TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI
MÔ PHỎNG SỐ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
DẠNG ỐNG LỒNG ỐNG

SVTH

MSSV

ĐOÀN MINH TRÍ

18147251

LÊ VĂN CƯỜNG

18147172

GVHD: TS. TRẦN THANH TÌNH

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022
i

iii

iv

v

vi

vii

viii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy TS. Trần Thanh Tình. Thầy đã
tận tình chỉ bảo giúp đỡ chúng em giải đáp những thắc mắc chúng em gặp phải khi thực
hiện đồ án, Thầy đã nghiêm khắc nhắc nhở và luôn đồng hành chỉ ra những lỗi sai chúng
em mắc phải và định hướng cho chúng em, có thể nói Thầy là nguồn động lực to lớn nhất
luôn truyền đạt những kinh nghiệm tích lũy trong quá trình làm việc và giảng dạy, Thầy
luôn hỗ trợ cung cấp nguồn tài liệu, phần mềm quan trọng để chúng em có thể thực hiện
được đề tài đúng tiến độ.
Nhóm chúng em cũng xin gửi lời cám ơn đến thầy cô giáo bộ môn “Công nghệ Nhiệt –
Điện lạnh”, những người đã truyền thụ kiến thức quý báu về chuyên ngành cho chúng em,
thầy cô luôn cố gắng tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em và truyền thụ những kiến thức
mới nhất để chúng em vận dụng và thực hiện đồ án này.
Chúng em cũng xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cô trong Hội đồng bảo vệ đồ án tốt
nghiệp, Thầy Cô đã bỏ thời gian quý báu của mình để tham gia buổi bảo vệ đồ án tốt nghiệp
của nhóm em và đưa ra những lời nhận xét, ý kiến đánh giá để chúng em nhận ra cái sai và
rút nghiệm sửa chữa.
Trong quá trình thực hiện đồ án nhóm chúng em đã cố gắng thực hiện đồ án với kết quả
tốt nhất nhưng vì kiến thức và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót.
Nhóm chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của Thầy Cô.
Chúng em xin chân thành cám ơn.

ix

TÓM TẮT
Đề tài được thực hiện trong đồ án tốt nghiệp là “Mô phỏng số thiết bị trao đổi nhiệt dạng
ống lồng ống”, Nội dung của đồ án gồm 6 phần: Tổng quan, Cơ sở chi tiết thiết bị trao đổi
nhiệt dạng ống lồng ống, Phương pháp mô phỏng CFD, Xây dựng mô hình và mô phỏng,
Kết quả mô phỏng, Kết luận và kiến nghị.
Mô phỏng số CFD là một đề tài được nhiều người quan tâm do tính tiện lợi giúp người
dùng tự do nghiên cứu khoa học liên quan đến dòng chảy. Bên cạnh đó thiết bị trao đổi
nhiệt ống lồng ống có thể nói là khá phổ biến được nhiều nơi sử dụng cho tới hiện nay do
có cấu tạo đơn giản mặc dù đã xuất hiện từ rất lâu, vậy nên trong đồ án này sẽ kết hợp tìm
hiểu về thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống và mô phỏng số CFD.
Bài nghiên cứu này thực hiện
...

...
ô phỏng:
Bước 1. Kích hoạt phương trình năng lượng
Models→ Energy→Edit...

Hình P2.1 thiết lập phương trình năng lượng
Bước 2. Mô hình rối
Models→ Viscous→Edit...
- Chọn k-epsilon (2eqn) trong Model
- Chọn standard trong k-epsilon Model
- Chọn Scalable trong Near Wall Treatment hoặc Enhanced Wall Treatment

121

Hình P2.2 Thiết lập mô hình rối
Bước 3. Cài đặt thông số cho vật liệu
Thiết lập lưu chất được sử dụng là nước trạng thái lỏng, và tạo mới vật liệu làm ống là
Inox 304 với thông số có sẵn bằng cách nhấp đúp vào mục Materials.

Hình P2.3 Cài đặt lưu chất trong ống

122

Hình P2.4 Tạo thông số cho vật liệu Inox 304

Bước 4. Gán các giá trị lưu chất và vật liệu cho mô hình ống lồng ống
Tiến hành gán lưu chất di chuyển trong ống và vật liệu của ống trong mục Cell Zone
Conditions, thay đổi mục Material Name về đúng với vật liệu mà ta đã thiết lập trước đó.

Hình P2.5 Gán các giá trị cho lưu chất và vật liệu

123

Bước 5. Nhấp chọn Boundary Conditions để gán các giá trị biên cho ống và các giá trị
như nhiệt độ, lưu lượng,… đầu vào cho mô hình
Để thiết lập các thông số đầu vào như lưu lượng và nhiệt độ cần vào mục Boundary
Condition nhập thông số lưu lượng khối lượng vào ô Mass Flow Rate và nhập giá trị nhiệt
độ ở mục Thermal.

Hình P2.6 Gán giá trị đầu vào cho lưu chất
Bước 6. Thiết lập tiêu chí đánh giá hội tụ Residuals.
Để thiết lập tiêu chí đánh giá hội tụ vào mục Monitor chọn Residual và cài đặt các thông
số như trong hình, mục đích của việc này nhằm giúp tránh trong quá trình chạy mô phỏng
khi các thông số xuống mức bằng với mức thiết lập sẽ dừng lại trong khi chưa chạy hết số
vòng lặp đã cài đặt.

124

Hình P2.7 Thiết lập Residuals
Bước 7. Khởi tạo lại chương trình
Khởi tạo lại chương trình chúng ta sẽ vào mục Initialization và chọn Initialize, mục đích
khởi tạo để xóa hết những dữ liệu cũ tránh việc những dữ liệu cũ trước đó sẽ ghi đè lên dữ
liệu mới làm sai lệch kết quả.

Hình P2.8 Khởi tạo lại chương trình
Bước 8. Thiết lập số vòng lặp khi mô phỏng
Sau khi đã thiết lập các thông số trên chúng ta tiến hành vào mục Run Calculation và cài
đặt số vòng lặp ở ô Number Of Iterations, đối với số vòng lặp tùy thuộc vào thiết bị của
bạn có đủ mạnh để chạy được số vòng lặp lớn không mà cân nhắc, khi số vòng lặp chạy
125

đến một số nào đó thì lúc này lưới sẽ bắt đầu hội tụ, việc thiết lập số vòng lặp tránh việc
mô hình của chúng ta chưa hội tụ mà chương trình đã dừng do số vòng lặp quá ngắn.

Hình P2.9 Thiết lập số vòng lặp

126