B CÔNG TƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌCNG NGHIP TP. HỒ C MINH
VIN NG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
BÁO CÁO BÀI THỰC HÀNH
     
Ngày thc hành:
Giảng viên hướng dẫn :
Lp :
Nhóm4 :T 1
Tên:
MSSv:
BÀI 3:      
 
Trong công nghiệp đặc biệt lĩnh vực công nghệ hóa học, thc phẩm môi trường sự biến
đổi vật chất luôn luôn kèm theo stỏa nhiệt hay thu nhiệt do đó cần phải có nguồn thu năng
lượng nhiệt (thiết bị làm lạnh hay ngưng tụ) hay nguồn tỏa nhiệt (thiết bị gia nhiệt, đun sôi)
Quá trình truyền nhiệt được chia thành truyền nhiệt ổn định không ổn định. Q trình
truyền nhiệt ổn định quá trình nhiệt độ ch thay đổi theo không gian không thay đổi
theo thi gian. Quá trình truyền nhiệt không ổn định quá trình mà nhiệt độ thay đổi theo
không gian thời gian
Quá trình truyền nhiệt khôngn định thường xy ra trong quá trình m việc gn đoạn hoặc
trong giai đoạn đầu cuối của quá trình liên tục. Thiết bị truyền nhiệt liên tục thường xảy
ra trong thiết bị làm việc liên tục
Trong thực tế c thiết bị truyn nhiệt thường làm việc chế độ liên tục, việc nghn cứu
quá trình truyền nhiệt không ổn định nhn mục đích chính điều khiển các quá trình không
ổn định để đưa về ổn định, ngoài ra thuyết truyền nhiệt không ổn định khá phức tạp.
Do đó trong chương trình này chxét về quá trình truyền nhiệt ổn định
Quá trình truyền nhiệt quá trình một chiều, nghĩa nhiệt lượng chtruyền nơi nhiệt
độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp truyền từ vật này sang vật kháchay tkhông gian này
sang một không gian khác theo một phương tnhức c th nào đó hoặc tổ hp c nhiều
phương thức. Các phương thức truyền nhiệt vềbản gồm dẫn nhiệt, nhiệt đối lưu, bức x
Trong i thực hành này chúng ta tiếp cận thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống, quá trình truyền
nhiệt được xem truyền nhiệt biến nhiệt ổn định.
  THÍ N
- Sinh viên biết vận hành thiết bị truyền nhiệt nhiệt, hiểu nguyên đóng mở van để điều
chỉnh lưu lượng hướng dòng chảy, biết sự cố thxảy ra và cách xlý tình huống
- Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguộigián tiếp giữa 2 dòng qua bề
mặt ngăng ch ống lòng ống, ống chùm ống xoắn
- Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào cân bằng nhiệt lượng những lưu lượng dòng khác
nhau
- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong 2 trường hp
xuôi chiều và ngược chiều
- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K
TN
của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính
toán theo lý thuyết K
LT
  
1
Quá trình truyền nhiệt giữa 2 dong lưu cht qua một bề mặt ngăn ch rất thường gp trong
c lĩnh vực công nghiệp hóa cht, thực phẩm, hóa dầu. Trong đó nhiệt lượng do dòng nóng
chảy ra sẽ đưc dòng lạnh thu vào. Mục đích của quá trình thực hiện gia đoạn nào đó
trong qui trình công nghệ, đó th đun nóng, làm nguội, ngưng tụ hay bốc hơi. Tùy o
bản cht hóa trình mà ta s bố trí phân bố của các dong sao cho giảm tổn thất, tăng hiệu suất
của quá trình
Hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt cao hay thấp tùy thuộc cách ta bố trí thiết bị, điều
kiện hoạt động. Trong đó, chiều chuyển động của các dòng có ý nghĩa rất quan trọng.
-Cân bằng năng lượng khi 2 dòng lỏng trao đổi nhiệt gián tiếp: Nhiệt lượng do dòng nóng
tỏa ra:
Q
N
= G
N
.C
N
.
T
N
(2.1)
-Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:
Q
L
= G
L
.C
L
.
T
L
(2.2)
-Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu vào
được có th do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh):
Q
f
= Q
N
- Q
L
(2.3)
-Cân bằng nhiệt lượng:
Q
N
= Q
L
+ Q
f
(2.4)
Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng th tính theo công thức:
Q = K.F.
t
log
(2.5)
Từ (2.5) ta thy nhiệt lượng trao đổi sẽ ph thuộc vào kích thước thiết bị F, cách bố trí c
dòng
t
log
. Do thiết bị phn cứng ta rất khó thay đổi nên th xem nhiệt lượng trao đổi
trong trường hợp này phthuộc vào bố trí dòng chy
Ta các cách bố trí sau:
-Chy xuôi chiều: lưu th 1 và 2 chảy song song cùng chiều với nhau
1
2
-Chy ngược chiều: lưu th 1 2 chy song song nhưng ngược chiều với nhau
1
2
-Chy chéo dòng: lưu th 1 và lưu th2 chảy theo phương vuông góc
2
1
-Chy hỗn hp: lưu th 1 chy theo hướng nào đó còn th 2 thì đoạn chảy cùng chiều
đoạn chy cùng chiều có đoạn chảy ngược chiều đoạn chảy chéo dòng
Tùy vào cách bố t ta phương pháp xác định hiệu số nhiệt độ hu ích logarit
t
log
khác
nhau
   
t
log
=
tmaxtmin
ln
∆tmax
∆tmin
(2.6)
Hình 2.1: Đặc trưng thay đổi nhiệt độ khi chy ngược chiều
Xét trường hp hai lưu th chảy ngược chiều dọc theo bề mt trao đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu
thnóng giảm, nhiệt độ của lưu th nguội tăng được biểu diễn như giản đồ sau
∆t 1
= T
Nv
T
Lr
(2.7)
∆t 2
= T
Nr
T
Lv
(2.8)
3
2
Nếu < t2
Nếu t1 >
∆tmin
T −T
∆t 2
tmax=∆t 1
tmin=∆t 2
∆t 1
tmax=∆t 2
tmin=∆t 1
  hai    xuôi 
Xét trường hp hai lưu th chảy xuôi chiều dọc bề mt trao đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu th
nóng giảm, nhiệt độ của lưu th nguội tăng được biểu diễn như giản đồ sau
Hình 2.2: Đặc trưng thay đổi nhiệt độ khi chy xuôi chiều
tmax =
t1 = T
Nv
T
Lv
tmin =
t2 = T
Nr
T
Lr
Nếu trong quá trình truyền nhiệt tỷ số
∆tmax
< 2 thì hiệu số nhiệt độ trung bình
t
th
log
được tính gần đúng công thức sau:
∆t
log
tmax+ ∆tmin
2
(2.9)
Hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt của dòng nóng và dòng lạnh lần lượt:
T
Nv
T
Nr
Ƞ
N
=
. 100% (2.10)
Nv Lr
Ƞ
=
T
Lr
T
Lv
. 100% (2.11)
L
T
Nv
−T
Lr
Hiệu suất nhiệt độ hữu ích của quá trình truyền nhiệt:
Ƞ
hi
=
Ƞ
N
+ Ƞ
L
(2.12)
2
4
=
QN
Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:
Ƞ
=
Q L
. 100% (2.13)
Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:
K
¿
Q
(2.14)
TN
F . Δtlog
Trong đó: Với: F =
π .
d
tb
.L
di+ do
(d
tb
= ): đường kính trung bình của ống truyền nhiệt, m
Xác định hệ số truyền nhiệt theo thuyết (giáo trình QTTB Truyền Nhiệt)
HÌNH THÍ 
   
