TN_Ky Thuat Nhiet

8/12/2019 TN_Ky Thuat Nhiet

1/35

TRNG I HC DU KH VIT NAMKHOA DU KH

THC HNH KTHUT NHIT

(Ti liu lu hnh ni b)

Dng cho Sinh vin bc i Hc Trng i Hc Du Kh Vit Nam

GVHD: ThS. Trn Quang Khi

B Ra - Vng Tu, ngy 02 thng 04 nm 2014


2/35

NI QUY PHNG TH NGHIM

Vo th nghim phi ng gi, ng nhm, i tr 10 pht s khng c vo phng vc xem nh vng mt khng c l do;

Chu s hng dn, phn cng ca ging vin v cn b Qun l phng Th nghim;

Khng ty tin ra vo, i li trong gi th nghim;

Trc khi lm th nghim phi hiu k v mc ch, yu cu, ni dung ca bi thnghim, nm vng l thuyt v c ch hot ng trc khi vn hnh thit b lm thnghim;

ng k v k tn vo s s dng cc thit b, my mc c tnh cht k thut v cngngh cao khi vn hnh;

Khng t vn hnh, tho lp, di chuyn cc my mc, thit b, ti sn trong phng Thnghim khi cha c php ca cn b hng dn cng nh cn b Qun l phng Thnghim;

Trong qu trnh th nghim, nu pht hin c hin tng h hng hoc mt an ton phidng th nghim v bo ngay cho cn b hng dn cng nh cn b Qun l phng Thnghim;

Tuyt i khng c mang cc cht gy n, gy chy, ru bia vo phng Th nghim;

C thc gi gn, tit kim, bo qun my mc,thit b trong tin trnh th nghim, bom an ton th nghim;

Cc trang thit b, dng c, ha cht... phng Th nghim phi s dng ng mc ch,ng quy trnh k thut, tit kim, nu lm h hng mt mt do li ch quan ty theomc v tnh cht phi nhn k lut v phi bi thng theo quy nh;

Sau mi bui th nghim phi kim tra, v sinh v sp xp li cc trang thit b th nghimng vi v tr ban u;

Khi ra khi phng Th nghim phi kim tra tnh an ton cc thit b in.


3/35

MT SLU TRONG QU TRNH THC HNH

Khi bc chn vo phng th nghim, tt c chng ta cn hiu r nhng nguyntc an ton lm vic trong phng th nghim ni chung v cc hng dn an ton chotng phng nghim ni ring. t , m bo an ton cho chnh bn thn chng ta vnhng ngi xung quanh, cng nh m bo an ton cho mi trng sng.

I. Trang b bo hSinh vin lun c khuyn khch s dng eo knh bo h khi lm vic trong

phng th nghim: trong lc thc hnh cng nh trong lc khng thc hnh (v d: khivit nht k phng th nghim, hay thm quan, hay chi l n gin ng trong

phng).

i giy kn mi v qun di, khng i xng an hay qun sooc vo phng thnghim. Nn n mc ngn ngng, thoi mi khi khi lm th nghim.

Tc di cn ct gn li, khng la xa.

Ch cc bi th nghim u c lin quan n in v nhit cao nn cn kimtra an ton in trc v trong khi thc hnh. Gng tay len c khuyn khch s dngnhm hn ch cc tn thng tay do nhit cao.

Khng nhn vo ngun nh sng, n c th gy tn thng mt.

Ngun sng s nng ln trong qu trnh th nghim. Khi quay hoc chnh, chdng tay nm mu en gn thc o. Trnh tay chm lp v cu en khi nang sng.

Ngun nhit tr nn nng trong qu trnh th nghim. N c mt lp y bov mu trng. Khng y tay vo phn mu en hnh trn ca ngun nhit.

Nhit phng nn c ci t khong 20oC v nh sng nn dng nh sngn trong nh.

B tr thit b sao cho lng ca ngun sng hng vo tng trnh tc ngphn x c nh hng n b o cng sng.

Khi di chuyn xung quanh thit b, n s nh hng n mc sng v mcnhit o c. V th, nn gi yn trnh di chuyn khong 1 pht trc khi cs liu.

Ngun nhit c mt cng tc nhit bn trong, vn hnh khong 150oC, v ldo ny, nn gi nhit ngun nhit khng cao hn 140oC c kt qu tt.

II. Hot ngNghim cm n, ung trong phng th nghim

Cp, ti vo ng ni quy nh

Ra tay trc khi ra khi phng th nghim,


4/35

NI DUNG

Trang

GII THIU ........................................................................................................... 5

Bi 1: TRUYN NHIT QUA VCH NGN........................................................ 6

Bi 2: TRUYN NHIT I LU V CNG BC ........................................ 11

Bi 3: TRUYN NHIT BC X ........................................................................ 20


5/35

GII THIU

Gio trnh thc hnh Kthut Nhit c bin son cho sinh vin nm thIII caTrng i hc Du kh Vit Nam.

Gio trnh bao gm 4 bi th nghim c bn, minh ha cho nhng tnh cht vphng thc truyn nhit ph bin trong thc t sn xut v i sng bao gm truynnhit qua ng, truyn nhit trong cc tm phng, qu trnh i lu nhit v bc xnhit.Chnh v vy, thc hnh Kthut Nhit sgip sinh vin lm quen vi nhng qu trnhnhit c bn trong phng th nghim, ng thi gip sinh vin hiu su hn v nhngkin thc truyn nhit c hc trn lp.

c ththc hnh th nghim tt sinh vin cn phi chun bbi trc khi tin hnh

thc hnh. Cthnh sau:- Xem kphn c sl thuyt v cc phng php tnh ton truyn nhit.- Nm vng cc thao tc lp t vn hnh thit b.- Cn thn trong qu trnh thao tc, m bo tun thquy trnh thc hnh.

