GVHD : Phạm Văn Hưng
SVTH : Phan Ngọc Ngân
MSSV : 17037461
Ngày : 29/3/2019 – Chiều thứ 6

MỤC LỤC
BÀI 2 : THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG …………………………2
2.1 Tóm tắt ………………………………………………………………..2
2.2 Giới thiệu………………………………………………………………2
2.3 Mục đích thí nghiệm …………………………………………………..2
2.4 Cơ sở lý thuyết…………………………………………………………3
2.5 Số liệu thực hành thí nghiệm ………………………………………….4
2.5.1 Trường hợp xuôi dòng………………………………………………..4
2.5.1 Trường hợp ngược dòng ……………………………………………..5
2.6 Xử lý số liệu mẫu………………………………………………………5
2.7 Kết quả thu được từ xử lý mẫu ………………………………………..10
2.7.1 Trường hợp xuôi dòng……………………………………………….10
2.7.2 Trường hợp ngược dòng ……………………………………………12
2.8 Kết luận……………………………………………………………….14
2.9 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………15

1


BÀI 2 . THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG
2.1 – Tóm tắt :
-Quá trình truyền nhiệt được phân biệt thành quá trình truyền nhiệt ổn định và quá trình
truyền nhiệt không ổn định. Quá trình truyền nhiệt ổn định là quá trình mà ở đó nhiệt độ
chỉ thay đổi theo không gian mà không thay đổi theo thời gian. Quá tinh truyền nhiệt
không ổn định là quá trình mà ở đó nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và thời gian.
-Nội dung bài này cho ta biết cách vận hành thiết bị , tìm được các thông số cần tính :

lưu lượng dòng nóng , lưu lượng dòng lạnh , nhiệt lượng trao đổi ,… Từ đó xác định
được hệ số truyền nhiệt thực nghiệm của thiết bị để so sánh với kết quả tính toán theo lý
thuyết và vẽ đồ thị thu được.
2.2 – Giới thiệu :
-Quá trình trao đổi nhiệt giữa 2 dòng lưu chất qua một bề mặt ngăn cách rất thường gặp
trong các lĩnh vực công nghệ hoá chất, thực phẩm, hoá dầu… Trong đó nhiệt lượng do
dòng nóng toả ra sẽ được dòng lạnh thu vào. Mục đích của quá trình nhằm thực hiện một
giai đoạn nào đó trong quy trình công nghệ, đó có thể là đun nóng, làm nguội, ngưng tụ
hay bốc hơi… Tuỳ thuộc vào bản chất quá trình mà ta sẽ bố trí sự phân bố của các dòng
sao cho giảm tổn thất, tăng hiệu suất của quá trình.
-Hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt cao hay thấp tuỳ thuộc vào cách ta bố trí thiết bị,
điều kiện hoạt động… Trong đó chiều chuyển động của các dòng có ý nghĩa rất quan
trọng.
2.3- Mục đích thí nghiệm :
-Biết vận hành thiết bị truyền nhiệt,hiểu nguyên lí đóng mở van để điều chỉnh lưu lượng
và hướng dòng chảy,biết những sự cố có thể xảy ra và cách xử lý tình huống
-Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng qua
một bề mặt ngăn cách là ống lòng ống,ống chùm và ống xoắn,...
-Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào 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 xuôi chiều và ngược chiều

2


-Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm của thiết bị từ đó so sánh với kết quả tính toán
theo lý thuyết
2.4- Cơ sở lý thuyết :
** Tính toán hiệu suất nhiệt độ

-Hiệu suất nhiệt độ trong quá trình truyền nhiệt của dòng nóng và dòng

-Hiệu suất nhiệt hữu ích của quá trình truyền nhiệt

Ta có:

** Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt
-Nhiệt lượng dòng nóng,dòng lạnh,nhiệt tổn thất

-Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

** Hệ số truyền nhiệt
*Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
-Trường hợp xuôi chiều

-Trường hợp ngược chiề

3


Cái nào lớn hơn thì là .Cái nào nhỏ hơn là

Diện tích truyền nhiệt:

Theo công thức:
Suy ra:
*Hệ số truyền nhiệt lý thuyết
Hệ số cấp nhiệt dòng nóng

2.5 - Số liệu thực hành thí nghiệm :

2.5.1.Trường hợp xuôi dòng
Bảng số liệu thô :
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Qnóng(l/ph)

Qlạnh(l/ph)

T1(nv)

T2(lv)

T3(nr)


T4(lr)

