Nghiên cứu tính chất nhiệt của ống nhiệt trọng trường với môi chất nạp là Ethanol

- NGUYỄN THIấN HOÀNG NGHIấN CỨU TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG VỚI MễI CHẤT NẠP LÀ ETHANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ NHIỆT LẠNH hà nội - 3/2010 bộ giáo dục và đào tạo tr−ờng đại học bách khoa hà nội.
- NGUYỄN THIấN HOÀNG NGHIấN CỨU TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG VỚI MễI CHẤT NẠP LÀ ETHANOL Chuyờn ngành: Cụng nghệ Nhiệt Lạnh LUẬN VĂN THẠC SĨ NHIỆT LẠNH ng−ời h−ớng dẫn khoa học PGS.
- TS BÙI hẢI hà nội - 3/2010 Nguyễn Thiên Hoàng Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 1 LỜI CAM ĐOAN Tụi xin cam đoan bản Luận văn này là cụng trỡnh nghiờn cứu của riờng tụi.
- Cỏc số liệu tớnh toỏn và tham khảo trong luận văn là trung thực.
- Tỏc giả luận văn Nguyễn Thiờn Hoàng Nguyễn Thiên Hoàng 1 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học LỜI CẢM ƠN Tụi mong muốn bày tỏ lũng biết ơn chõn thành đối với: Lónh đạo Đại học Bỏch Khoa Hà Nội, Trung tõm bồi dưỡng và đào tạo sau đại học cựng tập thể cỏc thầy cụ Bộ mụn Kỹ Thuật Nhiệt, Viện KH&CN Nhiệt Lạnh mà đặc biệt là thầy giỏo PGS.TS.
- Bựi Hải đó tạo mọi điều kiện thuận lợi để giỳp đỡ tụi hoàn thành bản luận văn này.
- Nhõn dịp này tụi cũng muốn bày tỏ lũng biết ơn những người thõn trong gia đỡnh và bạn bố đó động viờn và giỳp đỡ tụi tụi hoàn thành bản luận văn.
- Xin chõn thành cảm ơn! Tỏc giả luận văn Nguyễn Thiờn Hoàng DANH SÁCH HỘI ĐỒNG BẢO VỆ TỐT NGHIỆP TT Họ và tờn Đơn vị cụng tỏc Ghi chỳ 1 PGS.TS Trần Gia Mỹ Viện trưởng Viện Khoa học và Cụng nghệ Nhiệt lạnh Chủ tịch 2 PGS.TS Hà Mạnh Thư Viện Khoa học và Cụng nghệ Nhiệt lạnh Phản biện 1 3 PGS.
- TS Trần Thế Sơn Viện Khoa học và Cụng nghệ Nhiệt lạnh Thư ký 5 PGS.
- TS Bựi Hải Hội Nhiệt Việt Nam Ủy viờn Nguyễn Thiên Hoàng 5 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học CÁC Kí HIỆU VÀ CHỈ SỐ 1.
- GIẢI THÍCH CÁC Kí HIỆU Ký hiệu í nghĩa Thứ nguyờn A Hằng số kớch thước S Diện tớch tiết diện m2 C Nhiệt dung riờng J/kg.K d Đường kớnh m g Gia tốc trọng trường m/s2 F Diện tớch m2 k Hệ số truyền nhiệt W/m2.K k Số mũ đoạn nhiệt L Chiều dài m (mm) q Mật độ dũng nhiệt W/m2 Q Dũng nhiệt W (kW) r Nhiệt ẩn hoỏ hơi J/kg R Hằng số chất khớ J/kg.K t Nhiệt độ 0C α Hệ số toả nhiệt W/m2.K αN Hệ số toả nhiệt Nusselt W/m2.K αw Hệ số toả nhiệt từ nguồn lạnh W/m2.K đến bề mặt ngoài ống nhiệt αw Hệ số toả nhiệt từ nguồn núng W/m2.K đến bề mặt ngoài ống nhiệt V Thể tớch m3 ∆t Độ chờnh nhiệt độ 0C ε Giới hạn sai số ξ Hệ số tớnh chất vật lý ζ Lượng nạp Nguyễn Thiên Hoàng 6 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học θ Gúc dớnh ướt 0 λ Hệ số dẫn nhiệt W/m.K à Hệ số nhớt động lực N.s/m2 ν Độ nhớt động học m2/s ρ Khối lượng riờng kg/m3 σ Sức căng bề mặt N/m ϕ Hệ số đặc trưng cho mụi chất nạp Φ Gúc nghiờng 0C 2.