Sliu cn c ghi chp y theo yu cu v trung thc trong qu trnh thc nghim.


6/35

BI 1: TRUYN NHIT QUA VCH NGN

I. C sl thuytTruyn nhit qua vch ngn l kiu truyn nhit rt phbin. N cho php hai lu cht

trao i nhit cho nhau t n gi trnhit mong mun (nhm gia nhit, gii nhit,)m khng c sha trn gia hai dng lu cht. iu ny c ngha thc tin rt to lnv sau khi trao i nhit, tnh cht v thnh phn ca cc dng lu cht l khng thay iso vi trc .

1.Truyn nhit qua cu trc dng ng:Thit btruyn nhit qua ng l kiu thit btruyn nhit vng n gin. N gm haing, mt ng nm trong ng kia. ng ngoi c gi l v. ng trong dn nc nng,ng ngoi dn nc lnh. Nhit c truyn gia hai ng. Trong mt thit b truynnhit, nhit c truyn tdng nng qua dng lnh.

Thit bc thc thit kvn hnh hai ch: chy cng chiu (parallel flow) vchy ngc chiu (counter flow):

Thng skthut:

- ng ngoi (v): nha trong sut, ng knh ngoi 30mm, ng knh trong 20 mm.- ng trong: thp khng r, ng knh ngoi 12mm, ng knh trong 10mm.- Din tch trao i nhit trung bnh: 0.02 m2

2.Truyn nhit qua cu trc dng tmTruyn nhit qua cu trc tm l kiu thit btruyn nhit hiu quv nhgn. Chnh viu ny nn n p dng rng ri cho cc khng gian bgii hn. c pht minh nm1923 bi Richard Seligman, n bao gm cc tm kim loi c xp lp, ngn cch bicc lp m. Cc tm c cc l, nn dng nc nng v lnh chy qua li xuyn qua ccl. Cc dng hon ton tch bit nhng truyn nhit gia chng vn xy ra qua cc tmkim loi.


7/35

Hnh trn m thot ng ca thit bhai ch: chy cng chiu (parallel flow) vchy ngc chiu (counter flow):

Thng skthut:

a. 4 tm thp khng r, din tch mi tm: 0.005 m2b. Din tch truyn nhit trung bnh: 0.02 m2

Kch cv slng tm trao i nhit xc nh khnng ca thit btrao i nhit. Cngnhiu tm, din tch trao i nhit cng ln, nhng tng trlc ca dng. Trong thit b,nhit c truyn tdng nng qua dng lnh.

3.Phng trnh cn bng nhitVn tc truyn nhit l hm sca lu lng, s thay i nhit v nhit dung ringca lu cht (nhit trung bnh).

*

p.Q m.c T

Trong mt thit bl tng, khng c tn tht nhit hay hp thnhit tmi trng xungquanh, dng lnh hp thtt cnhit tdng nng. Nn vn tc truyn nhit l:

* * *

e a H pH. H C pC. CQ Q Q m .c T m .c T

Tnh theo lu lng dng:

* * *

e a H H pH. H C C pC. CQ Q Q V . .c T V . .c T

Trong thc t, dng nng v lnh lun c nhit khc bit vi nhit mi trng v

lun c truyn nhit qua cc vch ca thit b. V d, nhit tphng struyn vo dnglnh. Hnh di y cho thy dng vo, dng ra v tn tht nhit/hp thnhit trong qutrnh trao i nhit ca hthng.

Counter flowParallel flow


8/35

i. Hscn bng nng lng ca cc dng: m tmi quan hgia nng lng hp

thv pht x*

aEB *

e

QC

Q

* *

e aQ Q tn tht nhit/hp thnhit tmi trngii.Hiu sut truyn nhit ca dng nng: t l thay i nhit trong dng nng chia

cho chnh lch gia nhit ti a v ti thiu ca dng nng v dng lnh

H1 H2H

H1 C1

T T.100

T T

iii. Hiu sut truyn nhit ca dng lnh: t l thay i nhit trong dng lnh chiacho skhc bit gia nhit ti a v ti thiu ca dng nng v dng lnh.

C2 C1H

H1 C1

T T.100

T T

iv.Hiu sut nhit trung bnhH C

2

v.Chnh lch nhit trung bnh logarit (LMTD)H2 C2 H1 C1

H2 C2

H1 C1

(T T ) (T T )LMTD

T Tln

T T

vi.Hstruyn nhit*

e

x

QU

A LMTD (A din tch bmt truyn nhit)

II. Tin hnh th nghim:


9/35

1. Kt ni thit b- Lp t b th nghim truyn nhit qua cu trc ng vo h thng gim st v o

lng, cnh cc cht nh v.

- Lp t cc u ng nc vo btruyn nhit theo sm ttrn b th nghim(ch : 2 chcng chiu v ngc chiu)

- Kt ni cc cm bin:Cng chiu Ngc chiu

Thit b Bng iu khin Thit b Bng iu khinTH1(Hot in) TH1(Hot supply) TH1(Hot in) TH1(Hot supply)TH2(Hot out) TH2(Hot return) TH2(Hot out) TH2(Hot return)TH3 TH3 TH3 TH3TC1(Cold in) TC1(Cold supply) TC2(Cold out) TC1(Cold supply)TC2(Cold out) TC2(Cold return) TC1(Cold in) TC2(Cold return)

TC3 TC3 TC3 TC3

2. Cc bc tin hnhi.Mc ch th nghim:ii.Cc bc tin hnh:- Lp t bth nghim truyn nhit vo vtr- Chn chthc nghim:

+ Cng chiu

+ Ngc chiu.

