<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITrường cơ khí</b>

<b>Khoa năng lượng nhiệt</b>

<b>BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MƠN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT</b>

<b>Giảng viên hướng dẫn: Phạm Thái SơnSinh viên thực hiện: Nguyễn Văn TrinhMSSV: 20214836</b>

<b>Mã lớp: 735352Học kì: 20231</b>

<i><small>Hà Nội, 1/2024</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Bài 1: Thiết bị trao đổi nhiệt khi dòng chuyển độngngang qua chùm ống</b>

<b>I.Mục đích thí nghiệm</b>

Truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức khi dịng chuyển động ngang qua chùm ống. Xác định hệ số trao đổi nhiệt của các hang ống để thấy sự khác nhau của hệ số trao đổi nhiệt ở hang ống thứ nhất và các hàng ống tiếp theo.

<b>II.Mô tả thiết bị</b>

<b>II.1.Tổng quan thiết bị</b>

Tổng quan thiết bị

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Thiết bị gia nhiệt dạng ống trụ tròn

Bảng hiển thị của thiết bị trao đổi nhiệt

<b>II.2.Cơ sở lý thuyết</b>

Trong kỹ thuật, các thiết bị trao đổi nhiệt thường gốm nhiều ống. Các ống được bố trí sắp xếp theo một cách nhất định, thơng thường có hai cách bố trí là kiểu bố trí song song hoặc bố trí so le.

Do ảnh hưởng hưởng qua lại giữa các ống, đặc tính chuyển động củachất lỏng hay chất khí qua chum ống khác nhiều so với trường hợp chảy qua một ống.

Các bước ống ngang b, bước ống dọc a và đường kính ống d sẽ quyết định đặc tính chuyển động, vì vậy nó là những đại lượng đặc trưng của chum ống.

Đối với chum ống song song, đặc tính bao của chất lỏng ở dãy thứ nhất như ống đơn. Nhưng từ dãy ống thứ hai trở đi thì phần trước và phần sau của các ống đều nằm trong vùng xốy của các dãy ống trước nó và khơng bị va đập của dịng chảy.

Đối với chum ống so lo, đặc tính chuyển động của dãy ống thứu nhấtgiống như ống đơn, các dãy sau nó chịu va đập của dòng chảy gần nhau.

Do ảnh hưởng qua lại giữa các dãy ống mà ở chum ống, hệ số tỏa nhiệt của dãy ống thứu hai sẽ lớn hơn dãy ống thứ ba sẽ lớn hơn dãy ống thứu hai, nói chung hệ số tỏa nhiệt từ dãy ống thứ ba sẽ trở đi là ổn định

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống có cánh. Về mặt cơng nghệ, cách thường được

gắn phía ngồi ống, trong đó khơng khí chuyển động cắt ngang hoặc dọc theo bề mặt ngồi ống có cánh. Về mặt truyền nhiệt, cánh được gắn về phía có hệ số tỏa nhiệt nhỏ (khơng khí, khói…) do mơi chất chuyển động trong ống là chất lỏng hoặc hơi nên có hệ số tỏa nhiệt lớn hơn nhiều hệ số tỏa nhiệt của chất khí đi bên ngồi ống.

<b>III.Trình tự thí nghiệm</b>

Bước 1: Lắp bộ trao đổi nhiệt vào vị trí lắp trên kênh dẫn khí. Có 2 bộ là trao đổi nhiệt vách phẳng và vách có cánh. Sau đó cắm dây nguồn và dây cảm biến nhiệt độ và đúng vị trí trên bộ thí nghiệm

Bước 2: Bật cơng tắc bộ nguồn, chưa cấp nhiệt cho bộ gia nhiệt, để quạt gió thổi một lúc (loại bỏ hết lượng nhiệt vẫn cịn từ các lớp thí nghiệm trước). Sau đó tắt quạt, khởi động lại bộ thí nghiệm;

Bước 3: Cấp nhiệt cho bộ gia nhiệt và không điều chỉnh quạt gió vận tốc (w=0m/s)