- CÁC CHỈ SỐ DƯỚI Ký hiệu í nghĩa c Lụi cuốn e Ngoài h Hơi i Trong l Lỏng n Ngưng p Áp suất s Sụi tư Tối ưu min Nhỏ nhất max Lớn nhất Nguyễn Thiên Hoàng 7 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1: Mụi chất nạp của ống nhiệt và nhiệt độ làm việc.
- 26 Bảng 2-2: Tớnh phự hợp của ống nhiệt.
- 28 Bảng 3-1: Quan hệ điện trở - nhiệt độ của đầu đo Pt Bảng 3-2: Cỏc giỏ trị kiểm tra cỏc điểm đo tại nhiệt độ thường…………………48 Bảng 4-1: Kết quả đo tại Qi tại th = 400C Bảng 4-2: Kết quả đo tại Qi tại th = 600C Bảng 4-3: Kết quả đo tại Qi phụ thuộc gúc nghiờng tại th = 400C, ξ Bảng 4-4: Kết quả đo tại Qi phụ thuộc gúc nghiờng tại th = 600C, ξ Bảng 4-5: Kết quả đo tại Qi phụ thuộc ξ tại th = 400C Bảng 4-6: Kết quả đo tại Qi phụ thuộc ξ tại th = 600C Nguyễn Thiên Hoàng 8 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học DANH MỤC CÁC HèNH VẼ Hỡnh 1-1: Tản nhiệt RAM mỏy tớnh của hóng OCZ và Xigmatek…………..…13 Hỡnh 1-2: Tản nhiệt CPU mỏy tớnh của hóng Noctua Hỡnh 1-3: Tản nhiệt Setsugen VGA - cạc đồ họa mỏy tớnh Hỡnh1- 4: Bộ thu năng lượng mặt trời Hỡnh 1-5: Bức xạ mặt trời làm núng cỏc ống năng lượng Hỡnh 1- 6: Cỏc chi tiết của ống năng lượng Hỡnh 1- 7: Ống nhiệt trờn đường ống dẫn dầu alaska Hỡnh 1-8: Cấu tạo ống nhiệt trọng trường Hỡnh 1-9: Cấu tạo ống nhiệt mao dẫn Hỡnh 1-10: Ống nhiệt ly tõm (dựng làm mỏt động cơ điện Hỡnh 2-1: Ống nhiệt trọng trường cú bề mặt nhẵn ở bờn trong Hỡnh 2-2: Cỏc thành phần nhiệt trở của ống nhiệt Hỡnh 2-3: Giỏ trị ξ của một số mụi chất theo nhiệt độ Hỡnh 2-4: Ảnh hưởng của lượng nạp ξ đối với Qi Hỡnh 2-5: Ảnh hưởng của gúc nghiờng đối với Qi Hỡnh 3-1: Bộ đốt gia nhiệt Hỡnh 3-2: Bộ đốt được gắn trờn thành ống nhiệt Hỡnh 3-3: Bộ làm mỏt phần ngưng Hỡnh 3-4: Sơ đồ gắn đầu cảm biến nhiệt độ trờn ống nhiệt Hỡnh 3-5: Mặt cắt bố trớ đầu cảm biến nhiệt Hỡnh 3-6: Cỏc thiết bị cảm biến và điều khiển nhiệt độ Hỡnh 4-1: Phương phỏp thay đổi gúc nghiờn của ống nhiệt Hỡnh 4.2: Cảm biến nhiệt độ tại vựng đoạn nhiệt gắn theo chu vi ống ……….57 Hỡnh 4-3: Phõn bố nhiệt độ bề mặt ống theo chiều dài của ống nhiệt………...58 Hỡnh 4-4: Thể hiện quan hệ Qi phụ thuộc vào it∆ tại th = 400C……….……..59 Hỡnh 4-5: Thể hiện quan hệ Qi phụ thuộc vào it∆ tại th = 600C………..…….60 Hỡnh 4-6 Ảnh hưởng của lượng nạp ξ tới cụng suất nhiệt Qi Hỡnh 4-7 Ảnh hưởng của gúc nghiờng Φ tới cụng suất nhiệt Qi……………….62 Nguyễn Thiên Hoàng 2 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học MỤC LỤC Mục TrangLời cam đoan.
