Tài liệu thí nghiệm Nhiệt động và truyền nhiệt
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
KHOA CƠ KHÍ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
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
1.1.1 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
1.1.2 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
1.2.1 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 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.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
1
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.
Hình 1: Mô hình ống khí động
1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
- Sinh viên điền tên gọi của các chi tiết trong hệ thống tương ứng với các số vào bảng dưới
đây:
Bảng 1
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
13:
10:
11:
12:
-
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.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
2
-
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
Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bắt đầu xuất hiện nước ngưng tại dàn lạnh, sinh viên tiến
hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau:
Sinh viên tiến hành thí nghiệm 2 đợt (ghi chú: sau mỗi lần lấy số liệu xong sinh viên thay đổi
lưu lượng gió qua dàn lạnh):
Thí nghiệm đợt 1: thời gian 15 phút, số lần lấy số liệu là 4 lần.
Thí nghiệm đợt 2: thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu là 4 lần.
Bảng 2 & 3: các thông số trạng thái của không khí ẩm:
Thí nghiệm đợt 1
Không khí trước dàn lạnh
tk(oC) tư(oC) d(g/kg)
Không khí sau dàn lạnh
I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC)
d(g/kg)
I(kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
Thí nghiệm đợt 2
Không khí sau dàn lạnh
I(kJ/kg) tk(oC) tư(oC)
d(g/kg)
Không khí trước dàn lạnh
tk(oC) tư(oC) d(g/kg)
I(kJ/kg)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
3
Bảng 4 và 5: Các thông số khác liên quan đến không khí ẩm
Thí nghiệm đợt 1
Vận tốc gió ra
khỏi ống v(m/s)
Nhiệt độ gió ra
Lượng ẩm tách ra
(ml)
khỏi ống(oC)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
Thí nghiệm đợt 2
Vận tốc gió ra
khỏi ống v(m/s)
Nhiệt độ gió ra
Lượng ẩm tách ra
(ml)
khỏi ống(oC)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
Bảng 6 & 7: Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Thí nghiệm đợt 1
Áp suất bay
Nhiệt độ
ngưng tụ
Nhiệt độ sôi
tương ứng
(oC)
Áp suất ngưng
tụ đọc trên áp
kế (kgf/cm2)
hơi đọc trên
áp kế
tương ứng
(kgf/cm2)
(oC)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
Thí nghiệm đợt 2
Áp suất bay
hơi đọc trên
áp kế
Nhiệt độ sôi
tương ứng
(oC)
Áp suất ngưng
Nhiệt độ
ngưng tụ
tương ứng
(oC)
tụ đọc trên áp
kế (kgf/cm2)
(kgf/cm2)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
4
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
2.1 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 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.
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 & 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
(J) ở áp suất p0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
5
Hình 2
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như sau:
(Sinh viên tự vẽ hai đồ thị này trong bài báo cáo thí nghiệm)
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.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
6
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.
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
2.4 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)
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
7
Nhiệt độ tại các vị trí
Nhiệt độ môi trường (Ta)
Nhiệt độ không khí sau dàn Nhiệt độ trong buồng lạnh (T6)
ngưng tụ (T4)
Lưu ý: Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của môi trường xung
quanh Ta
Bảng 3- Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh
Các điểm
Thông số
1
2
3
4
Áp suất p (bar)
Nhiệt độ t (0C)
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)
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
R12 ở trạng thái bão hòa” và “Các tính chất nhiệt động của R12 ở trạng thái quá nhiệt” sinh viên
xác định các thông số của R12 tại các điểm trong chu trình máy lạnh và viết vào bảng 4.
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.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
8
i. Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua mỗi vách theo công thức:
T3 T6
q
n
1
i
1
(2.1)
1
i
2
i1
Trong đó:
i - Bề dày của lớp thứ i, m
i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (tra theo bảng 5), W/mK
1 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồng lạnh, W/m2K
Chọn 1 = 6 W/m2K
2 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên trong buồng lạnh, W/m2K
Chọn 2 = 12 W/m2K
2i. Lượng nhiệt truyền qua mỗi vách (W)
Q = F.q
(2.2)
(2.3)
Với F là diện tích vách phẳng, m2
3i. Phụ tải nhiệt của buồng lạnh (W)
Q 0
Q
(Bỏ qua nhiệt lượng làm mát khối không khí)
Bảng 4- Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu
Loại vật liệu
Mica
Hệ số dẫn nhiệt (), W/mK
0,58
0,04
0,15
Xốp cách nhiệt
Phíp
c. Xác định lưu lượng R12 (kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất lạnh
qua môi trường xung quanh) theo công thức:
Q 0
G R 12
(2.4)
i1 i4
Trong đó:
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
9
Q0
- Phụ tải của buồng lạnh, kW
i1, i4
- Entanpy của R12 tại điểm 1 và 4 trong bảng 4, kJ/kg
d. Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk (kW)
e. Xác định lưu lượng không khí Gkk qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s)
f. Xác định công nén đoạn nhiệt của máy nén W (kW).
g. Xác định hệ số làm lạnh (COP) của chu trình.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
10
BÀI 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
3.1.1 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
3.1.2 Yêu cầu chuẩn bị
Sinh viên tìm hiểu các phần lý thuyết trước khi tiến hành thí nghiệm:
Các dạng truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ
Công thức tính nhiệt lượng cho quá trình nhận nhiệt và nhả nhiệt của nước
Công thức tính hệ số truyền nhiệt và hệ số Reynold
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 1: Bộ trao đổi nhiệt dạng ống xoắn
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
11
Hình 2: Vỏ bọc chùm ống
Hình 3: Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt FI1 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.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
12
Hình 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.
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
Bắt đầu:
-
-
-
-
-
-
-
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:
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
13
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.
-
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:
Test
1
2
3
4
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
TI4
TI4
ΔT nóng ΔT lạnh
ΔT nóng ΔT lạnh
ΔT nóng ΔT lạnh
5
E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Test
1
2
3
4
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
5
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều:
Test
1
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
2
3
4
5
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
14
E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều:
Test
1
FI1
FI2
TI1
TI2
TI3
TI4
ΔT nóng ΔT lạnh
2
3
4
5
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
Lập bảng tính theo form sau:
Q nóng Q lạnh η ΔT ln k
Re
흎
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔT nóng ΔT lạnh
1
2
3
4
5
Lưu ý: Mỗi công thức dưới đây tính cho một lần test. Không được tính trung
bình các số liệu ở mỗi bảng.
a. Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể
tích khác nhau:
Q nóng = FI1.ρ nóng.(cp) nóng.ΔT nóng
Q lạnh = FI2.ρ lạnh.(cp) lạnh.ΔT lạnh
Trong đó ρ và cp lấy theo nhiệt độ trung bình của nước vào và nước ra.
η = (Q lạnh / Q nóng).100
b. Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều. Nhận xét
푸 풏ó풏품
풌 =
푨. ∆푻풍풏
Trong đó:
Diện tích bề mặt 퐴 = 휋. 푑푚.퐿
L: chiều dài ống, dm = (dngoai + dtrong)/2
∆푻풊풏 − ∆푻풐풖풕
∆푻풍풏 =
∆푻풊풏
풍풏
∆푻풐풖풕
c. Xác định hệ số Re, đưa ra nhận xét.
흎푳
푹풆 =
흂
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
15
L: kích thước tính toán (đối với ống tròn chọn là đường kính trong của ống)
ω: tốc độ trung bình của dòng chất lỏng, m/s
ν: độ nhớt động học.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
16
BÀI 4: XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ
BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC
4.1MỤC 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, 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) chuyển sang trạng thái lỏng, được đi qua va điện
từ V2. Sau đó lỏng R22 từ van V2 đi qua ống tiết lưu TL2 để giảm áp suất từ pk đến p0 và
đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh nước dạng ống xoắn (D). Hơi R22 ra khỏi (D) ở áp suất p0
được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại.
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
17
Hình 2
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như sau:
(Sinh viên tự vẽ hai đồ thị này trong bài báo cáo thí nghiệm)
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.
5.3 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
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
18
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
5.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
- Đo thời gian bắt đầu khởi động hệ thống làm lạnh nước cho đến khi kết thúc thí nghiệm.
Sau khi thiết bị đã hoạt động ổn định, sinh viên thực hiện việc ghi chép các số liệu của
không khí và tác nhân lạnh vào bảng 1 và 2
Bảng 1- Nhiệt độ của không khí (0C)
Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí Nhiệt độ nước lạnh Nhiệt độ không khí
vào thiết bị
ngưng tụ T3
ra khỏi thiết bị
ngưng tụ T4
T8
bên ngoài buồng
lạnh Ta = T3
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 (P0)
Lưu ý:
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
19
1. Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T3 chính là nhiệt độ của môi trường
xung quanh Ta
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 (0C)
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)
4.3PHẦN 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.
a. Tính (gần đúng) mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua mỗi vách theo công thức:
T3 T8
q
n
1
i
1
(5.1)
1
i
2
i1
Trong đó:
i - Bề dày của lớp thứ i, m
i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (tra theo bảng 5), W/mK
THÍ NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
20
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
22560
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu thí nghiệm Nhiệt động và truyền nhiệt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tai_lieu_thi_nghiem_nhiet_dong_va_truyen_nhiet.pdf
