Đang tải... (xem toàn văn)
BÁO CÁO BÀI 5: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 1. Mục đích thí nghiệm Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về thiết bị truyền nhiệt ống chùm. Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị. Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách. Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòng khác nhau. Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp: ngược chiều và xuôi chiều. Đánh giá quá trình hoạt động xuôi chiều và ngược chiều.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO THỰC HÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực MSSV Lớp Nhóm : Trần Ngọc Thắng : Bùi Quang Trường : 13024971 : ĐHTP9A : – Sáng T5 TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng BÁO CÁO BÀI 5: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM Mục đích thí nghiệm - Giúp sinh viên hiểu rõ thiết bị truyền nhiệt ống chùm Giúp sinh viên vận hành xác thiết bị, đo đạc thơng số q trình thiết bị Khảo sát q trình truyền nhiệt đun nóng làm nguội gián tiếp hai dòng lưu chất qua bề mặt ngăn cách Tính tốn hiệu suất tồn phần dựa cân nhiệt lượng lưu lượng dòng khác Khảo sát ảnh hưởng chiều chuyển động lên trình truyền nhiệt hai trường hợp: ngược chiều xi chiều - Đánh giá q trình hoạt động xuôi chiều ngược chiều Cơ sở lý thuyết Các công thức tra công thức sử dụng Nhiệt lượng dịng nóng tỏa ra: Nhiệt lượng dịng lạnh thu vào: Tính hiệu suất q trình truyền nhiệt: Nhiệt lượng tổn thất (phần nhiệt lượng mà dịng nóng tỏa dịng lạnh khơng thu vào trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh): Hiệu số nhiệt độ dòng – hiệu suất nhiệt độ trình truyền nhiệt: Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Ta có: Xác định hiệu suất trình truyền nhiệt: -Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng: Với phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức thực nghiệm: (Tính GN T ; tính GL ) Tính toán hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: -Trường hợp xuôi chiều: Trường hợp ngược chiều: Ta xét: Giá trị lớn Giá trị bé Tính: Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Xác định hệ số truyền nhiệt KTN : Đối với thiết bị ống chùm : với Trong : Hệ số truyền nhiệt lý thuyết Được tính theo cơng thức: tra bảng 39 bảng tra cứu trình học truyền nhiệt - truyền khối * Tính hệ số cấp nhiệt (dịng nóng): Chuẩn số Reynolds: Trong đó: w vận tốc dịng nóng: v độ nhớt dịng nóng, tra bảng tính theo cơng thức thực nghiệm sau: Chuẩn số Prandtl: Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng tính cách tra bảng hay tính theo phương pháp nội suy (trong chức thống kê máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu đầu vào Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị Re sau tính) Với g = 9,81(m/s2), l đường kính tương đương l=d i , β hệ số giãn nở thể tích tra bảng tra cứu, ∆t chênh lệch nhiệt độ∆t = ttường - tnóng vào Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds (tra bảng 1.1 trang 33- sách QT & TB truyền nhiệt TT máy thiết bị-năm 2009) Tính chuẩn số Nusselt: − Nếu dịng nóng chảy dịng: : * Tính hệ số cấp nhiệt (dịng lạnh): dịng nóng thay đổi tham số đặc trưng dòng lạnh Chuẩn số Reynolds: Trong đó: w vận tốc dòng lạnh: Với Chuẩn số Prandtl: Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng tính cách tra bảng hay tính theo pp nội