- 125789CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ ỐNG NHIỆTVÀ ỨNG DỤNG CỦA ỐNG NHIỆT.
- Ống nhiệt lịch sử và sự phỏt triển.
- Ứng dụng của ống nhiệt.
- Một số ứng dụng khỏc của ống nhiệt.
- Phõn loại ống nhiệt.
- Phõn loại theo nhiệt độ của hơi bờn trong ống nhiệt (theo nhiệt độ cần sử dụng.
- Ưu điểm của ống nhiệt.
- 22CHƯƠNG II -Lí THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG Cể BỀ MẶT NHẴN BấN TRONG.
- Cầu tạo và nguyờn lý hoạt động của ống nhiệt trọng trường.
- 24 Nguyễn Thiên Hoàng 3 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 2.1.1.
- Mụi chất nạp và vật liệu làm ống nhiệt.
- Tớnh cụng suất nhiệt của ống nhiệt trọng trường.
- Ảnh hưởng của lượng nạp mụi chất và gúc nghiờng tới cụng suất nhiệt trong Qi của ống nhiệt.
- Giới hạn cụng suất nhiệt của ống nhiệt trọng trường….
- Chọn chiều dài phần sụi và phần ngưng của ống nhiệt trọng trường.
- 40CHƯƠNG III - XÂY DỰNG CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÚ NGHIỆM VỀ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG.
- Xõy dựng hệ thống thiết thị thớ nghiệm ống nhiệt.
- Chọn và chế tạo ống nhiệt.
- 42 3.1.1.1 Chọn ống nhiệt.
- Sử dụng cỏc thiết bị đo lường để ghi lại kết quả đo nhiệt độ.
- 53 Nguyễn Thiên Hoàng 4 Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 4.1.1 Cơ sở lý thuyết.
- Phõn bố nhiệt độ trong ống nhiệt.
- Cụng suất nhiệt trong Qi của ống nhiệt phụ thuộc nhiệt độ.
- 64 Nguyễn Thiên Hoàng Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 9Mở đầu Ống nhiệt là một phần tử truyền nhiệt kiểu mới mà ngày nay được nhiều nhà khoa học của cỏc nước trờn thế giới quan tõm nghiờn cứu.
- Ống nhiệt được nghiờn cứu về mặt lý thuyết cũng như về mặt ứng dụng của nú trong cỏc ngành cụng nghiệp và đời sống.
- Cú nhiều loại ống nhiệt như: ống nhiệt trọng trường (sử dụng trọng trường), ống nhiệt mao dẫn ( sử dụng mao dẫn), ống nhiệt ly tõm (sử dụng lực ly tõm)… Ống nhiệt trọng trường cú cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo nờn được nghiờn cứu và ứng dụng khỏ nhiều ở cỏc nước và cả ở Việt Nam.
- Việc nghiờn cứu mụi chất nạp trong ống nhiệt trọng trường cũng được cỏc nhà khoa học quan tõm trong đú sử dựng cỏc loại rượu hữu cơ cho vựng nhiệt độ khụng cao từ 300C đến 800C đó được chỳ ý.
- Ở đề tài luận văn này em chọn rượu ethanol làm mụi chất nạp trong ống nhiệt trọng trường.
- Đề tài của em là “Nghiờn cứu tớnh chất nhiệt của ống nhiệt trọng trường với mụi chất nạp là Ethanol”.
- Nguyễn Thiên Hoàng Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 10CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ ỐNG NHIỆT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ỐNG NHIỆT 1.1.
- ỐNG NHIỆT LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN Vào năm 1944, Gaugler đó chế tạo ra một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu mới và là bước khởi đầu cho ống nhiệt hiện nay.
- í tưởng này đó được phục hồi trong ứng dụng cho cỏc chương trỡnh chinh phục vũ trụ theo gợi ý của Trefethen vào năm 1962 và sau đú là một vài ứng dụng được cấp bằng sỏng chế của Wyatt vào năm 1963.
- Nhưng chỉ đến khi Grover và đồng nghiệp của ụng tại phũng thớ nghiệm khoa học Los Alamos đó khỏm phỏ và đưa ra cỏc khỏi niệm, nguyờn lý hoạt động thiết bị ống nhiệt vào cuối năm 1963.
