›

Báo cáo Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Truyền nhiệt ống lồng ống

Download
I.  
TRÍCH YEÁU  
1) Muïc ñích thí nghieäm:  
-
-
-
Laøm quen vôùi thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng, caùc duïng cuï ño nhieät ñoä vaø löu  
löôïng löu chaát.  
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät trong quaù trình truyeàn nhieät giöõa hai doøng laïnh, noùng, qua  
vaùch ngaên kim loaïi, ôû caùc cheá ñoä chaûy khaùc nhau.  
Thieát laäp caân baèng nhieät löôïng.  
2) Phöông phaùp thí nghieäm:  
Tieán haønh caùc thí nghieäm vôùi caùc loaïi oáng khaùc nhau (oáng B vaø oáng C) vôùi cheá ñoä doøng  
chaûy khaùc nhau. Cuï theå nhö sau:  
-
-
-
Vôùi moãi loaïi oáng, ta laøm thí nghieäm vôùi nhieàu giaù trò cuûa löu löôïng doøng noùng.  
ÖÙng vôùi moãi giaù trò doøng noùng ta ño caùc giaù trò doøng laïnh.  
Ñoïc nhieät ñoä cuûa caùc doøng ra, vaøo öùng vôùi töøng tröôøng hôïp cuï theå.  
3) Keát quaû:  
Lưu  
lượng  
0.2  
0.3  
0.4  
0.5  
dòng nóng  
(ft3/ph)  
ỐNG  
Lưu  
lượng  
t1V t1R t2V t2R t1V t1R t2V t2R t1V t1R t2V t2R t1V t1R t2V t2R  
dòng lạnh  
(ft3/ph)  
0.2  
101 89 42 53 96 87 44 50 92 86 44 50 89 84 44 50  
100 40 40 46 95 85 42 47 92 84 42 48 89 83 43 49  
99 85 40 45 94 83 41 45 91 82 41 46 89 81 42 47  
79 83 39 43 93 81 40 44 91 80 40 45 88 79 41 45  
94 83 43 48 95 86 44 52 94 88 46 50 92 86 46 51  
95 81 42 45 95 85 43 47 94 87 44 48 92 85 44 48  
95 80 41 43 95 84 42 45 94 86 44 46 91 84 43 47  
95 80 39 41 95 84 41 43 93 85 42 44 90 84 42 45  
0.3  
0.4  
0.5  
0.2  
0.3  
0.4  
0.5  
C
B
-
Töø keát quaûnhieät ñoä doøng noùng, doøng laïnh ñaàu vaøo, ñaàu ra naøy ta tính ñöôïc giaù trò  
nhieät löôïng Q, toån thaát nhieät ΔQ, giaù trò Δtlog, heä soá truyeàn nhieät daøi thöïc nghieäm Kl1,  
Kl2 öùng vôùi doøng noùng, doøng laïnh, heä soá caáp nhieät α1, α2 ôû vaùch trong, ngoaøi cuûa oáng  
truyeàn nhieät.  
-
-
Ta tính ñöôïc heä soá Re cuûa doøng chaûy, heä soá truyeàn nhieät daøi lyù thuyeát Kl* vaø laäp baûng  
keát quaû tính Kl1, Kl2 vaø Kl* theo cheá ñoä chaûy Re.  
Sau cuøng, ta döïng ñöôïc ñoà thò Kl*, Kl1, Kl2 theo Re.  
Page 1 of 38  
4) Nhaän xeùt:  
-
Nhieät ñoä trung bình doøng laïnh ôû oáng C gaàn baèng so vôùi nhieät ñoä trung bình doøng laïnh  
ôû oáng B.  
-
Nhieät ñoä trung bình doøng laïnh ôû oáng C cao hôn töø 9 ÷ 10 ñoä so vôùi nhieät ñoä trung bình  
ôû oáng B.  
• Qua nhaän xeùt sô boä treân, ta thaáy khi cho cuøng moät doøng nöôùc noùng (ôû 100oC) vaø doøng  
nöôùc laïnh (ôû 38oC) chaûy qua heä thoáng oáng B vaø C, thì ôû oáng C vieäc trao ñoåi nhieät dieãn  
ra keùm hieäu quaû hôn so vôùi oáng B (bieåu hieän keát quaû nhieät ñoä trung bình doøng laïnh  
vaøo oáng C vaø B gaàn baèng nhau, trong khi nhieät ñoä trung bình doøng noùng ôû oáng C laïi  
cao hôn so vôùi oáng B).  
• Veà aûnh höôûng cheá ñoä chaûy Re leân heä soá truyeàn nhieät daøi ôû oáng B vaø C seõ ñöôïc phaân  
tích qua caùc baûng ñoà thò sau.  
II.  
LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM  
1) Caùc phöông thöùc truyeàn nhieät cô baûn:  
-
-
-
Daãn nhieät: quaù trình truyeàn nhieät naêng khi coù söï tieáp xuùc tröïc tieáp giöõa caùc vaät hoaëc  
trong cuøng moät vaät coù nhieät ñoä khaùc nhau.  
Ñaëc tröng baèng heä soá daãn nhieät λ (W/m.K ): löôïng nhieät truyeàn ñöôïc qua beà maët ñaúng  
nhieät ñoä trong moät ñôn vò thôøi gian, theo moät ñôn vò chieàu daøi khi ñoä bieán thieân nhieät  
ñoä cuûa vaät theå laø 1K.  
Ñoái löu: quaù trình truyeàn nhieät naêng khi löu chaát chuyeån ñoäng töø vuøng naøy sang vuøng  
khaùc coù nhieät ñoä khaùc nhau.  
Ñaëc tröng baèng heä soá caáp nhieät α (hay heä soá toûa nhieät)(W/m2.K): löôïng nhieät truyeàn  
ñöôïc baèng ñoái löu trong moät ñôn vò thôøi gian, qua moät ñôn vò dieän tích beà maët toûa  
nhieät khi ñoä cheânh leäch nhieät ñoä giöõa vaùch vaø löu chaát laø 1K.  
