Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập lớn thủy lực và nhiệt động công trình
THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ KHOA KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ GV HƯỚNG DẪN TS. PHAN VĂN THƠM CẦN THƠ 03/2014 Page 1 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH ĐỀ. Tính lượng nhiệt Q tỏa ra môi trường xung quanh trong một thời gian từ một hầm sấy bằng gạch nung và công xuất của quạt hút. Cho biết các số liệu sau: Hệ số giãn nở η β thể tích của không khí =(0.5÷0.8), hiệu suất của quạt ly tâm =(0,7÷0,8) STT Lh, m Bh,m Hh, m δ h, 112 33 1.1 1.4 mm 150 tđ, oc tc, oc ω 97 62 1 , m/s BÀI LÀM I. Nhiệt lượng Q tỏa ra môi trương xung quanh của hầm sấy là -Nhiệt lượng tổn thất qua tường: -Nhiệt lượng tổn thất qua trần hầm sấy: -Nhiệt lượng tổn thất qua nền: -Nhiệt lượng tổn thất qua tương cửa: -Nhiệt lượng tổn thất qua cửa: -Nhiệt lượng tổn thất do mở cửa: -Nhiệt lượng tổn thất động học: qt qtr qn qtc qc qmc qđh qxq = qt + qtr+ qn+ qtc+qc+ qmc+ qđh 1. (VI-29) Nhiệt tổn thất qua tường: a. Cấu tạo của tường và bề mặt truyền nhiệt: Tường của hầm sấy gồm có một lớp gạch dày 230mm. Ngoài ra, còn có lớp bảo ôn ở bên ngoài( Chiều dài của lớp bảo ôn tùy yêu yêu cầu chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài). Ta có bề mặt truyền nhiệt của tường là: Ft = 2.Hh . Lh , (m ) (VI-30) Ft = 2.1,1.33 =72,6 m 2 b. Vận tốc của tác nhân sấy trong hầm sấy(ω=1m/s). • Nhiệt tổn thất qua tường của hầm sấy: Page 2 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH HVI-4 Sơ đồ truyền nhiệt qua tường hầm sấy. - Nhiệt độ trung bình: t +t 1đ 1c 97 + 62 2 2 = 79,5 C ttb= = - Lựơng ẩm bốc hơi trong hầm ∆T1 Giả thiết tb C T1 ⇒ t T 1 = t tb − ∆T 1 ∆T1 Trong đó: W= 1 Kg/h =6,45 ∆T = t − t 1 = 79,5 - 6,45 = 73,05 oC :Hiệu số giữa nhiệt độ trung bình của TNS với bề mặt từơng ttb: Nhiệt độ trung bình TNS ,oC tT 1 : Nhiệt độ mặt tường phía tiếp xúc với TNS ,oC. t t m = tb + tT1 79, 5+ 73, 05 2 2 = C = 76,275 Page 3 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH Từ t ρ µ m ta suy ra µ × T và tra bảng ta đựơc: ρ -6 2 =20,91 10 Ns/m ; T =1,01 kg/m3 (bảngII-3) Hiệu số nhiệt độ trung bình: • ∆t tb ∆t tb = ∆t đ − ∆t c ∆t ln đ ∆t c ( oC ) ∆t đ = t1đ – tk = 110-30 = 80 C o ∆t c = t1c – tk = 90-30 = 60 oC ∆t đ − ∆t c ∆t ln đ ∆t c ⇒ ∆t tb 8 0− 60 ln 80 60 = = = 69,52 oC c. Tính hệ số truyền nhiệt: Giả thuyết quá trình truyền nhiệt từ TNS ra ngoài ra không khí là truyền nhiệt biến nhiệt ổn định; nghĩa là nhiệt độ của TNS thay đổi theo không gian chứ không thay đổi theo thời gian. Kt = Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức: K t = 1 1 α Ở đây: α 1 α 2 + ∑δ i + n 1 i =1 1 λ α i 2 ,w/m2độ (VI-37) : Hệ số cấp nhiệt từ TNS đến tường hầm sấy, w/m2độ. : Hệ số cấp nhiệt từ mặt tường ngoài của hầm sấy ra môi trường, w/m2 độ. Page 4 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH δ i λ : Bề dày của các lớp tường, m (i= 1 ÷ n). i : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm các lớp tường, w/mđộ. α Hệ số cấp nhiệt α 1 : 1 × =A ( α , 1 + α ,, 1 ) w/m2độ. ( VI-38) Trong đó: A: Hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí . Khi chế độ chảy xoáy vào tường ÷ nhám thì A =( 1,2 1,3) (Ta chọn A=1,2) α 1 α 1 , : Hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động cưỡng bức w/m2độ. ,, : Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên, w/m2độ. +Hệ số cấp nhiệt TNS chuyển động cưỡng bức: α *Trong đó: Nu '1 × λT Lh , 1 (w/m2.