- Kt ni cc cm bin tbthc nghim vo bng iu khin

- Mchng trnh VDAS, chn thit b, mn hnh hin thtrn bng iu khin.

- Mvan hon ton cp nc cho hthng tngun tng.

- Bt ngun cp in cho hthng


10/35

- Bm y nc cho bgia nhit bng cch nhn nt Press to fill tank cho nkhi n full sng

- Bt b gia nhit, dng nt trn b iu khin ci t nhit ca b gia nhit(nhn nt tri hin th nhit ca bnh nc nng, chn nt ln xung chnh nhit , xong chn nt tri trli, gia nhit sbt u hot ng).

- Khi nhit trong bnh nc nng n nh, t gi trci t:

iu chnh lu lng dng nc lnh qua thit btheo gi tryu cu.

iu chnh lu lng dng nc nng theo gi tryu cu. i qu trnh truynnhit n nh (khong 5 pht)

- Ghi nhn nhit phng th nghim

- Ghi nhn nhit trong bnh nc nng.

- Chy chng trnh, ghi nhn nhit dng nng v dng lnh (5 gi tr, ly trung

bnh)- Lu trdliu. Ghi chp vo bng kt qutnh ton.

- Tin hnh thc nghim vi cc gi trthc nghim khc:

+ Thay i lu lng:

Nc nng Nc lnhNhit : 60oC Nhit : Mi trng

3 l/ph 3 l/ph3 l/ph 2 l/ph3 l/ph 1 l/ph

+ Thay i nhit (thay i ng lc truyn nhit)

Nc nng Nc lnhLu lng: 3 l/ph Lu lng: 2 l/ph

60 oC Nhit : Mi trng50 oC Nhit : Mi trng40 oC Nhit : Mi trng

3. Kt quth nghim: Ghi chp theo mu bo co4. Yu cu:

- Vthnhit theo dng chuyn ng cho mi dng (ch ngc chiu vcng chiu vring)

- Tnh ton s thay i nhit ca mi dng v nhit trung bnh cho midng.

- Tnh ton chnh lch nhit trung bnh logarit v hstruyn nhit- Tnh ton nhit hp th, nhit thi, hsnhit trung bnh.- So snh hai loi thit btrao i nhit- Tnh ton (ghi nhn) cc thng svt l ca cc dng (lp bng)


11/35


12/35

cch tnhin trong khi lu cht v do tip xc. iu kin bnh thng, trng lc llc dn ng nh hng n svn chuyn khi cht lu, v vy nh hng n silu.

e. i lu cng bcL qu trnh di chuyn khi lu cht do ngoi lc, lm di chuyn khi khng kh xungquanh hoc i qua bmt. Schuyn ng cng bc lm khng kh thay nhau tipxc vi bmt nng ca vt th, truyn nhit cho nhau. Vn tc khng kh cng cao,nhit truyn tvt thra ngoi cng nhanh.

dn nhit ca khng kh trong khong 0 -100oC

Dng kh v gim p:

Bmt phng khng cn trdng kh v dng kh khng i qua bmt.

Bmt dng thanh tip xc trc din dng kh. N lm cho dng kh bchy ri v thayi vn tc gia v xung quanh cc thanh, to ra schnh lch p sut (gim) gia dngvo v ra. Dng kh vo l ng nht, nhng dng kh ra l dng chy ri, to ra sc cnln v gim p ln hn truyn nhit mt phng.

Bmt tn nhit dnh thanh Bmt tn nhit dnh tm


13/35

B mt dng tm cng tip xc trc din dng kh nhng n t to ra nh hng nchuyn ng ca dng kh v gim p t hn dng thanh, dng kh vo v ra khi cc tmcng ng nht hn.

Bmt phng Bmt dng thanh Bmt dng tm

Cng sut in, Nhit nng v vn tc truyn nhit

Gi siu kin th nghim l l tng, cng sut in cung cp cho b mt trao inhit mi th nghim c cng mt gi trchnh xc v l nhit nng m bmt pht rahoc truyn i (bng dn nhit) trc tip n dng lu cht.

Nhit nng l tng nng lng, thng m tqua Joules (J)

Vn tc truyn nhit l tng nng lng truyn trong 1 n vthi gian, hoc Q/t. ngin ha cng thc, ta t 1 du chm trn k hiu Q

* QQ

t

Cng sut in cng l o vn tc truyn nng lng (Joule trn giy) nn:

*Q W

trnhit v trng nhit

Khi gia nhit 1 u, nhit sc truyn dc theo kim loi bng dn nhit nn cn 1thi gian nhit truyn t1 u n u kia. Nu khng c tn tht, nng lng nhits tri u ton bkhi kim loi, t trng khi cn bng (nhit bng nhau ti miim). Thi gian nhit di chuyn tim T1n T2gi l trnhit.Thc t, do tn tht nhit, nn cc im pha xa c thkhng bao git cng nhit nh im gn ngun nhit nn thanh dn sc mt trng nhit dc chiu di ca n.


14/35

Nhit nng

Theo thut ngca dng nhit, mt vt c khi lng ln hn scn nhiu thi gianhn t n cng mt nhit cng mt vn tc truyn nhit.

iu kin i lu t nhin, cc tm tn nhit thng/ng v ng/ng c cng

hiu quv cho php truyn nhit tt hn thng/ngang khong 70%. Tng t, cctm truyn nhit thng/ngang tt hn truyn nhit bmt phng n thun do c stng cng din tch bmt cc tm tn nhit.