Böùc xaï: quaù trình truyeàn nhieät naêng döôùi daïng soùng ñieän töø.  
• Quaù trình truyeàn nhieät trong thieát bò daïng oáng loàng oáng laø moät ví duï cuûa söï truyeàn  
nhieät phöùc taïp. ÔÛ ñaây dieãn ra söï trao ñoåi nhieät giöõa hai löu chaát ñöôïc ngaên caùch bôûi  
vaùch ngaên kim loaïi, bao goàm truyeàn nhieät ñoái löu töø doøng noùng ñeán vaùch, daãn nhieät  
qua thaønh oáng kim loaïi vaø ñoái löu nhieät giöõa doøng laïnh vôùi thaønh oáng.  
2) Phöông trình caân baèng nhieät löôïng cho hai doøng löu chaát:  
Q = G1C1(t1V – t1R) = G2C2(t2V – t2R) ,W  
Trong ñoù:  
G1, G2: Löu löôïng doøng noùng vaø doøng laïnh (kg/s ).  
C1, C2: Nhieät dung rieâng trung bình cuûa doøng noùng vaø doøng laïnh (J/kg.K).  
t1V, t1R: Nhieät ñoä vaøo vaø ra cuûa doøng noùng (K).  
t2V, t2R: Nhieät ñoä vaøo vaø ra cuûa doøng laïnh (K).  
Page 2 of 38  
3) Phöông trình bieåu dieãn quaù trình truyeàn nhieät:  
Q = Kl.Δtlog.L  
Trong ñoù:  
L: Chieàu daøi oáng, m.  
Kl: Heä soá truyeàn nhieät daøi (thöïc nghieäm), W/mK.  
Δtlog: Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarit, K.  
t l   t n  
t log  
t l  
ln  
t n  
4) Heä soá truyeàn nhieät daøi lyù thuyeát Kl*:  
d
*
l
K
1
1
1
rb  
ng  
tr  
. ln  
d  
2   
d
d
d
b
1
tr  
2
ng  
Trong ñoù:  
dng, dtr: Ñöôøng kính ngoaøi vaø ñöôøng kính trong cuûa oáng truyeàn nhieät, m.  
λ: Heä soá daãn nhieät cuûa kim loaïi laøm oáng (ôû ñaây laø Cu), W/mK  
rb: Nhieät trôû cuûa lôùp caùu.  
db: Ñöôøng kính lôùp caùu, m.  
Baøi naøy ta boû qua aûnh höôûng cuûa lôùp caùu ñeán quaù trình truyeàn nhieät.  
5) Tính toaùn heä soá caáp nhieät α1, α2 giöõa vaùch ngaên vaø doøng löu chaát:  
0.25  
Pr  
Nu A.Rem .Prn  
l .R  
Prt  
Caùc heä soá A, n, m, l, R laø caùc heä soá thöïc nghieäm, tuøy thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau:  
• Cheá ñoä chaûy cuûa doøng löu chaát.  
• Söï töông quan giöõa doøng chaûy vaø beà maët truyeàn nhieät.  
• Ñaëc ñieåm beà maët truyeàn nhieät (ñoä nhaùm, hình daïng...).  
6) Xaùc ñònh cheá ñoä chaûy cuûa löu chaát baèng chuaån soá Re:  
wl  
Re   
Trong ñoù:  
w: Vaän toác doøng, m/s.  
ν: Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát, m2/s.  
Page 3 of 38  
l: Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng, m. Tröôøng hôïp doøng löu chaát chuyeån ñoäng qua tieát dieän  
khoâng troøn, l ñöôïc tính vôùi ñöôøng kính töông ñöông dtñ.  
4F  
dtd   
Trong ñoù:  
F: Dieän tích maët caét (tieát dieän ngang maø doøng löu chaát chuyeån ñoäng qua), m2.  
: Chu vi tieát dieän öôùt (chu vi maø chaát loûng tieáp xuùc vôùi beà maët trao ñoåi nhieät), m.  
ν: Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát, ñöôïc xaùc ñònh ôû nhieät ñoä trung bình cuûa doøng löu chaát.  
7) Xaùc ñònh chuaån soá Nu cho phöông thöùc chaûy ngang (oáng kieåu B):  
0,25  
Pr  
Nu 0,5Re0,5 .Pr0,38  
5 Re 103  
.
Prv  
0,25  
103 Re 2.105  
Pr  
Nu 0,25Re0,6 .Pr0,38  
Nu 0,023Re0,8 Pr0,37  
Prv  
0,25  
Pr  
2.105 Re 2.106  
Prv  
8) Xaùc ñònh chuaån soá Nu cho cheá ñoä chaûy doïc theo thaân oáng (oáng kieåu C):  
• Cheá ñoä chaûy maøng Re < 2320  
0,25  
Pr  
Nu 0,15Re0,33 Pr0,43 .Gr .  
.1  
0.1   
Prv  
• Cheá ñoä chaûy chuyeån tieáp: 2320 < Re < 10000  
0,25  
Pr  
Nu C.Pr0,43  
.1  
Prv  
Giaù trò C phuï thuoäc vaøo Re:  
Re.10-3  
C
2,1  
1,9  
2,2  
2,2  
2,3  
3,3  
2,4  
3,8  
2,5  
4,4  
3
6
4
5
6
8
27  
10  
33  
10,3 15,5 19,5  
• Cheá ñoä chaûy roái Re > 104:  
0,25  
Pr  
Nu 0,021.Re0,8 .Pr0,43  
.