Bước 4: Ghi lại các kết quả của q trình đốt nóng (bước thời gian 2 phút)Bước 5: Tắt bộ gia nhiệt và ghi lại các kết quả của quá trình làm nguội (bước thời gian 2 phút)

Bước 6: Bật lại bộ gia nhiệt và ghi kết quả của q trình đốt nóng (bước thời gian 2 phút)

Bước 7: Vẫn bật Heater nhưng giảm bước thời gian còn 1 phút và ghi kết quảBước 8: Tắt Heater, bật quạt với vận tốc gió 2 m/s và ghi kết quả của quá trình làm nguội (bước thời gian 1 phút)

Bước 9: Tắt quạt, thay bộ trao đổi nhiệt vách có cánh, bật Heater và ghi số liệu của q trình đốt nóng (bước thời gian 2 phút)

Bước 10: Làm tương tự Bước 3 tới Bước 8.

Bước 11: Tắt bộ gia nhiệt, tắt quạt, tắt nguồn bộ thí nghiệm, rút dây, tháo bộ trao đổi nhiệt ra khỏi kênh dẫn

<b>IV.Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệuIV.1.Kết quả thí nghiệm</b>

<small>Nung nóng bộ trao đổi nhiệt có cánh là trụ tròn</small>

<small>Thời gian (min)Th ( )℃)Tkk ( )℃)vkk ( )℃)P(W)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<small>Làm nguội khơng có quạt với bộ trao đổi nhiệt là trụ tròn</small>

<small>Thời gian (min)Th ( )℃)Tkk ( )℃)vkk ( )℃)P(W)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<small>Nung nóng bộ trao đổi nhiệt không cánh</small>

<small>Thời gian (min)Th ( )℃)Tkk ( )℃)vkk ( )℃)P(W)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Tốc độ tản nhiệt

<small>ΔTtnccTtnccΔTtnccTtnkcthời gian</small>

<small>020406080100120</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

So sánh tốc độ tản nhiệt cưỡng bức có quạt với tần số thấp

<small>TcbkcTcbccΔTtnccTcbkcΔTtnccTcbccThời gian (min)</small>

Tốc độ tản nhiệt khi có quạt với tần số thấp

<small>ΔTtnccTcbkcΔTtnccTcbccThời gian</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

So sánh tốc độ tản nhiệt cưỡng bức có quạt với tần số cao

<small>TcbkcTcbccΔTtnccTcbkcΔTtnccTcbccThời gian(min)</small>

Tốc độ tản nhiệt khi có quạt với tần số cao

<small>ΔTtnccTcbkcΔTtnccTcbkc2Thời gian</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

 Tản nhiệt cưỡng bức có cánh có hiệu quả hơn tản nhiệt tự nhiên có cánh rất nhiều khi tản nhiệt tự nhiên cần 10 phút để từ 81,8 độ về 54,9 độ trong khi với khoảng thời gian trên tản nhiệt cưỡng bức có cánh giảm từ 82.6 độ về 26 độ.

 Tốc độ tản nhiệt có cánh ln cao hơn tốc độ tản nhiệt không cánh.

 Ban đầu khi T<small>h</small> cao, tốc độ tản nhiệt cao, khi T<small>h</small> giảm dần thì tốc độ tản nhiệt cũng giảm dần. Đó là khi nhiệt độ T<small>h</small> gần mới T<small>f</small> hơn nên độ chênh nhiệt nhỏ dẫn tới tốc độ tản nhiệt cũng giảm đi.

 Đối với thiết bị tản nhiệt có cánh, ta nhận thấy trong q trình tản nhiệt, nhiệt độ tại cánh ln nhỏ hơn nhiệt độ T<small>h</small> từ đó ta có thể suy ra nhiệt được trao đổi tích cực nhất ở phần cánh.

 Với kết quả thu được từ nhí nghiệm ta thấy được khi tăng tần số quay của quạt. thì tốc độ tản nhiệt sẽ tang theo

 Nhiệt ở cánh ln thấp hơn T<small>h</small> có nghĩa là tản nhiệt ở cánh tốt hơn ở bề mặt

<b>Bài 2: Thiết bị trao đổi nhiệt khi sơi</b>

<b>I.Mục đích thí nghiệm</b>

Thiết bị trao đổi nhiệt khi sôi được thiết kế để giúp sinh viên hiểu được các khái niệm chung nhất như :diện tích trao đổi nhiệt, đặc biệt các q trình sơi, bay hơi và ngưng tụ.