7
7
7
7
10
10
10
10
13
13
13
13
16
16
16
16

7
10
13
16
7
10
13
16
7
10

13
16
7
10
13
16

60
57
55
53
54
53
52
51
51
51
50
49
49
48
48
47

22
23
24
25
24
23

24
24
23
23
23
23
22
22
22
22

54
50
48
45
48
46
45
43
46
45
43
42
44
43
42
41

32
33

33
33
33
32
32
31
32
31
34
30
31
31
31
30
4


2.5.2:Trường hợp ngược dòng
Bảng số liệu thô :
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16

Qnóng(l/ph)
7
7
7
7
10
10
10
10
13
13
13
13
16
16
16
16

Qlạnh(l/ph)
7
10
13
16

7
10
13
16
7
10
13
16
7
10
13
16

T1(nv)
54
52
50
58
48
47
46
45
49
44
44
43
43
42
42
42


T2(lr)
31
27
27
26
27
26
26
27
26
25
26
25
25
25
27
24

T3(nr)
44
40
40
37
41
39
38
37
38
38

37
36
37
37
36
36

T4(lv)
28
25
27
25
25
24
25
26
24
24
25
24
24
24
25
23

2.6- Xử lý số liệu mẫu :
** Trường hợp xuôi dòng :
* Làm mẫu ở lần thực hiện thứ 1 ( STT 1 ) :
*Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong quá trình truyền nhiệt :


= 100 = 15.79 %
= = 26.31 %
Ta có :
= 60- 54 = 6
= 32-22 = 10
*Hiệu suất nhiệt hữu ích của quá trình truyền nhiệt :
5


= = 21.05 %
*Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng : Lấy pH20 = 1000 ( kg / m3 )
GN = N ( 10-3 / 60 ) pH20 = 7 ( 10-3 / 60 ) 1000 = 0.116 ( kg/s )

GL = L ( 10-3 / 60 ) pH20 = 7 ( 10-3 / 60 ) 1000 = 0.116 ( kg/s )

*Nhiệt lượng dòng nóng , dòng lạnh , nhiệt tổn thất :
=4132 6 = 2876.29 ( W )

= 4132 0.116 10 = 4841.44 (W)

= 2879.29 – 4841.44 = -1965.16 (W)

*Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt :
= ( 4841.44/2876.29 ) 100 = 168.32 %
*Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
= 60 – 22 = 38
= 54 – 32 = 22
Cái nào lớn hơn thì là .Cái nào nhỏ hơn là

= = 29.31

*Diện tích truyền nhiệt:
Với dtb = = .10-3 = 16.10-3 m
 = 16.10-3 6.9 = 0.35 m
Theo công thức:
*Xác định hệ số truyền nhiệt lý thuyết và thực nghiệm :
6


Ttb nóng = = = 57
Ttb lạnh = = = 27
Tra bảng 43, bảng 29 bảng tra cứu quá trình cơ học và thiết bị truyền nhiệt và truyền
khối, NXB ĐHQG TPHCM.
Tra bảng 1,1 bảng trị số quá trình thiết bị và truyền nhiệt ĐHCN TPHCM.
Ta được:
= 268 W/m2.K .
= 850 W/m2.K .
Với là hệ số dẫn nhiệt vật liệu thép không gỉ: 17.5 (W/m.K)
Ta có : = = =1mm


= = 201.56 (W/m2.K)

 = = 281.82 (W/m2.K)
 Tương tự cho các lần thực nghiệm xuôi dòng khác ( STT 2 -> STT 16 )
** Trường hợp ngược dòng :
* Làm mẫu ở lần thực hiện thứ 1 ( STT 1 ) :
*Hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong quá trình truyền nhiệt :

= 100 = 38.46 %
= = 11.54 %

Ta có :
= 54 - 44 = 10
= 31 – 28 = 10
*Hiệu suất nhiệt hữu ích của quá trình truyền nhiệt :

= = 25 %
7


*Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng : Lấy pH20 = 1000 ( kg / m3 )
GN = N ( 10-3 / 60 ) pH20 = 7 ( 10-3 / 60 ) 1000 = 0.116 ( kg/s )

GL = L ( 10-3 / 60 ) pH20 = 7 ( 10-3 / 60 ) 1000 = 0.116 ( kg/s )

*Nhiệt lượng dòng nóng , dòng lạnh , nhiệt tổn thất :
=4155.22 10 = 4820.06( W )

= 4178.22 0.116 3 = 1453.89 (W)

= 4820.06 – 1453.89 = 3366.17 (W)

*Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt :
= ( 1453.89/4820.06 ) 100 = 30.16 %
*Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm
= 54 – 31 = 23
= 44 – 28 = 16
Cái nào lớn hơn thì là .Cái nào nhỏ hơn là

= = 19.31
*Diện tích truyền nhiệt:

Với dtb = = .10-3 = 16.10-3 m
 = 16.10-3 6.9 = 0.35 m
Theo công thức:
*Xác định hệ số truyền nhiệt lý thuyết và thực nghiệm