Hstruyn nhit

Hstruyn nhit c trng cho khnng ca kim loi dn nhit n mt vt liukhc. Cc gi trc trng truyn nhit khng kh:

5 25 W/m2K cho i lu tnhin

10 -200 W/m2K cho i lu cng bc

*

cs m

QhA .T

Trong , Tml nhit trung bnh logarit v*

Q l dng nhit tbmt vo khngkh

out inm

s in

s out

T TT

T Tln

T T

Chun sNusselt:

L chun s thhin dng i lu do truyn nhit, nu snh (gn 1) th dng lchy tng, chsln (ln hn 100) th dng l chy ri.

c

air

h .LNu

k

Tromg , L l chiu di bmt m dng kh i qua (vi tm phng, l chiu di catm).

p dng l thuyt:

1. o dng nhit vo khng kh* *

paQ m.C . T

Vn tc gi trong ng c thkhng ng u, do bin dng vn tc v sthay i

ca lng kh*

m . u d lu lng kh o trc tip, nhng do chc mt im o nnnc thkhng cho gi trvn tc (v lu lng kh) chnh xc, ngay cbn thn u d


15/35

cng nh hng n cu trc dng ca ng khi. Nh sn xut thng cho mt hshiuchnh cho php b trli sai lch ny. Theo c im thit k, ngun nhit hng vmt pha nn phn bnhit khng u, nu quan tm n cc iu kin vn tc khc nhaulm thay i bien dng vn tc, vn strnn phc tp hn nhiu.

Nhit do in cung cp cho bmt c thxem hu nh bng nhit cp cho khng kh

trong ng khi, v thW= *Q . Thc t, nhit do in cung cp shi ln hn dng nhita vo dng kh do mt t tn tht.

o nhit u ra ca khi khng kh

Do ngun nhit v1 pha, nhit khng kh u ra ca ng c thphn bkhngu, nh hng n bin dng nhit qua ng khi v sthay i Tout

Cng nh u d vn tc khng kh, vic o mt im ca nhit u ra c thkhngcho gi trchnh xc ca nhit khi khng kh. Thc nghim cho thy vic mrng bmt to ra mt trng nhit dc theo chiu di, truyn vo khng kh v sau i ln ng

khi. Cu trc hnh hc, sdn nhit ca bmt m rng v vn tc khng kh tt cchng nh hng n bin dng nhit . Tuy nhin, u d pha trn cho php o ngangqua ng khi v vy c thdng phng php tch phn hoc trung bnh cng cc gi trnhit c gi trhp l ca Tout

Touttnh theo Phng php trung bnh cng

Nu o ngang qua ng khi theo cc khong cch bng nhau v 1 khong cch rt nh(c1 mm), bien dng nhit trnn rt chnh xc v c thn gin l trung bnh cngcc gi trtnh Tout, gi tro cng t th kt qucng km chnh xc


16/35

Touttnh theo Phng php tch phn

Trong trng hp cc bc o khng u v nhiu vng, ta c th p dng phngphp tch phn tnh ton. C th dng phn mm tnh ton phng trnh ngcong v tch phn t c gi trtrung bnh chnh xc tm Tout

2. Tin hnh th nghimTh nghim 1: i lu tnhin

- Tho qut ht ra khi ng dn- Cnh bmt truyn nhit tn nhit dng tm- Ghi nhn nhit bmt v nhit khng kh (nhit vo) vo bng sliu- MVDAS, ci t bghi gi trchu k10s. Ci t cng sut bgia nhit 90W.

Khi ng v chy chng trnh lu trdliu.

- Ghi chp sliu vo trong bngLoi bmt:Cng sut = 90W

Nhit bmt cui cng, Tsf=Thi gian, s Nhit b

mt - TsNhit khngkh vo - Tin

Chnh lchTs-Tin

0102030

- Sau khi bgia nhit t 90W, i thm 20 pht v ghi nhn nhit bmt ti gitrny.

- Dng tm trt, trt dc cc lbn thnh tlu tin n lcui, bi mt lngnh kem nhit ln u dng co, a u o chm vo cc tm tn nhit. Ghinhn nhit .

- Thay thtn nhit dng thanh. Lm tng t.Loi bmt truyn nhit:Cng sut gia nhit:

Vn tc giLoi i lu

Vtr 1(7.5mm)

Vtr 2(19.5mm)

Vtr 3(31.5mm)

Vtr 4(43.5mm)

Vtr 5(55.5mm)

Vtr 6(67.5mm)

Nhit u dT3

Nhit bmtT2

Nhit vo T1Chnh lchT3-T1


17/35

- Thay thbtrao i nhit tm phng. Thc hin tng t(bvic o qua cc lbnthnh)

Th nghim 2:i lu cng bc

- Gn qut ht vo ng dn- Gn btrao i nhit tn nhit dng tm- Ci t vn tc gi khong 1 m/s- Ci t cng sut bgia nhit 90W. i nhit n nh (khong 10 pht)- Ghi nhn nhit bmt v nhit khng kh vo (nhit mi trng)- Thay i vn tc khng kh, i nhit n nh v ghi nhn sthay i

Loi bmt truyn nhit:Cng sut:

Cm nhn

Vn tc gi,

m/s

Nhit b

mt Ts, oC

Nhit

vo Tin, oC

Chnh lch,

Ts-Tin, oC

Sc cn ca

tm tn nhit1234

- cng sut gia nhit 90W, vn tc gi 4 m/s, i thm 20 pht v ghi nhn nhitbmt ti gi trny.

- Dng tm trt, trt dc cc lbn thnh tlu tin n lcui, bi mt lngnh kem nhit ln u dng co, a u o chm vo cc tm tn nhit. Ghinhn nhit .