    thí      chùm
Hình 2.3: đồ h thống thí nghiệm truyền nhiệt nhiệt loại ống chùm
    thí      
5
Hình 2.4: đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống xoắn
Hai mô hình có cấu tạo giống nhau nên được giới thiệu chung
Hệ thống khảo sát gồm 2 thiết bị chính:
Thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm (xoắn TB2) vỏ ngoài bằng thủy tinh TB1
Thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm (xoắn TB1) vỏ ngi bằng kim loại TB2
H thng thí nghim gm 2 thùng chứa nước nóng 𝑻𝑵 (thùng nóng) và nước lnh 𝑻𝑳 (thùng
lạnh) đưc nối vào 2 bơm tương ứng m nóng 𝑩
𝑵
và bơm lạnh 𝑩
𝑳
để dẫn 2 dòng
nóng lạnh vào lần lượt 2 thiết bị truyền nhiệt loại ống xoắn qua 2 thiết bị đo lưu
lượng loại rotamet.
S phân b các dòng lưu cht o thiết b được điều chnh qua h thng van 𝑽
𝑳𝒊
𝑽
𝑵𝒋
(𝑖 = 1
÷ 9, 𝑗 = 1 ÷ 7). Lưu lượng của dòng nóng dòng lạnh được điều chỉnh nhờ 2 van V
N
V
L
.
Nhiệt độ đầu vào và ra của c dòng lần lượt được xác định nhcác đầu cảm biến nhiệt độ
của cặp nhiệt điện loại K truyền tín hiệu về tủ điu khiển hiển thị trên đồng hhiển thị
RTC.
Nước trong thùng cha nước nóng sẽ đưc gia nhiệt nhđiện trở 3KW kết nối vi bộ
điều kiển ON/OFF trên tủ điều khiển để khống chế nhiệt độ trong thùng chứa theo yêu cu
thí nghiệm.
Chú ý: Đối với các van V
Li
V
Nj
khi đóng thì phải đóng hoànn, khi m thì phải m hoàn
toàn
6
Hình 2.5: đồ tủ điện
Hệ thống tủ điện bao gồm:
-Đèn báo sáng khi điện vào tủ điều khiển
-Công tắc tổng (có đèn báo sáng khi m)
-Nút nhn mở (màu xanh) nút nhấn tắt (màu đỏ) của m nóng, bơm lạnh
-Công tắt điện trở
-Nút dừng khẩn cấp (nhấn o khi sự cố, xoay theo kim đồng hồ khi cần mở)
-Đồng hồ hiển th nhiệt độ dòng nóng T
1
, T
3
, T
5
, T
7
-Đồng hồ hiển th nhiệt độ dòng lạnh T
2
, T
4
, T
6
, T
8
-Bộ cài đặt nhiệt độ thùng nóng T
9
2.4.2. Trang   hóa 
Bài thc hành được trang bị hệ thống tủ điện điều khiển hệ thống bơm, điện tr, cài đặt nhiệt
độ và các đầu báo nhiệt độ, cách thức hoạt động như sau:
-Kết nối nguồn điện cung cấp cho tủ điều khiển (đèn báo sáng)
-Bt công tắc tổng (đèn o sáng)
7
-Mở nắp thùng chứa nước nóng TN lạnh TL (nếu có) kiểm tra nước đến hơn 2/3 thùng.
Trước khi cho nước vào thùng phải đóng van x đáy.
-Đóng nắp thùng chứa nước nóng lạnh 9 (nếu có).
-Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển ON/OFF cho thùng chứa nước nóng TN.
-Bt công tắc điện trở
-Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt gtr cài đặt thì bắt đầu tiến hành thí
nghiệm
-Trên mô hình thiết bị ống chùm ống xoắn bố trí dòng chảy xuôi chiều hay ngược chiều
ch cần điều chỉnh dòng lạnh, còn dòng nóng thì luôn bố trí cố định một chiều từ trên xuống
-Trên hình thiết bị ống lồng ống thì dòng nóng cố định một chiều chảy từ dưới lên
 HÀNH THÍ 
Thí  1:  sát   xuôi   
 
-Trước khi mm phải đảm bảo hthống van phải phù hp (nghĩa phi có dòng chy),
tránh trường hợp mở m không dòng chảy (nghĩa van đóng mở sai) thì sẽ gp hiện
tượng như sau:
o Lưu lượng kế không hoạt động
o Tiếng u động lớn hơn bình thường
o Bung một số khp nối mềm (nếu có)
o nước roăn mặt bích
o kh năng hỏng bơm (bốc mùi khét).
Gặp hiện tượng như vậy thì tắt bơm kiểm tra lại h thống van
-Trước khi mđiện trở phi đảm bảo trong thùng nước điu này rất quan trọng nếu bật
điện trở không nước trong thùng thì ch cần 1-3 phút điện tr sẽ hỏng (trường hợp này
sinh viên hoặc tổ trực tiếp thực hành phải bồi thường do sbất cẩn của mình)
-Phi xác định được các vị trí đầu nhiệt độ, quan trọng đó nhiệt độ nóng onóng
ra, lạnh ra nếu việc đánh số trên các đầu dò không khớp hình đồ thì sinh viên th
dùng phán đoán như sau:
o Nhiệt độ cài đặt luôn cao nhất (T9)
o Nhiệt độ nóng vào cao th nhì (T1; T5)
o Nhiệt độ lạnh vào luôn thấp nhất. (T2; T4; T6; T8)
8
o Nhiệt độ nóng ra (T3; T7) lớn hơn lạnh ra (T2; T4; T6; T8) nếu bố trí chảy xuôi
chiều.
-Khi mở m khởi động phải mở van hn lưu (V
L1
, V
N1
)
-Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh ph không qua lưu lượng kế
Các   hành
-Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 th tích thùng chứa
-Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện tr cài đặt nhiệt độ
cho thùng nóng ở 70
0
C
-Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh nhiệt độ cao sẽ m lưu
lượng kế)
-Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hp với trường hợp chy xuôi dòng
-Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hp thì tiến hành trao đổi
nhiệt
-Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng nóng,
lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt
Các  ý
-Trước khi mở điện tr phải đảm bảo trong thùng nước ít nhất 2/3 thùng
-Trước khi mở m phải đảm bảo trong thùng chứa phải nước
-Trước khi mở m phải đảm bảo hệ thống van phi phù hp
-Khi mở bơm khi động phi m van hoàn lưu
-Khi điều chỉnh lưu lượng cần điều chỉnh lưu lượng dòng nóng trước điều chỉnh xong cho
dòng nóng đi qua nhánh ph sau đó tắt bơm nóng. Tiếp theo điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh,
điều chỉnh xong m m nóng.
-Nhiệt độ đầu vào mỗi thí nghiệm phải giống nhau
Thí  2:  sát      
 
