thí nghiệp quá trình thiết bị đối lưu nhiệt

1. TRÍCH YEÁU : 1.1. Muïc ñích thí nghieäm: 1) Giuùp sinh vieân cuûng coá kieán thöùc veà söï truyeàn nhieät ñoái löu. 2) Giuùp sinh vieân laøm quen vôùi caáu taïo, nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò vaø phöông phaùp thí nghieäm veà söï trao ñoåi nhieät ñoái löu. 3) Khaûo saùt thöïc nghieäm heä soá caáp nhieät ôû doøng löu chaát khoâng coù bieán ñoåi pha vaø doøng löu chaát coù bieán ñoåi pha vôùi cheá ñoä ngöng tuï chaûy maøng trong hai tröôøng hôïp: ñoái löu töï nhieân vaø ñoái löu cöôõng böùc. 4) So saùnh heä soá caáp nhieät vaø heä soá truyeàn nhieät lyù thuyeát vôùi heä soá caáp nhieät vaø truyeàn nhieät thöïc nghieäm. 5) Thieát laäp caân baèng nhieät löôïng trong quaù trình trao ñoåi nhieät ñoái löu. 1.2. Phöông phaùp thí nghieäm: Chuaån bò duïng cuï vaø ñieàu kieän thí nghieäm  chuaån bò caáp nöôùc laïnh  chuaån bò caáp hôi nöôùc  khi quaù trình truyeàn nhieät ñaït cheá ñoä oån ñònh thì tieán haønh ño ñoàng loaït caùc ñaïi löôïng  ngöøng thí nghieäm ñeå chuyeån sang thí nghieäm khaùc (tieán haønh 5 thí nghieäm öùng vôùi 5 vò trí taám chaûy traøn)  keát thuùc thí nghieäm. 1.3. Keát quaû thí nghieäm: Baûng 1: STT Caùc ñaïi löôïng ño Vò trí taám chaûy traøn (inch) 0 ½ ¾ 1 1½ 1 t1 (oC) 33 32 32 32 31 2 t2 (oC) 89 71 74 83 82 3 t3 (oC) 65 44 41 39 37 4 t4 (oC) 88 70 79 82 87 5 Nhieät ñoä theo T3 (oF) 208 208 208 208 208 6 Nhieät ñoä theo T2 (oF) 234 238 238 238 240 7 Aùp suaát theo P3 (PSI) 9 11 10 10,5 10 8 Aùp suaát theo P2 (PSI) 11 14 12,5 13,5 13,5 9 Löôïng nöôùc ngöng (ml) 19 14 16,5 18 26 10 Thôøi gian ño löôïng nöôùc ngöng (s) 60 60 60 60 60 11 Nhieät ñoä nöôùc ngöng t’C (oC) 54,5 38,5 42,5 52 58,5 12 Löôïng nöôùc chaûy trong oáng (ml) 362 562 765 850 1200 13 Thôøi gian ño nöôùc chaûy trong oáng (s) 60 60 60 60 60 2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM : Söï truyeàn nhieät giöõa hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï treân beà maët ngoaøi oáng ñöùng vôùi doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng laø moät daïng truyeàn nhieät ñöôïc ñaëc tröng bôûi 2 quaù trình: trao ñoåi nhieät ñoái löu trong tröôøng hôïp coù bieán ñoåi pha (hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï treân beà maët oáng ñöùng) vaø trao ñoåi nhieät ñoái löu ôû doøng löu chaát khoâng coù bieán ñoåi pha (doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng). Boû qua nhieät trôû thaønh oáng. Söï ngöng tuï hôi nöôùc ôû thieát bò thí nghieäm ñöôïc xem nhö söï ngöng tuï vôùi maøng chaûy xeáp lôùp (chaûy maøng). Doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng ñöùng (goïi taét laø doøng laïnh) ñöôïc thöïc hieän vôùi 2 cheá ñoä chaûy: chuyeån ñoäng töï nhieân vaø chuyeån ñoäng cöôõng böùc. Sô ñoà cô cheá truyeàn nhieät ñoái löu ñöôïc bieåu dieãn ôû hình 1. V, C : beà daøy thaønh oáng vaø beà daøy maøng nöôùc ngöng tuï, m. dtr, dng : ñöôøng kính trong vaø ngoaøi oáng, m. Ftr, Fng : dieän tích beà maët beân trong vaø beân ngoaøi oáng ñöùng coù chieàu cao H, m2. ts : nhieät ñoä hôi nöôùc baõo hoøa, oC. tN: nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc trong oáng, oC. tVtr, tVng:nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch trong vaø vaùch ngoaøi oáng, oC. C = ng:heä soá caáp nhieät phía hôi nöôùc ngöng tuï (phía löu chaát beân ngoaøi), Wm2.K N = tr:heä soá caáp nhieät phía nöôùc laïnh (phía löu chaát trong oáng), Wm2.K q: maät ñoä doøng nhieät truyeàn qua vaùch, Wm2.