độ) = (VI-39) λT :Hệ số dẫn nhiệt của TNS ở nhiệt độ trung bình, w/m2.độ Tra bảng (tính theo nhiệt độ trung bình) = t1đ + t1c 97 0 C + 62 0 C = = 79,5 0 C 2 2 Ta có, nhiệt độ trung bình: ttb ρ t = 1,01kg / m 3 µ t = 20,91 × 10 −6 N .s / m Ttb=79,50C, ta tính được: , . λT = 3,046 × 10 −2 w/mđộ. Lh :Chiều dài hầm sấy, m Nu’1 Chuẩn số Nuyxen Đối với không khí thì chuẩn số Nu’1 có dạng đơn giản hơn: Nu '1 = c × Ren (VI-41) • c,n: là các hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của TNS. Page 5 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH × Khi Re < 4 104 thì c = 0,66 và n = 0,5 × Khi Re > 4 104 thì c = 0,032 và n = 0,8 Chuẩn số Re tính theo công thức: d tđ × ωT × ρ T µT Re = (VI-42) Ở đây: ωT : Tốc độ TNS trong hầm sấy, m/s ρT , µT : Khối lượng riêng và độ nhớt của TNS tra theo nhiệt độ trung bình. Tra bảng (tính theo nhiệt độ trung bình) C Với ttb= 79,5 ρ t = 1,01kg / m 3 µ t = 20,91 × 10 −6 N .s / m Ta được: , . −2 λT = 3,046 × 10 w/mđộ. dtđ : Đường kính tương đương của hầm sấy, m 2 Bh × H h Bh + H h dtd= m (VI-43) Với: Bh ,Hh :là chiều rộng và chiều cao của hầm sấy, m. 2 × 1,1× 1,4 1,1 + 1,4 ⇔ (VI-43) dtđ = Từ công thức (VI-42) ta có: ⇒ d tđ × ωT × ρ T µT Re = = 1,232 m 1,232 × 1 × 1,01 20,91.10 −6 = × = 59508,3692 > 4 104 Nu1, Ta suy ra ta được: công thức (VI-41) Nu '1 = c × Ren × = 0,032 (56155,25114)0,8 = 201,679 (VI-39) ⇔ α Nu '1 × λT Hh ’ 1 = 201,679 × 3,21×10 −2 1,3 = Page 6 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH =4,980 (w/m2.độ) +Hệ số cấp nhiệt của TNS chuyển động tự nhiên: α 1'' = Nu1'' × λT Hh , w/m2độ Nu = ε × (G r × Pr ) '' 1 (VI-44) m Với : Công thức trên được dùng trên khi Pr • ≥ (VI-45) 0,7. Công thức tính chuẩn của Pran (Pr): Pr = C p × µT λT (VI-47) Trong đó: Cp: Nhiệt dung riêng đẳn áp, j/kg độ. (Chuẩn số Pran Có thể tra trong sổ tay theo nhiệt độ trung bình của TNS.) Pr = C p × µT λT 1,010 ×10 3 × 21,9 ×10 −6 = 3,21×10 − 2 ≈ • 0.689 ≈ 0,7 Công thức tính chuẩn số Gờ rát cốp (Gr). Gr = g × H h3 × β × ∆T 1 × ρ T2 µ T2 g × H h3 × ∆T 1 × ρ T2 µ T2 .Ttb = Ở đây: Ttđ: Nhiệt độ trung bình TNS, ok g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 (VI-46) β : Hệ số giãn nưdr thể tích ρT , µT Các chữ số ∆T H ,H đã gải thích ở trên 1 : Hiệu số nhiệt độ Trung bình của TNS với bề mặt tường, ok . ∆T 1 =11 + 273 = 284ok Page 7 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH β Chọn =0,5 Chú ý: Các thông số vật lý trong công thức (VI-46) lấy theo nhiệt độ màng (t m=94,5 oC) µ × ρ -6 2 =21,72 10 Ns/m Gr = g × H h3 × β × ∆T 1 × ρ T2 µ T2 T = 0,9603kg/m3 ; = (bảngII-3) 9,81 × 1,3.3 × 0,5 × 284 × 0,9603 2 (21,72 × 10 −6 ) 2 × = 5,982 1012 × × Tích số : (Gr.Pr) = 5,982 1012 0,689 × = 4,1216 1012 ε m × , :là các hệ số phụ thuộc vào tích số (Gr Pr). × Gr P r × 1 10-4/1 10-3 × × 1 10-3/5 102 × × 5 102/2 107 × × 2 107/1 1013 × Gr.Pr (VI-45) ∈ 2.107 ÷ 0,5 0,18 0,54 0,135 0 0,125 0,25 1/3 1.1013 =0,135 × 1 3 × (4,1216 1012)1/3= 2164,490 2164,490 × 3,21 × 10 −2 1,3 '' 1 Vậy m ε = 0,135; m = '' m ⇔ Nu1 = ε × (G r × Pr ) Nu1'' × λT α = Hh ε = =53,446 (w/m2.độ) Page 8 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH ⇒ α1 =A × ( α , 1 + α ,, × 1 ) =1,2 (4,980+53,446) = 70,1112 (w/m2.độ) + Nhiệt tải riêng truyền từ TNS vào tường hầm sấy : q1 = α 1 × ∆t1 , j/kg (VI-48) q1 = α 1 × ∆t1 × =70,1112 11 = 771,2232 α α +α 2 Hệ số cấp nhiệt => T2 = t T 1 − ∆t ∆t 2 => α , α ,, 2 2 = = 1,98 × 4 = C 1− 2 t T2 ,, 2 2 (w/m2.độ) = ∆t = q1 × ∑ r t , − tk ∆t × j/kg (VI-49) × = 771,2232 0,5 10-3 = 0,3856 oC = 89oC - 0,3856 oC = 88,6144oC = 88,6144oC -28oC = 60,6144 oC 2 = 1,98 4 × 60,6144 = 5,5247 (w/m2.độ) × [( t T 2 ) 4 − ( T t ) 4 ] 100 100 tT 2 − T 2 (w/m2.độ) (VI-54) Trong đó: C t 1− 2 : Hệ số bức xạ chung T2 : Nhiệt độ cùa tường hầm sấy phía tiếp xúc với không khí bên ngoài, ok T t T 2 : Nhiệt độ của tường nhà phân xưởng, ok :Nhiệt độ không khí bên ngoài ok Page 9 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH (VI-54) ⇔ α ,, 2 = C 1− 2 × [( t T 2 ) 4 − ( T t ) 4 ] 100 100 − tT 2 T 2 88 ,6144 + 273 4 28 + 273 4 ) −( ) ] 100 100 (88 ,6144 + 273) − (28 + 273) 4 × [( = = 5,8672 w/m2.độ α α +α ⇒ 2 , ,, 2 2 = = 5,5247 + 5,8672 =11,3919 w/m2.độ α 2 × ∆t 2 => q2 = ⇔ q2 = 11,3919 × j/kg (VI-57) 60,6144 = 690,5132 j/kg Kiểm tra lại giả thuyết về nhiệt độ: -Bằng cách so sánh nhiệt tải riêng q1 và q2, nếu sai số Kt = 1 1 0,23 1 + + 70,1112 0,5345 11,3919 = =1,878 W/m2độ Page 10 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH K t . × Ft × ∆t tb . × 3600 W Từ đó => qt= (VI-62) Trong đó: - Kt : hệ số truyền nhiệt - Ft: bề mặt của 2 tường hầm sấy(kể cả chiều dày vòm hầm la 0,45m) -w :lượng ẩm bóc hơi trong hầm sấy ( kg/h) ∆t tb - : hiệu số nhiệt độ trung bình Ft = 2 Lh × m2 (Hh + 0,45) m2 =2x36x(1,3+0,45) =126 ∆t tb = ∆t đ − ∆t c ∆t ln đ ∆t c = 8 2−62 ln 82 62 = 71,534 oC K t . × Ft × ∆t tb . × 3600 W => qt= 1,878 × 126 × 71,534 x3600 1 = = 60937010,47 j/kg = 60937,01047 kj/kg 2: Nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy: Nhiệt tổn thất qua trần: K tr × Ftr × ∆t tb × 3600 W qtr= , j/kg (VI-68) Ta có: Δttb: Hiệu số nhiệt độ trung bình đã tính ở công thức (VI-64) ∆t tb C = 71,534 Ftr: Diện tích bề mặt trần của tất cả các hầm sấy , m2 F tr = i × Lh × ( B h + δ t × r ) m2 (VI-69) Trong đó: δ t: Bề dày của tường hầm sấy , m r : Bán kính cong của vòm trần hầm sấy , r=1m i : Số hầm sấy là 1 ⇒ F tr × × × = 1 36 (1,3+0,23 1)= 55,08 m2 Page 11 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH α Hệ số cấp nhiệt: α1 : Vẫn dùng công thức (VI-38) để tính: α1= A(α’1 +α”1) , w/m2độ -Khi đối lưu cưỡng bức vẫn dùng công thức (VI-39) Nu '1 .λT Lh α ’ 1 α w/m2độ = ’ 1 = 4,980 w/m2độ -Còn tính hệ số cấp nhiệt khi đối lưu tự nhiên α” 1 ta cần chú ý giảm đi 30% so với giá trị tính theo công thức (VI-44); nghĩa là: ∆T1 - Giả sử: C = 20 ∆T = t − t 1 tb T1 ⇒ t T 1 = t tb − ∆T 1 ∆T1 Trong đó: C = 100 – 20= 80 :Hiệu số giữa nhiệt độ trung bình của TNS với bề mặt từơng ttb: Nhiệt độ trung bình TNS ,oC tT 1 : Nhiệt độ mặt tường phía tiếp xúc với TNS ,oC. t t m = tb + t T 1 100 + 80 = 90 C 2 2 = Từ t ρ µ m ta suy ra µ × T và -6 tra bảng ta đựơc: ρ 2 =21,50 10 Ns/m T = 0,972 kg/m3 ; Thay những giá trị này để tính chuẩn số Gr • Chuẩn số Gờ rát cốp (Gr): Gr = g × H h3 × β × ∆T 1 × ρT2 µT2 = (VI-46) 9,81 × 