-Trước khi mm phải đảm bảo hthống van phải phù hp (nghĩa phi có dòng chy),
tránh trường hợp mở m không dòng chảy (nghĩa van đóng mở sai) thì sẽ gp hiện
tượng như sau:
9
o Lưu lượng kế không hoạt động
o Tiếng u động lớn hơn bình thường
o Bung một số khp nối mềm (nếu có)
o nước roăn mặt bích
o kh năng hỏng bơm (bốc mùi khét).
Gặp hiện tượng như vậy thì tắt bơm kiểm tra lại h thống van
-Trước khi mđiện trở phi đảm bảo trong thùng nước điu này rất quan trọng nếu bật
điện trở không nước trong thùng thì ch cần 1-3 phút điện tr sẽ hỏng (trường hợp này
sinh viên hoặc tổ trực tiếp thực hành phải bồi thường do sbất cẩn của mình)
-Phi xác định được các vị trí đầu nhiệt độ, quan trọng đó nhiệt độ nóng o và nóng
ra, lạnh ra nếu việc đánh số trên các đầu dò không khớp hình đồ thì sinh viên th
dùng phán đoán như sau:
o Nhiệt độ cài đặt luôn cao nhất (T9)
o Nhiệt độ nóng vào cao th nhì (T1; T5)
o Nhiệt độ lạnh vào luôn thấp nhất. (T2; T4; T6; T8)
o Nhiệt độ nóng ra (T3; T7) lớn hơn lạnh ra (T2; T4; T6; T8) nếu bố trí chảy xuôi
chiều.
-Khi mở m khởi động phải mở van hn lưu (V
L1
, V
N1
)
-Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh ph không qua lưu lượng kế
Các   hành
Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 th tích thùng chứa
-Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện tr cài đặt nhiệt độ
cho thùng nóng ở 70
0
C
-Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh nhiệt độ cao sẽ m lưu
lượng kế)
-Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hp với trường hp chy ngược chiều
-Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hp thì tiến hành trao đổi
nhiệt
-Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng nóng,
lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt
Các  ý
10
-Trước khi mở điện tr phải đảm bảo trong thùng nước ít nhất 2/3 thùng
-Trước khi mở m phải đảm bảo trong thùng chứa phải nước
-Trước khi mở m phải đảm bảo hệ thống van phi phù hp
-Khi mở bơm khi động phi m van hoàn lưu
-Khi điều chỉnh lưu lượng cần điều chỉnh lưu lượng dòng nóng trước điều chỉnh xong cho
dòng nóng đi qua nhánh ph sau đó tắt bơm nóng. Tiếp theo điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh,
điều chỉnh xong m m nóng.
-Nhiệt độ đầu vào mỗi thí nghiệm phải giống nhau
thúc bài  hành
-Tắt m nóng m lạnh
-Tắt công tắc điện trở, điều chỉnh bộ điều khiển nhiệt độ về 20
0
C
-Tắt công tắc tổng
-Tắt cầu dao nguồn
-Ch nước nguội dưới 50
0
C
-Xả nước trong các thùng
-Khóa van nước nguồn cấp
-Vệ sinh máy khu vực máy
-Ghi chép vào sổ nhật sử dụng máy
  
Thí  1:  sát   xuôi        80
o
C)
V
N
(l/p)
Vn (m
3
/s)
V
L
(m
3
/s)
N
R
(
0
C)
N
V
(
0
C)
L
R
(
0
C)
L
V
(
0
C)
5
10
-4
69,4
59,6
40,2
38,5
1,33.10
-4
66,8
56,2
39,1
36,5
8,333.
10
5
1,667.10
-4
64,4
55,4
39,3
36,2
2.10
-4
64,0
55,1
39,0
35,0
11
6
10
4
10
-4
1,33.10
-4
68,3
66,3
56,8
54,3
40
39,7
35,2
35,0
1,667.10
-4
65,7
53,1
39,7
34,4
2.10
-4
63,7
50,2
38,9
33,8
7
10
-4
61,8
51,9
39,0
34,1
1,33.10
-4
60,8
51,0
39,0
35,6
1,67.10
4
1,667.10
-4
59,8
50,5
38,9
33,8
2.10
-4
58,5
50,0
38,8
33,5
Thí  2:  sát      
V
N
(l/p)
Vn (m
3
/s)
V
L
(m
3
/s)
N
R
(
0
C)
N
V
(
0
C)
L
R
(
0
C)
L
V
(
0
C)
5
10
-4
58,6
69,8
41,3
37,2
1,33.10
-4
1,667.10
-4
58,5
69,6
41,0
37,2
8,333.
10
5
2.10
-4
58,0
69,0
40,7
37,0
58,0
68,9
40,0
36,8
6
10
-4
58,2
68,3
40,2
35,6
10
4
1,33.10
-4
1,667.10
-4
57,8
68,2
39,6
34,8
2.10
-4
57,4
68,0
38,4
34,2
56,9
67,4
38,0
33,1
7
10
-4
57,1
67,2
38,1
30,7
1,33.10
-4
1,667.10
-4
56,6
67,0
37,5
30,2
1,67.10
4
2.10
-4
56,0
66,8
36,9
30,1
55,4
66,7
36,4
30,1
  
12
=
T −T
  tính cho  VN = 5 VL = 6  thí  xuôi
   
T
Nv
−T
Nr
64,9 59,6
η
=
×100 %=33,56 %
N
T
Nv
−T
Lr
64,9 40,2
T
Lr
−T
Lv
η
L
=
Nv Lr
=
40,2 38,5
×100 %=5,82 %
64,9 40,2
η
N
+ η
L
33,56+5,82
η
=
=
=19,68
%
ℎi
2 2
Ta có:
∆T
N
=T
Nv
−T
Nr
=¿
= 69,4 - 59,6 = 9,8
o
C
∆T
L
=T
Lr
−T
Lv
= 40,2 - 38,5= 1,7
o
C
   quá tnh  
Đổi u ợng thể tích sang u lượng khối ợng:
G
N
=
V
N
(m
3
/s) ×
ρ
nuoc nong
G
L
=
V
L
(m
3
/s) ×
ρ
nuoc lanℎ
Ta có:
T
Nv
+T
Nr
69,4 +59,6
T
=
=
=
64,5
%
N
2 2
T =
T
Lv
+T
Lr
=
38,5+ 40,2
=39,35 %
L
2 2
Từ nhiệt độ ca
T
N
T
L
va nh trên ta tra bảng được:
ρ
nuoc nong
= 980,525 kg/m
3
ρ
nuoclanℎ
= 992,195 kg/m
3
13
3359,06
λ
  ng nóng,   ng     
Tại T = 80
o
C C = 4,195.10
3
kJ/kg
Q
N
=G
N
×C
N
×∆ T
N
=(V
N
× ρ
nuoc
nong
)×C
N
× ∆T
N
=(8,333. 10
-5
× 980,525) × 4,195. 10
3
× 9,8=3359,06 (W)
Q
L
=G
L
×C
L
× ∆T
L
=( V
L
× ρ
nuoc
lan
)× C
L
×T
L
= (10
-4
× 992,195) × 4,195. 10
3
× 1,7= 707,584 (W)
Q
f
=
Q
N
Q
L
= 3359,06 − 707,584 = 2561,476 (W)
   quá tnh  
η
=
Q
L
Q
N
×100 %
=
707,584
×
100% = 21,065%
   