Prv  
Giaù trò cuûa 1 phuï thuoäc vaøo tæ leä L/d khi Re < 104:  
L/d  
l  
1
1,9  
2
1,7  
5
1,44  
10  
1,28  
15  
1,18  
20  
1,13  
30  
1,05  
40  
1,02  
50  
1
Page 4 of 38  
Khi Re > 104, l phuï thuoäc vaøo Re:  
L/d  
30  
Re  
10  
20  
40  
50  
1
1
1
1
1.104  
1,23  
1,18  
1,13  
1,10  
1,05  
1,13  
1,10  
1,08  
1,06  
1,03  
1,07  
1,05  
1,04  
1,03  
1,02  
1,03  
1,02  
1,02  
1,02  
1,01  
2.104  
5.104  
1.105  
1.106  
1
• Chuaån soá Pr:  
Pr   
a
Trong ñoù:  
ν: Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát, m2/s.  
α: Heä soá daãn nhieät cuûa löu chaát, m2/s.  
• Chuaån soá Gr:  
g.l3..t  
Gr   
2  
Trong ñoù:  
Δt: hieäu nhieät ñoä giöõa thaønh oáng vaø löu chaát.  
β: heä soá giaõn nôû theå tích, 1/K  
Pr: chuaån soá Prandtl cuûa löu chaát ñöôïc xaùc ñònh ôû nhieät ñoä trung bình cuûa löu chaát.  
Prv: chuaån soá Prandtl cuûa löu chaát ñöôïc xaùc ñònh ôû nhieät ñoä baèng nhieät ñoä trung bình cuûa  
thaønh oáng.  
Neáu nhieät ñoä cuûa thaønh oáng (vaùch) khoâng bieát, vieäc tính toaùn coù theå thöïc hieän theo trình töï  
sau:  
t1  
Δt1  
ΔtV  
Δtlog  
Δt2  
tV1  
tV2  
t2  
Hình: Sô ñoà phaân boá nhieät ñoä khi truyeàn nhieät giöõa caùc löu chaát qua vaùch ngaên.  
Δt1 = t1 – tv1  
Δt2 = tv2 – t2  
Ta thöïc hieän pheùp tính laëp.  
Khôûi ñieåm ta choïn gaàn ñuùng hieäu soá giöõa nhieät ñoä löu chaát vaø vaùch ngaên nhö sau:  
Page 5 of 38  
t1 Re1  
~
t2 Re2  
Hieäu soá nhieät ñoä log bieåu dieãn nhö sau:  
tlog   
12  
0 C  t1  t2  
Töø ñoù tính ñöôïc:  
tlog (12)  
tlog (12)  
t1   
t2   
Re1  
Re2  
1  
1  
Re2  
Re1  
Pr  
Töø ñaây ta tính ñöôïc nhieät ñoä trung bình cuûa löu chaát vaø vaùch ngaên, do ñoù tính  
vaø Nu.  
Prv  
Nu.  
  
, W/m2K  
l
Trong ñoù:  
: heä soá daãn nhieät cuûa löu chaát, W/mK.  
l: kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng, m.  
Sau khi coù keát quaû tính 1, 2 ta kieåm tra t1, t2 baèng phöông trình sau:  
q K.tlog 1.t1 2 .t2  
K .t log  
K .t log  
t1   
t 2   
1  
2  
Suy ra:  
Sai soá cho pheùp laø 5% neáu chöa ñaït, quaù trình tính ñöôïc laëp laïi vôùi giaù trò Δt1, Δt2 môùi naøy.  
III. DUÏNG CUÏ, THIEÁT BÒ VAØ PHÖÔNG PHAÙP THÍ NGHIEÄM  
1) Duïng cuï vaø thieát bò thí nghieäm:  
-
Heä thoáng thieát bò thí nghieäm (xem hình ôû giaùo trình) coù 3 kieåu keát caáu beà maët truyeàn  
nhieät nhö sau:  
• Kieåu A: loaïi oáng nhuùn (oáng ñaøn hoài ñöôïc).  
• Kieåu B: loaïi oáng loàng oáng maø löu chaát chaûy ngang maët ngoaøi cuûa oáng trong. Hai doøng  
löu chaát coù phöông vuoâng goùc nhau.  
• Kieåu C (C1, C2, C3): loaïi oáng loàng oáng ñôn giaûn, löu chaát chaûy doïc beà maët ngoaøi cuûa  
oáng trong. Hai doøng chaûy coù phöông song song nhau.  
• Noài ñun nöôùc coù caùc ñieän trôû gia nhieät.  
-
-
-
-
Bôm nöôùc leân heä thoáng oáng.  
Caùc loaïi van.  
Löu löôïng keá phao (Rotamet).  
Duïng cuï ño nhieät ñoä (nhieät ñieän trôû).  
Kích thöôùc oáng :  
Ñöôøng kính ( mm )  
Chieàu daøi ( mm )  
925  
Kieåu oáng  
B
OÁng trong  
14/16  
OÁng ngoaøi  
26/28  
Page 6 of 38  
C
14/16  
26/28  
1000  
2) Phöông phaùp thí nghieäm:  
• Chuaån bò:  
-
-
Laøm quen vôùi heä thoáng thieát bò, tìmhieåu caùc van vaø taùc duïng cuûa noù.  
Laøm quen vôùi thieát bò ño nhieät ñoä, caùc vò trí ño vaø caùch ñieàu chænh coâng taéc ñeå ño  
nhieät ñoä.  
-
-
-
-
Laøm quen vôùi thieát bò ño löu löôïng vaø caùch ñieàu chænh löu löôïng.  
Xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng caàn ño.  
Ño löu löôïng doøng noùng, doøng laïnh, nhieät ñoä ôû caùc vò trí caàn thieát.  
Laäp baûng ghi keát quaû ño.  
• Trình töï thí nghieäm:  
-
-
-
Caáp nöôùc ñaày vaøo noài ñun (khi nöôùc baét ñaàu chaûy qua oáng chaûy traøn).  
