu vào theo điều kiện nhiệt độ hoạt động của từng bộ phận: bay hơi, ngưng tụ, hấp thụ, phát sinh (-20o

Dữ liệu đầu ra: Năng suất lạnh

Qe(kW), năng suất bộ ngưng tụ

Qg(kW), năng suất bộ hấp thụ Qa(kW), hệ số hiệu suất nhiệt của máy (COP) và

hiệu suất làm lạnh (COPu) Nồng độ dung dịch đặc Cs, nồng độ dung dịch loãng

Cw, hệ số hồi lưu λ

Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán mô phỏng máy

lạnh hấp thụ NH3-H2O

3.1.3 Kết quả mô phỏng

Nhiệt độ dung dịch trong bộ phát sinh tăng làm cho COP tăng rất nhanh và đạt cực đại Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ phát sinh thì COP giảm Nhiệt độ bay hơi càng thấp, hệ thống có nhiệt độ phát sinh khởi động càng cao, thì COP cực đại càng thấp Theo hình 3.2, tc= 33o C; ta=34o C,

nhiệt độ phát sinh tối ưu đạt được tg_opt= [97, 106, 111, 116, 122] (oC) tương ứng với hệ số hiệu suất nhiệt tối

ưu COPopt= [0,51; 0,476; 0,46; 0,446; 0,433] khi nhiệt độ bay hơi lần lượt là te= [-5, -11, -14, -17, -20] (oC)

Từ mô phỏng sự thay đổi hệ số hiệu suất, nhiệt độ bay hơi yêu cầu là -19o

C, nhiệt

độ ngưng tụ và nhiệt độ hấp thụ lần lượt là 33o C và 34 o C, nhiệt độ phát sinh là

120o C thì hệ số hiệu suất của máy lạnh hấp thụ sẽ đạt cực đại

Từ mô phỏng hệ thống tại COP cực đại, nồng độ dung dịch loãng tìm được là

Cws= 0,267; nồng độ dung dịch đậm đặc tìm được là Css= 0,365 Nồng độ dung dịch hoạt động trung bình trong máy lạnh là 0,316 Vùng dung dịch nạp được định hướng trong phạm vi 0,295 tới 0,325 Các thí nghiệm để xác định nồng độ dung dịch nạp phù hợp sẽ được thực hiện trong phạm vi này

Hình 3.2 COP và nhiệt độ phát sinh tại

các nhiệt độ bay hơi theo mô phỏng

Mô phỏng bộ hấp thụ

3.2.1 Mô phỏng phần tử thể tích ống

3.2.1.1 Mô hình toán của phần tử

Các phương trình liên tục, phương trình động lượng, phương trình năng lượng, phương trình truyền chất của lớp màng dung dịch chảy trên chùm ống được mô

tả 2 chiều [70], [66], [45], [67], [89], [47], [51], [68], [81], [5], [90], [91]

3.2.1.2 Lưu đồ màng của phần tử

Thông số đầu vào: Độ phân phối dung dịch Г, bán kính ngoài ống giải nhiệt ro, hệ số khuếch tán nhiệt aq, hệ số khuếch tán chất D và nhiệt độ dung dịch loãng vào Tws_in; nồng độ dung dịch loãng vào

Cws_in Thuật toán: Chu trình tính sẽ bắt đầu để đi tìm bề dày lớp màng, các thành phần tốc độ, nhiệt độ và nồng độ của tất cả các điểm của lưới của phần tử ống kiểm tra

Dữ liệu đầu ra: bề dày lớp màng δ, vận tốc theo chiều màng chảy u, vận tốc vuông góc với màng chảy v, nồng độ lớp màng C, nhiệt độ lớp màng

T, hệ số truyền chất hm, hệ số truyền nhiệt k, dòng chất hấp thụ mf, dòng nhiệt hấp thụ qf

Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán cho phần tử thể

tích ống

3.2.2 Mô phỏng bộ hấp thụ

3.2.2.1 Mô hình toán của chùm ống

Các ống ngang được bố trí thành các mặt thẳng đứng với nước giải nhiệt chảy theo từng pass qua lại trong các ống như ở hình 3.4 Các giả thuyết cho