∆T
max
=T
Nv
−T
Lv
=¿
69,4 38,5 = 30,9
∆T
min
=T
Nr
−T
Lr
= 59,6 40,2 = 19,4
∆T
max
T
min
30,9 19,4
∆T
=
=
=¿
log
ln
∆T
max
∆T
min
ln
30,9
19,4
24,71
o
C
    
K
=
1
r
¿
1 δ 1
+ +
1
α
2
(chuyển ờngng qua tường phẳng do
2
¿
2
r
1
    
STT
V
N
(m
3
/s)
V
L
(m
3
/s)
∆T
N
(
o
C)
∆T
L
(
O
C)
η
N
(%)
η
L
(%)
η
ℎi
(%)
14
1
8,333.10
-3
10
-4
9,8
1,7
33,56
5,82
19,68
2
1,33.10
-4
10,6
2,6
38,27
9,39
23,83
3
1,667.10
-4
9
3,1
35,86
12,35
24,11
4
2.10
-4
8,9
4
35,6
16
25,80
1
10
-4
10
-4
11,5
4,8
40,64
16,96
28,80
2
1,33.10
-4
12
4,7
45,11
17,67
31,39
3
1,667.10
-4
12,6
5,3
48,46
20,38
34,42
4
2.10
-4
13,5
5,1
54,44
20,56
37,50
1
1,167.10
-4
10
-4
9,9
4,9
43,42
21,49
32,46
2
1,33.10
-4
9,8
3,4
44,95
15,59
30,27
3
1,667.10
-4
9,3
5,1
44,49
24,40
34,45
4
2.10
-4
8,5
5,3
43,15
26,90
35,03
STT
ρ
nuoc non
(kg/m
3
)
ρ
nuoc
(kg/m
3
)
Q
N
(W)
Q
L
(W)
Q
F
(W)
η
(%)
1
980,525
992,195
3359,06
707,584
2561,476
21,065
2
982,175
992,66
3639,386
1439,983
2199,403
39,567
3
983,045
992,675
3092,782
2151,971
940,811
69,580
4
983,203
992,9
3058,909
3332,172
-273,263
108,933
1
981,598
992,72
4735,474
1998,941
2736,533
42,212
2
982,835
992,795
4947,591
2603,401
2344,19
52,619
3
983,27
992,885
5197,27
3679,954
1517,316
70,806
4
984,373
993,095
5574,75
4249,354
1325,396
76,225
1
984,418
992,035
4771,089
2039,178
2731,911
42,740
15
=
2
984,845
992,81
4724,945
1883,339
2841,606
39,859
3
985,183
993,095
4485,415
3541,837
943,578
78,963
4
985,588
993,155
4101,259
4416,262
-315,003
107,681
  tính cho  VN = 5 VL = 6 thí   
V
N
(l/p)
Vn (m
3
/s)
V
L
(m
3
/s)
N
R
(
0
C)
N
V
(
0
C)
L
R
(
0
C)
L
V
(
0
C)
5
10
-4
58,6
69,8
41,3
37,2
1,33.10
-4
58,5
69,6
41,0
37,2
8,333.
10
5
1,667.10
-4
58,0
69,0
40,7
37,0
2.10
-4
58,0
68,9
40,0
36,8
6
10
4
10
-4
1,33.10
-4
58,2
57,8
68,3
68,2
40,2
39,6
35,6
34,8
1,667.10
-4
57,4
68,0
38,4
34,2
2.10
-4
56,9
67,4
38,0
33,1
7
10
-4
57,1
67,2
38,1
30,7
1,33.10
-4
56,6
67,0
37,5
30,2
1,67.10
4
1,667.10
-4
56,0
66,8
36,9
30,1
2.10
-4
55,4
66,7
36,4
30,1
   
T
Nv
−T
Nr
69,8 58,6
η
=
×100 %=39,30 %
N
T
Nv
−T
Lr
69,8 41,3
16
T −T
T
Lr
−T
Lv
η
L
=
Nv Lr
=
41,3 37,2
69,8 41,3
×100 %=14 ,38 %
η
N
+ η
L
30 , 3+14 ,38
η
=
=
=22 , 34 %
ℎi
2 2
Ta có:
∆T
N
=T
Nv
−T
Nr
=¿
= 69,8 - 58,6 = 11,2
o
C
∆T
L
=T
Lr
−T
Lv
= 41,3 - 37,2= 4,1
o
C
   quá tnh  
Đổi u ợng thể tích sang u lượng khối ợng:
G
N
=
V
N
(m
3
/s) ×
ρ
nuoc nong
G
L
=
V
L
(m
3
/s) ×
ρ
nuoc lanℎ
Ta có:
T
Nv
+T
Nr
69,8+58,6
T
=
=
=
64 , 2 %
N
2 2
T
=
T
Lv
+T
Lr
=
37 , 2+41,3
=39 ,25 %
L
2 2
Từ nhiệt độ ca
T
N
T
L
va nh trên ta tra bảng được:
ρ
nuoc nong
= 980,69 kg/m
3
ρ
nuoclanℎ
= 992,225 kg/m
3
  ng nóng,   ng     
Tại T = 80
o
C C = 4,195.10
3
kJ/kg
Q
N
=G
N
×C
N
×∆ T
N
=(V
N
× ρ
nuoc
nong
)×C
N
× ∆T
N
=(8,333. 10
-5
× 980,69) × 4,195. 10
3
×11,2 = 3839,575(W)
Q
L
=G
L
×C
L
× ∆T
L
=( V
L
× ρ
nuoc
lan
)× C
L
×T
L
= (10
-4
× 992,225) × 4,195. 10
3
× 4,1= 1706,577 (W)
17
3839,575
λ
Q
f
=
Q
N
Q
L
= 3839,575 - 1706,577 = 2132,998 (W)
   quá tnh  
η
=
Q
L
Q
N
×100 %
=
1706,577
×
100% = 44,45%
   