- Thay thtn nhit dng thanh. Lm tng t.Loi bmt truyn nhit:Cng sut gia nhit:

Vn tc giLoi i lu

Vtr 1(7.5mm)

Vtr 2(19.5mm)

Vtr 3(31.5mm)

Vtr 4(43.5mm)

Vtr 5(55.5mm)

Vtr 6(67.5mm)

Nhit u dT3

Nhit bmtT2

Nhit vo T1Chnh lchT3-T1

- Thay thbtrao i nhit tm phng. Thc hin tng t(bvic o qua cc lbnthnh)

Th nghim 3: Hstruyn nhit v chun sNusselt

- Kim tra chc chn ng c t thng ng.


18/35

- Tho qut ra khi ng dn- Gn bmt truyn nhit phng- Ci t bgia nhit 30 Watts- Dch chuyn u o nhit vvtr 0. Kim tra m bo u d chm vo tng

bn kia. Sau , dch chuyn vvtr 1mm.

- i nhit n nh, c nhit bmt, u vo, u ra- Rt dn u o nhit u ra, mi ln rt 6mm, c nhit u ra. Dng khi u

o tin n vtr 74mm (u o gn nh brt ra khi ng). Kim tra li nhit vo v nhit bmt khi thc hin bc ny.

- Vi trng hp i lu cng bc, lm li th nghim vi qut ht, tc gi 3 m/sVtr u dnhit nm

ngang (mm)

T1 nhit vo (mi

trng) Tin,o

C

T2 nhitbmt

Ts,o

C

T3 nhitu ra

Tp,o

C

Ts-Tin, K Tp-Tin, K

17

13192531374349

55616773

Th nghim 4 (lm thm):i lu tnhin qua bmt nm ngang v thng ng

- t btruyn nhit tn nhit dng tm trng thi ng trn mt bn. Kt ni ud nhit v cp cung cp nhit. Kt ni u o vo T1 hoc T3.

- t cng sut nhit 30 W. i nhit n nh, c nhit bmt v mi trng- Quay btruyn nhit sao cho cc tm trng thi nm ngang.Gicng sut nhit

khng i. i khong 30 pht. c nhit bmt v mi trng.

Bgia nhit tn nhit dng tmCng sut: 30WVtr t Nhit vo,

Tin,oC

Nhit bmt,Ts,

oCChnh lch Ts-Tin

Nm ngangNm ng


19/35

3. Kt quth nghim: bo co theo mu.4. Yu cu:

- VthTs-Tin cho cc th nghim.- VthTs-Tin cho cc th nghim.- So snh kt qutruyn nhit ca mi loi bmt ti cng sut gia nhit 90W. Bmt no to ra chnh lch nhit ln nht. So snh kt qugia i lu tnhin

v cng bc. Loi bmt no ci thin tt nht trong iu kin i lu cng bc.Gii thch.

- Vthchnh lch nhit - thi gian cho c3 loi bmt trong iu kin ilu tnhin v so snh (khng dng nhit t=0s).

- Th nghim cho ta bit iu g vtm quan trng ca vic i trng thi cn bng- Vthnhit dc theo chiu di thanh/tm- VthTp-Tinthhin trng nhit u ra tng ng u vo.- Xc nh Tout, dng phng php l thuyt- Xc nh gi trtrung bnh cc trsnhit khc- Dng Toutv gi trtrung bnh xc nh chnh lch nhit trung bnh logarit Tm- Dng Tmtnh hstruyn nhit hc (gisdng nhit vo khng kh bng nng

lng in cung cp)

- Tnh hstruyn nhit khng kh kair nhit vo trung bnh- Dng hcv kairtnh chun sNusselt- So snh gi trtnh ton v l thuyt.


20/35

BI 3: TRUYN NHIT BC X1.C sl thuyt

i. Sng in tv bc xtruyn nng lng bng bc x, nng lng phi dng sng in t. Chng l cc

sng nng lng c cc c tnh in v t.Phsng in tc chiu di sng txp x10-12m (3.1020Hz) n xp x104m (3.104Hz), bt u tsng tia gamma n sng radio (hoc sng l vi sng).

Vt thc nhit trn gi tr0 pht bc xdng sng in t, thng c quan stv tnh ton theo chiu di sng hoc tn s.

nh sng thy c v nhit cm nhn c tmt tri l cc dng r rng nht ca sng

in t. Nhng chng chl 1 phn nhca dy phnng lng sng in t.

ii.Ngun pht bc xHu ht cc ngun nhit/ngun sng pht nng lng tdo. Mt tri v bng n l ccv d. Tuy nhin, cc ngun pht bc xny khng phi l cc ngun im do nnglng c pht ra tmt din tch hoc chiu di.

Vi hu ht ngun in t, kcngun sng, sng in tpht bc xngu nhin, misng c thlch pha vi cc sng khc, trong khi mt sngun c thpht bc xnhsng i theo 1 ng thng v di chuyn cng pha vi cc tia khc. Cc tia lazer hu ht


21/35

l cc ngun im nh sng, to ra tia sng 1 gc rt nh, c thddng tp trung to cc sng nh sng song song.

iii. Ngun im

L thuyt bc xcp n ngun im l tng, l mt im l thuyt c xem rt

nh, pht ra cc tia bc x.Trong thc t, ngun bc xl rt ln, v vy chng ta c thgischng l 1 mt imkhi kch cnhhn so vi din tch nhn tia bc x.

iv.n vo cng sngnh sng thy c c thc o theo 2 cch:

a.o cng sngDa trn c skhnng ca mt ngi. Php o ny dng n vo SI, nhng thch hptnh ton phn vng nh sng thy c ca phsng in t.

b.o nng lng sngThng dng hn v p dng cho tt csng in tl da trn cc mc nng lng vcng sut, bqua chiu di sng hoc tn sbc x. Chng ph hp tnh ton nghincu khoa hc chung.

v.o nh sngThng lng sng (v) v thng lng bc x(e)

Sng in tpht xtmt ngun theo mi hng, l sng lin tc do ngun in thoc thng lng. Vi nh sng khkin, nvca mc pht sng l lumen (lm). Vi

tt ccc sng in t, n vo thng lng bc xl Watt (W).