3) Khảo sát thực nghiệm hệ số cấp nhiệt ở dòng lưu chấtkhông có biến đổi pha và dòng lưu chất có biến đổi phavới chế độ ngưng tụ chảy màng trong hai trường hợp: đốilưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.

4) So sánh hệ số cấp nhiệt và hệ số truyền nhiệt lýthuyết với hệ số cấp nhiệt và truyền nhiệt thực nghiệm.5) Thiết lập cân bằng nhiệt lượng trong quá trình trao đổinhiệt đối lưu

1.2 Phương pháp thí nghiệm:

Chuẩn bị dụng cụ và điều kiện thí nghiệm → chuẩn bị cấpnước lạnh → chuẩn bị cấp hơi nước → khi quá trình truyền nhiệtđạt chế độ ổn định thì tiến hành đo đồng loạt các đại lượng →

ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác (tiến hành 5thí nghiệm ứng với 5 vị trí tấm chảy tràn) → kết thúc thínghiệm

1.3 Kết quả thí nghiệm:

Bảng 1:

ST

T Các đại lượng đo

Vị trí tấm chảy tràn

5 Nhiệt độ theo T3 (oF) 208 208 208 208 208

6 Nhiệt độ theo T2 (oF) 234 238 238 238 240

10 Thời gian đo lượng nước ngưng (s) 60 60 60 60 60

11 Nhiệt độ nước ngưng t’C (oC) 54,

2 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM :

Sự truyền nhiệt giữa hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặtngoài ống đứng với dòng nước lạnh chảy trong ống là mộtdạng truyền nhiệt được đặc trưng bởi 2 quá trình: trao đổi nhiệtđối lưu trong trường hợp có biến đổi pha (hơi nước bão hòangưng tụ trên bề mặt ống đứng) và trao đổi nhiệt đối lưu ởdòng lưu chất không có biến đổi pha (dòng nước lạnh chảytrong ống) Bỏ qua nhiệt trở thành ống

Sự ngưng tụ hơi nước ở thiết bị thí nghiệm được xem như sựngưng tụ với màng chảy xếp lớp (chảy màng)

Dòng nước lạnh chảy trong ống đứng (gọi tắt là dòng lạnh)được thực hiện với 2 chế độ chảy:

chuyển động tự nhiên và chuyển

động cưỡng bức

Sơ đồ cơ chế truyền nhiệt đối lưu

được biểu diễn ở hình 1

δV, δC : bề dày thành ống và bề

dày màng nước ngưng tụ, m

dtr, dng : đường kính trong và ngoài

ống, m

Ftr, Fng : diện tích bề mặt bên trong

và bên ngoài ống đứng có chiều cao

H, m2

ts : nhiệt độ hơi nước bão hòa, oC

tN: nhiệt độ trung bình của nước trong

ống, oC

tVtr, tVng:nhiệt độ trung bình của vách

trong và vách ngoài ống, oC

αC = αng:hệ số cấp nhiệt phía hơi

nước ngưng tụ (phía lưu chất bên

ngoài), W/m2.K

αN = αtr:hệ số cấp nhiệt phía nước

lạnh (phía lưu chất trong ống), W/m2.K

q: mật độ dòng nhiệt truyền qua vách, W/m2

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt:

Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận được:

d

Hình 1: Sơ đồ cơ chế truyền nhiệt đối lưu

Trong trường hợp truyền nhiệt ổn định và không có tổn thấtnhiệt, ta có phương trình cân bằng nhiệt sau:

Q = Q1 = Q2 = GNCPN(t3 – t1) = GC[r + CPC(tS - t )]C (3)Trong đó:

• GN, GC : lưu lượng khối của dòng nước trong ống và dòngnước ngưng tụ, kg/s

• t1, t3 : nhiệt độ đầu và cuối của dòng nước chảy trongống, oC

• tS : nhiệt độ hơi nước bão hòa ngưng tụ ở áp suất thínghiệm, oC

• tC : nhiệt độ trung bình của nước ngưng tụ, oC

2

'tt

• CPN : nhiệt dung riêng của nước chảy trong ống, xác định

ở nhiệt độ trung bình của nước, J/kg.K

2

tt

Q = Q’1 = Q’2

Trong đó:

Q’1 = qtrFtr = αtr(tVtr - t )Ftr, WN

tr N Vtr

1 tr

F)tt

'Q

−

=α

Q’2 = qngFng = αng(tS - tVng)Fng, W

ng Vng S

2

ng t t )F

'Q

−

=α

2

ttt

Vng Vtr

+

=

• tVtr,tVng: nhiệt độ trung bình tại vách trong và vách ngoàiống truyền nhiệt, oC

• t2, t4 : nhiệt độ tại thành ngoài ở đầu vào (đầu dưới)và đầu ra (đầu trên) của ống, oC

2.2 Hệ số truyền nhiệt tổng quát:

log

tr tF

QK

∆

• Q : nhiệt lượng tính theo công thức (1)

)tt

)ttln

)tt)ttlogt

1 S

3 S

1 S 3 S

2.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt)

phía dòng nước lạnh chảy trong ống (αN hay αtr )

Hệ số cấp nhiệt αN (hay αtr) được xác định tùy thuộc vàodạng trao đổi nhiệt (đối lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng bức) vàchế độ chảy của dòng lưu chất: chảy xếp lớp (chảy màng),chảy rối hay chế độ chuyển tiếp

Dòng lưu chất đối lưu tự nhiên hay cưỡng bức có thể phânbiệt dựa theo giá trị của tỷ số 2,5

Re

Gr:

Gr

≥ 10-2

5 , 2ReGr

Ở đây: = ν = π trρν

N tr

d

G4wd

Với:

• w : vận tốc dòng, m/s

• ν : độ nhớt động học của lưu chất, m2/s

• ρ : khối lượng riêng của lưu chất, kg/m3

2.3.1. Trường hợp đối lưu tự nhiên:

Hệ số cấp nhiệt αN (hay αtr) ở trường hợp đối lưu tự nhiênđược xác định từ chuẩn số Nusselt (Nu):

tr

Pr.Gr

1d

H16exp1H

d32

Pr.Gr

chất đối lưu

cưỡng bức

Vùng hỗnhợp 2 dòngđối lưu

Dòng lưuchất đối lưutự nhiên

(aPr

tt

t

tgdGr

dd

Nu

N Vtr 2

3 tr

tr N tr

=

λ

α

=λ

N

+

2.3.2. Trường hợp đối lưu cưỡng bức:

* Ở chế độ chảy màng (Re < 2300) với Re.Pr.