suy (trong chức thống kê máy tính Casio) T lấy theo nhiệt độ trung bình đầu đầu vào Chuẩn số Grashoff:(dựa vào giá trị Re sau tính) Với g = 9,81(m/s2), l đường kính tương đương l= , β hệ số giãn nở thể tích tra bảng tra cứu, ∆t chênh lệch nhiệt độ∆t = ttường – tlạnh vào Hệ số hiệu chỉnh :phụ thuộc vào giá trị Reynolds (tra bảng 1.1 trang 33- sách QT & TB truyền nhiệt TT máy thiết bị-năm 2009) Tính chuẩn số Nusselt: Nếu dịng nóng chảy dịng: : Tiến hành thí nghiệm - Bật công tắc tổng Mở nắp thùng chứa nước nóng TN nước lạnh TL kiểm tra mực nước có thùng Mực nước chiếm 2/3 thùng - Cài đặt nhiệt độ ban đầu 800C - Bật công tắc điện trở Khi nhiệt độ thùng chứa nước nóng TN đạt giá trị cài đặt ban đầu bắt đầu tiến hành thí nghiệm - Thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1 Trường hợp xuôi chiều Điều chỉnh dịng nóng Khi nước thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm - Mở van VN1, VN2, VN3, VN6, VN Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 - Đóng van VN4, VN5 - Bật bơm nóng BN GVHD: Trần Ngọc Thắng Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dịng nóng theo u cầu thí nghiệm Chú ý trường hợp lưu lượng khơng đạt đến giá trị thí nghiệm đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị thí nghiệm - Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm mở van V N4, đóng van VN2 VN3 Chú ý lúc dịng nóng không qua lưu lượng kế đạt giá trị cần thí nghiệm - Điều chỉnh dịng lạnh - Mở van VL1, VL, VL3, VL4, VL7, VL8 - Đóng van VL2, VL5, VL6, VL9 - Bật bơm lạnh BL Dùng van VL để điều chỉnh lưu lượng dòng lạnh theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trường hợp lưu lượng khơng đạt đến giá trị thí nghiệm đóng từ từ van V L1 cho đạt giá trị thí nghiệm - Ghi kết thí nghiệm Khi điều chỉnh lưu lượng dịng nóng lạnh xong đợi khoảng phút ghi nhiệt độ dịng: - + Nhiệt độ dịng nóng vào T2, nóng T3 + Nhiệt độ dòng lạnh vào T5, lạnh T4 Hồn tất thí nghiệm: Tắc công tắc điện trở Điều chỉnh nhiệt độ cài đặt mức Tắt bơm nóng Đóng dịng van lạnh Tiến hành xả nước thùng lạnh Tắt công tắt tổng Tiến hành làm vệ sinh thiết bị kết thúc thí nghiệm - Số liệu thực nghiệm TN VN (lít/phút) VL (lít/phút) 10 10 12 14 10 12 Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm T1 (0C) NV 66 66 65 66 67 66 65 T2 (0C) Nr 52 54 53 52 54 53 52 T3 (0C) Lv 28 28 28 28 28 29 29 T4 (0C) Lr 33 32 31 33 32 32 33 Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 10 11 12 13 14 15 16 14 10 12 14 10 12 14 12 14 GVHD: Trần Ngọc Thắng 65 66 67 66 66 65 66 66 68 54 53 54 55 54 57 55 56 59 30 31 30 29 31 30 32 33 33 34 35 35 34 34 36 36 38 40 Kết 5.1 Bảng hiệu suất nhiệt độ TN 10 11 12 13 14 15 16 TN (0C) 14 12 12 14 13 13 13 11 13 13 11 12 11 10 TL (0C) 5 4 4 5 (%) 36.84 31.57 32.43 36.84 33.33 35.14 36.11 31.43 35.13 35.13 29.73 34.29 22.85 32.35 30.3 25.71 (%) 13.15 10.5 8.1 13.16 10.26 8.12 11.11 11.43 11.43 13.51 13.51 8.57 17.14 11.76 15.15 20 (%) 24.995 21.035 20.265 25 21.795 21.63 23.61 21.43 23.28 24.32 21.62 21.43 20.01 22.055 22.725 22.855 5.2 Bảng hiệu suất truyền nhiệt TN QN (W) 7802.67 6688 6688 7802.67 QL (W) 2786.67 2786.67 2508 4876.67 Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Qf (W) 5016 3901.33 4180 2926 (%) 35.71 41.67 37.5 62.5 Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 10 11 12 13 14 15 16 9056.67 9056.67 9056.67 