Cng sng (Iv) v cng bc x(Ie)

Hu ht cc ngun in tpht x theo mi hng, mt vi ngun tp trung theo mthng hoc qua mt din tch nh, nn khng thdng thng lng nh php o sosnh cc ngun. V l do ny, mt php o chnh xc hn l cng , l php o nnglng in tchiu qua mt din tch dng hnh trn cho trc.


22/35

Dng o cng tmt phn hnh cn ca thng lng. Kch chnh cn c xc

nh bng gc (n vsteradian, sr). Mt steradian l gc trung tm ca mt hnh cu

khi n vmt hnh trn ln bmt ca n vi din tch bng bnh phng bn knh.

Quan h:

vvI

hay

eeI

Vi nh sng kh kin, ngi ta thng dng mt n v c tnh ng dng hn ocng pht sng gi l Candenla (cd), bt ngun tsng ca nn n cy. n vo ny c xc nh bi tiu chun ca Phng th nghim Vt l Quc gia (Anh). N lcng pht sng ca 1/600000 m2(0.0167 cm2) bmt ca mt vt en p sut 101kN.m-2v nhit Pt ng c.

1cd = 1lm.sr-1

pht sng v sbc x

nh ngha thng lng trn n vdin tch n tmt ngun. Spht sng dng n vcandela trn m2, nhng sbc xdng watt trn steradian trn m2.

ri v hp thu


23/35

L nng lng in tri hoc pht n 1 din tch cho trc. i vi sri, l tngchiu sng cho 1 m2. Vi sbc x, l tng watt trn 1 m2.

phn bit vi pht sng, ri c n vlux (lx). Trong , 1 lux l ri ca mtbmt cch xa 1m tngun sng 1 candela.

1 lux = 1 lumen.m-2= 1 candela steradian m-2vi.Bc xnhit

Khi mt sng bc xtmt ngun va p vo mt vt, nng lng ca n chia thnh 3phn:

- Nng lng phn x(reflected)- Nng lng bhp thu (absorbed)- Nng lng truyn qua (transmitted).

T lca cc nng lng ny da trn c tnh ca vt liu, dy v c tnh bmt

ca chng. M tton hc cho cc nng lng ny:- phn x() = phn bphn x- hp thu () = phn bc xhp thu- truyn qua () = phn truyn qua

Tng nng lng = 1 n v, nn + + = 1

Vt c khng c nng lng truyn qua, = 0, + = 1

Vt phn xhon ho phn xton bnng lng nn = 1, = 0, = 0

Struyn qua:


24/35

o nng lng in txuyn qua vt liu. N l t lca cng bc xi qua trncng bc xvo

2

1

I

I

Thit bdng ri, o bng my o lux (Lux Meter) nnv2

v1

E

E

truyn qua c tnh theo %, c gi trt0 n 100%, Ev2l cng o sau khi lpvt liu, Ev1l cng o trc khi lp vt liu.

hp thu:

hp thu ( A ) l i lng thhin mi quan hgia nh sng i vo vt liu (Ie1) vnh sng ra khi (Ie2). N l hm loga nghch o ca truyn qua.

e110

e2

IA logI

hp thu bng khng ngha l ton bnh sng xuyn qua vt liu. hp thu t3 trln ngha l vt liu chn nh sng.Vi thit bo lux, c ththay thbng gi trri trc v sau khi chn vt liu, theo

110

2

EA log

E

Ev1 cng nh sng i trc khi chn vt liu

Ev2 cng nh sng i trc khi chn vt liu

Shp thu:

o lng nng lng cc vt liu khc nhau vkhi lng ring c thhp thv c thc nhn thy theo nhiu cch, do n m ts truyn nng lng tvt ny sang vtkhc (thng l nhit).

Vi shp thnh sng, gi trca n da trn thc nghim vi nh sng v vt liu.nh lut Beer-Lambert vhp thcho thy mi quan hgia hp thu, dy, v nh

sng m n hp thu.t

v2 v1I I .e

Iv1 cng sng i vo vt liu

Iv2 cng sng i ra khi vt liu

vii.nh lut nghch o bnh phng


25/35

Cn gi l nh lut khong cch ca Lambert, chng minh rng ri gim dn theot l bnh phng khong cch gia ngun im v b mt m n chiu. iu nykhng phi l do stn tht nng lng theo khong cch m n l do cng mt nnglng nhng c tri rng mt din tch ln hn khi bmt dch chuyn xa khingun.

v 21E ~ r hoc e 21E ~ r

viii. nh lut cosine

Cn gi l nh lut Consine ca Lambert. ri ti mt vtr to thnh so vi bmtpht sng th nhhn ri theo hng vung gc, trc din vi bmt phn chiu.

2 1E E .cos Trong th nghim thc t, thc nghim truyn nhit bc xdng mt ngun sng quay,iu ny c ngha din tch hiu quca ngun sng cng gim xung nh ghi nhn bimy o lux. Nh c ghi nhn bng my o lux, ngun sng thay i thnh trn gc0othnh hnh elip gc khc. cao duy tr khng i nhng rng thay i theo gc,

lm gim din tch quan st. V th, trong thc nghim:2

2 1E E .(cos ) ix. Hsmng lc v mt quang hcCc mng lc c cung cp vi thit bc 2 kiu: c mu v mt trung tnh.