- đõy được coi là động lực cho việc phỏt triển cụng nghệ ống nhiệt sau này.
- Grover cũng đặt ra cỏi tờn "Ống dẫn nhiệt", cỏc ống dẫn nhiệt đầu tiờn mà Grover xõy dựng sử dụng nước là chất lỏng nạp vào trong ống làm việc ở nhiệt độ vừa phải và natri cho ống nhiệt cú nhiệt độ cao khoảng 1.100 K.
- Trong những năm tiếp theo lý thuyết và cụng nghệ về ống nhiệt đó được phỏt triển rất mạnh.
- Ống nhiệt đầu tiờn làm việc ở nhiệt độ thấp do Naskim phỏt triển vào năm 1966 tại phũng thớ nghiệm Air Force Flight Dynamic, Wright-Patterson Air Force Base.
- Người ta dựng ống nhiệt như là một dụng cụ để điều chỉnh nhiệt độ lần đầu tiờn bởi hội vụ tuyến Mỹ trong một bằng sỏng chế ứng dụng năm 1964.
- Sự phỏt triển về cụng nghệ và lý thuyết cơ bản cho loại ống nhiệt điều khiển nhiệt đó được phỏt triển một cỏch khỏ kỹ lưỡng bởi Bienert, Brennan tại Dynatherm Corp và Marcus .
- í tưởng đầu tiờn của việc dựng ống nhiệt với mụi chất là nước ở trạng thỏi khụng trọng lực được đưa ra bởi Nguyễn Thiên Hoàng Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 11Deverall và những cộng sự của ụng tại phũng thớ nghiệm khoa học Los Alamos [7].
- Sau đú một thời gian ống nhiệt được sử dụng nhiều trong ngành hàng khụng, vũ trụ.
- Ứng dụng đầu tiờn trong ngành điện tử được phỏt triển bởi hội vụ tuyến Mỹ khi dựng ống nhiệt mao dẫn làm mỏt cỏc transistor.
- Sau đú, ống nhiệt được ứng dụng rộng rói và hiệu quả trong việc làm mỏt những thiết bị điện tử và dõy cỏp điện ngầm dưới đất, và trong nhiều ngành cụng nghiệp khỏc.
- Do sự phỏt triển nhanh chúng của ống nhiệt mà cỏc nhà khoa học trờn thế giới khoảng 3 năm 1 lần tổ chức riờng một hội nghị khoa học về ống nhiệt gọi là IHPC (Int.
- Nguyễn Thiên Hoàng Viện KH&CN Nhiệt Lạnh Luận Văn Cao Học 12Ở Việt Nam, việc nghiờn cứu ống nhiệt về mặt lý thuyết cũng như triển khai ứng dụng cũn rất hạn chế.
- Mới chỉ cú một vài cụng trỡnh nghiờn cứu ứng dụng và xõy dựng mụ hỡnh thớ nghiệm về ống nhiệt trọng trường và mao dẫn được triển khai tại Viện KH&CN Nhiệt Lạnh, ĐHBK Hà nội, ở Khoa Nhiệt Lạnh tại ĐHBK Đà Nẵng và ở Bộ mụn Nhiệt ĐHBK TP HCM.
- ỨNG DỤNG CỦA ỐNG NHIỆT Ống nhiệt đó và đang được nghiờn cứu cho nhiều ứng dụng khỏc nhau của nhiều ngành cụng nghiệp, bao gồm ứng dụng ở lĩnh vực nhiệt độ cao như việc sử dụng cỏc ống nhiệt heli lỏng để hỗ trợ cho việc làm mỏt trong mỏy gia tốc hạt, để làm mỏt cho hệ thống “nước nặng” của lũ phản ứng hạt nhõn và ứng dụng trong kỹ thuật đo lường ở nhiệt độ cao (khoảng 20000C đến 30000C, đến những ứng dụng khỏc ở nhiệt độ vừa phải và nhiệt độ thấp.
- Dưới đõy là một số ứng dụng của ống nhiệt.
- Làm mỏt linh kiện điện tử Hiện nay cỏc ứng dụng lớn nhất của ống nhiệt về số lượng sử dụng là làm mỏt của cỏc thành phần điện tử như búng bỏn dẫn, cỏc thiết bị bỏn dẫn, và cỏc gúi mạch tớch hợp (hỡnh 1.1, hỡnh1.2 và hỡnh 1.3).

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt