Báo cáo thí nghiệm môn Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Nguyễn Văn Thanh
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MÔN “NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
VÀ TRUYỀN NHIỆT”
Giảng viên: Nguyễn Văn Hạnh
NHÓM 3
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Nguyễn Văn Thanh
1710285
Nguyễn Chiến Thắng 1713232
Đỗ Quang Thắng
Trình Việt Thắng
Trương Minh Trực
Nguyễn Huy Thuật
1713218
1713254
1713767
1713396
Nguyễn Quang Thắng 1713244
MỤC LỤC
Bài 1: Xác định trạng thái không khí ẩm và tính toán cân bằng nhiệt ống khí...........................1
nhiệt bằng không khí và thiết bị bay hơi làm lạnh không khí.....................................................6
BÀI 1: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ ẨM VÀ
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ
1.1 Mục đích của thí nghiệm
- Biết cách đo nhiệt độ (khô, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích.
- Hiểu quá trình làm lạnh có tách ẩm của không khí ẩm.
- Hiểu nguyên lý làm việc và các thiết bị cơ bản của chu trình lạnh đơn giản.
- Tính toán cân bằng nhiệt trong ống.
1.2 Mô tả thí nghiệm
1.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
- Ống khí.
- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi.
- Nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt.
- Thiết bị đo tốc độ gió
- Thiết bị đo thể tích.
- Thước kẹp.
1.2.2 Mô tả thí nghiệm
Không khí được quạt thổi qua dàn lạnh máy lạnh. Trước và sau dàn lạnh đặt các bầu
nhiệt kế khô ướt để xác định nhiệt độ không khí ẩm.
Tại đầu ra của ống khí có thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc độ và nhiệt độ gió.
Tác nhân sử dụng trong hệ thống lạnh là R22.
Hình 1.1: Mô hình ống khí động
1
1.3 Nhiệm vụ thí nghiệm
Bảng 1
1: Máy hút không khí 5: Nhiệt kế
9: Ống đong
13: Máy nén
2: Ống khí
3: Nhiệt kế
4: Dàn lạnh
6: TB đo tốc độ gió 10: Gia nhiệt
7: Áp kế đo po
8: Áp kế đo ph
11: Quạt
12: Dàn nóng
- Sử dụng các bầu nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt để xác định trạng của không khí tại các
vị trí trước dàn lạnh (cũng chính là trạng thái không khí của môi trường xung quanh) và
sau dàn lạnh.
- Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió xác định vận tốc gió và nhiệt độ gió ra khỏi ống khí
động, từ đó xác định lưu lượng không khí qua ống khí động.
- Xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh.
- Từ các số liệu trên, sinh viên xác định:
Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d (hoặc I-d).
Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh.
Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính toán và giá trị thực tế nhận xét.
Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T-s (ứng với chu trình lạnh
lý thuyết, bỏ qua độ quá nhiệt quá lạnh).
1.4 Số liệu thí nghiệm
Bảng 2 và 3: Các thông số trạng thái của không khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1
Không khí trước dàn lạnh
Không khí sau dàn lạnh
tk (oC) tư (oC) d (g/kg) I (kJ/kg) tk (oC) tư (oC) d (g/kg) I (kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
34.0
33.5
34.5
34.0
29.0
28.0
24.04
22.40
21.99
22.81
95.74
90.99
90.99
92.57
20.0
21.5
17.0
19.5
21.0
21.0
16.37
15.76
13.03
15.05
61.59
61.59
50.02
51.73
28.0
17.5
28.33
19.83
2
Thí nghiệm đợt 2
Không khí trước dàn lạnh
Không khí sau dàn lạnh
tk (oC) tư (oC) d (g/kg) I (kJ/kg) tk (oC) tư (oC) d (g/kg) I (kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
32.5
32.5
33.0
32.5
32.63
28.0
27.0
27.5
27.0
27.38
22.80
20.96
21.68
20.96
21.60
90.99
86.27
88.62
86.27
88.04
20.0
17.5
18.0
19.5
18.75
21.0
18.2
19.0
20.0
19.55
16.37
13.69
14.47
15.09
14.90
61.59
52.19
54.68
57.80
56.57
Bảng 4 và 5: Các thông số khác liên quan đến không khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1
Vận tốc gió ra khỏi Nhiệt độ gió ra khỏi Lượng ẩm tách ra
ống (m/s)
ống (oC)
(ml)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
6.06
5.82
3.68
5.19
24.0
23.0
17.0
340
350
345
345
22.33
Thí nghiệm đợt 2
Vận tốc gió ra khỏi Nhiệt độ gió ra khỏi Lượng ẩm tách ra
ống (m/s)
ống (oC)
(ml)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
5.96
3.97
4.34
5.65
4.98
22.0
18.0
18.0
20.0
19.5
225
220
225
230
225
Bảng 6 và 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Thí nghiệm đợt 1
Áp suất bay hơi
đọc trên áp kế
(kgf/cm2)
Áp suất ngưng
Nhiệt độ
ngưng tụ
Nhiệt độ sôi
tụ đọc trên áp
tương ứng (oC)
kế (kgf/cm2) tương ứng (oC)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
4.5
5.0
5.0
2.56
5.31
5.31
4.39
17.0
17.0
16.5
46.00
46.00
43.78
45.26
4.83
16.83
3
Thí nghiệm đợt 2
Áp suất bay hơi
đọc trên áp kế
(kgf/cm2)
Áp suất ngưng
tụ đọc trên áp
Nhiệt độ
ngưng tụ
Nhiệt độ sôi
tương ứng (oC)
kế (kgf/cm2) tương ứng (oC)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
7.9
7.9
7.9
7.9
7.9
16.5
16.5
16.5
16.5
16.5
43.78
43.78
43.78
43.78
43.78
Nhiệt lượng không khí nhả qua dàn lạnh
Thí nghiệm đợt 1:
Thí nghiệm đợt 2:
92.57 – 57.73 = 34.84 (kJ/kg)
88.04 – 56.57 = 31.47 (kJ/kg)
푞 = (퐼 ― 퐼 ) =
푡푏1
푡푏2
푞 = (퐼 ― 퐼 ) =
푡푏1
푡푏2
Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính toán và giá trị thực tế
- Lưu lượng không khí:
퐺 = 푣퐹휌
푘푘
với: F là diện tích mặt cắt ngang ống khí (105.104 mm2)
là khối lượng riêng
휌
Thí nghiệm đợt 1:
Thí nghiệm đợt 2:
= 5.19 x 0.011236 x 1.19568 = 0.07 (kg/s)
퐺
푘푘
= 4.98 x 0.011236 x 1.20710 = 0.068 (kg/s)
퐺
푘푘
- Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh
Thí nghiệm đợt 1:
0.07 x (21.99 – 13.03) = 0.6272 (g/s)
= 0.6272 x 10-3 x 15 x 60 = 0.5645 (kg)
퐺 = 퐺 푥 ∆푑 =
푛
푘푘
Lượng ẩm tách ra =
퐺 푥 푡
푛
Thí nghiệm đợt 2:
0.068 x (21.6 – 14.9) = 0.4556 (g/s)
퐺 = 퐺 푥 ∆푑 =
푛
푘푘
Lượng ẩm tách ra =
= 0.4556 x 10-3 x 10 x 60 = 0.27336 (kg)
퐺 푥 푡
푛
- Nhiệt lượng không khí nhả ra qua dàn lạnh:
Thí nghiệm đợt 1:
Thí nghiệm đợt 2:
0.07 x 34.84 = 2.4388 (kW)
0.07 x 31.47 = 2.2029 (kW)
푄 = 퐺 푥 푞 =
푘푘
푄 = 퐺 푥 푞 =
푘푘
4
Hình 1.2: Quá trình thay đổi trạng thái không khí trong thí nghiệm 1 biểu diễn trên đồ
thị I – d
Hình 1.3: Quá trình thay đổi trạng thái không khí trong thí nghiệm 2 biểu diễn trên đồ
thị I – d
Hình 1.4: Biểu diễn các trạng thái của tác nhân lạnh trên đồ thị T – s (ứng với
chu trình lạnh, bỏ qua nhiệt độ quá lạnh)
5
BÀI 2: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP () CHO CHU TRÌNH
MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG
KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ
2.1Mục đích của thí nghiệm
- Giúp sinh viên có khả năng kết hợp lý thuyết và thực hành
- Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một
số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
- Giúp sinh viên đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh
thực tế của thiết bị.
2.2 Mô tả thí nghiệm
2.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
- Mô hình làm lạnh không khí.
- Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
2.2.2 Mô tả thí nghiệm
Để làm lạnh không khí trong buồng lạnh, bàn thí nghiệm này sử dụng một hệ
thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ nguyên lý như được mô tả ở hình 2. Máy
nén (A) nén hơi R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk. Hơi R12 sau khi ngưng
tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (B) được đi vào bình chứa cao áp
(C). Sau đó lỏng R12 từ (C) đi qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 và đi vào
thiết bị bay hơi làm lạnh không khí (J). Hơi R12 ra khỏi ở áp suất p0 được hút vào (A)
và các quá trình của chu trình được lặp lại.
Hình 2.1: Mô hình làm lạnh không khí
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như
sau:
6
Hình 2.2: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị logp – I
Hình 2.3: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị T – s
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh
- Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất hút và đẩy sau van tiết lưu và sau đầu đẩy của
máy nén (A).
- Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng
các sensor T1 và T2.
- Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo
bằng các sensor T3 và T4.
- Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J) được đo bằng các
sensor T5 và T9.
7
- Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh được đo bằng T6.
2.3 Nhiệm vụ thí nghiệm
Trong bài thí nghiệm này sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập các số liệu về áp
suất hút, đẩy; nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ
của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ của không khí giải nhiệt
khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ của không khí khi vào và ra khỏi thiết bị
bay hơi. Sau đó kết hợp với kết quả tính toán để xác định:
- Các thông số trạng thái trong chu trình thực của máy lạnh.
- Hệ số sử dụng nhiệt COP của chu trình lý thuyết và chu trình thực.
- Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk
- Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk
2.3 Số liệu thí nghiệm
Bảng 1 và 2: Các số liệu đo tác nhân lạnh trong chu trình
Áp suất làm việc của hệ thống
Tại đầu đẩy của máy nén (pk)
Tại đầu hút của máy nén (p0)
22.0
8.6
22.0
5.8
8.65
5.8
Nhiệt độ tại các vị trí
Nhiệt độ không khí sau Nhiệt độ không khí trong
Nhiệt độ môi trường (Ta)
dàn ngưng tụ (T4)
buồng lạnh (T6)
32
32
32
35
34
34
-4
-7
-8
Bảng 3: Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh
Các điểm
Thông số
1
2
9
3
9
37
4
7,8
-36
Áp suất p (bar)
Nhiệt độ t (oC)
0.78
-36
50
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)
Phần tính toán:
271.72
2.3696
313.28
2.3696
17.082
1.9045
170.82
1.6600
- Vật liệu các mặt:
Phía trên: phíp
Phía dưới: phíp
8
Bên trái: phíp
Bên phải: phíp, xốp
Phía trước: mica
Phía sau: phíp, xốp
Ta có:
= 4.4 mm,
= 3.9 mm, = 11 mm, chiều cao 395 mm, chiều dài 800
훿xốp
훿phíp
훿mica
mm, chiều rộng 395 mm
푞 =
푇 ― 푇
32 ― ( ― 6.3)
3
8
=
1
훿
휆
1
1
6
훿
휆
1
12
푛
푛
푖
푖
∑
∑
+
+
+
+
푖=1
푖=1
훼
훼
1
푖
2
푖
qtrên = 137.112 W/m2, qtrái = 71.91 W/m2, qtrước = 149.19 W/m2, qphải = 137.12 W/m2,
qsau = 71.91 W/m2
9
BÀI 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
3.1 Mục đích thí nghiệm
- Quan sát quá trình trao đổi nhiệt của ống xoắn và vỏ bọc chùm ống
- Tính hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trao đổi nhiệt.
3.2 Mô tả thí nghiệm
3.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
- Thiết bị gồm 2 bộ trao đổi nhiệt (ống xoắn và vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng
chiều hoặc ngược chiều.
Hình 3.1: Bộ trao đổi nhiệt dạng ống xoắn
10
Hình 3.2: Vỏ bọc chùm ống
Hình 3.3: Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt là FI2 và FI2
- Có 4 cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào và ra của nước nóng và nước lạnh đi
qua bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ được hiển thị trên màn hình.
Hình 3.4: Màn hình hiển thị
Các đặc điểm kỹ thuật:
- Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0.1 m2, kí hiệu E2.
11
- Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngoài ống 12 mm, bề dày 1mm,
chiều dài 3500 mm.
- Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 100 mm.
- Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m2, kí hiệu E1.
- Có 5 ống làm từ thép AISI 316, đường kính ngoài ống 10 mm, bề dày 1mm và chiều
dài 900mm.
- Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 50mm.
- Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính.
3.2.2 Mô tả thí nghiệm
- Kiểm tra các đường nước vào, nước ra được gắn chặt vào đường ống.
- Kiểm tra nguồn điện.
- Kiểm tra bình cấp nước nóng.
- Đóng các van xả.
- Bật công tắc bảng hiện thị nhiệt độ.
- Bật bơm chạy các đường nước nóng và lạnh.
- Nước nóng và nước lạnh chạy qua hai bộ trao đổi nhiệt và nhiệt độ được hiển thị trên
màn hình.
3.3 Nhiệm vụ thí nghiệm
Lần lượt tiến hành các bài thí nghiệm sau và lấy số liệu:
a. Chạy bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Mở các van V1, V6, V7, V8 và V10.
Đóng các van V2, V3, V4, V5, V9 và V11.
b. Sử dụng bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Mở các van V1, V6, V7, V9 và V11.
Đóng các van V2, V3, V4, V5, V8 và V10.
c. Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V8 và V10.
Đóng các van V1, V2, V6, V7, V9 và V11.
d. Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Mở các van V3, V4, V5, V9 và V11.
Đóng các van V1, V2, V6, V7, V8 và V10.
12
Điều chỉnh lưu lượng nước nóng và lưu lượng nước lạnh bằng các van. Mỗi lần
điều chỉnh đợi khoảng 2-3 phút cho nhiệt độ các cảm biến ổn định thì tiến hành ghi số
liệu.
