Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
BÀI 4. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

BÀI 4. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường

hợp: ngược chiều và xuôi chiều.

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K TN của thiết bị, từ đó so sánh với kết quả

tính tốn lý thuyết KLT.

2. Cơ sở lý thuyết.

- Cân bằng năng lượng khi 2 dòng lỏng trao đổi nhiệt gián tiếp: Nhiệt lượng do dòng

nóng tỏa ra:

QN = G N C N

- Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào:

QL = G L C L

- Nhiệt lượng tổn thất (phẩn nhiệt lượng mà dòng nóng tỏa ra nhưng dòng lạnh không

thu vào được cỏ thể đo trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh):

Qf = Q N Q L

- Cân bằng nhiệt lượng:

QN = Q L + Q f

Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng có thể tính theo công thức:

Q=KF



(1)



Từ (1) ta thấy nhiệt lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào kích thước thiết bị F, cách bố trí các

dòng . 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 cách 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

23



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 2 chảy chảy theo phương vng góc



1

2

- Chảy hỗn hợp: lưu thể 1 chảy theo hướng nào đó còn lưu thể 2 thì có đoạn chảy

cùng chiều có đoạn chảy ngược chiều có đoạn chảy chéo dòng

1

2



1

Tùy vào cách bố trí mà ta có phương pháp xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit khác

nhau

= =

Trường hợp 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 đươc biểu diễn như sau:



24



Trường hợp hai lưu thể chảy xuôi 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 đươc biểu diễn như sau:



Nếu trong quá trình truyề nhiệt mà nhiệt độ của lưu thể ít biển đổi, tức là khi tỷ số < 2 thì

hiệu số nhiệt độ trung bình có thể được tính gần đúng theo trung bình số học



= (khi =



thỉ chỉ công thức này đúng)

Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá

trình truyền nhiệt

= 100%



= 100%



=



Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

25



= 100%

Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

Q = KTN F

F = dtb L n



=>



KTN =



dtb =



Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết (giáo trình QTTB Truyền Nhiệt).

3. Mơ hình thí nghiệm

3.1. Sơ đồ hệ thống

Sơ đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt loại ống chùm.



3.2. Trang thiết bị, hóa chất



Bài thực hành được trang bị hệ thống tủ điện điều khiển hệ thống bơm, điện trở, cà đặt nhiệt

độ và các đầu báo nhiệt độ, cách thức hoạt động như sau:

26



- Kết nối nguồn điện cung cấp cho tủ điều khiển (đèn báo sáng)

- Bật công tắc tổng (đèn báo sáng)

- 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 đấy.

- 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 mơ hình thiết bị ống chùm và ống xoắn bố trí dòng chảy xi chiều hay ngược

chiều chỉ cần điều chỉnh dòng lạnh, còn dóng nóng thì ln bố trí cố định một chiều từ trên

xuống.

- Trên mơ hình thiết bị ống lống ống thì dòng nóng cố định một chiều nhảy từ dưới lên

trên.

Các ký hiệu:

- : hiệu số nhiệt độ giữa đầu vào và ra của dóng nóng

- : hiệu số nhiệt độ giữa đầu vào và ra của dóng lạnh

- : hiệu suất nhiệt độ của dòng nóng

- : hiệu suất nhiệt độ của dòng lạnh

- : hiệu suất nhiệt độ hữu ích

- : hiệu suất truyền nhiệt

- VN: lưu lượng thể tích dòng nóng (m3/s)

- VL: lưu lượng thể tích dòng nóng (m3/s)

27



- GN: lưu lượng khối lượng của dòng nóng (kg/s)

- GL: lưu lượng khối lượng của dòng lạnh (kg/s)

- CN: nhiệt dung riêng của dòng nóng (J/kg.OC)

- CL: nhiệt dung riêng của dòng lạnh (J/kg.OC)

- : khối lượng riêng của dòng nóng (kg/m3)

- : khối lượng riêng của dòng lạnh (kg/m3)

- QN: nhiệt lượng của dòng nóng tỏa ra (W)