1,3.3 × 0,5 × (20 + 273) × (0,972) 2 (21,50 × 10 −6 ) 2 × =5,256 1012 Với Pr= 0,689 ta được tích số: Pr × Gr =0,689 × × × 5,256 1012=3,622 1012 Page 12 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH '' m ⇔ Nu1 = ε × (G r × Pr ) (VI-45) α 1'' = ⇒ × =0,135× (3,622 1012)1/3 = 2073,242 Nu1'' × λT × 0,7 Bh , W/m2độ (VI -65) −2 2073,242 × 3,21 × 10 × 0,7 1,3 = 35,835 ( W/m2độ ) = Bh : Chiều rộng của hầm sấy , m. × × =>α1= A (α’1 +α”1) = 1,2 (4,980+35,835) = 48,978 , w/m2độ + Nhiệt tải riêng truyền từ TNS vào tường hầm sấy : q1 = α 1 × ∆t1 , j/kg q1 = α 1 × ∆t1 =48,978 ∆t = q1 × ∑ r => t T2 t => α , α ,, 2 2 = = C 1− 2 ,, 2 2 × = (VI-49) − tk ∆t =80oC - 0,490 oC = 79,51 oC = 79,51oC -28oC = 51,51 oC 2 =3,25 4 × 51,51 =8.707 (w/m2.độ) (w/m2.độ) (VI-66b) (VI-54) 79,51 + 273 4 28 + 273 4 ) −( ) ] 100 100 (79,51 + 273) − (28 + 273) 4 × [( α α +α 2 (w/m2.độ) × × [( t T 2 ) 4 − ( T t ) 4 ] 100 100 tT 2 − T 2 = => , = 979,564 0,5 10-3 = 0,490 oC T2 = 3,25 × 4 20= 979,564 j/kg = = t T 1 − ∆t ∆t 2 × α α +α 2 Hệ số cấp nhiệt (VI-48) =5,617 w/m2độ , ,, 2 2 = 8,707+5,617 = 14,324 w/m2 độ Page 13 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH => q2 = α 2 × ∆t 2 =14,324 × , j/kg 51,51= 737,829 j/kg Kiểm tra giả thiết về nhiệt độ và tính tổn thất qua trần: Phương pháp kiểm tra gống như trường hợp tổn thất nhiệt qua tường. Sauk hi kiểm tra thấy hợp lý ta có thể xác định nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy theo công thức sau: Yêu cầu q1 − q2 q1 × 100% < 5% 979,564 − 737,829 × 100% ≈ 0,075% < 5% 979,564 => Vậy nhiệt tổn thất qua trần là: K tr × Ftr × ∆t tb × 3600 W qtr= , j/kg Với Ktr:Hệ số truyền nhiệt qua trần 1 δ 1 1 +∑ i + α 1 i =1 λi α 2 1 1 0,23 1 + + 48,978 0,5345 14,324 n Ktr = (VI-68) = 1,921 w/m2độ = K tr × Ftr × ∆t tb × 3600 1.921 × 55,08 × 71,534 × 3600 W 1 => qtr= = 27248105,21 j/kg = = 27248,10521 kj/kg 3-Nhiệt tổn thất qua nền: Thường tính bằng thực nghiệm: qn0 × .Fn .3600 W qn= Ở đây: , j/kg (VI-70) W: Lượng ẩm bốc hơi trong toàn hệ thống, kg/h Fn: Diện tích toàn bộ nền, m2 × Fn= Lh (Bh +B’) Fn= Lh ×(Bh +B’) = 36× (1,3+ 0,5) = 64,8 m2 Lh, Bh là chiều dài và chều rộng của hầm sấy , m B’ là phần thêm của chiều rộng nền, m (thường ta lấy B’= 0,5 ÷ 1 m) Page 14 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH qon: Tổn thất riêng của 1 m2 nền. Đại lượng này phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của TNS và vị trí đặt hầm sấy trong phân xưởng. Ví dụ: ttb= 400C thì q0n= 24,5 w/m2 còn nếu ttb= 600C thì q0n= 34,2 w/m2 q no = 57 W/m2 Ta được : ttb= 100 thì qn0 × Fn × 3600 W Từ (VI-70) =>qn= 57 × 64,8 × 3600 1 = = 13296960 j/kg ≈ 13296,96 kj/kg 4-Nhiệt tổn thất qua hai đầu hầm sấy: Nhiệt tổn thất qua tường hai đầu hầm sấy (tường cửa) tính theo 1kg hơi ẩm bốc lên là: K t × Ft.c ⋅ ∆t tb × 3600 W qt.c = , j/kg (VI-71) Trong đó: Kt: Hệ số truyền nhiệt qua tường, w/m2 độ (đã tính theo VI-37) ,(Kt = 1,878 w/m2độ) Δttb: Hiệu số nhiệt trung bình (đã tính theo côngthức VI-64) , Δttb = 71,534 oC W : Lượng ẩm bốc hơi trong toàn hệ thống, kg/h Ft.c : Diện tích các mặt tường cửa , m2 × Ftc= 2 (Fđh - ∑fc) mà Fđh = Hh . Bh, là diện tích một đầu hệ thống hầm sấy. Hh: Chiều cao hầm sấy , m Bđ: Chiều rộng đầu hệ thống hầm , m (có thể một hay nhiều hầm) ∑fc: Tổng diện tích các cửa ở một đầu hệ thống hầm sấy m2 ( chiều cao Hc=0,8, chiều rộng Bc = 0,8) Ta có: Fđh = Hh × Bh = 1,3 × × × 1,3= 1,69 m2 Ftc= 2 (Fđh - ∑fc) = 2 ( 1,69– (0,8 × 0,8)) = 2,1m2 K t × Ft.c × ∆t tb × 3600 W Từ: (VI-71) => qt.c = 1,878 × 2,1 × 71,534 × 3600 1 = = 1015616,841 j/kg = 1015,616841 kj/kg 5-Nhệt tổn thất qua cửa: Tính tương tự như trường hợp tổn thất nhiệt qua tường. Công thức tính lượng nhiệt tổn thất riêng: Page 15 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH K c . Fc . ∆t tb . 3600 W • qc = , j/kg Trong đó: Kc: Hệ số truền nhiệt qua cửa, tính theo công thức (VI-37) , w/m2 độ Hệ số cấp nhiệt α 1 × =A ( α α (VI-72) 1 : , 1 + α ,, 1 ) w/m2độ. ( VI-38) ρ T , µ T λT Do cách tính hệ số truyền nhiệt qua cửa giống như qua tường nên: các giá trị của trị như của tường C ( tra theo nhiệt độ trung bình. Với ttb= 100 Trong đó: (Ta chọn A=1,2) α Nu '1 × λT Lh , 1 (w/m2.độ) = λT = 3,21 × 10 Nu’1 ) (VI-39) −2 w/mđộ. Lh :Chiều dài hầm sấy, m Chuẩn số Nuyxen Nu '1 = c × Ren (VI-41) Chuẩn số Re tính theo công thức: d tđ × ωT × ρ T µT Re = (VI-42) Tra bảng (tính theo nhiệt độ trung bình) C Với ttb= 100 ρ T = 0,946 kg/m3 ( µT = 21,9 × 10 −6 Ns / m 2 ) dc : Đường kính tương đương của cửa , m Với: Bh= 0,8 ,Hh = 0,8 2 Bh × H h Bh + H h dc= m (VI-43) Page 16 , cũng có giá THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH 2 × 0,8 × 0,8 0,8 + 0,8 ⇔ (VI-43) dc = Từ công thức (VI-42) ta có: dc × ωT × ρ T µT = 0,8 m 0,8 ×1× 0,946 21,9.10 −6 Re = = × = 34557,07763 < 4 104 Nu1, Ta suy ra công thức (VI-41) ta được: n ⇒ Nu 1 = c × Re ' (VI-39) ⇔ α = 0,66 × (34557,07763)0,5 = 122,690 Nu '1 × λT Hh ’ 1 = 122,690 × 3,21× 10 −2 1,3 = =3,029 (w/m2.độ) +Hệ số cấp nhiệt của TNS chuyển động tự nhiên: α 1'' = Pr ≈ Ta có: Nu1'' × λT Hh , w/m2độ 0.689 ∆T1 Ta tiếp tục giả thiết: ∆T = t − t 1 tb m = t tb Từ + t T 1 100 + 86 = 93 C 2 2 ρ µ m µ C = 100-14 = 86 = t C = 14 T1 ⇒ t T 1 = t tb − ∆T 1 t (VI-44) ta suy ra × T và -6 tra bảng ta đựơc: ρ 2 =21,78 10 Ns/m ; Thay những giá trị này để tính chuẩn số Gr + Chuẩn số Gờ rát cốp (Gr): T = 0.9642 kg/m3 Page 17 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH Gr = g × H h3 × β × ∆T 1 × ρ T2 9,81 ×1,3.3 × 0,5 × (14 + 273) × 0,96422 = (21,78 ×10 −6 ) 2 µT2 × =4,663 1012 Với Pr= 0,690 ta được tích số: × × × Gr Pr =4,663 1012× 0,689 = 3,213 1012 (VI-45) '' m ⇔ Nu1 = ε × (G r × Pr ) ⇒ × =0,135× (3,213 1012)1/3 = 1992,067 Nu1'' × λT Hh α 1'' = , W/m2độ 1992,067 × 3,21×10 1,3 = × × (VI -65) −2 = 49,189 ,W/m2độ =>α1= A (α’1 +α”1) = 1,2 (3,029+49,189) = 62,6616 , w/m2độ + Nhiệt tải riêng truyền từ TNS vào tường hầm sấy : q1 = α 1 × ∆t1 , j/kg q1 = α 1 × ∆t1 (VI-48) × = 62,6616 14= 877,262 α α +α 2 Hệ số cấp nhiệt ∆t = q1 × ∑ r => t T2 => α , α ,, 2 2 = t = 1,98 × 4 = C 1− 2 ,, 2 2 = × (w/m2.độ) (VI-49) × = 877,262 0,5 10-3 = 0,4386 oC = t T 1 − ∆t ∆t 2 , j/kg T2 − tk ∆t =86oC - 0,4386 oC = 85,561 oC = 85,561oC -28oC = 57,561 oC 2 =1,98 4 × 57,561 × [( t T 2 ) 4 − ( T t ) 4 ] 100 100 − tT 2 T 2 = 5,454 (w/m2.độ) (w/m2.