Ñoùng caàu dao R1, R2, R3 vaø R4 ñeå ñun nöôùc.  
Trong luùc chôø nöôùc ñaït nhieät ñoä caàn thieát, tìm hieåu ñöôøng ñi cuûa caùc doøng treân heä  
thoáng thí nghieäm vaø caùc van 2 chieàu I vaø II. (maëc ñònh baøi naøy van I coá ñònh)  
Khi nöôùc soâi, baét ñaàu tieán haønh thí nghieäm.  
-
-
-
Môû caùc van V1, V2, V3, V6 vaø V7. Van V5 luoân ñoùng.  
Ñoùng caàu dao P1 ñeå khôûi ñoäng bôm, bôm doøng noùng vaøo heä thoáng thieát bò thí nghieäm.  
Muoán khaûo saùt oáng naøo ta môû van chaën töông öùng ôû ñaàu vaøo doøng noùng (VN1, VN2,  
VN3, VN4, VN5) vaø ñaàu ra doøng laïnh (VL1, VL2, VL3, VL4, VL5) cuûa oáng ñoù. Khoùa taát caû  
caùc van khaùc laïi.  
-
-
Ñoùng töø töø van V3 ñeå ñieàu chænh löu löôïng cuûa doøng noùng (hoaøn löu moät phaàn doøng  
noùng veà laïi noài ñun).  
Chuù yù raèng doøng noùng ñöôïc ño lieân tuïc vaø ñöôïc hoaøn löu ñeå giaûm toån thaát nhieät. Do  
chæ coù moät löu löôïng keá neân ta duøng van II ñeå coá ñònh löu löôïng doøng noùng, sau ñoù ñoåi  
chieàu van II ñeå ño löu löôïng doøng laïnh (öùng vôùi moãi löu löôïng doøng noùng ño 4 giaù trò  
löu löôïng doøng laïnh).  
-
-
Ghi caùc ñaïi löôïng caàn ño khi quaù trình oån ñònh hoaøn toaøn.  
Ñieàu chænh löu löôïng caùc doøng ñeå thay ñoåi cheá ñoä chaûy vaø laëp laïi thí nghieäm vôùi  
thoâng soá oån ñònh môùi.  
-
Trong baøi naøy, ta chæ ño giaù trò ôû oáng B vaø oáng C.  
Page 7 of 38  
h n ï a l g n ø o D  
g n ù o n g n ø o D  
Page 8 of 38  
IV.  
1) ỐNG B:  
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM  
BẢNG 1: THÔNG SỐ DÒNG NÓNG (ỐNG B)  
ρ1 (kg/m3)  
Cρ (kcal/kg.độ) Cρ (J/kg.độ) λ1 (W/m.độ) μ1 (N.s/m2)  
STT G1 (m3/s) G2 (m3/s) t1V (oC) t1R (oC) t1TB (oC)  
Pr1  
1
1
1
2
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
80  
80  
81  
81  
80  
81  
81  
81  
80  
80  
80  
80  
79  
79  
79  
79  
69  
69  
69  
69  
72  
71  
71  
70  
72  
71  
70  
70  
72  
71  
71  
70  
74.5  
74.5  
75  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
974.89  
1.0021  
1.0021  
1.0021  
1.0021  
1.0023  
1.0023  
1.0023  
1.0023  
1.0023  
1.0023  
1.0021  
1.0021  
1.0023  
1.0021  
1.0021  
1.0021  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4192.70  
4192.70  
4193.41  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
0.0003790 2.3934  
0.0003799 2.3934  
0.0003799 2.3779  
0.0003799 2.3779  
0.0003750 2.3475  
0.0003750 2.3475  
0.0003750 2.3475  
0.0003750 2.3626  
0.0003750 2.3475  
0.0003750 2.3626  
0.0003790 2.3779  
0.0003790 2.3779  
0.0003750 2.3626  
0.0003790 2.3779  
0.0003790 2.3779  
0.0003790 2.3934  
0.6709  
0.6697  
0.6695  
0.6686  
0.6718  
0.6713  
0.6697  
0.6697  
0.6693  
0.6679  
0.6672  
0.6663  
0.6660  
0.6645  
0.6649  
0.6637  
0.000094  
0.000113  
0.000132  
0.000151  
3
4
75  
5
76  
6
76  
7
76  
8
75.5  
76  
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
75.5  
75  
75  
75.5  
75  
75  
74.5  
ρ1 (kg/m3), Cρ (kcal/kg.độ), λ1 (W/m.độ), μ1 (N.s/m2), Pr1: các thông số tra bảng.  
