Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Nhóm 2
Trường đại học Bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ
TRUYỀN NHIỆT
Nhóm 2-L07
GVHD: Nguyễn Văn Hạnh
Bài 1:XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI
KHÔNG KHÍ ẨM VÀ TÍNH TOÁN
CÂN BẰNG NHIỆT ỐNG KHÍ
1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
1. Mục đích 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 khí.
2. Yêu cầu chuẩn bị
Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết các phần sau trước khi vào tiến
hành thí nghiệm:
- Chất thuần khiết.
- Không khí ẩm.
- Chu trình máy lạnh.
1.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
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.
2. Mô tả thí nghiệm
- Không khí được quạt thổi qua dàn lạnh của máy lạnh. Trước và sau
dàn lạnh có đặt các bầu nhiệt kế khô ướt để xác định trạng thái của
không khí ẩm.
- Tại đầu ra của ống khí động có sử dụng 1 thiết bị đo tốc độ gió để xác
định tốc độ và nhiệt độ của không khí.
- Tác nhân lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh là R22.
1:Quạt
8:Áp kế đầu đẩy t
9:Bình đựng nước
10:Ống mao dẫn
11:Quạt dàn ngưng
12:Dàn nóng
2:Ống gió
3:Nhiệt kế khô
4:Dàn lạnh
5:Nhiệt kế ướt
6:Đồng hồ đo
7:Áp suất kế đầu hút
13:Máy nén
1.3 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM:
Bảng 2&3: các thông số trạng thái không khí ẩm :
Thí nghiệm đợt 1
Không khí trước dàn lạnh
Không khí sau dàn lạnh
tK
29
30
31
30
tư
d(g/kg) I(kJ/kg)
tK
19
18
19
18,67
tư
d(g/kg) I(kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
21
26
26
12,4
19,6
19,2
61
80,5
80,5
74
17
17
18
11,4
11,8
12,6
43
43
51
24,33 17,067
17,33 11,933
45,67
Thí nghiệm đợt 2
Không khí trước dàn lạnh
Không khí sau dàn lạnh
tK
tư
d(g/kg) I(kJ/kg)
tK
tư
d(g/kg) I(kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
31
31
31
30
26
26
26
25
19,2
19,2
19,2
18
80,5
80,5
80,5
76,5
79,5
20
19
19
18
19
19
18
18
16
13,2
12,6
12,6
10,6
54,2
51
51
45
50,3
30,75 25,75 18,9
17,75 12,25
Bảng 4&5: các thông số liên quan đến không khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1
Vận tốc gió khỏi
ống (m/s)
5,02
Nhiệt độ gió ra
Lưu lượng tách ra
khỏi ống (oC)
(ml)
285
320
400
335
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
21
20,5
21
4,23
6,25
5,167
20,833
Thí nghiệm đợt 2
Vận tốc gió khỏi
Nhiệt độ gió ra
Lưu lượng tách ra
ống (m/s)
5,8
khỏi ống (oC)
(ml)
235
200
190
195
205
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
22
19
20
15
19
4,47
5,04
3,95
4,815
Bảng 6&7: các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Thí nghiệm đợt 1
Áp suất bay
hơi đọc trên
áp kế
Nhiệt độ sôi
tương ứng
(oC)
Áp suất
Nhiệt độ
ngưngđọc
trên áp kế
(kgf/cm2)
15,5
ngưng tụ
tương ứng
(oC)
(kgf/cm2)
5
Lần 1
Lần 2
Lần 3
TB
5,847
8,45
43,09
44,34
5,5
16
5,5
5,33
8,45
7,5823
16
15,833
44,34
43,923
Thí nghiệm đợt 2
Áp suất bay
hơi đọc trên
áp kế
Nhiệt độ sôi
tương ứng
(oC)
Áp suất
ngưngđọc
Nhiệt độ
ngưng tụ
tương ứng
(oC)
trên áp kế
(kgf/cm2)
5,5
(kgf/cm2)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
TB
8,45
8,45
8,45
16
16
16
16
16
44,34
44,34
44,34
44,34
5,5
5,5
5
5,847
7,79925
5,375
44,34
• Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh theo tính toán
+Lưu lượng không khí
GKK V.A.