Ttb nóng = = = 49
8


Ttb lạnh = = = 29.5
Tra bảng 43, bảng 29 bảng tra cứu quá trình cơ học và thiết bị truyền nhiệt và truyền
khối, NXB ĐHQG TPHCM.
Tra bảng 1,1 bảng trị số quá trình thiết bị và truyền nhiệt ĐHCN TPHCM.
Ta được:
= 284 W/m2.K .
= 750 W/m2.K .
Với là hệ số dẫn nhiệt vật liệu thép không gỉ: 17.5 (W/m.K)
Ta có : = = =1mm


= = 203.6 (W/m2.K)



= = 715.19 (W/m2.K)

 Tương tự cho các lần thực nghiệm ngược dòng khác ( STT 2 - STT16 )
2.7 – Kết quả thu được từ xử lý mẫu :
2.7.1.Trường hợp xuôi dòng
Bảng kết quả tính toán hiệu suất nhiệt độ

ST
T
1
2
3
4

(%)
6
7
7

10
10
9
8

8
5
6
7
8
9
10
11
12

6
7
7

8
5
6
7
7

9
9
8
7
9
8
11
7

15.79
20.59
22.58
28.57
20
23.3
25
29.63
17.86
21.43
25.92
26.92

26.31
29.41

29.03
28.57

21.05
25
25.8
25.57

30
30
28.57
25.92
32.14
28.57
40.74
26.92

25
26.67
26.78
27.78
25
25
33.33
26.92
9


13
14

15
16

5
5
6
6

9
9
9
8

18.52
19.23
23.07
24

33.33
34.61
34.61
32

25.92
26.92
28.85
28

Bảng kết quả tính toán hệ suất truyền nhiệt
STT

1

0.116

0.116

2876.2
9

2

0.116

0.167

3355.6
7

3

0.116

0.216

3355.6
7

4

0.116


0.267

3835.0
5

5

0.167

0.116

6
7

0.167
0.167

0.167
0.216

4140.8
6
4831
4831

8

0.167


0.267

5521.1
5

9
10

0.216
0.216

0.116
0.167

11

0.216

0.216

4463.2
5355.8
5
6248.4
8

12

0.216


0.267

6248.4
8

13

0.267

0.116

14

0.267

0.167

5517.0
2
5517.0
1

4841.4
4

1965.1
6
6970.0
1
3614.3

4
8113.59
4757.9
2
8914.9
4
5079.8
9
4357.3 -216.44
1
6273
-1442
7212.0
8
2381.0
8
7800.5
7
2279.4
2
4357.3 -105.9
5576.0 -220.16
1
9916.6
1
3668.1
3
7800.5
7
1552.0

8
4357.3
1159.72
6273.0
-756
1

168.32
207.7
241.78
232.45
105.22
129.84
149.28
141.28
97.63
104.11
158.7
124.83
79
113.7
10


15

0.267

0.216


6620.4
2

8113.59

16

0.267

0.267

6620.4
2

8914.9
3

1493.1
7
2294.5
2

122.55
134.65

Bảng tính toán kết quả hệ số truyền nhiệt
ST
T
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11

Klt
4841.44
6970.01
8123.76
8885.57
4374.33
6251.79
7222.7
7780.01
4376.25
5558.37
9929.03

38
34
31
28
30
30
28

27
28
28
27

22
17
15
12
15
14
13
12
14
14
9

29.31
24.55
22.07
18.9
21.66
21.02
19.57
18.52
20.22
20.22
16.4

0.35

0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35

201.56
227.72
307.58
315.43
203.58
228.22
309.11
316.72
203.11
228.36
310.42

12
13
14
15

7783.43
4378.18

6254.54
8130.9

26
27
26
26

12
13
12
11

18.13
19.18
18.13
17.46

0.35
0.35
0.35
0.35

317.42
202.5
228.3
310.12

16


8897.3

25

11

17.07

0.35

317.94

281.82
393.02
437.62
584.43
545.96
656.99
705.77
853.03
634.35
761.37
1095.6
8
991.85
823.92
871.95
1086.7
1
1111.69


Biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa K thực nghiệm và K lí thuyết

11


1200
1000
800
600
400
200
0

1

2

3

4

5

6

7

8


9

10 11 12 13 14 15 16

Với 1:K lí thuyết,2:K thực nghiệm
Nhận xét:khi tăng lưu lượng hệ số truyền nhiệt sẽ tăng theo

2.7.2.Trường hợp ngược dòng

Bảng tính toán kết quả hiệu suất nhiệt độ
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

