Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
I.TRÍCH YẾU :
1. Mục đích thí nghiệm:
- Làm quen với thiết bò truyền nhiệt dạng ống lồng ống,các dụng cụ đo nhiệt
độ và lưu lượng lưu chất.
- Xác đònh hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh
nóng được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại ở các chế độ chảy khác nhau.
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.
2. Tiến hành thí nghiệm :
Tiến hành các thí nghiệm với các loại ống khác nhau với chế độ dòng chảy
khác nhau. Với mỗi loại ống, ta cố đònh lưu lượng dòng nóng đo nhiệt độ của nó, rồi
thay đổi lưu lượng dòng lạnh, ứng với mỗi giá trò của lưu lượng ta đo nhiệt độ của
chúng.
3. Kết quả :
Với mỗi thí nghiệm, ta đo lưu lượng và nhiệt độ của dòng nóng và dòng lạnh,
từ đó tính được nhiệt lượng trao đổi, tổn thất nhiệt. Xác đònh được các chuẩn số Re,
Nu, Pr, tính hệ số truyền nhiệt dài theo thực nghiệm và theo lý thuyết, dựng đồ thò K
1
,
K
1
*
theo Re.
II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM :
Truyền nhiệt trong thiết bò dạng ống lồng ống là sự truyền nhiệt phức tạp giữa
hai lưu chất để ngăn cách. Phưong thức truyền nhiệt:nhiệt đối lưu từ vách ngăn đến
lưu chất (ngược lại) và dẫn nhiệt qua thành ống kim loại.
 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất
Q G C t t G C t t
V V R V
= − = −

∆
Với L: chiều dài ống, m

K
L
:
Hệ số truyền nhiệt dài, W/mK.
t
log
: chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit,K
∆
∆ ∆
∆
∆
t
t t
t
t
l n
l
n
log
ln
=
−
 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết:
1
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
∑
+++

: nhiệt trở của lớp cáu.
 Hệ số cấp nhiệt α
1
,α
2
giữa vách ngăn và các dòng lưu chất được tính từ
chuẩn số Nu:
Ri
t
nm
ANu
εε
.
Pr
Pr
.Pr.Re.
25,0








=
Các hệ số A, n, m,
ε
i
,

Sau khi chuẩn bò và làm quen với thiết bò ta cần đo các đại lượng : lưu lượng
dòng nóng, dòng lạnh, nhiệt độ vào, ra của các dòng nóng và dòng lạnh:
t t t t
V R V R1 1 2 2
, , ,
.
3. Trình tự thí nghiệm :
- Cấp nước đầy vào nồi đun (khi nước bắt đầu chảy qua ống chảy tràn)
- Đóng cầu dao R
1
, R
2
, R
3
, và R
4
để đun nước.
- Khi nồi đun đạt nhiệt độ (nước bắt đầu sôi), bắt đầu tiến hành thí nghiệm.
- Mở van V
1
, V
2
, V
3
, V
6
, và V
7
. V
5

- Dùng van II để cố đònh lưu lượng dòng nóng, sau đó đổi chiều van II để đo
lưu lượng dòng lạnh( ứng với mỗi lưu lượng dòng nóng đo 4 giá trò lưu lượng dòng
lạnh).
- Điều chỉnh lưu lượng các dòng để thay đổi chế độ chảy và lặp lại thí
nghiệm với thông số ổn đònh mới.
3
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
T
1N
5N
3N
9N
11N
6L
1N
1N
4N
6N
8N
10N
2L
3L
4L
5L
3S
4S
Vn1
Vn2
Vn3
Vn4

nước thải đi
hướng chảy của nước tại các
van đổi chiều
Nước
bổ sung
Dòng nóng
Dòng lạnh
Nóng
Lạnh
P1: cầu dao bơm nước nóng
K3: vò trí cần đo của dòng nóng
C4
C3
C2
C1
B
A
V2
R1 R2 R3 R4 P1
K1
K2 K3
Sơ đồ hệ thống thí nghiệm truyền nhiệt ống lồng ống
BẢNG ĐIỆN
BẢNG CHỈ VỊ TRÍ ĐO
4
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
IV. KẾT QUẢ TÍNH:
Bảng Số Liệu:
Nhiệt độ (
o

96 76
30
59
95 72 30 56
2
0.3
96 76
30
51
95 70 30 46
3
0.4
95 76
30
46
95 68 30 43
4
0.5
94 74
30
41.5
94 66 30 41
5
0.25
0.2
94 76
30
52
96 81 30 58
6

11
0.4
92 76
30
44
94 76 30 50
12
0.5
92 74
30
42
92 74 30 46
13
0.34
0.2
89 73
30
52
92 76 30 54
14
0.3
89 73
30
51
92 76 30 50
15
0.4
89 73
30
46

3
/s)

1
(kg/m
3
)
G
1
(kg/s)
t
1tb
(
o
C)
t
1
(
o
C)
C
p1
(j/kg.độ)
Q1
(w)
1
75.5
94.3
967.99 0.0731 86.00 20.00 4204.13 6146.4
2 141.5

15 188.8 971.67 0.1555 81.00 16.00 4199.90 10449.4
16 235.8
972.44 0.1556 80.50 17.00 4199.53 11108.6
DÒNG LẠNH B
Q
6
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
13
160
94.3
991.87 0.0935 41 22.0 4181.4 8601.1 1834.8
14 142 992.06 0.1404 40.5 21.0 4181.4 12328.3 -1885.7
15 188.8 993.00 0.1874 38 16.0 4181.1 12536.6 -2087.2
16 235.8
993.34 0.2342 36.5 13.0 4181 12729.4 -1620.8
Tính Re
Ống B
STT d
n
(m) w
1
(m/s) Re
1
d
l
(m) w
2
(m/s) Re
2
1 0.014 0.49 20031 0.016 0.2860 7500

C)
 t
l
= t
1V
- t
2R
t
n
= t
1r
- t
2v
t
log
K
l-1
K
l-2
Pr
1
Pr
2
1 86.00 44.5 37.00 46.0 41.34 160.7 296.23 1.88 4.050
2 86.00 40.5 45.00 46.0 45.5 146 292.92 1.88 4.450
3 85.50 38 49.00 46.0 47.48 132.9 285.45 1.89 4.700
4 84.00 40.75 52.5 44.0 48.12 138.2 253.2 1.92 4.930
5 85.00 41 42.00 46.0 43.97 213.4 211.47 1.9 4.400
6 85.00 40 44.00 46.0 44.99 208.5 282.13 1.9 4.500
7 84.50 38 48.00 45.0 46.48 212.3 291.59 1.91 4.700

)

2
.10
3
(Ns/m
2
)

1
(w/mK)

2
(w/mK)
1 86.00 44.5 0.3315 0.6043 0.678 0.64
2 86.00 40.5 0.3315 0.6499 0.678 0.635
3 85.50 38 0.3335 0.6814 0.678 0.631
4 84.00 35.75 0.3395 0.7235 0.677 0.627
5 85.00 41 0.3355 0.6439 0.677 0.635
6 85.00 40 0.3355 0.6560 0.677 0.634
7 84.50 38 0.3375 0.6814 0.677 0.631
8 83.50 36.5 0.3416 0.7016 0.677 0.628
9 85.00 41 0.3355 0.6439 0.677 0.635
10 84.50 39 0.3609 0.6685 0.677 0.632
11 84.00 37 0.3395 0.6947 0.677 0.629
8
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
12 83.00 36 0.3436 0.7085 0.676 0.627
13 81.00 41 0.3521 0.6439 0.675 0.635
14 81.00 40.5 0.3521 0.6499 0.675 0.635

’
t
1
*
%t
1
t
2
*
%t
2
1 10.85 28.99 75.15 73.49 2.29 2.36 115.27 84.33 5582 3373 2091.1 15.49 43 25.63 11.6
2 15.12 28.88 70.88 69.38 2.46 2.52 113.23 131.33 5484 5212 2653.9 22.02 46 23.17 19.8
3 18.45 27.53 67.05 65.53 2.62 2.68 111.45 154.7 5397 6101 2842.6 25.01 36 22.12 19.7
4 19.73 22.02 63.24 61.61 2.73 2.79 110.29 173.93 5333 6903 2985.3 24.21 23 18.7 15.1
5 7.85 34.62 77.15 75.62 2.17 2.26 153.04 87.07 7401 3456 2341.6 13.91 77 29.79 14
6 10.9 32.59 74.1 72.59 2.32 2.48 150.5 132.05 7278 5232 3020 18.67 71 25.97 20.3
7 13.6 31.38 70.9 69.38 2.46 2.52 148.01 157.1 7157 6196 3292.6 21.38 57 24.7 21.3
8 15.77 29.62 67.73 66.12 2.59 2.66 146.07 177.61 7064 6971 3476.9 23.08 46 23.39 21
9 6.72 35.66 78.28 76.66 2.1 2.2 172.45 87.66 8339 3479 2439.3 12.84 91 30.77 13.7
10 10 33.98 74.5 72.98 2.32 2.38 161.24 133.79 7797 5285 3124.3 18.22 82 26.89 20.9
11 11.92 33.57 72.08 70.57 2.42 2.48 166.09 158.03 8032 6213 3471.6 20.31 70 26.26 21.8
12 13.86 31.58 69.14 67.58 2.53 2.6 164.56 178.77 7946 7006 3687.6 21.78 57 24.71 21.8
13 5.74 32.68 75.26 73.68 2.28 2.35 180.84 86.23 8719 3422 2441.9 11.18 95 28.49 12.8
14 8.07 30.88 72.93 71.38 2.38 2.44 178.96 132.39 8628 5254 3238 15.18 88 24.93 19.3
15 10.23 30.77 70.77 68.77 2.47 2.55 177.35 156.64 8551 6177 3553.2 17.66 73 24.45 20.5
16 12.26 30.21 68.24 66.71 2.57 2.63 175.58 178.12 8465 6991 3791.2 19.69 61 23.84 21.1
Tính sai số lần 2:
10
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân

2
*
%t
2
(%)
K
l
*
(w/mK)
1
15.49 25.63 70.51 70.13 2.5 2.52 112.77 82.96 5461 3318 2053 15.54 0.32 25.6 -0.12 97.90
2
22.02 23.17 63.98 63.67 2.77 2.78 109.92 128.14 5323 5086 2583.4 22.08 0.27 23.1 -0.3 121.39
3
25.01 22.12 60.49 60.12 2.93 2.97 108.38 150.78 5249 5946 2767.9 25.04 0.12 22.1 -0.09 129.32
4
24.21 18.7 59.79 59.45 2.99 3 107.81 170.8 5213 6779 2924.5 24.26 0.21 18.7 0 136.03
5
13.91 29.79 71.09 70.79 2.48 2.49 148.01 84.99 7157 3373 2279 14 0.65 29.7 -0.3 109.53
6
18.67 25.97 66.33 65.97 2.68 2.69 145.17 129.4 7020 5127 2940.4 18.84 0.91 25.8 -0.65 139.39
7
21.38 24.7 63.12 62.7 2.8 2.82 143.3 152.75 6930 6024 3195.9 21.44 0.28 24.7 0 150.63
8
23.08 23.39 60.42 59.89 2.94 2.99 141.52 172.5 6844 6771 3373.8 23.11 0.13 23.4 0.04 158.34
9
12.84 30.77 72.16 71.77 2.44 2.45 166.1 85.33 8032 3387 2367.7 12.94 0.78 30.7 -0.23 114.16
10
18.22 26.89 66.28 65.89 2.68 2.69 155.53 129.75 7521 5125 3024.1 18.29 0.38 26.8 -0.33 143.68
11

,10
6
(m
3
/s)

1
(kg/m
3
)
G
1
(kg/s)
t
tb
(
o
C)
t
1
(
o
C)
Cp
1
(j/kg.độ)
Q
1
(w)
1

160
94.3
969.29 0.155 84 16.0 4202.4 10422
14 142 969.29 0.155 84 16.0 4202.4 10422
15 188.8 969.90 0.156 83.5 17.0 4202.0 11143.7
16 235.8
970.56 0.156 82 20.0 4200.7 13106.2
14
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
Nhiệt lượng
DÒNG LẠNH C
STT
G
1
,10
6
(m
3
/s)
G
2
,10
6
(m
3
/s)

2
(kg/m
3

993
0.141
38.00 16 4181.1 9432.6 -1765.6
3 188.8
993.54
0.187
36.50 13 4181 10164.0 -1885.2
4 235.8
993.89
0.234
35.50 11 4180.9 10761.6 -2177
5
118
94.3
990.66
0.093
44.00 28 4181.9 10889.7 -3394.8
6 141.5
992.44
0.141
39.50 19 4181.2 11122.0 -3452.1
7 188.8
993
0.187
38.00 16 4181.1 12509.9 -3884.9
8 235.8
993.54
0.234
36.50 13 4181 12718.6 -2570.8
9

Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
Tính Re
Ống C
STT d
n
(m) w
1
(m/s) Re
1
d
l
(m) w
2
(m/s) Re
2
C
1 0.014 0.49 19472 0.01 0.286 4567 10.595
2 0.014 0.49 19253 0.01 0.429 6252 19.595
3 0.014 0.49 19035 0.01 0.572 8100 27.03
4 0.014 0.49 18701 0.01 0.715 9932 27.58
5 0.014 0.766 32180 0.01 0.286 4647 10.543
6 0.014 0.766 31672 0.01 0.429 6428 19.66
7 0.014 0.766 30969 0.01 0.572 8336 27.1
8 0.014 0.766 30579 0.01 0.715 10125
9 0.014 0.919 37998 0.01 0.286 4812 10.722
10 0.014 0.919 37781 0.01 0.429 6729 19.773
11 0.014 0.919 37390 0.01 0.572 8652 27.196
12 0.014 0.919 36733 0.01 0.715 10420
13 0.014 1.042 41649 0.01 0.286 4486 10.553
14 0.014 1.042 41649 0.01 0.429 6489 19.683

=t
1r
-t
2v
(
o
C)
t
log
K
l-1
(W/mK
)
K
l2
(W/mK)
Pr
1
Pr
2
1 83.5 43.00 39 42 40.48 174.29 249.79 1.93 4.47
2 82.5 38.00 49 40 44.35 172.87 212.69 1.95 4.97
3 81.5 36.50 52 38 44.63 185.5 227.74 1.97 4.85
4 80 35.50 53 36 43.95 195.33 244.86 2 4.95
5 88.5 44.00 38 51 44.18 169.64 246.48 1.83 4.1
6 87 39.50 46 49 47.48 161.54 234.25 1.84 4.55
7 85 38.00 48 46 46.99 183.55 266.22 1.9 4.7
8 83.5 36.50 51 43 46.89 216.42 271.24 1.93 4.85
9 87 46.00 34 48 40.6 255.41 306.57 1.84 3.9
10 86.5 42.00 42 47 44.45 246.22 316.09 1.87 4.3

(w/mK) 
2
(w/mK)
1 82.35 46.40 0.3416 0.6207 0.677 0.638
2 81.55 42.95 0.3457 0.6814 0.676 0.631
3 80.25 40.80 0.3499 0.7016 0.675 0.628
4 77.80 38.35 0.3565 0.7155 0.675 0.627
5 85.30 49.80 0.3221 0.6097 0.679 0.639
6 84.10 45.55 0.3276 0.6623 0.679 0.633
7 81.90 43.00 0.3355 0.6814 0.677 0.631
8 79.75 41.20 0.3416 0.7016 0.677 0.628
9 76.90 47.75 0.3276 0.5883 0.679 0.642
10 76.15 43.80 0.3296 0.6321 0.678 0.637
11 75.15 41.50 0.3335 0.656 0.678 0.634
12 72.35 40.10 0.3395 0.6814 0.677 0.631
13 77.15 47.55 0.3395 0.6321 0.677 0.637
14 76.45 44.75 0.3395 0.656 0.677 0.634
15 75.75 42.70 0.3416 0.6814 0.677 0.631
16 73.90 40.40 0.3478 0.6947 0.676 0.629
18
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
Tính lặp lần 1:
Ống C
STT t
1
t
2
t
v1
t

10.5 32.35 72 70.35 2.42 2.49 70.97 46.41 3427 2928 1572.5 20.35 94 23.82 36
3
12.87 30.26 68.63 66.76 2.56 2.63 69.83 62.11 3367 3901 1798.7 23.84 85 20.58 47
4
14.72 27.73 65.28 63.23 2.69 2.77 68.7 63.43 3312 3977 1798.6 23.87 62 19.88 39
5
5.39 37.29 83.11 81.29 1.94 1.97 108.34 23.23 5254 1484 1153.7 9.7 80 34.35 9
6
7.76 38.22 79.24 77.72 2.05 2.14 105.9 45.54 5136 2883 1837.7 16.99 119 30.27 26
7
9.65 35.84 75.35 73.84 2.28 2.35 103.52 62.69 5006 3956 2197.1 20.62 114 26.1 37
8
11.29 34.1 72.21 70.6 2.41 2.48 102.15 78.38 4940 4922 2449.8 23.25 106 23.34 46
9
4.39 34.71 82.61 80.71 1.95 1.99 124.05 22.78 6016 1462 1172.6 7.91 80 32.56 7
10
6.49 36.46 80.01 78.46 1.99 2.09 124.22 44.34 6016 2824 1912.3 14.13 118 30.1 21
11
8.27 35.73 77.23 75.73 2.17 2.26 121.42 61.68 5880 3911 2334.5 18.06 118 27.16 32
12
9.83 34.64 74.17 72.64 2.33 2.39 118.87 79.24 5748 5000 2655.5 21.24 116 24.41 42
13
3.93 36.44 80.07 78.44 1.99 2.09 136.72 23.66 6611 1507 1223.3 7.75 97 33.99 7
14
5.72 36.75 78.28 76.75 2.1 2.19 134.89 46.35 6523 2939 2015.5 13.59 138 30.15 22
15
7.37 36.63 76.13 74.63 2.23 2.32 132.77 62.9 6420 3969 2437.2 17.27 134 27.94 31
16
8.72 34.71 73.28 71.71 2.37 2.43 127.6 78.84 6161 4959 2728 19.89 128 24.72 40
19

1
(%)
t
2
*
%t
2
(%)
K
l
*
(w/mK)
1
12.19 28.18 71.31 71.18 2.54 2.55 70.26 23.21 3398 1481 1028.7 12.25 0.49 28.1 0.28 50.88
2
20.35 23.82 62.15 61.82 2.89 2.9 67.89 44.68 3278 2819 1509.7 20.43 0.39 23.8 0.08 71.18
3
23.84 20.58 57.66 57.08 3.06 3.08 66.78 59.71 3220 3750 1724.7 23.9 0.25 20.5 0.39 80.51
4
23.87 19.88 56.13 55.38 3.12 3.15 66.2 61.43 3192 3852 1737.7 23.93 0.25 19.8 0.4 81.02
5
9.7 34.35 78.8 78.35 2.26 2.27 104.29 22.42 5058 1433 1113.4 9.73 0.31 34.3 0.15 54.25
6
16.99 30.27 70.01 69.77 2.59 2.6 99.89 43.38 4845 2746 1744.7 17.1 0.65 30.2 0.23 83.38
7
20.62 26.1 64.38 64.1 2.8 2.81 98.34 59.95 4755 3783 2095.4 20.71 0.44 26 0.38 99.05
8
23.25 23.34 60.25 59.84 2.96 2.98 97.03 73.72 4692 4630 2316.4 23.15 -0.43 23.5 -0.68 108.72
9
7.91 32.56 79.09 78.56 2.24 2.26 119.82 22.06 5811 1416 1135.2 7.93 0.25 32.5 -0.18 55.5

Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
23
Truyền nhiệt ống lồng ống Nguyễn Sỹ Xuân Ân
V. BÀN LUẬN:
Thiết bò truyền nhiệt kiểu ống lồng ống thường được dùng để đun nóng
hay làm nguội các lưu chất không kèm theo quá trình chuyển pha. Nó thường
gồm các ống truyền nhiệt không có cánh tản nhiệt, thích hợp cho các TBTN
lỏng – lỏng, khí – khí, ít khi dùng cho thiết bò ngung tụ hay bốc hơi.
- Ưu điểm chính:
• Đơn giản trong việc chế tạo, thích hợp cho cả 2 lưu chất đều làm
việc ở áp suất cao.
• Về mặt tổ chức dòng chảy: hai lưu chất có thể chảy cùng chiều hay
ngược chiều trong từng phân đoạn và riêng từng lưu chất có thể chảy nối tiếp từ phân
đoạn này sang phân đoạn khác hay phân thành nhiều nhánh vào các phân đoạn bố trí
song song.
• Chủ yếu truyền nhiệt được thực hiện là nhờ sự trộn lẫn các lớp lưu
chất trong và ngoài xa trục của dòng chảy.
- Nhược điểm: phụ tải nhiệt bé.
1. Tổn thất nhiệt là đáng kể : thể hiện ở việc nhiệt lượng mất đi của
dòng nóng lớn hơn nhiều so với nhiệt nhận vào của dòng lạnh.
Nguyên nhân :
- Nhiệt làm cho hệ thống ống nóng lên.
- Nhiệt lượng truyền qua ống qua môi trường
- Ngoài ra còn do sai số thao tác do khi đọc đồng hồ nhiệt độ.
2. Nguyên nhân gây ra sai số :
- Có thể hệ thống chưa ổn đònh đã thực hiện đo số liệu.
- Đọc nhiệt độ không cùng thời điểm, nhiệt độ không ổn đònh.
- Bơm lưu chất hoạt động không ổn đònh ( do điện không ổn đònh) .
- Sự rò rỉ chất lỏng trong hệ thống ống
- Các ống này nối lại thành một hệ thống bởi đó sẽ có sự truyền nhiệt lẫn


- Nguyên nhân: Nhiệt lượng tổn thất vẫn chưa bù nổi với sai số trong quá
trình làm thí nghiệm.
- Lý do:
•Nhiệt độ trung bình bề măt tính có sai số so với thực tế, nên Pr
t
mà ta
tính không thực sự chính xác.
•Ở đây là quá trình truyền nhiệt phức tạp nên khi ta tính toán chỉ kể
đến những ảnh hưởng chính ( dạng truyền nhiệt chính): chẳng hạn trong kiểu B
( truyền nhiệt ngang ) ta đã bỏ qua ảnh hưởng chủ yếu gây ra sai số đó là đối lưu tự
nhiên trong dòng chảy màng, chính ảnh hưởng này làm thay đổi cơ chế của sự truyền
nhiệt và có khi dẫn đến sai số rất cao,nó làm tăng cường sự truyền nhiệt khi dòng
chảy xuất hiện xoáy rối.
•Ống làm bằng đồng không nói rõ có nguyên chất hay không làm ảnh
hưởng đến giá trò λ
Cu
, nếu ta chọn λ
Cu
lớn suy ra K
L
> K
*
L
, nếu λ
Cu
nhỏ suy ra K
L
< K
*