Trong đó :
V: vận tốc trung bình của gió ra khỏi ống
A:diện tích miệng ống (A=0,105x0,105=0,01103)
ρ là khối lượng riêng của không khí
-Thí nghiệm 1:
GKK = 5,167 . 0,01103 . 1,21 = 0,06896 (kg/s)
Gn = GKK.(d1-d2) = 0,06896.(17,067-11,933) = 0,354( g / s)
Lượng nước tách ra = Gn . t = 0,354.15.60=318,6 g = 318,6 ml
-Thí nghiệm 2:
GKK = 4,815 . 0,01103 . 1,205 = 0,06399 (kg/s)
Gn = GKK.(d1-d2) = 0,06399.(18,9-12,25) =0,4255( g / s)
Lượng nước tách ra = Gn . t = 0,4255.10.60=255,3 g = 255,3 ml
• Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh:
-Thí nghiệm 1:
Q = GKK. (Itb1 - Itb2) = 0,06896. (74-45,67)= 1,9536 (kW)
-Thí nghiệm 1:
Q = GKK. (Itb1 - Itb2) =0,06399. (79,5-50,3)= 1,8685 (kW)
BÀI 2:
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP (ε) CHO CHU
TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT
BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH
KHÔNG KHÍ
2.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
2.1.1 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 nước 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.
2.1.2 Yêu cầu thí nghiệm
Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.
Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.
2.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
2.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
Mô hình làm lạnh nước và không khí.
Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
2.2.2 Mô tả thí nghiêm
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 1. 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 (J) ở áp suất p0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình
được lặp lại.
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 R1 2 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J)
được đo bằng các sensor T5 và T9. Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh
được đo bằng T6.
2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1- 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 P0
(Pa)
8,5
(Pa)
0,8
8,5
0,8
8,5
0,7
Bảng 2 – Các số liệu đo của không khí liên quan đến quá
trình lạnh
Nhiệt độ tại các vị trí
Nhiệt độ môi
trường Ta
Nhiệt độ không khí
sau dàn ngưng tụ
Nhiệt độ trong
buồng lạnh T6
T4
32
33
32
30
31
31
-4
-7
-9
Bảng 3- Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh
Thông số
Các điểm
1
2
3
4
Áp suất p
(bar)
1,7
9.5
9.5
1.7
Nhiệt độ t
-16,90
280,68
2,3539
39.33
303.98
2.3539
39.33
173.28
1.9122
-16.90
173.28
(0C)
Entanpy i
(kJ/kg)
Entropy s
(kJ/kgK
2.5.PHẦN TÍNH TOÁN:
+Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m2 ) truyền qua mỗi vách theo
công thức:
T3 T6
q
n
1
i 1
1
i1
i
2
Ta có
+q trước = q1( lớp Mica)
31 (9)
q1
154,67
1 0,005 1
6 0,58 12
+q sau = q2 (phíp và xốp)
31 (9)
q2
71,8
71,8
1 0,011 0,0048 1
6 0,04
0,15 12
+q trái = q3 (xốp và phíp)
31 (9)
q3
1 0,011 0,0048 1
6 0,04
0,15 12
+q phải = q4 (phíp)
31 (9)
q4
141,8
1 0,0048 1
6
0,15 12
+q trên = q5 (phíp)
31 (9)
q5
141,8
1 0,0048 1
6
0,15 12
+q dưới = q6 (xốp và phíp)
31 (9)
q6
71,8
1 0,011 0,0048 1
6 0,04
0,15 12
+ Lượng nhiệt truyền qua mỗi vách (W)
Q1 = F1 x q1 = 0,7972 . 0,408 . 154,67 = 50,3075 W
Q2 = F2 x q1 = 0,7972 . 0,408 . 71,8 = 23,3535 W
Q3 = F3 x q1 = 0,408 . 0,40 . 71,8 = 11,7177 W
Q4 = F4 x q1 = 0,408 . 0,40 . 141,8 = 23,1417 W
Q5 = F5 x q1 = 0,7972 . 0,40 . 141,8 = 45,2172 W
Q6 = F6 x q1 = 0,7972 . 0,40 . 71,8 = 22,8955 W
+ Phụ tải nhiệt buồng lạnh (W)
Q Q
0
50,3075 23,3535 11,7177 23,1417 45,2172 22,8955
176,6331(W )
+Lưu lượng R12 làm việc trong chu trình máy lạnh(kg/s)
Q0
0,1766331
GR12
1,6446.103(kg / s)
i1 i4 280,68 173,28
+Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Qk GR12 (i2 i3) 1,6446.(303,98 173,28).103 0,2149KW
+Lưu lượng không khí làm việc qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s)
Qk
0,2149
Gkk
5,351.103(kg / s)
Cp.T 1,004.(31 (9))
+Công nén đoạn nhiệt của máy nén
W=GR12 (i2 i1) 1,6446.103.(303,98 280,68) 0,03832W
+Hệ số làm lạnh
i1 i4 280,68 173,28
i2 i1 303,98 280,68
4,609(kJ / kg)
BÀI 4
XÁC ĐỊNH CÂN BĂNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỰ
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 nước 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 và 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 nghiêm
Để làm lạnh nước trong buồng lạnh, bài thí nghiệm này sử dụng
một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R22 có sơ đồ nguyên lý như
được mô tả ở hình 2. Máy nén (A) nén hơi R22 từ áp suất sôi p0 đến
áp suất ngưng tụ pk. Hơi R22 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 R22 từ (C) đi qua van tiết lưu để giảm áp suất từ pk đến p0 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 suât p0 được hút vào (A) và các
quá trình của chu trình được lặp lại.