- QL: nhiệt lượng của dòng lạnh thu vào (W)

- Qf: nhiệt lượng tổn thất (W)

- : hiệu số nhiệt độ giữa dòng nóng và dòng lạnh tại đầu trên của thiết bị

- : hiệu số nhiệt độ giữa dòng nóng và dòng lạnh tại dưới trên của thiết bị

- : hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit

- K: hệ số truyền nhiệt (W/m2.OC)

- F: diện tích trao đổi nhiệt (m2)

Đối với ký hiệu kích thước ống chùm:

- d1t: đường kính trong của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)

- d1n: đường kính ngồi của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)

- d2t: đường kính trong của ống trong thiết bị inox TB2 (m)

- d2n: đường kính ngồi của ống trong thiết bị inox TB2 (m)

- D1: đường kính trong của thiết bị thủy tinh TB1 (m)

- D2: đường kính trong của ống inox TB2 (m)

28



- L1: chiều dài của ống trong của thiết bị thủy tinh TB1 (m)

- L2: chiều dài của ống trong của thiết bị inox TB2 (m)

- n1: số ống trong thiệt bị thủy tinh

- n2: số ống trong thiệt bị inox

Bảng kích thước ống chùm

D1

250mm

Đối với ký hiệu kích thước ống xoắn:



n1

19



- di: đường kính trong của ống xoắn (m)

- d0: đường kính ngồi của ống xoắn (m)

- D1: đường kính trong của thiết bị inox (m)

- D2: đường kính trong của thủy tinh (m)

- L1: chiều dài của ống xoắn trong của thiết bị inox TB1 (m)

- L2: chiều dài của ống xoắn trong của thiết bị thủy tinh TB2 (m)

Bảng kích thước ống xoắn

di



d0



15mm



17mm



D1

250m

m



D2

100m

m



Đối với ký hiệu kích thước ống lồng ống:

- d1: đường kính trong của ống trong (m)

- d2: đường kính ngồi của ống trong (m)

- D1: đường kính trong của ống ngồi (m)

- D2: đường kính ngồi của ống ngoài (m)

29



L1



L2



12m



6m



- L: chiều dài của ống truyền nhiệt (m)

Bảng kích thước ống xoắn

d1



d2



D1



D2



17mm



21mm



30mm



34mm



L

500m

m



4. Tiến hành thí nghiệm

Bài thực hành: Khảo sát trên mơ hình thiết bị truyền nhiệt ống chùm

4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp xi chiều của thiết bị

4.1.1. Chuẩn bị



Sinh viên nắm nguyên tắc sau đây khi vận hành:

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 khơng có dòng chảy (nghĩa là van đóng mở sai) thì sẽ

gặp hiện tượng sau

- Lưu lượng kế không thấy hoạt động

- Tiếng kêu động cơ lớn hơn bình thường

- Bung một số khớp nồi mềm (nếu có)

- Xi nước ở roăn mặt bích

- 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 khơng có nước tron 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)

Trước khi mở bơm phải đảm bảo trong thùng phải có nước



30



Phải xác định được các vị trí đầu dò nhiệt độ, quan trọng đó là nhiệt độ nóng vào và

nóng ra, lạnh vào, lạnh ra nếu việc dánh số trên các đầu dò khơng khớp mơ hình ở sơ đồ thì

sinh viên có thể dung phán đốn như sau:

- Nhiệt độ cài đặt ln cao nhất (T9)

- Nhiệt độ nóng vào cao thứ nhì (T1;T5)

- Nhiệt độ lạnh vào ln thấp nhất (T2;T4;T6;T8)

- Nhiệt độ nóng ra (T3;T7) lớn hơn lạnh ra (T2;T4;T6;T8) nếu bố trí chảy xi

chiều.

Khi mở bơm khởi động phải mở van hồn lưu (VL1, VN1).

Khi vận hành chính thức dòng nóng chảy qua nhánh phụ khơng qua lưu lượng kế.

4.1.2. 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 hồn lưu.