3.4 Số liệu thí nghiệm
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
∆푻
nóng
7.4
6.9
6.6
∆푻
lạnh
7.2
7.0
6.7
Test
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
1
2
3
4
5
640
640
630
630
720
650
630
620
750
750
67.2
67.2
66.8
66.7
66.3
59.8
60.3
60.2
60.0
60.4
36.9
38.3
39.1
40.0
40.9
44.1
45.3
45.8
45.8
46.7
6.7
5.9
5.8
5.8
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
∆푻
nóng
6.1
6.5
5.8
∆푻
lạnh
6.0
5.5
5.9
Test
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
1
2
3
4
5
720
630
630
650
650
750
750
640
750
800
65.7
65.6
65.2
65.2
64.7
59.6
59.1
59.4
59.1
58.8
41.5
42.0
42.2
42.4
42.6
47.5
47.5
48.1
47.7
47.6
6.1
5.9
5.3
5.0
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
∆푻
nóng
7.8
7.3
7.8
∆푻
lạnh
3.9
4.0
3.9
Test
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
1
2
3
4
5
400
440
410
410
410
820
820
830
790
750
64.4
64.2
64.4
64.1
64.1
56.6
56.9
56.6
56.5
56.6
42.3
42.2
42.2
42.0
41.9
46.2
46.2
46.1
46.1
46.1
7.6
7.5
4.1
4.2
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
∆푻
nóng
7.8
8.0
7.7
∆푻
lạnh
4.9
4.9
4.5
Test
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
1
2
3
4
5
410
400
400
400
400
750
750
700
630
790
64.0
63.9
64.0
64.2
64.0
56.2
55.9
56.3
57.0
56.4
41.7
41.7
41.7
41.6
41.5
46.1
46.1
46.2
46.0
45.6
7.2
7.6
4.4
4.1
13
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều:
∆푻 ∆푻
Q
Q
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4
η
∆푻풍풏
k
흎
Re
nóng lạnh nóng lạnh
1
2
3
4
5
640 650 67.2 59.8 36.9 44.1 7.4 7.2 4.822 5.384100.9022.2061913.0451.4051022068.706
640 630 67.2 60.3 38.3 45.3 6.9 7.0 5.041 5.073100.6421.1961869.2301.3841006222.842
630 620 66.8 60.2 39.1 45.8 6.6 6.7 6.184 4.77977.28120.3302390.7071.362 990376.813
630 750 66.7 60.0 40.0 45.8 6.7 5.8 4.818 5.004103.8719.7971912.8081.5031093376.001
720 750 66.3 60.4 40.9 46.7 5.9 5.8 4.848 5.004103.2118.9522010.5071.6011164683.132
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
∆푻 ∆푻
Q
Q
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4
η
∆푻풍풏
k
흎
Re
nóng lạnh nóng lạnh
1
2
3
4
5
720 750 65.7 59.6 41.5 47.5 6.1 6.0 5.013 5.172103.2718.1502442.1361.6011164683.132
630 750 65.6 59.1 42.0 47.5 6.5 5.5 4.174 4.745113.5317.5952097.5111.5031093376.001
630 640 65.2 59.4 42.2 48.1 5.8 5.9 4.170 4.326103.7317.1502149.9131.3841006222.842
650 750 65.2 59.1 42.4 47.7 6.1 5.3 4.525 4.554100.6317.0972340.1801.5251109222.030
650 800 64.7 58.8 42.6 47.6 5.9 5.0 4.377 4.583104.6916.6462324.9611.5801148837.103
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
∆푻 ∆푻
Q
Q
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4
η
∆푻풍풏
k
흎
Re
nóng lạnh nóng lạnh
1
2
3
4
5
400 820 64.4 56.6 42.3 46.2 7.8 3.9 3.561 3.679103.3115.5221896.771.39810205321.858
440 820 64.2 56.9 42.2 46.2 7.3 4.0 3.666 3.773102.9315.6771933.381.44410539922.575
410 830 64.4 56.6 42.2 46.1 7.8 3.9 3.650 3.724102.0215.6271931.141.42110372622.217
410 790 64.1 56.5 42.0 46.1 7.6 4.1 3.556 3.726104.7715.5221894.111.37510038021.500
410 750 64.1 56.6 41.9 46.1 7.5 4.2 3.509 3.624103.2515.6271856.541.329 9703420.783
14
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
∆푻 ∆푻
Q
Q
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4
η
∆푻풍풏
k
흎
Re
nóng lạnh nóng lạnh
1
2
3
4
5
410 750 64.0 56.2 41.7 46.1 7.8 4.9 3.650 3.796104.0116.1401869.691.3299703420.783
400 750 63.9 55.9 41.7 46.1 8.0 4.9 3.658 3.796104.0115.9321898.261.3189619770.604
400 700 64.0 56.3 41.7 46.2 7.7 4.5 3.515 3.638103.0816.1471799.771.2619201519.708
400 630 64.2 57.0 41.6 46.0 7.2 4.4 3.287 3.18997.01616.7611621.391.1808615968.454
400 790 64.0 56.4 41.5 45.6 7.6 4.1 3.496 3.726107.3916.5891742.421.3649954371.321
Nhận xét:
- Đối với dạng vỏ bọc chùm ống hệ số k ở trường hợp trao đổi nhiệt ngược chiều lớn
hơn ở trường hợp cùng chiều.
- Đối với dạng ống xoắn hệ số k ở trường hợp trao đổi nhiệt cùng chiều lớn hơn ở trường
hợp ngược chiều.
15
BÀI 4: XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ
BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC
4.1 Mục đích thí nghiệm
- Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành.
- Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một
số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
- Giúp sinh viên có thể đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm
lạnh thực tế của thiết bị.
4.2 Mô tả thí nghiệm
4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm
- Mô hình làm lạnh nước và không khí
- Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
4.2.2 Mô tả thí nghiệm
Để làm lạnh nước trong buồng lạnh, thí nghiệm sử dụng một hệ thống lạnh với
tác nhân lạnh là R22 có sơ đồ nguyên lý như hình 2. Máy nén (A) nén hơi R12 từ áp
suất sôi po đến áp suất ngưng tụ pk. Hơi R22 sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ
giải nhiệt bằng không khí được đi vào bình chứa cao áp (C). Sau đó R22 từ (C) đi qua
van tiết lưu để giảm áp suất từ pk đến po và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh nước dạng
ống xoắn (K) và dàn lạnh (J). Hơi R22 ra khỏi (K) và (J) ở áp suất po được hút vào (A)
và các quá trình được lặp lại.
Hình 4.1: Mô hình làm lạnh nước và không khí
16
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp – I và T – S như sau:
Hình 4.2: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị logp – I
Hình 4.3: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị T – s
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
4.3 Nhiệm vụ thí nghiệm
Trong bài thí nghiệm này sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập các số liệu về áp
suất pk, p0, nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ của
tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ của không khí giải nhiệt khi
vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ của nước khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi.
Sau đó kết hợp với kết quả tính toán để xác định:
- Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk
- Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk
17
4.4 Số liệu thí nghiệm
Bảng 1: Nhiệt độ của không khí (OC)
Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí
vào thiết bị ngưng vào ra khỏi thiết bị
Nhiệt độ không khí
bên ngoài buồng
lạnh Ta = T3
Nhiệt độ nước lạnh
T8
tụ T3
ngưng tụ T4
29.7
29.4
29.4
38.1
37.0
36.6
4.6
5.6
-0.2
29.4
29.4
29.4
Bảng 2: Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình
Áp suất làm việc của hệ thống
Tại đầu đẩy của máy nén (pk)
Tại đầu hút của máy nén (pk)
5.6
19.1
17.0
16.8
4.0
3.9
Bảng 3: Các thông số của R22 trong chu trình máy lạnh
Các điểm
Thông số
1
2
3
4
Áp suất p (bar)
Nhiệt độ t (OC)
3.9
16.8
64.0
16.8
3.9
-6.34
43.84
-6.34
Entanpy I (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)
701.4816
1.7587
746.17
1.7587
554.42
1.1812
554.42
0.9810
PHẦN TÍNH TOÁN
a. Xác định các thông số trạng thái của tác nhân lạnh
Từ các thông số áp suất trong bảng 2, dựa vào các bảng tra “Các tính chất nhiệt
động của R22 ở trạng thái bão hòa” và “Các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái
quá nhiệt” sinh viên xác định các thông số của R22 tại các điểm trong chu trình máy
lạnh và viết vào bảng 3.
b. Tính phụ tải của buồng lạnh
Phụ tải của buồng lạnh trong trường hợp này chính là lượng nhiệt từ môi trường
bên ngoài truyền vào qua các vách buồng lạnh do sự chênh lệch nhiệt độ.
1. Tính (gần đúng) mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua mỗi vách theo công
thức:
18
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
36760
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo thí nghiệm môn Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Nguyễn Văn Thanh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_thi_nghiem_mon_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_ng.docx