1
Page 9 of 38  
BẢNG 2: THÔNG SỐ DÒNG LẠNH (ỐNG B)  
ρ2 (kg/m3)  
Cρ (kcal/kg.độ) Cρ (J/kg.độ) λ2 (W/m.độ) μ2 (N.s/m2)  
STT G1 (m3/s) G2 (m3/s) t2V (oC) t2R (oC) t2TB (oC)  
Pr2  
2
2
1
2
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
0.000094  
0.000142  
0.000189  
0.000227  
39  
38  
37  
37  
39  
38  
38  
37  
40  
39  
38  
38  
40  
39  
38  
38  
42  
40  
39  
38  
41  
41  
39  
39  
41  
41  
40  
39  
42  
41  
40  
39  
40.5  
39  
991.87  
992.63  
993.00  
993.00  
992.25  
992.25  
992.63  
993.00  
991.87  
992.25  
991.63  
992.63  
991.87  
992.25  
992.63  
992.63  
0.9987  
0.9987  
0.9986  
0.9986  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9986  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
0.9987  
4178.60  
4178.39  
4178.31  
4178.31  
4178.52  
4178.52  
4178.39  
4178.31  
4178.60  
4178.52  
4178.39  
4178.39  
4178.60  
4178.52  
4178.39  
4178.39  
0.0006439 4.3237  
0.0006685 4.4849  
0.0006814 4.5994  
0.0006814 4.6589  
0.0006560 4.3761  
0.0006560 4.4299  
0.0006685 4.5415  
0.0006814 4.5994  
0.0006439 4.3237  
0.0006560 4.3761  
0.0006685 4.4849  
0.0006685 4.5415  
0.0006439 4.2725  
0.0006560 4.3761  
0.0006685 4.4849  
0.0006685 4.5415  
0.6488  
0.6443  
0.6414  
0.6381  
0.6557  
0.6511  
0.6462  
0.6452  
0.6554  
0.6518  
0.6476  
0.6451  
0.6546  
0.6514  
0.6484  
0.6459  
0.000094  
0.000113  
0.000132  
0.000151  
3
38  
4
37.5  
40  
5
6
39.5  
38.5  
38  
7
8
9
40.5  
40  
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
39  
38.5  
41  
40  
39  
38.5  
Page 10 of 38  
BẢNG 3: TÍNH NHIỆT LƯỢNG Q VÀ TỔN THẤT NHIỆT ΔQ Ở ỐNG B  
STT G1 (m3/s) G1 (kg/s) G2 (m3/s) G2 (kg/s)  
t1V - t1R  
t2V - t2R Q1 (W) Q2 (W) ΔQ (W)  
Cρ (J/kg.độ)  
Cρ (J/kg.độ)  
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
0.09164 0.000094 0.0932  
0.09164 0.000142 0.1410  
0.09164 0.000189 0.1877  
0.09164 0.000227 0.2254  
0.11016 0.000094 0.0933  
0.11016 0.000142 0.1409  
0.11016 0.000189 0.1876  
0.11016 0.000227 0.2254  
0.12869 0.000094 0.0932  
0.12869 0.000142 0.1409  
0.12869 0.000189 0.1874  
0.12869 0.000227 0.2253  
0.14721 0.000094 0.0932  
0.14721 0.000142 0.1409  
0.14721 0.000189 0.1876  
0.14721 0.000227 0.2253  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4193.41  
4192.70  
4192.70  
4193.41  
4192.70  
4192.70  
4192.70  
11  
11  
12  
12  
8
10  
10  
11  
8
4178.60  
4178.39  
4178.31  
4178.31  
4178.52  
4178.52  
4178.39  
4178.31  
4178.60  
4178.52  
4178.39  
4178.39  
4178.60  
4178.52  
4178.39  
4178.39  
3
2
2
1
2
3
1
2
1
2
2
1
2
2
2
1
4226.40 1168.79 3057.61  
4226.40 1177.92 3048.48  
4610.61 1568.35 3042.27  
4610.61 941.84 3668.78  
3695.66 779.47 2916.18  
4619.57 1766.25 2853.32  
4619.57 783.90 3835.68  
5081.53 1883.67 3197.86  
4317.05 389.60 3927.46  
4856.68 1177.50 3679.18  
5395.40 1566.21 3829.19  
5395.40 941.50 4453.89  
4321.14 779.19 3541.95  
4937.61 1177.50 3760.11  
4937.61 1567.79 3369.82  
5554.81 941.50 4613.30  
0.000094  
0.000113  
0.000132  
0.000151  
9
10  
10  
7
8
8
9
G1 (kg/s) = G1 (m3/s). ρ1 (kg/m3)  
Q1 = G1C1(t1V – t1R)  
Q2 = G2C2(t2V – t2R)  
Page 11 of 38  
BẢNG 4: TÍNH Re (ỐNG B)  
ν1 (m2/s) Re1 G2 (m3/s) F2 (m2) w2 (m/s)  
STT G1 (m3/s)  
F1 (m2)  
w1 (m/s)  
ν2 (m2/s)  
Re2  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.000094 0.00015386 0.61095 0.000000389 22001 0.000094 0.00925 0.01016 0.000000649 407  
0.000094 0.00015386 0.61095 0.000000390 21949 0.000142 0.00925 0.01535 0.000000673 593  
0.000094 0.00015386 0.61095 0.000000390 21949 0.000189 0.00925 0.02043 0.000000686 774  
0.000094 0.00015386 0.61095 0.000000390 21949 0.000227 0.00925 0.02454 0.000000686 930  
0.000113 0.00015386 0.73443 0.000000385 26730 0.000094 0.00925 0.01016 0.000000661 400  
0.000113 0.00015386 0.73443 0.000000385 26730 0.000142 0.00925 0.01535 0.000000661 604  
0.000113 0.00015386 0.73443 0.000000385 26730 0.000189 0.00925 0.02043 0.000000673 789  
0.000113 0.00015386 0.73443 0.000000385 26730 0.000227 0.00925 0.02454 0.000000686 930  
0.000132 0.00015386 0.85792 0.000000385 31225 0.000094 0.00925 0.01016 0.000000649 407  
10 0.000132 0.00015386 0.85792 0.000000385 31225 0.000142 0.00925 0.01535 0.000000661 604  
11 0.000132 0.00015386 0.85792 0.000000389 30895 0.000189 0.00925 0.02043 0.000000674 788  