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 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 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 đinh:
-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 SÔ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1:Nhiệt độ không khí
Nhiệt độ không Nhiệt độ không Nhiệt độ nước Nhiệt độ không
khí vào thiết bị
ngưng tụ T3
(0C)
khí ra khỏi
thiết bị ngưng
tụ T4 (0C)
35,9
lạnh T8
khí bên ngoài
buồng lạnh T6
28,4
28,3
27,9
20
11,4
6,5
28,4
28,3
27,9
35,8
34,5
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 (Pa) Tại đầu hút của máy nén P0 (Pa)
16,6
17,6
16
4,8
4,9
3,9
Bảng 3- Các thông số của R22 trong chu trình máy lạnh
Thông số
Các điểm
1
2
3
4
Áp suất p
(bar)
4,9
17
17
4,9
Nhiệt độ t
-0,52
704,088
1,744
44,29
716,185
1,744
44,29
555,087
1,6908
-0,52
(0C)
Entanpy i
(kJ/kg)
Entropy s
(kJ/kgK
555,087
4.5 PHẦN TÍNH TOÁN
+Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m2 ) truyền qua mỗi vách theo
công thức:
T3 T6
q
n
1
i 1
1
i1
i
2
Ta có
+q trước = q1( lớp Mica)
27,9 6,5
q1
122,374
1 0.005
1
6 0.58 1000
+q sau = q2 (phíp và xốp)
27,9 6,5
q2
97,568
1 0.001 0.004
1
6 0.04
0.15 1000
+q trái = q3 ( phíp)
27,9 6,5
1 0.004
q3
110,12
1
6 0.15 1000
+q phải = q4 (phíp và xốp)
31 (9)
q4
97,568
1 0.004 0,001
1
6 0.15 0,04 1000
+q dưới = q5 (phíp)
27,9 6,5
q5
110,12
1 0.004
1
6 0.15 1000
Q1 = F1 x q1 = 0,304 . 0,395 .122,374 = 14,695 W
Q2 = F2 x q2 = 0,304 . 0,395. 97,568 = 11,716 W
Q3 = F3 x q3 = 0,31 . 0,395. 110,12 = 13,484 W
Q4 = F4 x q4 = 0,31 . 0,395. 97,568 = 11,947 W
Q5 = F5 x q5 = 0,31 . 0,304. 110,12 = 10,378 W
+
+ Tổn thất nhiệt qua các vách (W)
Q Q
th
14,695 11,716 13,484 11,947 10,378
62,22(W )
+Nhiệt lượng làm lạnh nước
Q0' V..Cpn.(T8' T8 ) 0,258.0,304.0,31.1000.4,18.(27,2 6,5)
2103,786W
+Phụ tải nhiệt buồng lạnh
Q0 Q Q0' 62,22 2103,786 2166,006
th
+Lưu lượng R22 làm việc trong chu trình máy lạnh(kg/s)
Q0
2166,066.103
i1 i4 704,088 555,087
GR22
0,0145(kg / s)
+Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Qk GR22 (i2 i3) 0,0145.(716,185 555,087) 2,336kW
+Lưu lượng không khí làm việc qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s)
Qk
2,336
Gkk
0,1087(kg / s)
Cp.T 1,004.(27,9 6,5)
+Công nén đoạn nhiệt của máy nén
W=GR22 (i2 i1) 0,0145.(716,185 704,088) 0,175kW
+Hệ số làm lạnh
i1 i4 704,088 555,087
i2 i1 716,185 704,088
12,317(kJ / kg)
18 trang
26560
Free
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Nhóm 2", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_thi_nghiem_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_nhom_2.docx
