Bài 2 ống lồng ống-U

7/27/2019 Bài 2 ống lồng ống-U

http://slidepdf.com/reader/full/bai-2-ong-long-ong-u 1/10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN MÁY-THIẾ T BỊ

---oOo---

BÁO CÁO THỰ C HÀNH

Môn H ọc :

CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾ T BỊ

TRUY ỀN NHIỆT

GVHD : NGUYỄN ĐỨ C VINH

SVTH : VŨ VĂN ĐƯƠNG

LỚ P : DHHO7

TỔ : 2 HỌC KÌ: 1

NĂM HỌC : 2013-2014

Tháng 11 năm 2013



BÀI 2: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNGVÀ ỐNG CHÙM CHỮ U

2.1. Mục đích thí nghiệm Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiế p giữa 2 dòng

chất lỏng qua một bề mặt ngăn cách.

Tính toán hiệu suất toàn phần dựa vào cân bằng nhiệt lượ ng ở những lưu lượ ng dòng

khác nhau.

Khảo sát ảnh hưở ng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong trườ ng

hợ p xuôi chiều của 2 thiết bị ống lồng ống và ống chùm chữ U.

Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm K TN của thiết bị ống lồng ống và ống chùm

chữ U từ đó so sánh vớ i k ết quả tính toán theo lý thuyết K LT .

2.2. Thực nghiệm

2.2.1. K ết quả thí nghiệm

2.2.1.1. Kh ảo sát quá trình truy ền nhi ệt ố ng xo ắn trên thi ế t b ị ố ng l ồng ố ng

TN V N

(lít/phút)V L

(lít/phút)T1

(°C)T2

(°C)T3

(°C)T4

(°C)1 8 8 36 35 72 64

2 8 10 36 35 68 56

3 8 16 37 35 64 52

4 10 8 36 35 63 55

5 10 10 36 35 60 52

6 10 16 38 35 57 49

7 16 8 36 35 55 50

8 16 10 37 35 53 48

9 16 16 39 35 52 46

2.2.1.2. Kh ảo sát quá trình truy ền nhi ế t ố ng xo ắn trên thi ế t b ị ố ng chùm ch ữ U

TN V N (lít/phút) V L(lít/phút) T5 (°C) T6 (°C) T7 (°C) T8 (°C)1

4

37 64 26 52 37

2 30 64 25 58 30

3 29 64 24 61 29

4 29 63 24 49 29

5

7

31 63 25 58 31

6 31 63 24 55 31

7 30 63 24 52 30

8 29 63 24 45 29

9

10

32 62 25 59 32

10 31 62 24 54 3111 29 62 23 54 29

12 29 61 23 47 29

13 16 33 60 24 56 33



14 30 61 24 57 30

15 30 61 23 55 30

16 30 59 23 49 30

2.2.2. Xử lý k ết quả thí nghiệm

2.2.2.1. Trên thi ế t b

ị ố ng l

ồng

ố ng

Bảng 1.1: Hiệu suất nhiệt độ

TN∆T N (°C)

∆T L (°C)

N (%)

L

(%) i

(%)1 8 1 21.62 2.70 12.16

2 12 1 36.36 3.03 19.70

3 12 2 41.38 6.90 24.14

4 8 1 28.57 3.57 16.07

5 8 1 32.00 4.00 18.00

6 8 3 36.36 13.64 25.007 5 1 25.00 5.00 15.00

8 5 2 27.78 11.11 19.44

9 6 4 35.29 23.53 29.41

Bảng 1.2: Hiệu suất truyền nhiệt

TN G N (kg/s)

G L(kg/s)

Q N (W)

Q L(W)

Q f (W)

H (%)

1 0.131 0.132 4387.36 552.26 3835.11 12.59

2 0.131 0.165 6589.58 690.32 5899.26 10.48

3 0.131 0.264 6595.26 2208.79 4386.47 33.494 0.164 0.132 5494.87 552.26 4942.61 10.05

5 0.164 0.165 5498.41 690.32 4808.09 12.55

6 0.164 0.264 5501.96 3312.83 2189.13 60.21

7 0.263 0.132 5502.55 552.26 4950.29 10.04

8 0.263 0.165 5504.91 1380.49 4124.42 25.08

Bảng 1.3: Hệ số truyền nhiệt

TNQ N (W)

∆t max

(°C)∆t mi n (°C)

∆t log (°C)

K TN (W/m2K)

αN

(W/m2K)

αL

(W/m2K)K LT

(W/m2K)

1 4387.36 37 28 32.29 569.35 4290.81 2222.41 1254.232 6589.58 33 20 25.96 1063.69 3717.47 2721.62 1332.07