H

dtr

>10 :14

, 0 Vtr

3 / 1H

dtr.Pr.Re86,1Nu







µ

PrPr

Nu

Vtr

43 , 0

2.4 Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ:

Hệ số cấp nhiệt trong trường hợp ngưng tụ hơi tinh khiết bãohòa được xác định tùy thuộc vào chế độ chảy của dòng lỏngngưng tụ

Các trường hợp chất ngưng tụ chảy màng, hệ số cấp nhiệtkhi ngưng tụ hơi tinh khiết trên bề mặt ống đứng được xác địnhtheo công thức lý thuyết của Nusselt (xác lập bằng phươngpháp giải tích):

25 , 0 m C

3 C

2 C S C

tH

gr943,0

λρ

t

S Vng

m

Vng S PC S

PC C C

C 2

C

3 C

C C

)ttC

r

C

gH943,0

HNu

λ

νν

=λ

α

=

= 0 , 25

m o 25

, 0 m C

C.Pr K) 0,943(K )Ga

(943,

Ở đây:

K = C tr t )

Vng S PC

S

− là chuẩn số đồng dạng của Kutalelagze.Trường hợp nước ngưng tụ chảy màng không phụ thuộc vàovận tốc (tức không phụ thuộc vào Re), hệ số cấp nhiệt phíahơi nước ngưng tụ chảy màng có thể xác định từ chuẩn số Nutheo công thức thực nghiệm sau đây:

25 , 0 Vng

S 28 , 0 S o

25 , 0 Vng

S 28 , 0 S

µ

Khác với công thức (16) ở đây các thông số vật lý đượcxác định ở nhiệt độ tS Riêng PrVng xác định ở nhiệt độ trungbình của vách ngoài

2

tt

Vng

+

3 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM :

3.1 Dụng cụ – thiết bị: (xem hình 2.2)

3.2 Phương pháp thí nghiệm:

3.2.1. Chuẩn bị:

a) Chuẩn bị dụng cụ và điều kiện thí nghiệm :

6) Chuẩn bị ống nghiệm đo nước ngưng tụ

7) Chuẩn bị ống nghiệm đo lượng nước chảy trong ống

8) Chuẩn bị nhiệt kế đo nhiệt độ nước ngưng tụ chảy ra

9) Chuẩn bị một đồng hồ bấm giây để đo thời gian nướcchảy trong ống và thời gian nước ngưng tụ chảy ra

10) Kiểm tra nguồn điện, nguồn nước và các dụng cụ đotrên thiết bị thí nghiệm.

b) Chuẩn bị cấp nước lạnh :

1) Khóa các van V1, V4, S1 và mở các van V2 và V5

2) Điều chỉnh tấm chảy tràn ở vị trí mong muốn theo yêucầu của bài thí nghiệm

3) Mở van V1 và điều chỉnh để giữ mực nước ổn định ở bìnhchảy tràn

c) Chuẩn bị cấp hơi nước :

1) Khóa các van: S1, S3, S5, V3, V6, V8

2) Mở van S4 xả hết nước ngưng dư rồi khóa lại

3) Mở van V7

4) Cho nước vào bình chứa đến ¾ chiều cao bình và mở nắpbình Mở van V8 cấp nước cho nồi đun và khóa van V8 khimực nước trong nồi đun đạt 2/3 chiều cao ống chỉ mức.5) Đóng van V7

6) Cấp điện cho bộ điện trở đun nước R1 cho đến khi áp suấttrong nồi đun đạt khoảng 15PSI

7) Cấp điện cho bộ điện trở R2 để gia nhiệt cho hơi nước(nếu có R2)

3.2.2. Tiến hành thí nghiệm:

1) Điều chỉnh dòng nước lạnh chảy trong ống theo yêu cầucủa bài thí nghiệm

2) Khi áp suất trong nồi đun đạt 15PSI, mở hoàn toàn van V7và mở từ từ van V6 và điều chỉnh để áp suất hơi đi vàobuồng thí nghiệm khoảng 10PSI Van V6 phải mở để đủ hơingưng tụ trên bề mặt ống truyền nhiệt và áp suất trongbuồng thí nghiệm xấp xỉ bằng với áp suất khí quyển.3) Khi quá trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định, tiến hành

đo đồng loạt các đại lượng:

- Lượng nước ngưng tụ trong một khoảng thời gian nhất địnhvà nhiệt độ của nước ngưng tụ

- Lượng nước chảy trong ống trong ống trong ống trong mộtkhoảng thời gian nhất định