- Mng lc mu chyu cho php nh sng xuyn qua trong khong chiu di sngcth


26/35

- Mng lc mt trung tnh n gin l lm gim mc nh sng qua khong nhsng nhn thy v c gi trgi l mt quang hc.

Tuy nhin, tt ccc mng lc chn 1 vng nh sng nhn thy bi mt hslc xcnh tng ng mt quang hc v xc nh bi tiu chun mu. Hslc cngcao, vng nh sng khkin c thlt qua mng lc cng t.

Hslc

Mt quang

Lng nh sngkhkin xuyn qua

truyn qua hp thu

1 0 95-100% 0.95-1 0

2 0.3 50% 0.5 0.3

3 - 33% 0.33 -

4 0.6 25% 0.25 0.6

5 - 20% 0.2 -

6 - 16.5% 0.165 -

8 0.9 12.5% 0.125 0.9

16 - 6.25% 0.0625 -

Lng nh sng khkin xuyn qua c so snh trc tip vi truyn qua ca tonbsng khkin. Mt quang c so vi hp thu ton phn.

x. nh lut Stefan-Boltzman

Vt en l vt nhn nng lng in thon ho. Thc tvt en tuyt i khng tn ti,

nhng vi cc vt ti chnh xc c thto ra mt m hnh tng t.Vt en hp thnh sng, mt vt en tuyt i hp thton btn sca phsng int. Khng ging vt ti pht xnhit sau khi n hp thnh sng mt tri, vt en tuyti l thit b pht bc x hon ho dng nhit nng. Nhit ca vt xc nh nnglng pht x(v chiu di sng). Mt bmt en nng lm vic nh mt my pht xnhit nng in thiu quhn bmt trng nng.


27/35

Gi trpht xcho bit mt bmt hoc vt liu c hnh vi ging vt en hon ho nh

thno. Vt pht xnhit nng hon ho (vt en tuyt i) c gi trpht x() l 1. Vt

khng pht xc gi trl 0.

Phng trnh Stefan Boltzman:

4eb bE . .T Vi vt en tuyt i =1 nn

4eb bE .T

Bc xnhit truyn cho mi trng Ta:4 4

eb b aE .(T T )

Tnh theo cng sut:4 4

eb b b aE A . .(T T )

xi. Hsdin tch:

Mt mn chn hn chspht xtmt ngun n mt bmt. Mn chn dng gimdin tch tip xc ca ngun v v thl din tch bmt nhn bc x. N lm gim bcxtrn bmt Ee1n mt gi trmi thp hn (Ee2). Din tch bmt khng i nhngvng nhn bc xtrnn nhhn.

Ttlbc xcho ta mt hsdin tch Af tlvi din tch tip xc ca ngun hocdin tch mng chn:

e1f

e2

EA

E

xii.nh lut Kirchhoffnh lut cho thy mi lin hgia nng lng hp thv pht xbi vt liu mt cn

bng nhit, chiu di sng cho trc, nu vt thhp thnng lng bao nhiu th nspht xby nhiu nng lng.

Hay: 1 chiu di sng cho trc, trng thi cn bng nhit, Hnh di cho thy quan hgia tnh cht bmt v nng lng hp thu/pht xca ccvt.


28/35

Trng hp A: tm c 2 bmt en, hp thv pht nng lng tt, xem nh mt vtdn nhit i vi nng lng pht x

Trng hp B: chai mt phn xnng lng ngc li ngun m khng hp thu, v nkhng pht xhiu qupha bn kia, xem nh mt vt cch nhit i vi nng lng

pht x.

Trng hp C v D: ty theo tnh cht bmt nhn nng lng m nng lng pht xsc gi trkhc nhau.

2. Tin hnh th nghimTh nghim 1: nh lut nghch o bnh Phng

- t my o sng cch chnh xc ngun sng 0.4m (400 mm) v gn blc hngngoi IR pha trc.

- t ngun sng hng trc tip vo my o sng (0 )


29/35

- Nhn nt zero trn biu khin loi bchssng trong phng- Mngun sng v i gi trmy o sng n nh- Ghi nhn gi trsng- Dch chuyn my o sng vgn ngun sng, mi bc dch chuyn 0.1m, mi

ln dch chuyn i cho gi trn nh v ghi nhn sliu.

TN Khongcch, r (m)

r2 1/r2 log10r sng,E (lux)

Log10Ev

1 0.42 0.33 0.24 0.1

Th nghim 2: nh lut cosine

- t my o sng cch chnh xc ngun sng 0.15m (150 mm) v gn blc hngngoi IR pha trc.

- t ngun sng hng trc tip vo my o sng (0 )- Nhn nt zero trn biu khin loi bchssng trong phng- Mngun sng v i gi trmy o sng n nh- Ghi nhn gi trsng- Quay ngun sng theo gc dch chuyn mi ln 30o theo chiu quay kim ng hv

ngc chiu kim ng h, mi ln quay i cho gi trn nh v ghi nhn sliu.


30/35

TN Gc, () Cosine Cosine2 sng, Ev(lux)

Log10Ev

1 -602 -304 0

5 307 60

Th nghim 3: nh lut Stefan-Boltzman

- Lp my o nhit trn b, t rt xa khi ngun nhit (hng vngun sng)- Lp bg tm lc gia ngun nhit v cm bin dng nhit (t gn cm bin ngun

nhit)

- Lp tm hp thu loi sng bng (2 pha) vo bgitm lc.- Kt ni cm bin nhit v ngun nhit vo hp iu khin- Kt ni cp nhit in vo cm T1 trn hp iu khin.- Nhn nt zero trn biu khin loi bgi trdng nhit trong phng- Mngun nhit v chnh khong 8% c nhit khong 40oC ngun nhit v

i cho n khi nhit ngun n nh

- Gi nguyn b g tm lc ti v tr, di chuyn cm bin nhit cch ngun nhit100mm, ngun nhit chiu trc tip vo cm bin. i gi trt cao nht, ghi nhn.

