Câu hỏi Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Đối lưu nhiệt
ÑOÁI LÖU NHIEÄT
1) Phaân bieät doøng löu chaát chuyeån ñoäng töï nhieân (ñoái löu töï nhieân) vaø chuyeån ñoäng cöôõng
böùc (ñoái löu cöôõng böùc)?
Ñoái löu töï nhieân
Ñoái löu cöôõng böùc
Gr
Phaân bieät döïa theo giaù trò cuûa tyû soá
Re2,5
Gr
Gr
10-2
10-3
Re2,5
Re2,5
2) Baûn chaát cuûa söï trao ñoåi nhieät ñoái löu. Phaân bieät ñoái löu töï nhieân vôùi ñoái löu cöôõng böùc.
Cho ví duï minh hoïa.
Baûn chaát cuûa söï trao ñoåi nhieät ñoái löu: laø söï trao ñoåi nhieät ñi keøm vôùi söï chuyeån ñoäng cuûa
2 doøng löu chaát.
Ñoái löu töï nhieân
Söï chuyeån ñoäng cuûa löu chaát laø do söï
cheânh leäch veà nhieät ñoä.
Ñoái löu cöôõng böùc
Söï chuyeån ñoäng cuûa löu chaát chuû yeáu laø
do taùc ñoäng cuûa caùc yeáu toá khaùc ngoaøi
nhieät ñoä nhö: söï cheânh leäch veà aùp suaát
thuûy tónh, taùc ñoäng cô hoïc, …
VD: ñun nöôùc, daøn oáng laïnh, hieän töôïng
gioù vaø gioù muøa, gioù nuùi, gioù bieån, ñoát coû
khoâ….
VD: söï caáp nhieät khi doøng löu chaát
chuyeån ñoäng doïc theo töôøng phaúng, söï
caáp nhieät khi khuaáy chaát loûng baèng caùc
caùnh khuaáy,…
3) Giaûi thích yù nghóa cuûa heä soá daãn nhieät (), heä soá caáp nhieät () vaø heä soá truyeàn nhieät (K).
-
-
YÙ nghóa cuûa heä soá daãn nhieät () : ñaëc tröng cho söï daãn nhieät cuûa vaät lieäu.
YÙ nghóa cuûa heä soá caáp nhieät () : ñaëc tröng cho söï caáp nhieät töø beân ngoaøi vaøo doøng löu chaát
hay töø doøng löu chaát ra beân ngoaøi.
-
YÙ nghóa cuûa heä soá truyeàn nhieät (K) : ñaëc tröng cho quaù trình truyeàn nhieät maø ta ñang xeùt.
4) Chuaån soá Grasshof (Gr) laø chuaån soá ñoàng daïng ñaëc tröng cho ñoái löu nhieät töï nhieân hay
ñoái löu nhieät cöôõng böùc? Neâu yù nghóa vaät lyù cuûa chuaån soá Gr?
-
Chuaån soá Gr laø chuaån soá ñoàng daïng ñaëc tröng cho söï ñoái löu nhieät töï nhieân cuûa doøng khoâng
ñaúng nhieät.
gl3
löïc naâng
Gr = Ga.t
=
t
=
2
löïc noäi ma saùt
-
Ñaëc tröng cho taùc duïng töông hoã cuûa löïc ma saùt phaân töû vaø löïc naâng do söï cheânh leäch khoái
löôïng rieâng ôû caùc ñieåm coù nhieät ñoä khaùc nhau cuûa doøng.
5) Cho bieát yù nghóa vaät lyù cuûa caùc chuaån soá ñoàng daïng sau ñaây: Re, Pr, Ga, K, Nu?
CHUAÅN SOÁ
Chuaån soá
Reynolds
Chuaån soá
Prandtl
COÂNG THÖÙC
YÙ NGHÓA VAÄT LYÙ
Ñaëc tröng cho cheá ñoä chaûy cuûa doøng löu chaát.
Re =
Pr =
a
Ñaëc tröng cho tính chaát vaät lyù cuûa doøng chaát taûi nhieät.
Chuaån soá
Galiley
Ga =
Ñaëc tröng cho töông quan giöõa löïc ma saùt phaân töû vaø troïng
löïc trong doøng.
Re2 gl3
2
r
Fr
Chuaån soá
Ñaëc tröng cho quaù trình truyeàn nhieät cuûa moät chaát khi
chuyeån pha ôû nhieät ñoä hôi baõo hoøa.