12 0.000132 0.00015386 0.85792 0.000000389 30895 0.000227 0.00925 0.02454 0.000000673 947  
13 0.000151 0.00015386 0.98141 0.000000385 35719 0.000094 0.00925 0.01016 0.000000649 407  
14 0.000151 0.00015386 0.98141 0.000000389 35342 0.000142 0.00925 0.01535 0.000000661 604  
15 0.000151 0.00015386 0.98141 0.000000389 35342 0.000189 0.00925 0.02043 0.000000673 789  
16 0.000151 0.00015386 0.98141 0.000000389 35342 0.000227 0.00925 0.02454 0.000000673 947  
lnóng (m) = 0.014  
G1 (m3 / s)  
w1   
với F1 là tiết diện dòng nóng (do ta đo lưu lượng khi dòng chảy ổn định, nên mặt cắt ướt trùng với tiết diện mặt trong  
F (m2 )  
1
ống B)  
1   
1 (N.s / m2 )  
: độ nhớt tương đối của lưu chất. (m2/s)  
1 (kg / m3 )  
llạnh (m) = 0.016  
Page 12 of 38  
BẢNG 5: TÍNH Δtlog, Kl1 và Kl2  
STT Δtlớn = t1V - t2R Δtnhỏ = t1R - t2V Δtlớn/Δtnhỏ ln(Δtlớn/Δtnhỏ) Δtlog L (m) Q1 (W) Kl1 (W/m.K) Q2 (W) Kl2 (W/m.K)  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
38  
40  
42  
43  
39  
40  
42  
42  
39  
39  
40  
41  
37  
38  
39  
40  
30  
31  
32  
32  
33  
33  
33  
33  
32  
32  
32  
32  
35  
32  
33  
32  
1.2667  
1.2903  
1.3125  
1.3438  
1.1818  
1.2121  
1.2727  
1.2727  
1.2188  
1.2188  
1.2500  
1.2813  
1.0571  
1.1875  
1.1818  
1.2500  
0.236388778 33.84 0.925 4226.40  
0.25489225 35.31 0.925 4226.40  
0.271933715 36.77 0.925 4610.61  
0.295464213 37.23 0.925 4610.61  
0.167054085 35.92 0.925 3695.66  
0.192371893 36.39 0.925 4619.57  
0.241162057 37.32 0.925 4619.57  
0.241162057 37.32 0.925 5081.53  
0.197825743 35.38 0.925 4317.05  
0.197825743 35.38 0.925 4856.68  
0.223143551 35.85 0.925 5395.40  
0.247836164 36.31 0.925 5395.40  
0.055569851 35.99 0.925 4321.14  
0.171850257 34.91 0.925 4937.61  
0.167054085 35.92 0.925 4937.61  
0.223143551 35.85 0.925 5554.81  
135.01  
129.40  
135.54  
133.88  
111.24  
137.25  
133.82  
147.20  
131.90  
148.38  
162.70  
160.62  
129.80  
152.89  
148.62  
167.50  
1168.79  
1177.92  
1568.35  
941.84  
779.47  
1766.25  
783.90  
1883.67  
389.60  
1177.50  
1566.21  
941.50  
37.34  
36.07  
46.11  
27.35  
23.46  
52.48  
22.71  
54.57  
11.90  
35.98  
47.23  
28.03  
23.41  
36.46  
47.19  
28.39  
779.19  
1177.50  
1567.79  
941.50  
Page 13 of 38  
BẢNG 6: TÍNH HỆ SỐ CẤP NHIỆT α1 và α2 (LẶP LẦN 1)  
Δt2 t1TB (oC) t2TB (oC) tvách1 tvách2  
Prv1 Prv2 Re1 Re2 Nu1  
STT Δt1  
Nu2  
α1 (W/m2.K) α2 (W/m2.K)  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.59 31.76  
74.5  
74.5  
75  
40.5  
39  
73.91 72.26  
73.61 71.92  
73.80 72.07  
73.55 71.78  
75.49 73.91  
75.23 73.62  
74.97 73.29  
74.30 72.62  
75.56 73.95  
74.86 73.24  
74.15 72.50  
73.96 72.28  
75.11 75.10  
74.44 72.85  
74.25 72.67  
73.60 71.95  
22001.21 407.00 140.152 20.2479  
21949.09 592.66 139.814 24.9755  
21949.09 774.18 139.329 29.0168  
21949.09 929.83 139.215 32.027  
26730.38 399.65 156.412 20.3284  
26730.38 603.72 156.280 25.1539  
26730.38 788.82 156.151 29.1755  
26730.38 929.83 156.437 31.8583  
31224.87 407.00 171.738 20.362  
31224.87 603.72 172.040 24.9303  
30895.32 788.03 171.247 28.8551  
30895.32 947.42 171.145 31.8663  
35719.35 407.00 186.650 20.2858  
35342.37 603.72 185.815 24.8981  
35342.37 788.82 185.700 28.8859  
35342.37 947.42 186.066 31.8316  
6715.89  
6688.32  
6662.47  
6648.87  
7505.05  
7493.49  
7469.82  
7483.03  
8210.01  
8206.96  
8161.05  
8145.65  
8879.08  
8819.58  
8819.43  
8821.36  
505.23  
618.87  
715.79  
786.02  
512.69  
629.89  
725.16  
790.60  
513.31  
624.95  
718.69  
790.71  
510.73  
623.78  
720.33  
790.77  
2.4118 2.4655  
2.4214 2.4767  
2.4155 2.4716  
2.4235 2.4814  
2.3628 2.4119  
2.3709 2.4212  
2.3787 2.4316  
2.3998 2.4536  
2.3607 2.4107  
2.3823 2.4333  
2.4045 2.4575  
2.4102 2.4647  
2.3745 2.3748  
2.3953 2.4459  
2.4013 2.4520  
2.4217 2.4755  
0.89 32.92  
1.20 34.07  
1.45 34.28  
0.51 33.91  
0.77 34.12  
1.03 34.79  
1.20 34.62  
0.44 33.45  
38  
75  
37.5  
40  
76  
76  
39.5  
38.5  
38  
76  
75.5  
76  
40.5  
40  
10 0.64 33.24  
11 0.85 33.50  
12 1.04 33.78  
13 0.39 34.10  
14 0.56 32.85  
15 0.75 33.67  
16 0.90 33.45  
75.5  
75  
39  
75  
38.5  
41  
75.5  
75  
40  
75  
39  
74.5  
38.5  
tlog (12)  
tlog (12)  
, tvách1 = t1TB (oC) - Δt1, tvách2 = t2TB (oC) + Δt2  
t1   
t2   
Re1  
Re2  
Re1  
1  
1  
Re2  
Nu.  
