Câu hỏi Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị - Đối lưu nhiệt

Nội dung text: Câu hỏi Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị - Đối lưu nhiệt

1. ĐỐI LƯU NHIỆT 1) Phân biệt dòng lưu chất chuyển động tự nhiên (đối lưu tự nhiên) và chuyển động cưỡng bức (đối lưu cưỡng bức)? Đối lưu tự nhiên Đối lưu cưỡng bức Gr Phân biệt dựa theo giá trị của tỷ số Re2,5 Gr Gr 10-2 10-3 Re2,5 Re2,5 2) Bản chất của sự trao đổi nhiệt đối lưu. Phân biệt đối lưu tự nhiên với đối lưu cưỡng bức. Cho ví dụ minh họa. Bản chất của sự trao đổi nhiệt đối lưu: là sự trao đổi nhiệt đi kèm với sự chuyển động của 2 dòng lưu chất. Đối lưu tự nhiên Đối lưu cưỡng bức Sự chuyển động của lưu chất là do sự Sự chuyển động của lưu chất chủ yếu là chênh lệch về nhiệt độ. do tác động của các yếu tố khác ngoài nhiệt độ như: sự chênh lệch về áp suất thủy tĩnh, tác động cơ học, VD: đun nước, dàn ống lạnh, hiện tượng VD: sự cấp nhiệt khi dòng lưu chất gió và gió mùa, gió núi, gió biển, đốt cỏ chuyển động dọc theo tường phẳng, sự khô . cấp nhiệt khi khuấy chất lỏng bằng các cánh khuấy, 3) Giải thích ý nghĩa của hệ số dẫn nhiệt (), hệ số cấp nhiệt ( ) và hệ số truyền nhiệt (K). - Ý nghĩa của hệ số dẫn nhiệt () : đặc trưng cho sự dẫn nhiệt của vật liệu. - Ý nghĩa của hệ số cấp nhiệt ( ) : đặc trưng cho sự cấp nhiệt từ bên ngoài vào dòng lưu chất hay từ dòng lưu chất ra bên ngoài. - Ý nghĩa của hệ số truyền nhiệt (K) : đặc trưng cho quá trình truyền nhiệt mà ta đang xét. 4) Chuẩn số Grasshof (Gr) là chuẩn số đồng dạng đặc trưng cho đối lưu nhiệt tự nhiên hay đối lưu nhiệt cưỡng bức? Nêu ý nghĩa vật lý của chuẩn số Gr? - Chuẩn số Gr là chuẩn số đồng dạng đặc trưng cho sự đối lưu nhiệt tự nhiên của dòng không đẳng nhiệt. gl 3 lực nâng Gr = Ga. t =  t =  2 lực nội ma sát - Đặc trưng cho tác dụng tương hỗ của lực ma sát phân tử và lực nâng do sự chênh lệch khối lượng riêng ở các điểm có nhiệt độ khác nhau của dòng.
2. • vị trí ¼, ½, ¾, 1, 1 ¼,1 ½: đối lưu nhiệt cưỡng bức. 10) Theo anh chị, trước khi thí nghiệm, nếu tấm chảy tràn để ở vị trí “0” và cấp đủ nước cho bình chảy tràn thì nước có chảy trong ống đứng và thoát ra ngoài không? Hãy phán đoán xem khi tiến hành thí nghiêm với tấm chảy tràn ở vị trí “0” thì nước trong ống đứng có chảy ra không? Tại sao? - Trước khi thí nghiệm, nếu tấm chảy tràn để ở vị trí “0” và cấp đủ nước cho bình chảy tràn thì nước không chảy trong ống đứng và thoát ra ngoài vì lúc đó mực nước trong bình chảy tràn bằng với vị trí cao nhất trong ống P = 0 nước không thể chảy do không có sự chênh lệch về áp suất. - Khi tiến hành thí nghiêm với tấm chảy tràn ở vị trí “0” thì nước trong ống đứng có chảy ra vì khi đó ta dùng hơi nước để cấp nhiệt làm cho dòng lạnh bị nóng lên có sự đối lưu nhiệt tự nhiên. 11) Trong bài thí nghiệm, dòng lưu chất nào chảy trong ống và dòng lưu chất nào chảy ngoài ống truyền nhiệt? Khi thí nghiệm, hiện tượng gì sẽ xảy ra trên bề mặt ống đặt trong buồng ống trao đổi nhiệt? - Dòng nước lạnh chảy trong ống và dòng hơi nóng chảy phía ngoài ống. - Khi thí nghiệm, phía trên bề mặt ống có những giọt nước ngưng tụ; càng xuống phía dưới ống nước ngưng tụ càng nhiều và chảy thành màng mỏng. 12) Khi thí nghiệm, áp suất trong buồng trao đổi nhiệt vào khoảng bao nhiêu? Tại sao biết? Aùp suất trong buồng trao đổi nhiệt tương ứng với áp suất hơi bão hòa của nước ngưng tụ, tương ứng với nhiệt độ ngưng tụ của hơi nước đo được. 13) Hãy chỉ rõ đường đi của dòng nước lạnh. Hãy đặt ống nghiệm để đo lượng nước đó? Dòng nước lạnh từ bơm bình chảy tràn vị trí tấm chảy tràn phía dưới ống trao đổi nhiệt phía trên ống trao đổi nhiệt theo đường ống dẫn đến phễu, qua van 5 đổ vào bình đo. Do đó, ta đặt bình đo lượng nước ở cuối van 5. 14) Hãy chỉ rõ đường đi của hơi cấp vào buồng trao đổi nhiệt. Hãûy đặt ống nghiệm vào đúng vị trí để đo lượng nước ngưng tụ chảy ra? Dòng hơi cấp được cung cấp từ nồi hơi theo đường ống qua van 7 và van 6 đi vào trong buồng ống. Nhờ lớp lưới giúp hơi tỏa đều khắp bề mặt đáy rồi đi lên phía trên của buồng ống. Sau đó nó đi vào lớp lưới bao xung quanh ống trao đổi nhiệt và bắt đầu ngưng tụ thành nước chảy ngược xuống dưới. Nước ngưng tụ sẽ theo một đường ống khác chảy vào bình đo. Lượng hơi nước ngưng tụ phía bên ngoài lưới được thải bỏ qua van xả S4. Còn lượng nước còn lại trong ống chảy vào bình đo được thải bỏ qua van S2 khi tiến hành thí nghiệm mới. 15) Hãy giải thích lý do bố trí ống cấp hơi vào buồng trao đổi nhiệt như ở thiết bị thí nghiệm? Từ nồi hơi, ống cấp hơi chia thành hai nhánh, một nhánh cung cấp vào buồng trao đổi nhiệt qua van 7, ống còn lại dùng để xả hết hơi khi đã ngừng thí nghiệm qua van S5. Van 6 dùng để điều chỉnh lượng hơi vào trong buồng trao đổi nhiệt. Phần ống cấp hơi ở trong buồng
3. Chú ý: Trong khi đo thường xuyên quan sát mức nước ở bình chảy tràn và mức nước trong nồi hơi. 21) Các nhiệt độ t1, t2, t3, t4 là nhiệt độ của cái gì? Vị trí đo ở đâu? o - t1, t3 : nhiệt độ đầu và cuối của dòng nước chảy trong ống , C o - t2, t4 : nhiệt độ tại thành ngoài ở đầu vào (đầu dưới) và đầu ra (đầu trên) của ống , C. 22) Đơn vị đo ở các đồng hồ đo nhiệt độ là gì? Cách quy đổi ra nhiệt độ oC? - Đơn vị đo ở đồng hồ hiện số là oC. o - Đơn vị đo của đồng hồ đo nhiệt độ T1, T2 và T3 là F. 9 toF = toC + 32 5 23) Đơn vị đo áp suất ở các áp kế trên các thiết bị thí nghiệm là gì? Cách quy đổi ra bar, at hoặc mmHg? Aùp suất đọc được trên đồng hồ đo áp suất là gì? (áp suất dư hay áp suất tuyệt đối). - Đơn vị đo ở các áp kế là PSI. 1PSI = 51,7mmHg 1at = 735mmHg = 9,81.104Pa = 14,22 PSI 1 bar = 105Pa - Aùp suất đọc được trên các đồng hồ đo áp suất là áp suất dư. 24) Em hiểu thế nào là truyền nhiệt ở chế độ ổn định? Trong quá trình thí nghiệm, các đại lượng sẽ được đo ở chế độ truyền nhiệt ổn định hay không ổn định? Dấu hiệu nào cho biết thời điểm sẽ tiến hành đo đồng loạt các đại lượng cần đo? - Truyền nhiệt ở chế độ ổn định có nghĩ a là trường nhiệt không phụ thuộc vào thời gian, chỉ phụ thuộc vào tọa độ: T(x, y z) - Trong quá trình thí nghiệm, các đại lượng sẽ được đo ở chế độ truyền nhiệt ổn định. - Dấu hiệu cho biết thời điểm sẽ tiến hành đo đồng loạt các đại lượng cần đo là:nhiệt độ ở các đồng hồ đo nhiệt độ ổn định, không dao động. 25) Khi đang thí nghiệm, nếu nước ngừng cấp vào bình chảy tràn thì phải xử lý như thế nào trong tình huống đó? - Khi đang thí nghiệm, nếu nước ngừng cấp vào bình chảy tràn thì ta phải ngắt điện cấp cho nồi hơi, đóng các van V6, V7 và mở van xả hơi S5. - Mở vòi S4 xả hết nước nóng rồi khóa vòi S4 lại. 26) Nếu không có máy nén khí để tạo áp suất cho bình chứa thì việc cấp nước cho nồi hơi có thể thực hiện thế nào trong thí nghiệm đầu tiên và khi chuyển sang chế độ thí nghiệm khác? - Nếu không có máy nén khí để tạo áp suất cho bình chứa thì việc cấp nước vẫn được thực hiện do có sự chênh lệch về độ cao (có nghĩa là chênh lệch về áp suất thủy tĩnh giữa bình chứa nước và nồi hơi). 27) Khi áp suất trong nồi hơi cao hơn 15PSI thì phải xử lýnhư thế nào? - Khi áp suất trong nồi hơi cao hơn 15PSI thì phải mở van xả hơi S5 và đợi cho áp suất giảm xuống còn 15PSI thì khóa van lại.