∆T
max
=T
Nv
−T
Lv
=¿
69,8 37,2 = 32,6
∆T
min
=T
Nr
−T
Lr
= 58,6 41,3 = 17,3
∆T
max
T
min
32,6 17,3
∆T
=
=
=¿
log
ln
∆T
max
∆T
min
ln
32 ,6
17 , 3
24,15
o
C
    
K
=
1
r
¿
1 δ 1
+ +
1
α
2
(chuyển ờngng qua tường phẳng do
2
¿
2
r
1
18

Preview text:

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO BÀI THỰC HÀNH
THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG Ngày thực hành:
Giảng viên hướng dẫn : Lớp : Nhóm4 :Tổ 1 Tên: MSSv:
BÀI 3: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG GIỚI THIỆU
Trong công nghiệp đặc biệt là lĩnh vực công nghệ hóa học, thực phẩm và môi trường sự biến
đổi vật chất luôn luôn kèm theo sự tỏa nhiệt hay thu nhiệt do đó cần phải có nguồn thu năng
lượng nhiệt (thiết bị làm lạnh hay ngưng tụ) hay nguồn tỏa nhiệt (thiết bị gia nhiệt, đun sôi)
Quá trình truyền nhiệt được chia thành truyền nhiệt ổn định và không ổn định. Quá trình
truyền nhiệt ổn định là quá trình mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà không thay đổi
theo thời gian. Quá trình truyền nhiệt không ổn định là quá trình mà nhiệt độ thay đổi theo không gian và thời gian
Quá trình truyền nhiệt không ổn định thường xảy ra trong quá trình làm việc gián đoạn hoặc
trong giai đoạn đầu và cuối của quá trình liên tục. Thiết bị truyền nhiệt liên tục thường xảy
ra trong thiết bị làm việc liên tục
Trong thực tế các thiết bị truyền nhiệt thường làm việc ở chế độ liên tục, việc nghiên cứu
quá trình truyền nhiệt không ổn định nhằn mục đích chính là điều khiển các quá trình không
ổn định để đưa về ổn định, ngoài ra lý thuyết vè truyền nhiệt không ổn định khá phức tạp.
Do đó trong chương trình này chỉ xét về quá trình truyền nhiệt ổn định
Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều, nghĩa là nhiệt lượng chỉ truyền ở nơi có nhiệt
độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp và truyền từ vật này sang vật kháchay từ không gian này
sang một không gian khác theo một phương tnhức cụ thể nào đó hoặc là tổ hợp các nhiều
phương thức. Các phương thức truyền nhiệt về cơ bản gồm dẫn nhiệt, nhiệt đối lưu, bức xạ
Trong bài thực hành này chúng ta tiếp cận thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống, quá trình truyền
nhiệt được xem là truyền nhiệt biến nhiệt ổn định.
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
- Sinh viên biết vận hành thiết bị truyền nhiệt nhiệt, hiểu nguyên lý đóng mở van để điều
chỉnh lưu lượng và hướng dòng chảy, biết sự cố có thể xảy ra và cách xử lý tình huống
- Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguộigián tiếp giữa 2 dòng qua bề
mặt ngăng cách là ống lòng ống, ống chùm và ống xoắn
- Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào 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 2 trường hợp
xuôi chiều và ngược chiều
- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính toán theo lý thuyết KLT
SỞ THUYẾT 1
Quá trình truyền nhiệt giữa 2 dong lưu chất qua một bề mặt ngăn cách rất thường gặp trong
các lĩnh vực công nghiệp hóa chất, thực phẩm, hóa dầu. Trong đó nhiệt lượng do dòng nóng
chảy ra sẽ được dòng lạnh thu vào. Mục đích của quá trình là thực hiện gia đoạn nào đó
trong qui trình công nghệ, đó có thể là đun nóng, làm nguội, ngưng tụ hay bốc hơi. Tùy vào
bản chất hóa trình mà ta sẽ bố trí phân bố của các dong sao cho giảm tổn thất, tăng hiệu suất của quá trình
Hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt cao hay thấp tùy thuộc và cách ta bố trí thiết bị, điều
kiện hoạt động. Trong đó, chiều chuyển động của các dòng có ý nghĩa rất quan trọng.
-Cân bằng năng lượng khi 2 dòng lỏng trao đổi nhiệt gián tiếp: Nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra: QN = GN.CN.TN (2.1)
-Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào: QL = GL.CL. TL (2.2)
-Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không thu vào
được có thể do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh): Qf = QN - QL (2.3)
-Cân bằng nhiệt lượng: QN = QL + Qf (2.4)
Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng có thể tính theo công thức: Q = K.F.tlog (2.5)
Từ (2.5) ta thấy nhiệt lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào kích thước thiết bị F, cách bố trí các
dòng tlog . Do thiết bị là phần cứng ta rất khó thay đổi nên có thể xem nhiệt lượng trao đổi
trong trường hợp này phụ thuộc vào bố trí dòng chảy
Ta có các cách bố trí sau:
-Chảy xuôi chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song cùng chiều với nhau 1 2
-Chảy ngược chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song nhưng ngược chiều với nhau 1 2
-Chảy chéo dòng: lưu thể 1 và lưu thể 2 chảy theo phương vuông góc 2 1 2
-Chảy hỗn hợp: lưu thể 1 chảy theo hướng nào đó còn thể 2 thì có đoạn chảy cùng chiều có
đoạn chảy cùng chiều có đoạn chảy ngược chiều có đoạn chảy chéo dòng
Tùy vào cách bố trí mà ta có phương pháp xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit tlog khác nhau ∆tmax−∆tmin t ∆tmax log = (2.6) ln ∆tmin
Trường hợp ngược chiều
Hình 2.1: Đặc trưng thay đổi nhiệt độ khi chảy ngược chiều
