Nghiên Cứu Đặc Tính Truyền Nhiệt Của Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Dạng Vỏ Bọc Ống Xoắn

• Tác giả: Thái Ngọc Đô Tỷ
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Tình
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Tính Truyền Nhiệt Của Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Dạng Vỏ Bọc Ống Xoắn
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài và lý do thực hiện mô phỏng số CFD
• 1.2. So sánh ưu điểm và nhược điểm giữa mô phỏng và thực nghiệm
• 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
• 1.3.1. Mục tiêu
• 1.3.2. Nhiệm vụ
• 1.4. Đối tượng và giới hạn đề tài
• 1.4.1. Đối tượng
• 1.4.2. Giới hạn đề tài
• 1.5. Giới thiệu tổng quan về TBTĐN
• 1.5.1. Khái niệm về TBTĐN
• 1.5.2. Hiện trạng của TBTĐN
• 1.5.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trao đổi nhiệt
• 1.5.4. Phân loại TBTĐN
• 1.5.5. Ứng dụng và vai trò của TBTĐN trong đời sống
• 1.5.6. Các loại TBTĐN dạng ống
• 1.5.7. TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn
• 1.5.8. Hiện trạng các nghiên cứu về TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn
• 1.5.8.1. Các nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.5.8.2. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 1.5.9. Giới thiệu về bài báo liên quan
• 1.5.10. Công thức tính toán thực tế TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn
• 2. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CFD
• 2.1. Giới thiệu về phương pháp mô phỏng CFD
• 2.1.1. Giới thiệu chung
• 2.1.2. Ứng dụng của CFD
• 2.2. Các phương trình điều khiển và phương pháp rời rạc hóa miền tính toán
• 2.2.1. Phương trình điều khiển
• 2.2.2. Các phương pháp rời rạc hóa miền tính toán
• 2.3. Giới thiệu về phần mềm ANSYS
• 2.4. Các bước mô phỏng
• 2.4.1. Phương pháp chia lưới
• 2.4.1.1. Mục đích chia lưới
• 2.4.1.2. Lưới có cấu trúc và lưới không có cấu trúc
• 2.4.2. Phương pháp giải
• 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG
• 3.1. Thiết lập mô hình cần mô phỏng (Geometry)
• 3.2. Thiết lập các thông số vật lý
• 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.1. Kết quả hội tụ của lưới
• 4.2. Kết quả mô phỏng và đặc tính truyền nhiệt của TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn trong mô hình 1
• 4.3. Khảo sát hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị khi thay đổi lưu lượng thể tích đi bên trong ống xoắn
• 4.4. Khảo sát ảnh hưởng của bước xoắn đến hiệu suất trao đổi nhiệt
• 4.5. Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chất lỏng nano gốc nước chứa 2% thể tích CuO đến hiệu suất trao đổi nhiệt
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Đặc Tính Truyền Nhiệt

Nghiên cứu đặc tính truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ bọc ống xoắn là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt. Thiết bị này có khả năng tối ưu hóa hiệu suất trao đổi nhiệt, giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí trong các ứng dụng công nghiệp. Việc hiểu rõ về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị này là cần thiết để phát triển các giải pháp cải tiến hiệu quả.

1.1. Khái niệm về Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) là thiết bị dùng để truyền nhiệt giữa hai hoặc nhiều chất lỏng. TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn có cấu trúc đặc biệt giúp tăng cường hiệu suất trao đổi nhiệt nhờ vào sự xoắn của ống, tạo ra dòng chảy phức tạp.

1.2. Tính Cấp Thiết của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này nhằm cải thiện hiệu suất trao đổi nhiệt trong các ngành công nghiệp như điện, hóa dầu và thực phẩm. Việc tối ưu hóa thiết bị này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Nghiên Cứu

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc nghiên cứu và phát triển TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư, độ chính xác trong mô phỏng và khả năng ứng dụng thực tiễn cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Chi Phí Đầu Tư Cao

Việc đầu tư vào thiết bị và phần mềm mô phỏng CFD có thể tốn kém. Điều này gây khó khăn cho nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp nhỏ trong việc áp dụng công nghệ mới.

2.2. Độ Chính Xác Trong Mô Phỏng

Độ chính xác của các mô phỏng số phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng lưới và phương pháp giải. Việc đảm bảo độ chính xác cao trong mô phỏng là một thách thức lớn.

III. Phương Pháp Mô Phỏng CFD Để Nghiên Cứu

Phương pháp mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) là công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu đặc tính truyền nhiệt của TBTĐN. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết các thông số như nhiệt độ, áp suất và vận tốc trong thiết bị.

3.1. Giới Thiệu Về Phương Pháp CFD

CFD là phương pháp mô phỏng sử dụng các phương trình điều khiển để mô phỏng hành vi của chất lỏng. Phương pháp này giúp nghiên cứu các hiện tượng phức tạp trong thiết bị trao đổi nhiệt.

3.2. Các Bước Mô Phỏng Cụ Thể

Quá trình mô phỏng bao gồm các bước như thiết lập mô hình, chia lưới, và giải phương trình. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo kết quả chính xác.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tăng lưu lượng thể tích và sử dụng chất lỏng nano CuO có ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất trao đổi nhiệt. Những phát hiện này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

4.1. Ảnh Hưởng Của Lưu Lượng Thể Tích

Khi tăng lưu lượng thể tích của dòng lưu chất nóng, hiệu suất trao đổi nhiệt tăng lên rõ rệt. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa lưu lượng trong thiết kế TBTĐN.

4.2. Sử Dụng Chất Lỏng Nano

Việc sử dụng chất lỏng nano CuO đã chứng minh khả năng cải thiện hiệu suất trao đổi nhiệt đáng kể. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển TBTĐN.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về đặc tính truyền nhiệt của TBTĐN dạng vỏ bọc ống xoắn đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong việc cải thiện hiệu suất trao đổi nhiệt. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn nữa.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu đã xác nhận rằng việc tối ưu hóa thiết kế TBTĐN có thể mang lại hiệu suất cao hơn. Những phát hiện này cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các loại chất lỏng mới và cải tiến thiết kế TBTĐN để đạt được hiệu suất tối ưu hơn.