- Nhiệt độ t1, t2, t3, t4 (đồng hồ hiện số)

- Aùp suất trong nồi hơi (áp kế P2)

- Nhiệt độ của hơi trong nồi hơi (đồng hồ đo nhiệt độ T2)

- Aùp suất hơi đo bằng đồng hồ đo áp suất P3

- Nhiệt độ hơi đi vào buồng ngưng tụ đo bằng đồng hồ đonhiệt độ T3

* Trong khi đo thường xuyên quan sát mức nước trong bình chảytràn và mức nước trong nồi hơi

3.2.3. Ngừng thí nghiệm để chuyển sang thí nghiệm khác:

1) Sau khi đo xong, ngắt điện cấp cbo nồi hơi, đóng các van V6,V7, mở van xả hơi S5 Nạp nước vào bình chứa Mở van V8cấp nước cho nồi hơi rồi khóa van V8 lại, khóa van xả hơi S5.2) Khóa van V1, mở vòi xả S4 để xả hết nước nóng rồi khóavòi S4 lại

3) Chuyển vị trí tấm chảy tràn theo yêu cầu của bài thínghiệm tiếp theo và lặp lại quy trình thao tác như ở thínghiệm trước.

4) Các thí nghiệm được tiến hành với các vị trí ống chảytràn như sau:

- Vị trí “0”: đối lưu tự nhiên

- Vị trí “½, ¾,1, 1 ½”: đối lưu cưỡng bức

3.2.4. Kết thúc thí nghiệm:

Trình tự thao tác khi kết thúc thí nghiệm:

1) Ngắt cầu dao điện cho nồi hơi

2) Ngắt điện cho đồng hồ đo nhiệt độ hiện số

3) Khóa van nguồn nước

4) Khóa và mở các van đúng như hiện trạng trước khi làm thínghiệm

4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM :

N Vtr t

t

t= −

GN.103 (kg/s) 5,9640 9,3004 12,667 14,079 19,887GC.103 (kg/s) 0,3048

4 0,22604 0,26586 0,28942 0,41775

Bảng 4:

Các thông số vật

lý 0 Vị trí tấm chảy tràn (inch) ½ ¾ 1 1½

4 1 8 3Q2 (W) 718,7954 540,530

(αtr)TT, W/m 2.K

(12),(13) 430,94 464,27 520,59 551,98 616,98(αN)TN hay

W/m2.K

(7) 2239,6 624,2 925,8 1360,

7 2220,2(NuC) TT (17) 6420,2 4910,2 5239,8 5696,3 5896,6

6 477,94 507,84 564,06KTN, W/m2.K (9) 623,62 289,5

0 288,20 245,06 289,77K’TT, W/m2.K (20) 406,36 427,7

2 477,76 507,64 563,81K’TT/ KTT (21) 0,9997 0,999

7 0,9996 0,9996 0,9996

Đồ thị 1: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ CỦA NuN THEO Re

Nu

(αN ) TN = (αN ) TT

( αC)TT

(W/m 2 K)

( αC)TN

(W/m 2

K)

(αC ) TN = (αC ) TT

Đồ thị 5: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG QUAN SO SÁNH GIỮA

Câu 1: Giải thích tại sao khi thí nghiệm với tấm chảy tràn

ở mức “0” mà nước trong ống vẫn chảy ra.

Mức “0, ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½” là khoảng cách tính theo inch củamực nước trong bình chảy tràn so với vị trí cao nhất trong ốngdẫn nước lạnh trong bình trao đổi nhiệt

Trước khi thí nghiệm, nếu tấm chảy tràn để ở vị trí “0” vàcấp đủ nước cho bình chảy tràn thì nước không chảy trong ốngđứng và thoát ra ngoài vì lúc đó mực nước trong bình chảy trànbằng với vị trí cao nhất trong ống ⇒∆P = 0 ⇒ nước không thểchảy do không có sự chênh lệch về áp suất

Khi tiến hành thí nghiêm với tấm chảy tràn ở vị trí “0” thìnước trong ống đứng có chảy ra vì khi đó ta dùng hơi nước đểcấp nhiệt làm cho dòng lạnh bị nóng lên khi đi vào buồng thínghiệm→ có sự đối lưu nhiệt tự nhiên Đó chính là hiện tượngchuyển động của lưu chất khi có sự chênh lệch về mật độ(khối lượng riêng) giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau

KTT

(W/m 2 K)

Câu 2: Nhận xét về mức độ tổn thất nhiệt.