Đối với dòng nóng cần điều chỉnh qua nhánh phụ.

4.1.3. Tiến hành thí nghiệm



Đây là thiệt bị trao đổi nhiệt gián tiếp nên dòng nóng và lạnh chảy độc lập nhau

Điều chỉnh dòng nóng

Khi khảo sát TB1 thì cô lập TB2 (nghĩa là điều chỉnh van sao cho cả dòng nóng và lạnh

khơng qua TB2) và ngược lại



31



Dòng nóng chỉ có một chiều chảy trên xuống sinh viên cần điều chỉnh van dòng nóng

sao cho dòng chảy từ thùng nóng qua bơm nóng qua lưu lượng kế qua thiệt bị truyền nhiệt

(chảy từ trên xuống) rồi trở về lại thùng nóng. Sauk hi đo lưu lượng xong thì cho dòng nóng

chảy qua nhánh phụ.

Điều chỉnh dòng lạnh

Khi khảo sát xi chiều thì ta chỉ cần điều chỉnh dòng lạnh cũng chảy từ trên xuống.

Sinh viên cần xác định mở những van dòng lạnh nào để tạo ra dòng chảy từ thùng lạnh qua

bơm lạnh qua lưu lượng kế qua thiết bị truyền nhiệt (chảy từ trên xuống) rồi trở về thùng

nóng hoặc xả bỏ ra ngồi.

Ghi kết quả thí nghiệm

Chờ nhiệt độ cài đặt ở thùng nóng đạt trên 70OC thì mới tiến hành thí nghiệm

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

nhiệt độ của 2 dòng:

- Dòng nóng: nhiệt độ vào T1,(T5) nhiệt độ ra T3,(T7).

- Dòng lạnh: nhiệt độ vào T2,(T6) nhiệt độ ra T4,(T8).

4.1.4. Kết thúc thí nghiệm



Tắt bơm nóng và bơm lạnh chuẩn bị cho thí nghiệm tiếp theo

4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

4.2.1. Chuẩn bị



Giống thí nghiệm 1

4.2.2. Các lưu ý



Giống thí nghiệm 1

4.2.3. Tiến hành thí nghiệm

32



Điều chỉnh dòng nóng

Khi khảo sát TB1 thì cơ lập TB2 (nghĩa là điều chỉnh van sao cho cả dòng nóng và lạnh

khơng qua TB2) và ngược lại

Dòng nóng chỉ có một chiều chảy trên xuống sinh viên cần điều chỉnh van dòng nóng

sao cho dòng chảy từ thùng nóng qua bơm nóng qua lưu lượng kế qua thiệt bị truyền nhiệt

(chảy từ trên xuống) rồi trở về lại thùng nóng. Sauk hi đo lưu lượng xong thì cho dòng nóng

chảy qua nhánh phụ.

Điều chỉnh dòng lạnh

Khi khảo sát xi chiều thì ta chỉ cần điều chỉnh dòng lạnh cũng chảy từ dưới lên. Sinh

viên cần xác định mở những van dòng lạnh nào để tạo ra dòng chảy từ thùng lạnh qua bơm

lạnh qua lưu lượng kế qua thiết bị truyền nhiệt (chảy từ dưới lên) rồi trở về thùng nóng hoặc

xả bỏ ra ngồi.

Ghi kết quả thí nghiệm

Chờ nhiệt độ cài đặt ở thùng nóng đạt trên 70OC thì mới tiến hành thí nghiệm

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

nhiệt độ của 2 dòng:

- Dòng nóng: nhiệt độ vào T1,(T5) nhiệt độ ra T3,(T7).

- Dòng lạnh: nhiệt độ vào T4,(T8) nhiệt độ ra T2,(T6).

4.2.4. Kết thúc thí nghiệm



Tắt bơm nóng và bơm lạnh chuẩn bị cho thí nghiệm tiếp theo

4.2.5. Kết thúc bài thực hành



Tắt bơm nóng và bơm lạnh

Tắt điện trở, chờ nước nguội dưới 50OC

33



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

BÀI 4. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×