3 6595.26 29 15 21.24 1301.39 3465.28 4068.53 1541.66

4 5494.87 28 19 23.21 992.07 4210.60 2343.22 1284.45

5 5498.41 25 16 20.17 1142.53 4017.96 2848.14 1400.02

6 5501.96 22 11 15.87 1452.80 3854.60 4243.42 1641.02

7 5502.55 20 14 16.82 1370.70 5577.72 2446.93 1424.00

8 5504.91 18 11 14.21 1622.91 5440.56 2965.76 1574.13

9 6608.01 17 7 11.27 2456.97 5345.31 4372.62 1886.57

2.2.2.2. Trên thi ế t b ị ố ng chùm ch ữ U

Bảng 1.4: Hiệu suất nhiệt độ

TN∆T N (°C)

∆T L (°C) N L i



(%) (%) (%)1 8 9 30.77 34.62 32.69

2 8 6 38.10 28.57 33.33

3 8 4 42.11 21.05 31.58

4 8 3 50.00 18.75 34.38

5 9 12 28.13 37.50 32.81

6 9 9 32.14 32.14 32.147 9 7 36.00 28.00 32.00

8 8 6 36.36 27.27 31.82

9 8 12 25.00 37.50 31.25

10 7 10 25.00 35.71 30.36

11 8 8 32.00 32.00 32.00

12 8 5 38.10 23.81 30.95

13 6 13 19.35 41.94 30.65

14 6 11 21.43 39.29 30.36

15 6 9 24.00 36.00 30.00

16 7 7 31.82 31.82 31.82

Bảng 1.5: Hiệu suất truyền nhiệt

TN G N (kg/s)

G L

(kg/s)Q N (W)

Q L

(W)Q f (W)

H (%)

1 0.131 0.132 4396.8 4965.0 -568.18 112.92

2 0.131 0.165 4401.6 4138.8 262.73 94.03

3 0.132 0.215 4403.5 3587.8 815.70 81.48

4 0.132 0.264 4406.3 3312.1 1094.16 75.175 0.164 0.132 6175.7 6617.9 -442.17 107.16

6 0.164 0.165 6181.1 6206.3 -25.21 100.41

7 0.164 0.215 6185.1 6276.6 -91.51 101.48

8 0.164 0.264 5502.0 6623.5 -1121.59 120.39

9 0.213 0.132 7135.6 6617.9 517.73 92.74

10 0.213 0.165 6248.4 6895.1 -646.73 110.35

11 0.213 0.215 7146.4 7172.5 -26.05 100.36

12 0.214 0.264 7152.5 5519.0 1633.51 77.16

13 0.262 0.132 6586.7 7168.6 -581.89 108.83

14 0.262 0.165 6591.0 7583.8 -992.82 115.06

15 0.263 0.215 6596.7 8069.9 -1473.19 122.33

16 0.263 0.264 7701.9 7726.6 -24.73 100.32

Bảng 1.6: Hệ số truyền nhiệt

TNQ N (W)

∆t max

(°C)∆t mi n (°C)

∆t log (°C)

K TN

(W/m2K)

αN

(W/m2K)

αL

(W/m2K)K LT

(W/m2K)1 4396.8 26 9 16.02 253.28 30638.16 576.45 539.63

2 4401.6 21 7 12.74 318.84 31003.14 2001.80 1619.38

3 4403.5 19 7 12.02 338.24 31198.84 2447.69 1900.00

4 4406.3 16 5 9.46 430.10 31528.10 2870.17 2146.64

5 6175.7 32 11 19.67 289.89 36586.02 584.70 548.45

6 6181.1 28 10 17.48 326.38 36554.62 2039.42 1657.26

7 6185.1 25 9 15.66 364.57 36729.23 2489.84 1943.36

8 5502.0 22 8 13.84 366.99 37062.42 2893.69 2182.10



9 7135.6 32 12 20.39 323.03 45173.99 584.70 550.01

10 6248.4 28 11 18.20 317.00 45059.21 2046.27 1676.16

11 7146.4 25 9 15.66 421.23 45260.87 2497.93 1967.96

12 7152.5 21 8 13.47 490.15 45718.13 2906.37 2214.06

13 6586.7 31 12 20.02 303.72 53337.14 585.29 551.56

14 6591.0 28 11 18.20 334.38 53193.21 2053.26 1690.49

15 6596.7 25 10 16.37 371.98 53439.72 2483.53 1972.0716 7701.9 22 8 13.84 513.73 53900.77 2902.67 2228.28

2.2.3. Đồ thị

2.3. Nhận xét và bàn luận

2.3.1. Nhận xét

2.3.2. Bàn luận

2.4. Tài liệu tham khảo

[1]. Bộ môn máy và thiết bị, Bảng tra cứu quá trình cơ học, truyề n nhiệt – truyề n khố i, NXBĐại học Quốc gia TP.HCM, 2012.

[2]. Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất (Khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội), S ổ tay Quá trình và thiế t bị công nghệ hóa chấ t t ậ p 1, NXB Khoa học và kĩ thuật,

1978.