Mức độ tổn thất nhiệt trong bài thí nghiệm này là:

Khi tấm chảy tràn ở vị trí “0” (xảy ra hiện tượng đối lưu tựnhiên) thì ∆Q = -9,8527% < 0 Đây là một giá trị không hợp lý vìnhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ không thể nhỏ hơn nhiệtlượng dòng lạnh nhận được Nguyên nhân của sự không hợp lýnày là do sai số trong quá trình thí nghiệm Tuy nhiên, ta có thểkết luận rằng mất mát nhiệt khi tấm chảy tràn ở vị trí “0” lànhỏ nhất, có giá trị rất bé và có thể coi gần đúng là khôngcó mất mát nhiệt Đó là bởi vì khi tấm chảy tràn ở vị trí “0”,có nghĩa là chênh lệch về cột áp bằng 0, dòng nước lạnhmuốn chuyển động qua buồng thí nghiệm thì bắt buộc phải hấpthu nhiệt của dòng hơi để xảy ra hiện tượng đối lưu tự nhiên.Cho nên, lượng nhiệt mà dòng lạnh cần là rất lớn → hiệu quảtrao đổi nhiệt cao nhất → mức độ tổn thất nhiệt là ít nhất

Khi tấm chảy tràn ở vị trí càng cao thì chênh lệch cột ápcàng lớn Dòng lạnh tự nó đã có đủ năng lượng để chuyểnđộng qua buồng trao đổi nhiệt, cho nên hiệu quả trao đổi nhiệtthấp hơn → mức độ tổn thất nhiệt càng nhiều

Vị trí tấm chảy

∆ Q (%)

Sự mất mát nhiệt nhiều ở 3 vị trí tấm chảy tràn cuối cùngkhông chỉ vì lý do trên mà còn do sai số trong quá trình thínghiệm.

Câu 3: Nhận xét và giải thích về ảnh hưởng của vị trí tấm chảy tràn lên các hệ số αtr , αng và K.

Hệ số 0 Vị trí tấm chảy tràn (inch) ½ ¾ 1 1½

Đồ thị 7: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG

CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN αN

Khi vị trí tấm chảy tràn càng cao thì (αN)TT càng tăng vì:

- Tấm chảy tràn càng cao thì chênh lệch về cột áp cànglớn → lưu lượng dòng lạnh càng tăng → vận tốc dòng lạnhcàng tăng → Re càng tăng

- Tấm chảy tràn càng cao thì hiệu quả truyền nhiệt càngthấp → nhiệt độ trung bình của dòng lạnh càng giảm → Prvà µ càng tăng

⇒ Nu càng tăng (công thức (13)) ⇒ (αN)TT càng tăng.

Khi vị trí tấm chảy tràn càng cao thì (αN)TN nhìn chung cànggiảm vì: ngoại trừ vị trí tấm chảy tràn đầu tiên (đối lưu tự

nhiên) thì ở các vị trí tấm chảy tràn cao hơn (đối lưu cưỡngbức), nhiệt lượng mà dòng lạnh nhận được thay đổi không đángkể, còn ∆t=tVtr−tNthì càng tăng (do hiệu quả truyền nhiệtgiảm) nên theo công thức (6) ⇒αtr càng giảm Đây là giá trịkhó có thể giải thích một cách chính xác do được tính toán dựatrên giả thiết không có mất mát nhiệt, nhưng những số liệutrong công thức thì lại được lấy từ kết quả thí nghiệm (có sựmất mát nhiệt xảy ra).