Xét trường hợp hai lưu thể chảy ngược chiều dọc theo bề mặt trao đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu
thể nóng giảm, nhiệt độ của lưu thể nguội tăng và được biểu diễn như giản đồ sau ∆t 1 = TNv – TLr (2.7) ∆t 2 = TNr – TLv (2.8) 3
tmax=∆t 1 Nếu t1
> ∆t 2 tmin=∆t 2 ∆tmax=∆t 2
Nếu ∆t 1
< t2 ∆tmin=∆t 1
Trường hợp hai lưu thể chảy xuôi chiều
Xét trường hợp hai lưu thể chảy xuôi chiều dọc bề mặt trao đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu thể
nóng giảm, nhiệt độ của lưu thể nguội tăng và được biểu diễn như giản đồ sau
Hình 2.2: Đặc trưng thay đổi nhiệt độ khi chảy xuôi chiều
tmax = t1 = TNv – TLv
tmin = t2 = TNr – TLr ∆tmax Nếu trong quá
trình truyền nhiệt tỷ số
< 2 thì hiệu số nhiệt độ trung bình t có thể ∆tmin log được
tính gần đúng công thức sau: ∆tmax+ ∆t ∆tmin log = (2.9) 2
Hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt của dòng nóng và dòng lạnh lần lượt: T − T Nv Nr ȠN = . 100% (2.10)
T Nv −T Lr T − T Ƞ = Lr L v . 100% (2.11) L T −T Nv L r
Hiệu suất nhiệt độ hữu ích của quá trình truyền nhiệt: Ƞ + Ƞ Ƞ = N L (2.12) hi 2 4
Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: Ƞ Q L = . 100% (2.13) QN
Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: Q (2.14) K ¿
TN F . Δtlog
Trong đó: Với: F = π .dtb .L di+ do (dtb =
): là đường kính trung bình của ống truyền nhiệt, m 2
Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết (giáo trình QTTB Truyền Nhiệt)
HÌNH THÍ NGHIỆM
ĐỒ HỆ THỐNG
đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống chùm
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt nhiệt loại ống chùm
đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống xoắn 5
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống xoắn
Hai mô hình có cấu tạo giống nhau nên được giới thiệu chung
Hệ thống khảo sát gồm 2 thiết bị chính:
Thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm (xoắn TB2) có vỏ ngoài bằng thủy tinh TB1
Thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm (xoắn TB1) có vỏ ngoài bằng kim loại TB2
Hệ thống thí nghiệm gồm 2 thùng chứa nước nóng 𝑻𝑵 (thùng nóng) và nước lạnh 𝑻𝑳 (thùng
lạnh) được nối vào 2 bơm tương ứng bơm nóng 𝑩𝑵 và bơm lạnh 𝑩𝑳 để dẫn 2 dòng
nóng và lạnh vào lần lượt 2 thiết bị truyền nhiệt loại ống xoắn qua 2 thiết bị đo lưu lượng loại rotamet.
Sự phân bố các dòng lưu chất vào thiết bị được điều chỉnh qua hệ thống van 𝑽𝑳𝒊 và 𝑽𝑵𝒋 (𝑖 = 1
÷ 9, 𝑗 = 1 ÷ 7). Lưu lượng của dòng nóng và dòng lạnh được điều chỉnh nhờ 2 van VNVL.
Nhiệt độ đầu vào và ra của các dòng lần lượt được xác định nhờ các đầu cảm biến nhiệt độ
của cặp nhiệt điện loại K và truyền tín hiệu về tủ điều khiển và hiển thị trên đồng hồ hiển thị RTC.
Nước trong thùng chứa nước nóng sẽ được gia nhiệt nhờ điện trở 3KW có kết nối với bộ
điều kiển ON/OFF trên tủ điều khiển để khống chế nhiệt độ trong thùng chứa theo yêu cầu thí nghiệm.
Chú ý: Đối với các van VLiVNj khi đóng thì phải đóng hoàn tàn, khi mở thì phải mở hoàn toàn 6
Hình 2.5: Sơ đồ tủ điện
Hệ thống tủ điện bao gồm:
-Đèn báo sáng khi có điện vào tủ điều khiển
-Công tắc tổng (có đèn báo sáng khi mở)
-Nút nhấn mở (màu xanh) nút nhấn tắt (màu đỏ) của bơm nóng, bơm lạnh -Công tắt điện trở
-Nút dừng khẩn cấp (nhấn vào khi có sự cố, xoay theo kim đồng hồ khi cần mở)
-Đồng hồ hiển thị nhiệt độ dòng nóng T1, T3, T5, T7
-Đồng hồ hiển thị nhiệt độ dòng lạnh T2, T4, T6, T8
-Bộ cài đặt nhiệt độ thùng nóng T9
2.4.2. Trang thiết bị, hóa chất
Bài thực hành được trang bị hệ thống tủ điện điều khiển hệ thống bơm, điện trở, cài đặt nhiệt
độ và các đầu báo nhiệt độ, cách thức hoạt động như sau:
-Kết nối nguồn điện cung cấp cho tủ điều khiển (đèn báo sáng)
-Bật công tắc tổng (đèn báo sáng) 7
-Mở nắp thùng chứa nước nóng TN và lạnh TL (nếu có) kiểm tra nước đến hơn 2/3 thùng.
Trước khi cho nước vào thùng phải đóng van xả ở đáy.
-Đóng nắp thùng chứa nước nóng và lạnh 9 (nếu có).
-Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển ON/OFF cho thùng chứa nước nóng TN.
-Bật công tắc điện trở
-Khi nhiệt độ trong thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm
-Trên mô hình thiết bị ống chùm và ống xoắn bố trí dòng chảy xuôi chiều hay ngược chiều
chỉ cần điều chỉnh dòng lạnh, còn dòng nóng thì luôn bố trí cố định một chiều từ trên xuống
-Trên mô hình thiết bị ống lồng ống thì dòng nóng cố định một chiều chảy từ dưới lên
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị Chuẩn bị
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp (nghĩa là phải có dòng chảy),
tránh trường hợp mở bơm mà không có dòng chảy (nghĩa là van đóng mở sai) thì sẽ gặp hiện tượng như sau:
o Lưu lượng kế không hoạt động
o Tiếng kêu động cơ lớn hơn bình thường
o Bung một số khớp nối mềm (nếu có)
o Xì nước ở roăn mặt bích
o Có khả năng hỏng bơm (bốc mùi khét).
Gặp hiện tượng như vậy thì tắt bơm kiểm tra lại hệ thống van
-Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước điều này rất quan trọng vì nếu bật
điện trở mà không có nước trong thùng thì chỉ cần 1-3 phút điện trở sẽ hỏng (trường hợp này
sinh viên hoặc tổ trực tiếp thực hành phải bồi thường do sự bất cẩn của mình)