độ) Page 18 (VI-54) THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH = 85 ,561 + 273 4 28 + 273 4 ) −( ) ] 100 100 (85 ,561 + 273) − (28 + 273) 4 × [( => α α +α 2 = => q2 = =5,782 w/m2độ , ,, 2 2 = 5,454+ 5,782 = 11,236 w/m2 độ α 2 × ∆t 2 × , j/kg =11,236 57,561 = 646,765 j/kg => Kiểm tra giả thiết về nhiệt độ theo công thức (VI-59) và (VI-60): nhưng ta có thể kiểm tra lai bằng công thức này: Yêu cầu => q1 − q2 q1 × 100% < 5% 877 ,262 − 646,765 ×100% ≈ 0,263% 877 ,262 Hệ số truyền nhiệt: (ta chọn bề dày của cửa liệu làm các lớp tường λ δ = 0,23 m và hệ số dẫn nhiệt của vật = 0,349 w/m.độ) 1 δ 1 1 +∑ i + α 1 i =1 λi α 2 n Từ (VI-37) => Kc= 1 1 0,23 1 + + 62,6616 0,349 11,236 • • • = = 1,309 W/m2độ Fc: Diện tích tất cả các cửa của hệ thống hầm sấy , m2. ∑ × × Fc = (Hc Bc) = 2 0,64= 1,28 m2 W: Lượng hơi ẩm bốc lên trên toàn hệ thống, kg/h Δttb: Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ trung bình của TNS và không khí ngoài hầm sấy , 0C ( Δttb = 71,534 0C) Vậy : qc = K c . Fc . ∆t tb . 3600 W × × × = 1,309 1,28 71,534 3600 Page 19 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH = 431,484 kj/kg 6-Nhiệt tổn thất do mở cửa: Theo kinh nghiệm, tổn thất nhiệt do mở cửa thường bằng khoảng 10% tổng tổn thất nhiệt qua tường và qua nền. qmc= 0,1 (qt +qn) , j/kg (VI-73) qmc= 0,1 (qt +qn) = 0,1 (60937,01047+ 13296,96) = 7423,397 kj/kg 7-Tổn thất động học: Đây là lượng nhiệt tiêu tốn để làm thay đỏi trạng thái của TNS ở đầu hầm với hàm ẩn x1, nhiệt độ T1 và ở cuối hầm với hàm ẩn X2, nhiệt độ T2 qđh= A(x2 - x1) (T1 + T2) , j/kg (VI-74) Trong đó: A: Hệ số thực nghiệm , A= 0,0055 X1, X2 :Hàm ẩn của TNS ở trước và sau hầm sấy, kg ẩm/kg.K3 (tra theo nhiệt dộ đầu và cuối, với ⱷ =77(nhiệt độ Cần Thơ ở tháng 5) T1, T2: Nhiệt độ của TNS ở trước và sau hầm sấy, 0K X1 = 0,31152 , X2 = 0,283 × Từ: (VI-74) =>q đh = A(x2 - x1) (T1 + T2) × = 0,0055 ( 0,283 - 0,31152) ( (110+273)+ (90 +273) = -0,1170176 j/kg × = - 11,70176 10-5 kj/kg Vậy Nhiệt lượng Q tỏa ra môi trương xung quanh của hầm sấy là: qxq = qt + qtr+ qn+ qtc+qc+ qmc+ qđh = 60937,01047+27248,10521+13296,96+1015,616841 × +215,7419658+7423,397+ (-11,70176 10-5) = 110352,5735kj/kg Page 20 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH B- Công suất của quạt hút: B A A Page 21 B THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH Cho l1= 11 (m) ; l2= 9 (m) H1= 1 (m); H2=3 (m); 2 g = 10 (m/s ) w = 10 (m/s) ω = 1 (m/s) + Viết phương trình Bernouli cho 2 mặt cắt A-A và B-B 2 => 2 p w p w Z A + 1 + A + H q = Z B + 2 + B + hm ρg 2 g ρg 2 g (1) + Lấy mặt chuẩn qua A-A và ZA= 0 còn ZB = H1 + H2 = 1 + 3 = 4 (m) + Về áp suất: Đo 2 mặt cắt A-A và B-B thông áp gần bằng nhau nên: p A pB = ρg ρg + Về vận tốc: Tại mặt cặt A-A chất không khí di chuyển nên wA= 0 Do đó, phương trình (1) được viết lại là: 2 w H q = Z B + B + hm 2g (2) ω Ta có: lưu lượng trong hầm sấy: Q = .F = 2 . (1,07.1,07) = 2,9 (m/s) Page 22 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH W = Đường kính ống: Mặt khác: 4Q 4Q 4Q 10 = => d = = 0,61( m) 2 πd 10π πd hm = hm1 + hm2 2 2 2 λ1l1 w1 w1 w1 l1 λ1 + ∑ ζ hm1 = hl1 + hcb1 = . + ∑ζ = d1 2 g 2 g 2 g d1 => Trong đó: hm1 : thế năng mất mát của ống đẩy hl1: trở lực ma sát lên thành ồng đẩy hcb1: trở lực cục bộ trong ống đẩy ∑ζ 1 =λ ta lại có: l td1 11 = 0,04. = 0,72 d 0,61 ∑ζ trong đó : 1 là hệ số trở lực chung hm1 = hl1 + hcb1 = => hm 2 = hl 2 + hcb 2 = + 10 2 11 . 