Đồ thị 8: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG

CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN αC

Ngoại trừ vị trí tấm chảy tràn đầu tiên (đối lưu tự nhiên) thì

ở các vị trí tấm chảy tràn cao hơn (đối lưu cưỡng bức): khi vị trítấm chảy tràn càng cao thì αC càng tăng Do nhiệt lượng màdòng nóng tỏa ra càng tăng và tVng cũng tăng nên theo côngthức (7) ⇒αng tăng

Đồ thị 9: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ ẢNH HƯỞNG

CỦA VỊ TRÍ TẤM CHẢY TRÀN ĐẾN K

Vị trí tấm chảy

Câu 4: So sánh và giải thích mối tương quan giữa giá trị tính toán và giá trị thực nghiệm của hệ số cấp nhiệt phía nước trong ống, phía nước ngưng tụ ngoài ống và hệ số truyền nhiệt tổng quát.

* Hệ số cấp nhiệt phía dòng nước lạnh chảy trong ống:

Dựa vào đồ thị 3 ⇒ có 3 giá trị (αN)TN < (αN)TT, và có 2 giá trị(αN)TN > (αN)TT, đó là khi tấm chảy tràn ở vị trí “0” và “½”.

* Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ ngoài ống:

Dựa vào đồ thị 4 ⇒ ở tất cả các vị trí của tấm chảy trànthì (αC)TN < (αC)TT.

* Hệ số truyền nhiệt tổng quát:

Dựa vào đồ thị 5 ⇒ có 4 giá trị KTN < KTT, chỉ có 1 giá trị KTN >KTT, đó là khi tấm chảy tràn ở vị trí “0”

 Giải thích: theo lý thuyết, các giá trị thực nghiệm phảibằng các giá trị tính toán Nhưng trong bài thí nghiệm này, cácgiá trị thực nghiệm nhìn chung đều nhỏ hơn các giá trị tính toán.Bởi vì : Các giá trị thực nghiệm là các giá trị được tính dựatrên giả thiết là không xảy ra sự mất mát nhiệt Và nhiệtlượng Q trong các công thức tính giá trị thực nghiệm là nhiệtlượng mà dòng nước lạnh nhận được Nhưng trong thực tế thìluôn xảy ra sự mất mát nhiệt, nghĩa là nhiệt lượng tỏa ra khihơi nước ngưng tụ luôn lớn hơn nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận

Vị trí tấm chảy

K TT

K TN

được Cho nên các giá trị tính toán của hệ số cấp nhiệt vàtruyền nhiệt luôn lớn hơn các giá trị thực nghiệm.

Có các giá trị thực nghiệm lớn hơn giá trị tính toán, đó là

do có sai số trong quá trình thí nghiệm

Câu 5: Nhận xét về sự ảnh hưởng của nhiệt trở thành ống  V 

Câu 6: Nhận xét về độ tin cậy của kết quả thí nghiệm, ước lượng sai số và những nguyên nhân dẫn đến sai số.

* Độ tin cậy của kết quả thí nghiệm:

Độ tin cậy của kết quả thí nghiệm chỉ ở mức trung bình.Nguyên nhân chính là do yêu cầu của bài thí nghiệm, chỉ tiếnhành đo khi quá trình truyền nhiệt đạt chế độ ổn định Nhưngtrong thực tế thì ta chỉ có thể nhận biết chế độ ổn định nàymột cách tương đối, dựa vào lượng nước ngưng tụ chảy ra mộtcách đều đặn, cho nên không thể có độ chính xác cao được.Việc chọn sai thời điểm đo sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ kết quảthí nghiệm

* Ước lượng sai số:

Đồ thị 1:

xk (Re) 984,9 1262,3 1671,4 1824,0 2495,6 x =1647,7

yk (NuN) 9,209 10,157 11,451 12,153 13,640 y = 11,322

2 5

1 k

2 k 2

n 1 k

2 k

2

5

1xxn

5 1 k

2 k 2

n 1 k

2 k

2

5

1yyn

1 k k k

5

1yxyxn

1

= 793,019

Hệ số tương quan tuyến tính:

y x

11

σσ