7663.33 10868 10868 9169 10032 7802.67 10728.67 9753.33 8778 2229.33 2090 3344 3901.33 2229.33 3483.33 4180 2926 3344 2786.67 4180 6827.33 GVHD: Trần Ngọc Thắng 6827.34 6966.67 5712.67 3762 8638.67 7384.67 4989 7106 4458.67 7942 5573.33 1950.67 24.62 23.08 36.92 50.91 20.51 32.05 45.59 29.17 42.85 25.397 42.86 77.78 5.3 Bảng hệ số truyền nhiệt TN 10 11 12 13 14 15 16 Tmax 38 38 27 38 39 37 36 35 35 37 37 35 35 34 33 35 Bàn luận Tmin 19 22 22 19 22 21 19 20 18 19 21 20 21 19 18 19 Tlog 27.41 29.27 24.41 27.41 29.69 28.25 26.6 26.8 25.56 27 28.25 26.8 27.41 25.78 24.75 26.19 QN (W) 7802.67 6688 6688 7802.67 9056.67 9056.67 9056.67 7663.33 10868 10868 9169 10032 7802.67 10728.67 9753.33 8778 KTN (W/m2 0C) 14982.37 12025.96 14420.32 14982.37 16054.79 16873.16 17919.81 1504975 22378.72 21185.16 17082.44 19701.49 14982.37 21903.29 20740.73 17640.32 Q trình truyền nhiệt phụ thuộc lưu lượng dịng nóng lạnh khác hiệu suất truyền nhiệt hệ số truyền nhiệt khác Xuôi chiều không ảnh hưởng đến nhiệt độ, hệ số truyền nhiệt tương đối ổn định Dựa vào bảng kết ta thấy hiệu suất truyền nhiệt thấp, nguyên nhân nhiệt lượng thất ngồi nhiều sai số trình, độ nhạy thiết bị thấp đẫn đến sai số thông số nhiệt độ Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Dựa bảng số liệu ta thấy dịng nước lạnh vào có tương tăng nhiệt độ hệ thống thiết bị sử dụng nước lạnh đổ lại vào thùng chứa nước lạnh thay nước khơng kịp nên có tượng dòng nước lạnh vào tăng nhiệt độ Phụ lục Xét trường hợp: GN=8lit/phút , GL=8lít/phút, T1 = 66 0C, T2 = 52 0C, T3 = 28 0C, T4= 330C Nhiệt độ chênh lệch dịng nóng vào dịng nóng ra: TN =T1-T2= 66-52=14 0C Nhiệt độ chênh lệch dòng lạnh dòng lạnh vào: TL=T4-T3=33-28=5 0C *Hiệu suất nhiệt độ dịng nóng: = x100=36.84 % = x100=13.15 % *Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh: *Hiệu suất nhiệt độ trình truyền nhiệt: = =24.995 % CH2O = 4180 J/kg oC Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra: QN=GN.CN.∆TN = = 7802.67 (W) Nhiệt lượng dòng lạnh thu vào: QL=GL.CL.∆TL= =2786.67 (W) Nhiệt lượng tổn thất: Qf=QN-QL = 7802.67-2786.67=5016 (W) Hiệu suất trình truyền nhiệt: = =35.71 % Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page 10 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Đối với dòng chảy xi chiều, có: (oC) ; (oC) Thay số vào, ta được: Tmax= TN-V – TL-V = 66-28= 38 ( 0C) ∆tmin=TN-R – TL-R = 52-33=19 ( 0C) ∆tlog= = = 27.41 Thiết bị có: L2= 500mm, d2t= 11mm, d2n= 13mm F=π.dtb.L=πx x500x10-3 =0.019 (m2) Hệ số truyền nhiệt : => = = 14982.37 (W/m2 0C) Tính tốn tương tự trường hợp khác Bài 5: Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm Page 11 ... 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng BÁO CÁO BÀI 5: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM Mục đích thí nghiệm - Giúp sinh viên hiểu rõ thiết bị truyền nhiệt ống chùm Giúp sinh viên vận hành xác thiết bị, đo đạc... bắt đầu tiến hành thí nghiệm - Thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1 Trường hợp xuôi chiều Điều chỉnh dịng nóng Khi nước thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt ban đầu, tiến hành thí nghiệm - Mở... thí nghiệm đóng từ từ van V N1 cho đạt giá trị thí nghiệm - Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm mở van V N4, đóng van VN2 VN3 Chú ý lúc dịng nóng không qua lưu lượng kế đạt giá trị cần thí