0,04. + 0,72 = 7,20 2.10 0,61 (m) 2 2 λ2l2 w2 2 w w l . + ∑ ζ 2 = 2 λ2 2 + ∑ ζ d2 2 g 2 g 2 g d2 Trong đó: hm1 : thế năng mất mát của ống hút hl1: trở lực ma sát lên thành ồng hút hcb1: trở lực cục bộ trong ống hút ∑ζ 2 =λ ta lại có: trong đó : l td 2 9 = 0,04. = 0,59 d 0,61 ∑ζ 2 là hệ số trở lực chung hm 2 = hl 2 + hcb 2 = => 10 2 9 . 0,04. + 0,63 = 5,9 2.10 0,57 Page 23 (m) THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH hm = hm1 + hm 2 = 7,20 + 5,90 = 13,1 Suy ra: (m) 2 ⇒ Hq = ZB + 2 wB + hm 4 + 10 + 13,1 = 22,1m 2g 20 = Vậy công suất của quạt hút là: N= Q.H q .ρ .g 1000 µ = 2,9 x 22,1x0,993x10 = 0,796 1000 x0,8 (W/h) MỤC LỤC Page 24 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH A- Lượng nhiệt q tỏa ra môi trường xung quanh (sơ đồ truyền nhiệt qua tường) …………………..1 1- Nhiệt tổn thất qua tường ……………………………………………..3 2- Nhiệt tổn thất qua trần của hầm sấy ………………………………..9 3- Nhiệt tổn thất qua nền ………………………………………………..12 4- Nhiệt tổn thất qua hai đầu hầm sấy…………………………………13 5- Nhiệt tổn thất qua cửa……………………………….. ……………. 13 6- Nhiệt tổn thất do mở cửa và tổn thất động học …....................16 7-Nhiệt động học ……………………………………………………… 17 B- Công suất của quạt hút ……………………………………………18 Mô hình hầm sấy TÀI LIỆU THAM KHẢO Page 25 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH 1-Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng. “biên soạn:T.S PHAN VĂN THƠM-2004” 2-giáo trình thuỷ lực và nhiệt động công trình. “biên soạn:T.S PHAN VĂN THƠM-trường ĐH TÂY ĐÔ” Page 26 [...]... Page 23 (m) THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH hm = hm1 + hm 2 = 7,20 + 5,90 = 13,1 Suy ra: (m) 2 ⇒ Hq = ZB + 2 wB + hm 4 + 10 + 13,1 = 22,1m 2g 20 = Vậy công suất của quạt hút là: N= Q.H q ρ g 1000 µ = 2,9 x 22,1x0,993x10 = 0,796 1000 x0,8 (W/h) MỤC LỤC Page 24 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH A- Lượng nhiệt q tỏa ra môi trường xung quanh (sơ đồ truyền nhiệt qua tường) ………………… 1 1- Nhiệt tổn thất... -0,1170176 j/kg × = - 11,70176 10-5 kj/kg Vậy Nhiệt lượng Q tỏa ra môi trương xung quanh của hầm sấy là: qxq = qt + qtr+ qn+ qtc+qc+ qmc+ qđh = 60937,01047+27248,10521+13296,96+1015,616841 × +215,7419658+7423,397+ (-11,70176 10-5) = 110352,5735kj/kg Page 20 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH B- Công suất của quạt hút: B A A Page 21 B THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH Cho l1= 11 (m) ; l2= 9 (m) H1= 1 (m);... Tính tương tự như trường hợp tổn thất nhiệt qua tường Công thức tính lượng nhiệt tổn thất riêng: Page 15 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH K c Fc ∆t tb 3600 W • qc = , j/kg Trong đó: Kc: Hệ số truền nhiệt qua cửa, tính theo công thức (VI-37) , w/m2 độ Hệ số cấp nhiệt α 1 × =A ( α α (VI-72) 1 : , 1 + α ,, 1 ) w/m2độ ( VI-38) ρ T , µ T λT Do cách tính hệ số truyền nhiệt qua cửa giống như qua tường nên:... 2- Nhiệt tổn thất qua trần của hầm sấy ……………………………… 9 3- Nhiệt tổn thất qua nền ……………………………………………… 12 4- Nhiệt tổn thất qua hai đầu hầm sấy…………………………………13 5- Nhiệt tổn thất qua cửa……………………………… …………… 13 6- Nhiệt tổn thất do mở cửa và tổn thất động học … 16 7 -Nhiệt động học ……………………………………………………… 17 B- Công suất của quạt hút ……………………………………………18 Mô hình hầm sấy TÀI LIỆU THAM KHẢO Page 25 THỦY LỰC & NHIỆT... 