  
l
Page 14 of 38  
BẢNG 7: KIỂM TRA LẦN 1 (ỐNG B)  
STT  
1
2
3
4
5
6
7
8
Kl*  
Δt1*  
Sai số Δt1 (%)  
79.97  
83.32  
85.31  
86.60  
77.47  
81.83  
84.06  
85.34  
76.23  
80.64  
83.15  
84.63  
74.91  
79.57  
82.08  
83.69  
Δt2*  
Sai số Δt2 (%)  
95.07  
95.13  
95.18  
95.20  
95.07  
95.12  
95.16  
95.17  
95.04  
95.09  
95.12  
95.15  
95.03  
95.07  
95.10  
95.12  
23.35  
28.09  
31.99  
34.74  
23.87  
28.84  
32.75  
35.39  
24.05  
28.85  
32.76  
35.71  
24.06  
28.96  
33.06  
35.98  
0.118  
0.148  
0.177  
0.195  
0.114  
0.140  
0.164  
0.176  
0.104  
0.124  
0.144  
0.159  
0.098  
0.115  
0.135  
0.146  
1.564  
1.603  
1.643  
1.645  
1.672  
1.666  
1.685  
1.671  
1.658  
1.634  
1.634  
1.640  
1.695  
1.621  
1.648  
1.631  
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
λCu (W/m.K) = 385  
dtrong (m) = 0.014  
dngoài (m) = 0.016  
Kl* : hệ số truyền nhiệt dài (lý thuyết)  
K .t log  
t1   
1  
tsau  ttruoc  
Sai số | t(%) |  
100  
ttruoc  
Page 15 of 38  
BẢNG 8: TÍNH HỆ SỐ CẤP NHIỆT α1 và α2 (LẶP LẦN 2)  
Δt2* tvách1 tvách2 Prv1 Prv2 Nu1  
Nu2 α1 (W/m2.K) α2 (W/m2.K)  
STT Δt1*  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.118 1.5644 74.38 73.82 2.3971 2.4148 140.368 20.35  
0.148 1.6026 74.35 73.52 2.3980 2.4243 140.154 25.11  
0.177 1.6434 74.82 73.72 2.3834 2.4181 139.796 29.18  
0.195 1.6455 74.81 73.42 2.3839 2.4275 139.788 32.20  
0.114 1.6724 75.89 75.58 2.3510 2.3601 156.609 20.44  
0.140 1.6661 75.86 75.28 2.3518 2.3692 156.597 25.29  
0.164 1.6855 75.84 74.98 2.3525 2.3786 156.585 29.34  
0.176 1.6705 75.32 74.29 2.3680 2.4001 156.959 32.03  
0.104 1.6578 75.90 75.61 2.3507 2.3594 171.921 20.47  
6726.22  
6704.58  
6684.80  
6676.27  
7514.50  
7508.68  
7490.59  
7508.00  
8218.75  
8220.71  
8179.95  
8168.97  
8887.42  
8832.38  
8837.15  
8843.10  
507.86  
622.19  
719.72  
790.36  
515.48  
633.32  
729.17  
794.97  
516.07  
628.31  
722.58  
795.03  
513.51  
627.12  
724.26  
795.08  
10 0.124 1.6336 75.38 74.88 2.3664 2.3817 172.328 25.06  
11 0.144 1.6343 74.86 74.13 2.3823 2.4049 171.644 29.01  
12 0.159 1.6398 74.84 73.92 2.3828 2.4117 171.635 32.04  
13 0.098 1.6952 75.40 76.80 2.3656 2.3239 186.826 20.40  
14 0.115 1.6211 74.89 74.47 2.3814 2.3942 186.085 25.03  
15 0.135 1.6482 74.87 74.31 2.3821 2.3992 186.073 29.04  
16 0.146 1.6314 74.35 73.59 2.3980 2.4222 186.524 32.01  
BẢNG 9: KIỂM TRA LẦN 2 (ỐNG B)  
STT α1 (W/m2.K) α2 (W/m2.K) Kl** Δt1** Sai số Δt1 (%) Δt2** Sai số Δt2 (%)  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
6726.22  
6704.58  
6684.80  
6676.27  
7514.50  
7508.68  
7490.59  
7508.00  
8218.75  
8220.71  
8179.95  
8168.97  
8887.42  
8832.38  
8837.15  
8843.10  
507.86  
622.19  
719.72  
790.36  
515.48  
633.32  
729.17  
794.97  
516.07  
628.31  
722.58  
795.03  
513.51  
627.12  
724.26  
795.08  
23.47 0.118  
28.23 0.149  
32.16 0.177  
34.93 0.195  
24.00 0.115  
28.99 0.140  
32.92 0.164  
35.58 0.177  
24.17 0.104  
29.00 0.125  
32.93 0.144  
35.89 0.160  
24.18 0.098  
29.11 0.115  
33.23 0.135  
36.17 0.147  
0.34  
0.26  
0.19  
0.12  
0.39  
0.31  
0.25  
0.19  
0.40  
0.34  
0.28  
0.23  
0.42  
0.36  
0.31  
0.27  
1.564  
1.602  
1.643  
1.645  
1.672  
1.666  
1.685  
1.670  
1.657  
1.633  
1.634  
1.639  
1.695  
1.621  
1.648  
1.631  
0.03  
0.03  
0.02  
0.02  
0.03  
0.03  
0.03  
0.02  
0.03  
0.03  
0.03  
0.03  
0.03  
0.03  
0.03  
0.03  
Ta thấy sai số đã nằm dưới mức 5%, đã đạt yêu cầu về tính toán α1, α2, Kl*  
Page 16 of 38  
BẢNG 10: BẢNG SỐ LIỆU Kl1, Kl2, Kl* THEO Re1, Re2 Ở ỐNG B  
DÒNG NÓNG  
DÒNG LẠNH  
Kl*  
G1 (ft3/ph) G2 (ft3/ph)  
Re1 Kl1  
Kl* Re2 Kl2  
0.2  
0.3  
22001 135.01 23.47 407 37.34 23.47  
21949 129.40 28.23 593 36.07 28.23  