- t cm bin li vtr c, i cho gi trca n v0- Tng nhit mi ln ln 40oC, lp li th nghim v ghi nhn sliu:

STT Nhit ngunnhit, oC

Nhit ngunnhit T, K

T4

pht xti aEe, W/m

21 402 803 120

Th nghim 4: nh lut Kirchoff

- t cm bin nhit rt xa khi ngun nhit (hng vpha ngun n)

100mm


31/35

- t bg gia ngun nhit v cm bin nhit (gn cm bin nhit)- t 1 mng chn 5mm vo bg 1.- Kt ni cm bin nhit v ngun nhit vo cm trn hp iu khin- Kt ni cp nhit vo cm T1 trn hp iu khin- t bg th2 (rng) cch 120mm tngun nhit

- Nhn nt zero trn biu khin loi bgi trdng nhit trong phng- Bt ngun nhit- iu chnh mc iu khin ln 50% t xp xnhit ngun 140oC- i n nh- Ginguyn cc bg, t cm bin nhit chnh xc cch 200mm tngun nhit

ngun nhit chiu trc tip vo cm bin nhit m khng c tm chn. i n gi trt n mc ti a, ghi nhn.

- Di chuyn cm bin nhit trli vtr c v i gi trcm bin trv0- t tm en en vo b g 2 v kt ni cp nhit vo cm T2 trn hp iu

khin. i n khi nhit t nh.

- t cm bin nhit 03 vtr 300mm tngun nhit (lc ny cm bin nm sau tmen en v o nhit i qua tm ny). i gi trt nh, ghi nhn.

- Di chuyn cm bin nhit trli vtr c v i gi trcm bin trv0.- Lp li th nghim cho cc tm khc. Ghi nhn sliu.

Nhit ngun nhit T1:

Khngtm chn

Tm enen A

Tm trng trng B

Tm trng en C

Tm entrng B

Nhit tm T2,oC

Gi trnh cmbin nhit

Th nghim 5: nh lut truyn qua & hp thu

- t my o sng cch chnh xc ngun sng 0.3m (300 mm).


32/35

- t bg u lc chnh xc cch (150 mm) gia ngun sng v my o sng.Khng cnh bg u lc.

- t ngun sng hng trc tip vo my o sng (0 )- Nhn nt zero trn biu khin loi bchssng trong phng- Mngun sng v i gi trmy o sng n nh- Th nghim kt hp cc blc v ghi nhn sliu.

STT Blc sng (Lux) Xuyn thuo c

Xuyn thuc tnh

1 Khng

2 Chc lc hng ngoi

3 Chc khi lc hng ngoi

4 lc hng ngoi + khi lchng ngoi 0.0625

5 Lc 3 mu + khi lchng ngoi

0.2

6 Lc 3 mu xanh + khi lchng ngoi

0.165

STT Blc sng (Lux) Hp thoc

Hp thctnh

1 0.3 lc trung tnh+ khi lc

hng ngoi

0.3

2 0.3 + 0.6 lc trung tnh+khi lc hng ngoi

0.9

3 0.9 lc trung tnh+ khi lchng ngoi

0.9

Th nghim 6 (lm thm): Hsdin tch

- t cm bin nhit rt xa khi ngun nhit (hng vpha ngun n)- t bg gia ngun nhit v cm bin nhit (gn cm bin nhit)-

t tm hp thu sng sng vo bg 1.- Kt ni cm bin nhit v ngun nhit vo cm trn hp iu khin- Kt ni cp nhit vo cm T1 trn hp iu khin- t bg th2 (rng) cch 120mm tngun nhit- Nhn nt zero trn biu khin loi bgi trdng nhit trong phng- Bt ngun nhit


33/35

- iu chnh mc iu khin ln 50% t xp xnhit ngun 140oC. i n nh- Ginguyn cc bg, t cm bin nhit chnh xc cch 200mm tngun nhit

ngun nhit chiu trc tip vo cm bin nhit m khng c tm chn. i n gi trt n mc ti a, ghi nhn.

- Di chuyn cm bin nhit trli vtr c v i gi trcm bin trv0- t mng chn 5mm vo bg 2.- t cm bin nhit vtr 200mm tngun nhit (lc ny cm bin nm sau mng

chn v o nhit chiu qua mng). i gi trt nh, ghi nhn.

- Thay mng chn bng mng chn khc v ghi vo bng kt quBc xkhng mng chn: Ee1:

Nhit ngun nhit, oC:STT Mng

chn,mmDin tch l,mm2

bc x,Ee2, W/m

2Ee2/Ee1

1 52 153 254 35

3. Kt quth nghim:lm theo mu bo co4. Yu cu:

- Tnh ton kt quth nghim v in vo bng thc nghim- Vthsng Evv 1/r2. Vthlogarit sng v logarit r. Gii thch.- Vthsng v gc quay. V thsng v cosine2. Thm cc gi tr

c thc t v gi trc tnh vo th. Gii thch.- Vthbc xv T4. So snh l thuyt. Gii thch.- So snh th: Tm en en l cht dn nhit tt? Gii thch mt vi mt mt nng

lng? Tm sng sng l cht cch nhit tt? Gii thch mt vi nng lng phtxtruyn qua?

- Tnh ton truyn qua ca cc b lc mu. So snh vi gi tr c tnh. Giithch l do. {HT}


34/35


35/35

II. Kt quthc nghim:--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

III. Nhn xt v bn lun:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

IV. Cc kin khc:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Documents

TN_Ky Thuat Nhiet