K =
chuyeån pha
Kutalelagze
Chuaån soá caáp
nhieät Nusselt
ct
l
Nu =
Ñaëc tröng cho cöôøng ñoä caáp nhieät treân bieân giôùi tieáp xuùc
giöõa doøng chaát taûi nhieät vaø beà maët caáp nhieät.
6) Trong baøi thí nghieäm, haõy cho bieát quaù trình trao ñoåi nhieät naøo laø quaù trình ñoái löu nhieät
vaø cho bieát söï khaùc bieät caên baûn giöõa caùc daïng ñoái löu nhieät ñoù?
Ñoù laø quaù trình truyeàn nhieät giöõa hôi nöôùc baõo hoaø ngöng tuï treân beà maët ngoaøi oáng ñöùng vôùi doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng goàm :
-
Hôi nöôùc baõo hoaø ngöng tuï treân beà maët oáng ñöùng : trao ñoåi nhieät ñoái löu trong tröôøng hôïp coù
bieán ñoåi pha.
-
Doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng : trao ñoåi nhieät ñoái löu ôû doøng löu chaát khoâng coù bieán ñoåi
pha.
7) Nusselt thieát laäp coâng thöùc tính heä soá caáp nhieät (coâng thöùc 16) vôùi nhöõng giaû thieát nhö
theá naøo veà quaù trình trao ñoåi nhieät ñoái löu ôû moâi tröôøng hôi tinh khieát ngöng tuï?
• Nusselt ñaõ döïa treân giaû thieát:
-
Chaát ngöng tuï chaûy maøng.
-
Ngöng tuï hôi tinh khieát treân beà maët oáng ñöùng.
4G
•
Re
< 2000
dn
8) Cho bieát chöùc naêng cuûa: bình chöùa, noài hôi, buoàng trao ñoåi nhieät vaø bình chaûy traøn?
-
-
-
Bình chöùa: chöùa nöôùc vaø khí neùn caáp nöôùc cho noài hôi.
Noài hôi: gia nhieät cho nöôùc boác hôi vaø gia nhieät cho hôi nöôùc.
Buoàng trao ñoåi nhieät: nôi xaûy ra quaù trình trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõa doøng hôi vaø doøng nöôùc
laïnh giuùp ngöng tuï hôi nöôùc.
-
Bình chaûy traøn: coù taùc duïng cung caáp moät löu löôïng nöôùc oån ñònh chaûy trong oáng.
9) Anh chò hieåu nhö theá naøo veà vò trí taám chaûy traøn ôû möùc “0, ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½”? Nhöõng
con soá naøy coù yù nghóa gì?
Möùc “0, ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½” laø khoaûng caùch tính theo inches cuûa möïc nöôùc trong bình
chaûy traøn so vôùi vò trí cao nhaát trong oáng daãn nöôùc laïnh trong bình trao ñoåi nhieät.
• vò trí “0”: ñoái löu nhieät töï nhieân.
• vò trí ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½: ñoái löu nhieät cöôõng böùc.
10) Theo anh chò, tröôùc khi thí nghieäm, neáu taám chaûy traøn ñeå ôû vò trí “0” vaø caáp ñuû nöôùc
cho bình chaûy traøn thì nöôùc coù chaûy trong oáng ñöùng vaø thoaùt ra ngoaøi khoâng? Haõy phaùn
ñoaùn xem khi tieán haønh thí nghieâm vôùi taám chaûy traøn ôû vò trí “0” thì nöôùc trong oáng
ñöùng coù chaûy ra khoâng? Taïi sao?
-
Tröôùc khi thí nghieäm, neáu taám chaûy traøn ñeå ôû vò trí “0” vaø caáp ñuû nöôùc cho bình chaûy traøn thì
nöôùc khoâng chaûy trong oáng ñöùng vaø thoaùt ra ngoaøi vì luùc ñoù möïc nöôùc trong bình chaûy traøn
baèng vôùi vò trí cao nhaát trong oáng P = 0 nöôùc khoâng theå chaûy do khoâng coù söï cheânh
leäch veà aùp suaát.
-
Khi tieán haønh thí nghieâm vôùi taám chaûy traøn ôû vò trí “0” thì nöôùc trong oáng ñöùng coù chaûy ra vì
khi ñoù ta duøng hôi nöôùc ñeå caáp nhieät laøm cho doøng laïnh bò noùng leân coù söï ñoái löu nhieät töï
nhieân.
11) Trong baøi thí nghieäm, doøng löu chaát naøo chaûy trong oáng vaø doøng löu chaát naøo chaûy ngoaøi
oáng truyeàn nhieät? Khi thí nghieäm, hieän töôïng gì seõ xaûy ra treân beà maët oáng ñaët trong
buoàng oáng trao ñoåi nhieät?
-
-
Doøng nöôùc laïnh chaûy trong oáng vaø doøng hôi noùng chaûy phía ngoaøi oáng.
Khi thí nghieäm, phía treân beà maët oáng coù nhöõng gioït nöôùc ngöng tuï; caøng xuoáng phía döôùi oáng
nöôùc ngöng tuï caøng nhieàu vaø chaûy thaønh maøng moûng.
12) Khi thí nghieäm, aùp suaát trong buoàng trao ñoåi nhieät vaøo khoaûng bao nhieâu? Taïi sao bieát?
Aùp suaát trong buoàng trao ñoåi nhieät töông öùng vôùi aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc ngöng tuï,
töông öùng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï cuûa hôi nöôùc ño ñöôïc.
13) Haõy chæ roõ ñöôøng ñi cuûa doøng nöôùc laïnh. Haõy ñaët oáng nghieäm ñeå ño löôïng nöôùc ñoù?
Doøng nöôùc laïnh töø bôm
bình chaûy traøn
vò trí taám chaûy traøn phía döôùi oáng trao
ñoåi nhieät
bình ño.
phía treân oáng trao ñoåi nhieät theo ñöôøng oáng daãn ñeán pheãu, qua van 5 ñoå vaøo
Do ñoù, ta ñaët bình ño löôïng nöôùc ôû cuoái van 5.
14) Haõy chæ roõ ñöôøng ñi cuûa hôi caáp vaøo buoàng trao ñoåi nhieät. Haõûy ñaët oáng nghieäm vaøo ñuùng
vò trí ñeå ño löôïng nöôùc ngöng tuï chaûy ra?
Doøng hôi caáp ñöôïc cung caáp töø noài hôi theo ñöôøng oáng qua van 7 vaø van 6 ñi vaøo trong
buoàng oáng. Nhôø lôùp löôùi giuùp hôi toûa ñeàu khaép beà maët ñaùy roài ñi leân phía treân cuûa buoàng
oáng. Sau ñoù noù ñi vaøo lôùp löôùi bao xung quanh oáng trao ñoåi nhieät vaø baét ñaàu ngöng tuï thaønh
nöôùc chaûy ngöôïc xuoáng döôùi. Nöôùc ngöng tuï seõ theo moät ñöôøng oáng khaùc chaûy vaøo bình ño.
Löôïng hôi nöôùc ngöng tuï phía beân ngoaøi löôùi ñöôïc thaûi boû qua van xaû S4. Coøn löôïng nöôùc coøn
laïi trong oáng chaûy vaøo bình ño ñöôïc thaûi boû qua van S2 khi tieán haønh thí nghieäm môùi.
15) Haõy giaûi thích lyù do boá trí oáng caáp hôi vaøo buoàng trao ñoåi nhieät nhö ôû thieát bò thí
nghieäm?
Töø noài hôi, oáng caáp hôi chia thaønh hai nhaùnh, moät nhaùnh cung caáp vaøo buoàng trao ñoåi
nhieät qua van 7, oáng coøn laïi duøng ñeå xaû heát hôi khi ñaõ ngöøng thí nghieäm qua van S5. Van 6
duøng ñeå ñieàu chænh löôïng hôi vaøo trong buoàng trao ñoåi nhieät. Phaàn oáng caáp hôi ôû trong buoàng
trao ñoåi nhieät coù ñaàu ra ngaäp vaøo trong moät lôùp löôùi, coù taùc dung laøm cho doøng hôi ñöôïc phaân
phoái ñeàu töø döôùi leân treân buoàng trao ñoåi nhieät. Khi ngöøng thí nghieäm, löôïng hôi trong buoàng
trao ñoåi nhieät ñöôïc thaûi boû qua van S3.
16) Haõy cho bieát qui trình caáp nöôùc vaøo oáng thí nghieäm?
Nöôùc töø bôm cung caáp cho bình chaûy traøn qua van V1.
Ta ñieàu chænh vò trí cuûa taám chaûy traøn cho thích hôïp. Khi möïc nöôùc trong bình vöôït qua
taám chaûy traøn thì nöôùc seõ chaûy qua V2 vaø ñoå ra ngoaøi ñeå möïc nöôùc trong bình chaûy traøn ñöôïc
oån ñònh.
Nöôùc töø bình chaûy traøn theo oáng daãn chaûy vaøo ñaàu döôùi cuûa oáng trao ñoåi nhieät ñi leân phía
treân oáng, roài theo ñöôøng oáng daãn ñoå vaøo caùi pheãu vaø qua V5 ñoå ra ngoaøi.
17) Haõy cho bieát quy trình caáp hôi nöôùc vaøo buoàng thí nghieäm?
Thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
1) Khoùa caùc van: S1, S3, S5, V3, V6 vaø V8.
2) Môû van S4 xaû heát nöôùc ngöng dö roài khoaù laïi.
3) Môû van V7
4) Cho nöôùc vaøo bình chöùa ñeán ¾ chieàu cao bình vaø môû naép bình. Môû van V8 caáp nöôùc cho noài
ñun vaø khoaù van V8 khi möùc nöôùc trong noài ñun ñaït 2/3 chieàu cao oáng chæ möùc
5) Ñoùng van V7
6) Caáp ñieän cho boä ñieän trôû ñun nöôùc R1 cho ñeán khi aùp suaát trong noài ñun ñaït khoaûng 13 PSL.
7) Caáp ñieän cho boä ñieän trôû R2 ñeå gia nhieät cho hôi nöôùc ( neáu coù R2 ).
18) Löôïng nöôùc caáp cho bình chöùa vaø noài hôi bao nhieâu laø vöøa theo quy ñònh baøi thí nghieäm?
Taïi sao khoâng ñöôïc caáp nöôùc vaøo ñaày noài hôi?
-
-
-
Cho nöôùc vaøo bình chöaù ñeán ¾ chieàu cao bình .
Caáp nöôùc cho noài hôi ñaït 2/3 chieàu cao oáng chæ möùc.
Khoâng ñöôïc caáp nöôùc vaøo ñaày noài hôi vì: caàn coù khoaûng khoâng cho nöôùc boác hôi, neáu khoâng
seõ raát nguy hieåm khi nöôùc bay hôi, aùp suaát taêng cao gaây noå noài hôi.
19) Sau khi keát thuùc moät thí nghieäm, muoán caáp nöôùc vaøo noài hôi ñeå laøm thí nghieäm tieáp theo
thì laøm theá naøo?
Sau khi ño xong, ngaét ñieän caáp cho noài hôi, ñoùng caùc van V6, V7, môû van xaû hôi S5. Naïp
nöôùc vaøo bình chöùa. Môû van V8 caáp nöôùc cho noài hôi roài khoùa V8 laïi, khoùa van xaû hôi S5.
20) Haõy cho bieát caùc ñaïi löôïng naøo caàn ño khi laøm thí nghieäm? Ño baèng caùc duïng cuï naøo?
-
Löôïng nöôùc ngöng tuï chaûy ra trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh vaø nhieät ñoä cuûa nöôùc
ngöng tuï (oáng ñong vaø nhieät keá).
-
-
-
-
-
-
-
Löôïng nöôùc chaûy trong oáng trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh.
Nhieät ñoä t1, t2, t3, t4 ( ñoàng hoà hieän soá ).
Aùp suaát trong noài hôi (aùp keá P1).
Nhieät ñoä cuûa hôi trong noài hôi (ñoàng hoà ño nhieät ñoä T2).
Nhieät ñoä cuûa nöôùc trong noài hôi (ñoàng hoà ño nhieät ñoä T1).
Aùp suaát hôi ño baèng ñoàng hoà aùp suaát P2.
Nhieät ñoä hôi vaøo buoàng ngöng tuï ño baèng ñoàng hoà nhieät ñoä T3.
Chuù yù: Trong khi ño thöôøng xuyeân quan saùt möùc nöôùc ôû bình chaûy traøn vaø möùc nöôùc
trong noài hôi.
21) Caùc nhieät ñoä t1, t2, t3, t4 laø nhieät ñoä cuûa caùi gì? Vò trí ño ôû ñaâu?
-
-
t1, t3 : nhieät ñoä ñaàu vaø cuoái cuûa doøng nöôùc chaûy trong oáng ,oC
t2, t4 : nhieät ñoä taïi thaønh ngoaøi ôû ñaàu vaøo (ñaàu döôùi) vaø ñaàu ra (ñaàu treân) cuûa oáng , oC.
22) Ñôn vò ño ôû caùc ñoàng hoà ño nhieät ñoä laø gì? Caùch quy ñoåi ra nhieät ñoä oC?
-
-
Ñôn vò ño ôû ñoàng hoà hieän soá laø oC.
Ñôn vò ño cuûa ñoàng hoà ño nhieät ñoä T1, T2 vaø T3 laø oF.
9
toF = toC + 32
5
23) Ñôn vò ño aùp suaát ôû caùc aùp keá treân caùc thieát bò thí nghieäm laø gì? Caùch quy ñoåi ra bar, at
hoaëc mmHg? Aùp suaát ñoïc ñöôïc treân ñoàng hoà ño aùp suaát laø gì? (aùp suaát dö hay aùp suaát
tuyeät ñoái).
-
Ñôn vò ño ôû caùc aùp keá laø PSI.
1PSI = 51,7mmHg
1at = 735mmHg = 9,81.104Pa = 14,22 PSI
1 bar = 105Pa
-
Aùp suaát ñoïc ñöôïc treân caùc ñoàng hoà ño aùp suaát laø aùp suaát dö.
24) Em hieåu theá naøo laø truyeàn nhieät ôû cheá ñoä oån ñònh? Trong quaù trình thí nghieäm, caùc ñaïi
löôïng seõ ñöôïc ño ôû cheá ñoä truyeàn nhieät oån ñònh hay khoâng oån ñònh? Daáu hieäu naøo cho
bieát thôøi ñieåm seõ tieán haønh ño ñoàng loaït caùc ñaïi löôïng caàn ño?
-
Truyeàn nhieät ôû cheá ñoä oån ñònh coù nghó a laø tröôøng nhieät khoâng phuï thuoäc vaøo thôøi gian, chæ
phuï thuoäc vaøo toïa ñoä: T(x, y z)
-
-
Trong quaù trình thí nghieäm, caùc ñaïi löôïng seõ ñöôïc ño ôû cheá ñoä truyeàn nhieät oån ñònh.
Daáu hieäu cho bieát thôøi ñieåm seõ tieán haønh ño ñoàng loaït caùc ñaïi löôïng caàn ño laø:nhieät ñoä ôû caùc
ñoàng hoà ño nhieät ñoä oån ñònh, khoâng dao ñoäng.
25) Khi ñang thí nghieäm, neáu nöôùc ngöøng caáp vaøo bình chaûy traøn thì phaûi xöû lyù nhö theá naøo
trong tình huoáng ñoù?
-
Khi ñang thí nghieäm, neáu nöôùc ngöøng caáp vaøo bình chaûy traøn thì ta phaûi ngaét ñieän caáp cho
noài hôi, ñoùng caùc van V6, V7 vaø môû van xaû hôi S5.
-
Môû voøi S4 xaû heát nöôùc noùng roài khoùa voøi S4 laïi.
26) Neáu khoâng coù maùy neùn khí ñeå taïo aùp suaát cho bình chöùa thì vieäc caáp nöôùc cho noài hôi coù
theå thöïc hieän theá naøo trong thí nghieäm ñaàu tieân vaø khi chuyeån sang cheá ñoä thí nghieäm
khaùc?
-
Neáu khoâng coù maùy neùn khí ñeå taïo aùp suaát cho bình chöùa thì vieäc caáp nöôùc vaãn ñöôïc thöïc
hieän do coù söï cheânh leäch veà ñoä cao (coù nghóa laø cheânh leäch veà aùp suaát thuûy tónh giöõa bình
chöùa nöôùc vaø noài hôi).
27) Khi aùp suaát trong noài hôi cao hôn 15PSI thì phaûi xöû lyùnhö theá naøo?
-
Khi aùp suaát trong noài hôi cao hôn 15PSI thì phaûi môû van xaû hôi S5 vaø ñôïi cho aùp suaát giaûm
xuoáng coøn 15PSI thì khoùa van laïi.
5 trang
13620
Free
Bạn đang xem tài liệu "Câu hỏi Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Đối lưu nhiệt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- cau_hoi_thi_nghiem_qua_trinh_thiet_bi_doi_luu_nhiet.docx