-Phải xác định được các vị trí đầu dò nhiệt độ, quan trọng đó là nhiệt độ nóng vào và nóng
ra, lạnh ra nếu việc đánh số trên các đầu dò không khớp mô hình ở sơ đồ thì sinh viên có thể dùng phán đoán như sau:
o Nhiệt độ cài đặt luôn cao nhất (T9)
o Nhiệt độ nóng vào cao thứ nhì (T1; T5)
o Nhiệt độ lạnh vào luôn thấp nhất. (T2; T4; T6; T8) 8
o Nhiệt độ nóng ra (T3; T7) lớn hơn lạnh ra (T2; T4; T6; T8) nếu bố trí chảy xuôi chiều.
-Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu (VL1, VN1)
-Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh phụ không qua lưu lượng kế
Các bước tiến hành
-Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 thể tích thùng chứa
-Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện trở và cài đặt nhiệt độ cho thùng nóng ở 700C
-Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh ở nhiệt độ cao sẽ làm hư lưu lượng kế)
-Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hợp với trường hợp chảy xuôi dòng
-Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hợp thì tiến hành trao đổi nhiệt
-Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng nóng,
lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt
Các lưu ý
-Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước ít nhất 2/3 thùng
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo trong thùng chứa phải có nước
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp
-Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu
-Khi điều chỉnh lưu lượng cần điều chỉnh lưu lượng dòng nóng trước và điều chỉnh xong cho
dòng nóng đi qua nhánh phụ sau đó tắt bơm nóng. Tiếp theo điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh,
điều chỉnh xong mở bơm nóng.
-Nhiệt độ đầu vào mỗi thí nghiệm phải giống nhau
Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị Chuẩn bị
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp (nghĩa là phải có dòng chảy),
tránh trường hợp mở bơm mà không có dòng chảy (nghĩa là van đóng mở sai) thì sẽ gặp hiện tượng như sau: 9
o Lưu lượng kế không hoạt động
o Tiếng kêu động cơ lớn hơn bình thường
o Bung một số khớp nối mềm (nếu có)
o Xì nước ở roăn mặt bích
o Có khả năng hỏng bơm (bốc mùi khét).
Gặp hiện tượng như vậy thì tắt bơm kiểm tra lại hệ thống van
-Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước điều này rất quan trọng vì nếu bật
điện trở mà không có nước trong thùng thì chỉ cần 1-3 phút điện trở sẽ hỏng (trường hợp này
sinh viên hoặc tổ trực tiếp thực hành phải bồi thường do sự bất cẩn của mình)
-Phải xác định được các vị trí đầu dò nhiệt độ, quan trọng đó là nhiệt độ nóng vào và nóng
ra, lạnh ra nếu việc đánh số trên các đầu dò không khớp mô hình ở sơ đồ thì sinh viên có thể dùng phán đoán như sau:
o Nhiệt độ cài đặt luôn cao nhất (T9)
o Nhiệt độ nóng vào cao thứ nhì (T1; T5)
o Nhiệt độ lạnh vào luôn thấp nhất. (T2; T4; T6; T8)
o Nhiệt độ nóng ra (T3; T7) lớn hơn lạnh ra (T2; T4; T6; T8) nếu bố trí chảy xuôi chiều.
-Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu (VL1, VN1)
-Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh phụ không qua lưu lượng kế
Các bước tiến hành
Bước 1: Mở van cho nước vào khoảng 2/3 thể tích thùng chứa
-Bước 2: Mở công tắc tổng cấp nguồn cho tủ điện, mở công tắc điện trở và cài đặt nhiệt độ cho thùng nóng ở 700C
-Bước 3: Điều chỉnh lưu lượng dòng nóng (tránh điều chỉnh ở nhiệt độ cao sẽ làm hư lưu lượng kế)
-Bước 4: Điều chỉnh đóng mở van để phù hợp với trường hợp chảy ngược chiều
-Bước 5: Đợi nước trong thùng nóng TN đạt đến nhiệt độ thích hợp thì tiến hành trao đổi nhiệt
-Bước 6: Ghi lại các thông số nhiệt độ dòng nóng, nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng nóng,
lưu lượng dòng lạnh trong quá trình trao đổi nhiệt
Các lưu ý 10
-Trước khi mở điện trở phải đảm bảo trong thùng có nước ít nhất 2/3 thùng
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo trong thùng chứa phải có nước
-Trước khi mở bơm phải đảm bảo hệ thống van phải phù hợp
-Khi mở bơm khởi động phải mở van hoàn lưu
-Khi điều chỉnh lưu lượng cần điều chỉnh lưu lượng dòng nóng trước và điều chỉnh xong cho
dòng nóng đi qua nhánh phụ sau đó tắt bơm nóng. Tiếp theo điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh,
điều chỉnh xong mở bơm nóng.
-Nhiệt độ đầu vào mỗi thí nghiệm phải giống nhau
Kết thúc bài thực hành
-Tắt bơm nóng và bơm lạnh
-Tắt công tắc điện trở, điều chỉnh bộ điều khiển nhiệt độ về 200C -Tắt công tắc tổng -Tắt cầu dao nguồn
-Chờ nước nguội dưới 500C
-Xả nước trong các thùng
-Khóa van nước nguồn cấp
-Vệ sinh máy và khu vực máy
-Ghi chép vào sổ nhật ký sử dụng máy
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp xuôi chiều thiết bị Nhiệt đ nồi đun 80oC) VN Vn (m3/s) VL (m3/s) NR (0C) NV (0C) LR (0C) LV (0C) (l/p) 5 10-4 69,4 59,6 40,2 38,5 1,33.10-4 66,8 56,2 39,1 36,5 8,333.10 5 1,667.10-4 64,4 55,4 39,3 36,2 2.10-4 64,0 55,1 39,0 35,0 11 6 68,3 56,8 40 35,2 10-4 10 4 1,33.10-4 66,3 54,3 39,7 35,0 1,667.10-4 65,7 53,1 39,7 34,4 2.10-4 63,7 50,2 38,9 33,8 7 10-4 61,8 51,9 39,0 34,1 1,33.10-4 60,8 51,0 39,0 35,6 1,67.10 4 1,667.10-4 59,8 50,5 38,9 33,8 2.10-4 58,5 50,0 38,8 33,5
Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị
VN (l/p) Vn (m3/s) VL (m3/s) NR ( 0C) NV (0C) LR (0C) LV (0C) 5 10-4 58,6 69,8 41,3 37,2 1,33.10-4 1,667.10-4 58,5 69,6 41,0 37,2 8,333.10 5 2.10-4 58,0 69,0 40,7 37,0 58,0 68,9 40,0 36,8 6 10-4 58,2 68,3 40,2 35,6 1,33.10-4 10 4 1,667.10-4 57,8 68,2 39,6 34,8 2.10-4 57,4 68,0 38,4 34,2 56,9 67,4 38,0 33,1 7 10-4 57,1 67,2 38,1 30,7 1,33.10-4 56,6 67,0 37,5 30,2 1,667.10-4 1,67.10 4 2.10-4 56,0 66,8 36,9 30,1 55,4 66,7 36,4 30,1
XỬ SỐ LIỆU 12
Giả sử tính cho phần VN = 5 VL = 6 c thí nghiệm xuôi chiều
Hiệu suất nhiệt đ T −T Nv Nr 64,9 59,6 η = = ×100 %=33,56 % N T −T Nv L r 64,9 40,2 T −T L r Lv 40,2 38,5 η = = ×100 %=5,82 % L T −T 64,9 40,2 Nv Lr η + η N L 33,56+5,82 η = = =19,68 % ℎi 2 2
Ta có: ∆T =T −T =¿ N Nv Nr = 69,4 - 59,6 = 9,8oC ∆T =T −T L Lr
L v = 40,2 - 38,5= 1,7oC
Hiệu suất c quá trình truyền nhiệt:
Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:
GN = V N (m3/s) × ρnuoc nong
GL = V L (m3/s) × ρnuoc lanℎ Ta có: T +T Nv Nr 69,4 +59,6 T = = =64,5 % N 2 2 T +T T = Lv
L r = 38,5+ 40,2 =39,35 % L 2 2
Từ nhiệt độ của T vừa NTL
tính ở trên ta tra bảng được:
ρnuoc nong = 980,525 kg/m3
ρnuoclanℎ = 992,195 kg/m3 13
Nhiệt lượng dòng nóng, nhiệt lượng dòng lạnh nhiệt lượng tổn thất
Tại T = 80oC → C = 4,195.103 kJ/kg.độ Q = ) N
GN ×CN ×∆ TN =(V N × ρnuoc nong ×C N × ∆TN
=(8,333. 10-5 × 980,525) × 4,195. 103 × 9,8=3359,06 (W) Q = =(
L GL ×CL × ∆TL
VL × ρnuoc lanℎ)× CL ×∆T L
= (10-4 × 992,195) × 4,195. 103 × 1,7= 707,584 (W) Qf = QN
QL = 3359,06 − 707,584 = 2561,476 (W)
Hiệu suất c quá trình truyền nhiệt Q η L 707,584 = ×100 % = ×100% = 21,065% QN 3359,06
Hệ số truyền nhiệt
∆T =T −T =¿ 69,4− max Nv L v 38,5 = 30,9 ℃ ∆T =T −T m in Nr
L r = 59,6 − 40,2 = 19,4℃ ∆T −∆T max m in 30,9 19,4 ∆T = = =¿ log ∆T 30,9 24,71oC ln max ln ∆T 19,4 m in
Hệ số truyền nhiệt thuyết K = 1 r ¿ 1 δ 1 +
(chuyển tường ống qua tường phẳng do 2 ∈¿2 + α α r1 1 λ 2
Bảng hiệu suất nhiệt đ : STT V V ∆T η η η N L (m3/s) ∆TN L N L ℎi (m3/s) (oC) (OC) (%) (%) (%) 14 1 8,333.10-3 10-4 9,8 1,7 33,56 5,82 19,68 2 1,33.10-4 10,6 2,6 38,27 9,39 23,83 3 1,667.10-4 9 3,1 35,86 12,35 24,11 4 2.10-4 8,9 4 35,6 16 25,80 1 10-4 10-4 11,5 4,8 40,64 16,96 28,80 2 1,33.10-4 12 4,7 45,11 17,67 31,39 3 1,667.10-4 12,6 5,3 48,46 20,38 34,42 4 2.10-4 13,5 5,1 54,44 20,56 37,50 1 1,167.10-4 10-4 9,9 4,9 43,42 21,49 32,46 2 1,33.10-4 9,8 3,4 44,95 15,59 30,27 3 1,667.10-4 9,3 5,1 44,49 24,40 34,45 4 2.10-4 8,5 5,3 43,15 26,90 35,03 STT ρ ρ nuoc non nuoc QN (W) QL (W) QF (W) η (%) (kg/m3) (kg/m3) 1 980,525 992,195 3359,06 707,584 2561,476 21,065 2 982,175 992,66 3639,386 1439,983 2199,403 39,567 3 983,045 992,675 3092,782 2151,971 940,811 69,580 4 983,203 992,9 3058,909 3332,172 -273,263 108,933 1 981,598 992,72 4735,474 1998,941 2736,533 42,212 2 982,835 992,795 4947,591 2603,401 2344,19 52,619 3 983,27 992,885 5197,27 3679,954 1517,316 70,806 4 984,373 993,095 5574,75 4249,354 1325,396 76,225 1 984,418 992,035 4771,089 2039,178 2731,911 42,740 15 2 984,845 992,81 4724,945 1883,339 2841,606 39,859 3 985,183 993,095 4485,415 3541,837 943,578 78,963 4 985,588 993,155 4101,259 4416,262 -315,003 107,681
Giả sử tính cho phần VN = 5 VL = 6 c thí nghiệm ngược chiều
VN (l/p) Vn (m3/s) VL (m3/s) NR ( 0C) NV (0C) LR (0C) LV (0C) 5 10-4 58,6 69,8 41,3 37,2 1,33.10-4 58,5 69,6 41,0 37,2 8,333.10 5 1,667.10-4 58,0 69,0 40,7 37,0 2.10-4 58,0 68,9 40,0 36,8 6 58,2 68,3 40,2 35,6 10-4 10 4 1,33.10-4 57,8 68,2 39,6 34,8 1,667.10-4 57,4 68,0 38,4 34,2 2.10-4 56,9 67,4 38,0 33,1 7 10-4 57,1 67,2 38,1 30,7 1,33.10-4 56,6 67,0 37,5 30,2 1,67.10 4 1,667.10-4 56,0 66,8 36,9 30,1 2.10-4 55,4 66,7 36,4 30,1
Hiệu suất nhiệt đ T −T Nv Nr 69,8 58,6 η = ×100 %=39,30 % = N T −T Nv L r 69,8 41,3 16 T −T L r Lv 41,3 37,2 η = =
×100 %=14 ,38 % L T −T 69,8 41,3 Nv Lr η + η N L 30 , 3+14 ,38 η = = =22 , 34 % ℎi 2 2
Ta có: ∆T =T −T =¿ N Nv Nr = 69,8 - 58,6 = 11,2oC ∆T =T −T L Lr
L v = 41,3 - 37,2= 4,1oC
Hiệu suất c quá trình truyền nhiệt:
Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng:
GN = V N (m3/s) × ρnuoc nong
GL = V L (m3/s) × ρnuoc lanℎ Ta có: T +T Nv Nr 69,8+58,6 T = = =64 , 2 % N 2 2 T +T T = Lv
L r = 37 , 2+41,3 =39 ,25 % L 2 2
Từ nhiệt độ của T vừa NTL
tính ở trên ta tra bảng được:
ρnuoc nong = 980,69 kg/m3
ρnuoclanℎ = 992,225 kg/m3
Nhiệt lượng dòng nóng, nhiệt lượng dòng lạnh nhiệt lượng tổn thất
Tại T = 80oC → C = 4,195.103 kJ/kg.độ Q = ) N
GN ×CN ×∆ TN =(V N × ρnuoc nong ×C N × ∆TN
=(8,333. 10-5 × 980,69) × 4,195. 103 ×11,2 = 3839,575(W) Q = =(
L GL ×CL × ∆TL
VL × ρnuoc lanℎ)× CL ×∆T L
= (10-4 × 992,225) × 4,195. 103 × 4,1= 1706,577 (W) 17 Qf = QN
QL = 3839,575 - 1706,577 = 2132,998 (W)
Hiệu suất c quá trình truyền nhiệt Q η L 1706,577 = ×100 % = ×100% = 44,45% QN 3839,575
Hệ số truyền nhiệt
∆T =T −T =¿ 69,8− 37,2 max Nv L v = 32,6℃ ∆T =T −T m in Nr
L r = 58,6 − 41,3 = 17,3℃ ∆T −∆T max m in 32,6 17,3 ∆T = = =¿ log ∆T 32 ,6 24,15oC ln max ln ∆T 17 , 3 m in
Hệ số truyền nhiệt thuyết K = 1 r ¿ 1 δ 1 +
(chuyển tường ống qua tường phẳng do 2 ∈¿2 + α λ α r1 1 2 18