21949 135.54 32.16 774 46.11 32.16  
21949 133.88 34.93 930 27.35 34.93  
26730 111.24 24.00 400 23.46 24.00  
26730 137.25 28.99 604 52.48 28.99  
26730 133.82 32.92 789 22.71 32.92  
26730 147.20 35.58 930 54.57 35.58  
31225 131.90 24.17 407 11.90 24.17  
31225 148.38 29.00 604 35.98 29.00  
30895 162.70 32.93 788 47.23 32.93  
30895 160.62 35.89 947 28.03 35.89  
35719 129.80 24.18 407 23.41 24.18  
35342 152.89 29.11 604 36.46 29.11  
35342 148.62 33.23 789 47.19 33.23  
35342 167.50 36.17 947 28.39 36.17  
0.2  
0.4  
0.48  
0.2  
0.3  
0.24  
0.4  
0.48  
0.2  
0.3  
0.28  
0.4  
0.48  
0.2  
0.3  
0.32  
0.4  
0.48  
Từ đây, ta sẽ vẽ đồ thị mô tả sử phụ thuộc Kl1, Kl2 và Kl* theo Re1, Re2 ứng với lưu lượng dòng  
nóng, dòng lạnh ở ống B  
*Xét ảnh hưởng của dòng lạnh:  
ĐỒ THỊ 1: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG LẠNH ỐNG B ĐỐI VỚI Kl2 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG NÓNG LÀ 0.2 ft3/ph)  
DÒNG LẠNH  
G1 G2  
Re2 Kl2  
Kl*  
0.2 407 37.34 23.47  
0.3 593 36.07 28.23  
0.4 774 46.11 32.16  
0.48 930 27.35 34.93  
0.2  
Page 17 of 38  
ĐỒ THỊ 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG LẠNH ỐNG B ĐỐI VỚI Kl2 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG NÓNG LÀ 0.24 ft3/ph)  
DÒNG LẠNH  
G1  
G2  
Re2 Kl2  
Kl*  
0.2 400 23.46 24.00  
0.3 604 52.48 28.99  
0.4 789 22.71 32.92  
0.48 930 54.57 35.58  
0.24  
ĐỒ THỊ 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG LẠNH ỐNG B ĐỐI VỚI Kl2 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG NÓNG LÀ 0.28 ft3/ph)  
DÒNG LẠNH  
G1  
G2  
Re2 Kl2  
Kl*  
0.2 407 11.90 24.17  
0.3 604 35.98 29.00  
0.4 788 47.23 32.93  
0.48 947 28.03 35.89  
0.28  
Lyù thuyeát  
Thöïc nghieäm  
Re2  
Page 18 of 38  
ĐỒ THỊ 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG LẠNH ỐNG B ĐỐI VỚI Kl2 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG NÓNG LÀ 0.32 ft3/ph)  
DÒNG LẠNH  
G1  
G2  
Re2 Kl2  
Kl*  
0.2 407 23.41 24.18  
0.3 604 36.46 29.11  
0.4 789 47.19 33.23  
0.48 947 28.39 36.17  
Thöïc nghieäm  
0.32  
Lyù thuyeát  
Re2  
*Xét ảnh hưởng của dòng nóng:  
ĐỒ THỊ 1: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG NÓNG ỐNG B ĐỐI VỚI Kl1 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG LẠNH LÀ 0.2 ft3/ph)  
DÒNG NÓNG  
G1 G2  
Re1  
Kl1  
Kl*  
0.2  
0.24  
0.28  
0.32  
22001 135.01 23.47  
26730 111.24 24.00  
31225 131.90 24.17  
35719 129.80 24.18  
0.2  
Page 19 of 38  
ĐỒ THỊ 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG NÓNG ỐNG B ĐỐI VỚI Kl1 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG LẠNH LÀ 0.3 ft3/ph)  
DÒNG NÓNG  
G1 G2  
Re1  
Kl1  
Kl*  
Thöïc nghieäm  
Lyù thuyeát  
0.2  
0.24  
0.28  
0.32  
21949 129.40 28.23  
26730 137.25 28.99  
31225 148.38 29.00  
35342 152.89 29.11  
0.3  
Re1  
ĐỒ THỊ 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG NÓNG ỐNG B ĐỐI VỚI Kl1 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG LẠNH LÀ 0.4 ft3/ph)  
DÒNG NÓNG  
G1 G2  
Re1  
Kl1  
Kl*  
0.2  
0.24  
0.28  
0.32  
21949 135.54 32.16  
26730 133.82 32.92  
30895 162.70 32.93  
35342 148.62 33.23  
0.4  
ĐỒ THỊ 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHẢY DÒNG NÓNG ỐNG B ĐỐI VỚI Kl1 VÀ  
Kl* (ĐỘ ĐỌC DÒNG LẠNH LÀ 0.48 ft3/ph)  
DÒNG NÓNG  
G1  
G2  
Thöïc nghieäm  
Re1  
Kl1  
Kl*  
0.2  
0.24  
0.28  
0.32  
21949 133.88 34.93  
26730 147.20 35.58  
30895 160.62 35.89  
35342 167.50 36.17  
0.48  
Lyù thuyeát  
Re1  
Page 20 of 38  
Tải về để xem bản đầy đủ
docx 38 trang Thùy Anh 17340 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Truyền nhiệt ống lồng ống", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docxbao_cao_thi_nghiem_qua_trinh_thiet_bi_truyen_nhiet_ong_long.docx
  • xlsxTruyền nhiệt ống lồng ống.xlsx