<b>II.Mơ tả thiết bị.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu sơi được minh họa trên hình vẽ. Trong đó: 1. Thiết bị đo lưu lượng

2. Bình trao đổi nhiệt3. Bình chứa môi chất4. Bộ gia nhiệt bề mặt5. Cặp nhiệt 1

6. Cặp nhiệt 2Mô tả hoạt động:

Môi chất R141b được chứa trong bình chứa và được đưa vào bình trao đổi nhiệt thông qua một van chặn. Môi chất được cấp nhiệt bởi bộ gia nhiệt bề mặt và xảy ra quá trình bay hơi trong bình trao đổi nhiệt. Hơi môi chất bay lên được ngưng tụ lại thông qua một thiết bị ngưng tụ. Quá trình này tỏa cho nước một lượng nhiệt làm nhiệt độ của nước tăng lên.

Bài thí nghiệm sử dụng thiết bị thí nghiệm tương tự bài 1 vì vậy cơ sở lý thuyết tương tự. Cũng có các hiện tượng sơi, sinh hơi và ngưng tụ xảy ra:

Theo thực nghiệm, người ta nhận thấy rằng đặc tính của q trình sơi và cường độ cấp nhiệt khi sôi phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ Δt giữa bề mặt đun nóng và chất lỏng sơiΔt = t<small>T</small> – t<small>s</small>

tT: nhiệt độ thành phía tiếp xúc với chấtlỏng ts: nhiệt độ sôi của chất lỏng

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Khi Δt bé (Δt < 5oC), các bọt hơi nhỏ li ti bắt đầu xuất hiện trên bề mặt đun nóng tại các tâm tạo bọt. Lúc này việc tăng Δt ít ảnh hưởng đến α và q vì số bọt hơi sinh ra khơng đủ xáo động mạnh lớp chất lỏng trên bề mặt đun nóng.

Khi Δt > 5oC, việc tăng Δt gây ảnh hưởng rõ rệt đến việc tăng α và q. Số tâm tạo bọt tăng lên sinh ra các bọt hơi càng nhiều và càng tách ra khỏi bề mặt đun nóng, chất lỏng sửi bọt nhiều hơn và q trình sơi mãnh liệt hơn. Chính các bọt hơi này làm tăng tốc độ chuyển động của chất lỏng, chúng bị xáo động mạnh, do đó α tăng.

Khởi động thiết bị thí nghiệm, đặt thông số thiết bị ban đầu vơi lưu lượng nước làm mát là 2 l/phút và công suất đốt nóng thiết bị đốt nóng là 12 W

Với hơn 109 phút đo đạc thực nhiệm, ta thu được 1 bộ số liệu ổn địnhnhất của quá trình như sau:

Nhiệt độ môi chất lỏng T1 45,2 ℃)Nhiệt độ môi chất hơi T2 28,1℃)Nhiệt độ nước làm mát vào T3 21,4 ℃)Nhiệt độ nước làm mát ra T4 21,8 ℃)Nhiệt độ bộ gia nhiệt T5 63 ℃)Áp suất trong bình P1 = 1.56Công suất bộ gia nhiệt 12 w

- Nhiệt lượng nước làm mát lấy đi: Q<small>c</small> = G<small>c</small>. C<small>p</small>. (T4 – T3)

Nhiệt độ trung bình của nước làm mát để tính, nhiệt độ ban đầu của nước là 19,5 , nhiệt đô cuối cùng là 21,8℃) :

Tra thông số có mật độ lỏng của R141b là 1194.3452 kg/m<small>3 </small> nên lưu lượng ngưng tụ của R141b = 2,55.10<small>-4</small>. 1194.3452 = 0,3 (ml/s)

Vậy lưu lượng ngưng tụ của R141b là 0,3 (ml/s)

</div>