3.2.2.2 Lưu đồ màng của chùm ống

Hình 3.4 Sơ đồ dòng nước giải nhiệt

Thông số đầu vào: Số phần tử kiểm tra của mỗi ống giải nhiệt k Nhiệt độ, lưu lượng, nồng độ dung dịch loãng vào và ra khỏi

bộ hấp thụ đo được Nhiệt

độ nước giải nhiệt vào và

ra khỏi bộ hấp thụ đo được

Thuật toán: Nhiệt độ nước giải nhiệt vào bộ hấp thụ đo được là nhiệt

độ nước vào phần tử ống đầu tiên Dự đoán nhiệt

độ ra khỏi phần tử ống đầu tiên Nhiệt độ nước vào phần tử ống thứ 2 chính là nhiệt độ nước ra của phần tử ống kiểm tra liền kề trước đó Các tính toán được tuần tự tính cho các phần tử ống kiểm tra cho đến khi phần tử ống kiểm tra cuối cùng của ống đạt được

Nhiệt độ của nước giải nhiệt vào phần tử ống kiểm tra cuối cùng của ống trên cũng chính là nhiệt độ ra của phần tử ống kiểm tra đầu tiên của ống dưới kế tiếp Các tính toán được tuần tự tính cho các ống phía trên cho đến khi ống trên cùng của cột ống trong bộ hấp thụ đạt được

Dữ liệu đầu ra: Nhiệt độ, lưu lượng, nồng độ dung dịch đặc ra, và năng suất của

bộ hấp thụ Hệ số truyền nhiệt và hệ số truyền chất

Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán cho bộ hấp thụ

3.2.3 Kết quả mô phỏng

3.2.3.1 Phần tử kiểm tra

Các hình sau thể hiện các đặc tính động học của màng dung dịch và hiện tượng truyền nhiệt-truyền chất kết hợp khi dòng dòng hơi NH3 được hấp thụ vào dòng dung dịch loãng để trở thành dung dịch có nồng độ cao hơn

Hình 3.6 & 3.7 là phân phối ba chiều của thành phần vận tốc tiếp tuyến dòng chảy u và thành phần vận tốc vuông góc dòng chảy v Theo toạ độ không thứ nguyên ε, màng lỏng đang rơi vào ống nên vận tốc u= 0; nhưng vận tốc v lớn mang dấu âm vì ngược chiều trục η Khi đã tạo thành màng trên ống thì thành phần u xuất hiện và lớn dần, đạt cực đại tại ¼ ống (umax= 0,0504m/s), sau đó

giảm dần và u= 0 khi chảy ra khỏi ống Theo trục η, Phân bố vận tốc của thành phần u= 0 tại vách ống, tăng dần, và đạt cực đại cục bộ tại mặt tiếp xúc lỏng hơi Ngược lại với u, Thành phần v sau khi vào ống sẽ giảm rất mạnh, sau đó lại tăng mạnh lúc ra khỏi ống

Hình 3.6 Vận tốc u (m/s) Hình 3.7 Vận tốc v (m/s)

Hình 3.8 & 3.9 là phân phối ba chiều của trường nồng độ (C), và trường nhiệt độ (T) trong miền khảo sát là màng dung dịch Nồng độ của dung dịch loãng khi chưa vào ống được xem như chưa có hiện tượng hấp thụ nên nồng độ vẫn bằng nồng độ vào Nhiệt độ tại mặt tiếp xúc bão hoà theo nồng độ dung dịch, tại vách ống bằng nhiệt độ vách Khi hiện tượng hấp thụ xuất hiện thì nồng độ của mặt tiếp xúc lỏng hơi tăng dần theo trục ε rồi khuếch tán vào phía vách ống theo trục

η Sự hấp thụ này phát sinh nhiệt làm cho nhiệt độ mặt tiếp xúc lỏng-hơi tăng theo trục ε Do chênh nhiệt độ giữa mặt tiếp xúc và vách ống, nhiệt lượng truyền vào phía vách theo truc η

Nồng độ trung bình của lớp màng sau khi ra khỏi ống C= 0,3637; tăng 0,0687

Nhiệt độ trung bình của lớp màng vào ống là 317,6K (44,5 o C), Nhiệt độ trung bình của lớp màng sau khi ra khỏi ống T= 304,843K (31,7 o

