›
›

Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Bài 4: Xác định cân bằng nhiệt tại thiết bị ngưng tụ và bay hơi trong chu trình máy lạnh làm lạnh nước

Download
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 VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM  
4.1.1 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.  
4.1.2 Yêu cầu thí nghiệm  
- Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.  
- Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.  
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.  
1
Hình 4.1: Mô hình làm lạnh nước và không khí  
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp – I và T – S gồm các quá trình như  
sau:  
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.  
Hình 4.2: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị logp – I  
2
Hình 4.3: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị T – s  
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  
4.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM  
Bảng 1- Nhiệt độ của không khí (0C)  
Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí  
Nhiệt độ không khí  
bên ngoài buồng  
lạnh Ta = T3  
Nhiệt độ nước lạnh  
vào thiết bị ngưng  
tụ T3  
ra khỏi thiết bị  
ngưng tụ T4  
T8  
31  
31  
32  
37  
37  
38  
16  
10  
5
31  
31  
32  
Bảng 2- Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình  
Áp suất làm việc của hệ thống (bar)  
Tại đầu đẩy của máy nén (pk)  
Tại đầu hút của máy nén (pk)  
4,1  
12  
11,5  
11,5  
4
3,75  
3
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)  
3,75  
-8,45  
11,5  
11,5  
3,75  
-8,45  
49,18  
28,66  
Entanpy i (kJ/kg)  
Entropy s (kJ/kgK)  
701,03  
1,7607  
729,93  
1,7607  
534,82  
1,1193  
534,82  
0,9798  
4.5 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:  
T T  
3
n
8
q   
1
i  
1
1  
i 1  
i1  
Trong đó:  
i - Bề dày của lớp thứ I, m  
i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i, W/mK  
1 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồn lạnh, W/m2K  
Chọn 1 6 W/m2K  
2 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồn lạnh, W/m2K  
Chọn 2 1000 W/m2K  
4
Hệ số dẫn nhiệt  
, W/mK  
Bề dày  
, m  
   
   
Loại vật liệu  
Mica  
Xốp cách nhiệt  
Phíp  
0,58  
0,05  
0,15  
80,2  
0,0037  
0,01  
0,0046  
0,0017  
Sắt  
- Mặt trước: mica  
32 5  
2
155,13  
qtrước  
(W/m )  
1 0,0037  
1
6
0,58 1000  
- Mặt sau: sắt, xốp  
32 5  
2
73,43  
qsau  
(W/m )  
1 0,0017 0,01  
1
6
80,2  
0,05 1000  
- Mặt trái: sắt, phíp  
32 5  
2
136,12  
qtrái  
(W/m )  
1 0,0017 0,0046  
1
6
80,2  
0,15  
1000  
- Mặt phải: sắt, xốp  
32 5  
2
73,43  
qphải  
(W/m )  
1 0,0017 0,01  
1
6
80,2  
0,05 1000  
- Mặt dưới: sắt  
32 5  
2
161,01  
(W/m )  
qdưới  
1 0,0017  
1
6
80,2 1000  
2. Lượng nhiệt truyền qua mỗi vách (W)  
Q = F.q  
Với F là diện tích vách phẳng, m2  
Ta có:  
Ftrước = Fsau = 0,3.0,25 = 0,075 (m2)  
Ftrái = Fphải = 0,25.0,3 = 0,075 (m2)  
Fdưới = 0,3.0,3 = 0,09 (m2)  
5
Qtrước = Ftrước.qtrước = 0,075.155,13 = 11,63 (W)  
Qsau = 0,075.73,43 = 5,51 (W)  
Qtrái = 0,075.136,12 = 10,21 (W)  
Qphải = 0,075.73,43 = 5,51 (W)  
Qdưới = 0,09.161,01 = 14,49 (W)  
3. Tổng tổn thất nhiệt qua các vách (W)  
Qtth =  
Q = 11,63 + 5,51 + 10,21 + 5,51 + 14,49 = 47,35 (W)  
4. Nhiệt lượng làm lạnh nước  
Q0’ = [Vρ ccn(T8’ - T8)]/t = [0,0225.1000.4,18.(32-5)]/1800 = 1410,75 (W)  
Trong đó:  
V
– Thể tích nước làm lạnh, m3  
ρ
– Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3  
T8 – Nhiệt độ nước sau khi được làm lạnh, 0C  
T8’ – Nhiệt độ nước trước khi được làm lạnh, 0C  
ccn – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của nước, kJ/kgK  
Chọn ccn = 4,18 kJ/kgK  
Thời gian làm lạnh: t = 1800 s  
5. Phụ tải nhiệt buồng lạnh (W)  
Q0 = Qtth + Q0’ = 47,35 + 1410,75 = 1458,1 (W) = 1,4581 (kW)  
6. Xác định lưu lượng R22 (kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất  
lạnh qua môi trường xung quanh theo công thức:  
Q0  
1,4581  
GR22  
0,00877 (kg/s)  
i1 i4 701,03534,82  
7. Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk (kW)  
Qk GR22 (i2 i3) 0,00877.(729,93534,82) 1,71111(kW)  
8. Xác định lưu lượng không khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s)  
Qk  
1,71111  
Gkk   
0,28405(kg/s)  
cp (T4 T3) 1,004(38 32)  
9. Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW)  
W GR22 (i2 i1) 0,00877(729,93701,03) 0,2534 (kW)  
10. Xác định hệ số làm lạnh ɛ (COP) của chu trình  
6
i1 i4 701,03534,82  
i2 i1 729,93701,03  
  
5,75  
7
docx 7 trang myanh 24260 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Bài 4: Xác định cân bằng nhiệt tại thiết bị ngưng tụ và bay hơi trong chu trình máy lạnh làm lạnh nước", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docxbao_cao_thi_nghiem_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_bai_4.docx