10
12
10
11
7

8
8
8
11
6
7
7
6

3
2
1
1
2
2
1
1
2
1
1
1
1

38.46
44.44
41.67
47.82
30.43
34.78
38.09

42.1
44
30
36.84
36.84
31.58

11.54
7.4
4.17
4.35
8.69
8.7
4.76
5.26
8
5
5.26
5.26
5.26

(%)
25
25.93
22.92
26.09
19.56
21.74
21.43
23.68

26
17.5
21.05
21.05
18.42
12


14
15
16

5
6
6

1
2
1

27.78
35.29
31.58

5.56
11.76
5.26

16.67
23.53

18.42

Bảng tính toán kết quả hiệu suất truyền nhiệt
STT
1

0.116

0.116

2

0.116

0.167

3

0.116

0.216

4

0.116

0.267

5


0.167

0.116

6

0.167

0.167

7

0.167

0.216

8

0.167

0.267

9

0.216

0.116

10


0.216

0.167

11

0.216

0.216

4820.0
6
5784.0
7
4820.0
6
5302.0
6
4857.4
5
5551.3
8
5551.3
8
5551.3
8
9872.8
1
5385.1
7

6282.7

12

0.216

0.267

6282.7

13

0.267

0.116

14

0.267

0.167

15

0.267

0.216

16


0.267

0.267

6656.6
7
5547.2
2
6656.6
7
6656.6
7

1453.8
9
1395.4

3366.1
7
4388.6
7
902.41 3917.6
4
115.48 4186.5
8
969.26 3888.1
9
1395.4 4155.9
8
902.41 4648.9

6
1115.48 4435.8
9
969.26 8903.5
5
697.7
4687.4
7
902.41 5380.2
8
1115.48 5167.2
1
484.63 6172.0
4
697.7
4849.5
2
1804.8 4851.8
3
4
1115.48 5541.1
8

30.16
24.12
18.72
21.04
19.95
25.13
16.25

20.09
9.81
12.95
14.36
17.75
7.28
12.57
27.13
16.75

Bảng tính toán kết quả hệ số truyền nhiệt
13


STT

Klt

14


1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16

1457.47
1390.2
902.41
1112.41
973.14
1390.82
903.83
1111.92
973.57
695.56
903.83
1112.9
486.89
695.56
1807.26
1113.39

23
25
23
22
21

21
20
18
23
19
18
18
18
17
15
18

16
15
13
12
16
15
13
11
14
14
12
12
13
13
11
13

19.31

19.6
17.55
16.52
18.41
17.85
16.27
14.23
18.15
16.39
14.81
14.81
15.38
14.93
12.91
15.38

0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35
0.35

0.35
0.35

715.19
846.66
788.35
922.22
751.64
886.28
972.99
1112.79
1557.95
941.89
1216.09
1215.58
1235.83
1061.43
1472.91
1236.33

203.6
225.77
306.45
313.48
201.2
225.92
307.57
315.99
200.79
226.09

308.69
316.29
200.62
226.48
309.67
316.65

Biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa K thực nghiệm và K lý thuyết

1800
1600
1400
1200
1000

Ktn
Klt

800
600
400
200
0

1

2

3


4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

Với 1:K lí thuyết,2:K thực nghiệm
Nhận xét:khi tăng lưu lượng hệ số truyền nhiệt sẽ giảm

2.8 . Kết luận :
15


Thiết bị truyền nhiệt loại đường ống sử dụng trong bài thí nghiệm này có thể sử dụng
được cho 4 bài: ống lồng ống Đồng, ống lồng ống Inox, ống xoắn, ống chùm. Khảo sát
quá trình truyền nhiệt trong hai trường hợp chảy xuôi chiều và chảy ngược chiều.
Thiết bị dễ tháo lắp dễ dàng khi thay bộ phận, nhưng một vài chỗ còn
khiếm khuyết như không có bộ phận cách nhiệt giữa nồi đun với môi
trường bên ngoài, không có bộ phận cách nhiệt với giữa đường ống với
môi trường bên ngoài để giảm tối thiểu nhiệt tổn thất , bộ điều khiển sử
dụng là loại ON-OFF nên độ trễ thời gian lớn, đầu dò nhiệt độ hay đo
sai, vị trí đặt đầu dò không chính xác (sử dụng đầu dò “xịn” chưa đủ mà
cái chính là ta phải đặt đúng vị trí trong dòng chảy). Để cải thiện những
điều này thì khó thực hiện, cần phải có thêm thời gian và công sức.


2.9 . Tài liệu tham khảo :
[1]. Các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học (2017 ); TT Máy và Thiết Bị; Trường
ĐH Công Nghiệp tp HCM; tr54-66 .
[2]. Bảng tra cứu quá trình cơ học, truyền nhiệt-truyền khối (2010); Bộ môn máy và thiết
bị trường ĐH Bách Khoa tp HCM.

16