2 Hệ số cấp nhiệt (VI-48) =5,617 w/m2độ , ,, 2 2 = 8,707+5,617 = 14,324 w/m2 độ Page 13 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH => q2 = α 2 × ∆t 2 =14,324 × , j/kg 51,51= 737,829 j/kg Kiểm tra giả thiết về nhiệt độ và tính tổn thất qua trần: Phương pháp kiểm tra gống như trường hợp tổn thất nhiệt qua tường Sauk hi kiểm tra thấy hợp lý ta có thể xác định nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy theo công thức sau:... × = 1 36 (1,3+0,23 1)= 55,08 m2 Page 11 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH α Hệ số cấp nhiệt: α1 : Vẫn dùng công thức (VI-38) để tính: α1= A(α’1 +α”1) , w/m2độ -Khi đối lưu cưỡng bức vẫn dùng công thức (VI-39) Nu '1 λT Lh α ’ 1 α w/m2độ = ’ 1 = 4,980 w/m2độ -Còn tính hệ số cấp nhiệt khi đối lưu tự nhiên α” 1 ta cần chú ý giảm đi 30% so với giá trị tính theo công thức (VI-44); nghĩa là: ∆T1 - Giả sử:... Δttb: Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ trung bình của TNS và không khí ngoài hầm sấy , 0C ( Δttb = 71,534 0C) Vậy : qc = K c Fc ∆t tb 3600 W × × × = 1,309 1,28 71,534 3600 Page 19 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH = 431,484 kj/kg 6 -Nhiệt tổn thất do mở cửa: Theo kinh nghiệm, tổn thất nhiệt do mở cửa thường bằng khoảng 10% tổng tổn thất nhiệt qua tường và qua nền qmc= 0,1 (qt +qn) , j/kg (VI-73) qmc= 0,1... thất động học: Đây là lượng nhiệt tiêu tốn để làm thay đỏi trạng thái của TNS ở đầu hầm với hàm ẩn x1, nhiệt độ T1 và ở cuối hầm với hàm ẩn X2, nhiệt độ T2 qđh= A(x2 - x1) (T1 + T2) , j/kg (VI-74) Trong đó: A: Hệ số thực nghiệm , A= 0,0055 X1, X2 :Hàm ẩn của TNS ở trước và sau hầm sấy, kg ẩm/kg.K3 (tra theo nhiệt dộ đầu và cuối, với ⱷ =77 (nhiệt độ Cần Thơ ở tháng 5) T1, T2: Nhiệt độ của TNS ở trước và. .. ……………………………………………………… 17 B- Công suất của quạt hút ……………………………………………18 Mô hình hầm sấy TÀI LIỆU THAM KHẢO Page 25 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH 1-Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng “biên soạn:T.S PHAN VĂN THƠM-2004” 2-giáo trình thuỷ lực và nhiệt động công trình “biên soạn:T.S PHAN VĂN THƠM-trường ĐH TÂY ĐÔ” Page 26 ... nền, m2 × Fn= Lh (Bh +B’) Fn= Lh ×(Bh +B’) = 36× (1,3+ 0,5) = 64,8 m2 Lh, Bh là chiều dài và chều rộng của hầm sấy , m B’ là phần thêm của chiều rộng nền, m (thường ta lấy B’= 0,5 ÷ 1 m) Page 14 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH qon: Tổn thất riêng của 1 m2 nền Đại lượng này phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của TNS và vị trí đặt hầm sấy trong phân xưởng Ví dụ: ttb= 400C thì q0n= 24,5 w/m2 còn nếu ttb= ... +215,7419658+7423,397+ (-11,70176 10-5) = 110352,5735kj/kg Page 20 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH B- Công suất quạt hút: B A A Page 21 B THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH Cho l1= 11 (m) ; l2= (m) H1= (m); H2=3 (m);... thất nhiệt qua tường Công thức tính lượng nhiệt tổn thất riêng: Page 15 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH K c Fc ∆t tb 3600 W • qc = , j/kg Trong đó: Kc: Hệ số truền nhiệt qua cửa, tính theo công. .. MỤC LỤC Page 24 THỦY LỰC & NHIỆT ĐỘNG CÔNG TRÌNH A- Lượng nhiệt q tỏa môi trường xung quanh (sơ đồ truyền nhiệt qua tường) ………………… 1- Nhiệt tổn thất qua tường …………………………………………… 2- Nhiệt tổn thất