C), giảm 12,8 o C Nhiệt

độ của mặt tiếp xúc lỏng-hơi vào ống là 332K (58 o

C), Nhiệt độ của mặt tiếp xúc lỏng-hơi sau khi ra khỏi ống T= 306,5K (33,4 o

C), giảm 24,7 o C Chênh nhiệt độ

của mặt tiếp xúc lỏng-hơi khi ra khỏi ống so với nhiệt độ vách ống là 3,4o

C

Lưu lượng khối lượng phân phối thay đổi Γ= 0,001; 0,005; 0,008; 0,0113; 0,0146; 0,03 [kg/(m.s)] Các hình 3.10÷3.15 và bảng 3.1 thể hiện sự thay đổi bề dày, vận tốc trung bình cục bộ, nồng độ trung bình cục bộ, nhiệt độ trung bình

Hình 3.8 Trường nồng độ, C Hình 3.9 Trường nhiệt độ, T (K)

cục bộ, hệ số truyền nhiệt lớp màng, hệ số truyền nhiệt, hệ số truyền chất của lớp màng dung dịch

Khi lưu lưu lượng giảm thì bề dày lớp màng giảm (hình 3.10), vận tốc tiếp tuyến dòng chảy u giảm (hình 3.11) Tại ¼ ống theo chiều dòng chảy bề dày lớp màng đạt cực tiểu, vận tốc lớp màng đạt cực đại

Khi lưu lượng dung dịch tăng thì nồng độ trung bình cục bộ lớp màng giảm (hình 3.12), nhiệt độ trung bình cục bộ tăng (hình 3.13)

Hình 3.14 trình bày hệ số truyền nhiệt từ mặt tiếp xúc lỏng-hơi vào nước giải nhiệt chảy trong ống k theo trục ε (x) Các hệ số này tăng ở ¼ đầu của ống và giảm dần ở ¼ sau cho thấy tốc độ hấp thụ giảm khi hệ số truyền nhiệt giảm Lưu lượng dung dịch tăng thì hệ số truyền nhiệt tăng mạnh

Hình 3.15 trình bày sự thay đổi của hệ số truyền chất theo trục ε (x) Hệ số truyền chất cao tại vị trí khi dòng dung dịch loãng vừa tiếp xúc với ống; sau đó giảm nhanh rồi khá phẳng trước khi ra khỏi ống Khi lưu lượng dung dịch tăng thì hệ

số truyền chất tăng Nhưng khi tăng lưu lượng dung dịch khá lớn Γ=

0,0146kg/(m.s) trở lên thì hệ số truyền chất tăng rất ít

Hình 3.14 Hệ số truyền nhiệt

tổng, k [W/(m2 K)]

Hình 3.15 Hệ số truyền chất của lớp màng, hm (m/s)

Bảng 3.1 Ảnh hưởng lưu lượng dung dịch

Nhiệt độ vách ống giải nhiệt thay đổi Tw= 311,15; 309,15; 307,15; 305,15; 303,15; 301,15 (K)

Khi nhiệt độ nước giải nhiệt giảm thì nồng độ trung bình cục bộ lớp màng tăng (hình 3.16), nhiệt độ trung bình cục bộ giảm (hình 3.17)

Theo bảng 3.2, nhiệt độ nước giải nhiệt giảm thì nồng độ trung bình lớp màng ra khỏi ống tăng, nhiệt độ trung bình lớp màng ra khỏi ống giảm Nhiệt độ nước giải nhiệt giảm 1o

C thì hệ số truyền nhiệt lớp màng tăng 1,2% và hệ số truyền nhiệt 0,8%; hệ số truyền chất tăng khá 2,7%

Hình 3.16 Nồng độ cục bộ trung

bình, Cal

Hình 3.17 Nhiệt độ trung bình cục

bộ, T (K)

Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nước giải nhiệt

T wall (K) C al_o T al_i /T al_o

1.0e+03

h m (m/s) 1.0e-04 311,15 0,3298 321,6/315,0 1,4409 1,1165 0,1443