[3]. Khoa máy và thiết bị, Quá trình thiế t bị truyề n nhiệt , Đại học Công nghiệ p TP.HCM,

2011.

[4]. Khoa công nghệ hóa học, giáo trình hướ ng d ẫ n thự c hành QTTB truyề n nhiệt , Đại học

Công nghiệ p TP.HCM, 2012.

[5]. Lý Ngọc Minh, Quá trình thiế t bị truyề n nhiệt ( Ứ ng d ụng trong công nghiệ p và môi

trườ ng), Đại học Công nghiệ p TP.HCM, NXB khoa học và k ỹ thuật, 2007.

2.5. Phụ lục

2.5.1 Các công thứ c sử dụng và số liệu tra cứ u

- Hiệu số nhiệt độ các dòng – hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt

Lưu lượ ng của dòng nóng:

⁄ - Lưu lượ ng của dòng lạnh:

⁄

- Nhiệt lượ ng của dòng nóng tỏa ra:



- Nhiệt lượ ng của dòng lạnh thu vào:

- Nhiệt lượ ng tổn thất:

- Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

Xác định hệ số nhiệt độ hữ u ích

Trườ ng hợp 2 lưu thể chảy xuôi chiều

Trườ ng hợp 2 lưu thể chảy ngượ c chiều

ế { ế {

H ệ số truyề n nhiệt

Trong đó dtb : đườ ng kính trung bình của thiết bị (m)

D: đườ ng kính ngoài của thiết bị truyền nhiệt (m)

dn : đườ ng kính ngoài của ống trong (m)

dt : đườ ng kính trong của ống trong (m)

n : số ống chùm thiết bị

L : chiều dài của ống trong thiết bị (m)



1.5.2. Tính mẫu

*Số liệu trong trườ ng hợp 2 lưu thể chảy xuôi chiều

TNVN

(lít/phút)VL

(lít/phút)T1

(°C)T2

(°C)T3

(°C)T4

(°C)1 8 8 36 35 72 64

TN∆TN (°C)

∆TL (°C)

N (%)

L

(%) i

(%)1 8 1 21.62 2.70 12.16

- Hiệu số nhiệt độ các dòng – hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt

TN GN

(kg/s)GL

(kg/s)QN (W)

QL

(W)Qf (W)

H(%)

1 0.131 0.132 4387.36 552.26 3835.11 12.59

- Lưu lượ ng của dòng nóng:

(vớ i Ttb=680C, =981.2 kg/m3)

- Lưu lượ ng của dòng lạnh:

⁄

(Vớ i Ttb=35.50C, =991.66 kg/m3)

- Nhiệt lượ ng của dòng nóng tỏa ra:

(Vớ i C N=4191.99 J/Kg.K, ở 680C)

- Nhiệt lượ ng của dòng lạnh thu vào:



(Vớ i CL=4176.74 J/Kg.K, ở 35.50C)

- Nhiệt lượ ng tổn thất:

- Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

TNQN (W)

∆tmax

(°C)∆tmi n (°C)

∆tlog

(°C)K TN

(W/m2K)

αN

(W/m2K)

αL

(W/m2K)K LT

(W/m2K)1 4387.36 37 28 32.29 569.35 4290.81 2222.41 1254.23

Xác định hệ số nhiệt độ hữ u ích

Do 2 lưu thể chảy xuôi chiều nên

(0C)

- Đường kính tương đương của ống lồng ống:

- Diện tích truyền nhiệt trong thiết bị Inox:

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm :

- Tính vận tốc chảy trong dòng nóng

⁄

- Tính Reynold của dòng nóng:

Tại 680C có = 981.2 kg/m3, = 4.6 (N.s/m2)

- Tính chuẩn số Pr của dòng nóng:



Tại 680C có C N=4191.99 J/Kg.K , W/m.K

- Tính chuẩn số Nusselt :

Vì Re N 10000 nên lưu chất chảy xoáy

( )

- Tính hệ số cấ p nhiệt dòng nóng :

- Tính vận tốc chảy trong dòng lạnh :

Với đường kính tương đương dòng lạnh :

ướ ướ

[

]

- Tính Renold của dòng lạnh:

Tại 35.50C có = 991.66 kg/m3, = 8.68 (N.s/m2)

- Tính chuẩn số Pr của dòng lạnh:

Tại 35.50C có CL=4176.74 J/Kg.K , W/m.K

-

Tính Nusselt của dòng lạnh:Vì ReL 10000 nên lưu chất lạnh chảy xoáy



( )

( ) ( )

- Hệ số truyền nhiệt của dòng lạnh ở 35,50C là:

- Tính hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết :

Do

< 2 nên ta áp dụng công thức của tườ ng phẳng:

∑

Documents

Bài 2 ống lồng ống-U