Luận án Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong dàn bay hơi và dàn ngưng tụ vi ống của bơm nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
----------------------- 
HOÀNG ANH TUẤN 
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT 
TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA 
BƠM NHIỆT 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT 
HÀ NỘI – 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
----------------------- 
HOÀNG ANH TUẤN 
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT 
TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA 
BƠM NHIỆT 
Ngành: Kỹ thuật nhiệt 
Mã số: 9520115 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
1. PGS.TS. NGUYỄN NGUYÊN AN
2. PGS.TS. HÀ MẠNH THƯ
HÀ NỘI – 2020
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện dưới 
sự hướng dẫn khoa học của tập thể hướng dẫn. Các kết quả nghiên cứu, bao gồm các 
nội dung lý thuyết, thực nghiệm đã tiến hành và số liệu trình bày trong luận án là 
trung thực và chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả nào khác. 
Tập thể hướng dẫn 
Hà nội, ngày tháng 8 năm 2020 
Nghiên cứu sinh 
PGS. TS. Nguyễn Nguyên An PGS. TS. Hà Mạnh Thư Hoàng Anh Tuấn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã 
cho phép tôi được học tập và nghiên cứu trong thời gian qua. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo Sau đại học (nay là Phòng Đào tạo) 
đã quan tâm hướng dẫn tôi các bước, các thủ tục cần thiết giúp tôi thực hiện và hoàn 
thành luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt – Lạnh đã quan 
tâm giúp đỡ và tổ chức các buổi báo cáo khoa học, các buổi bảo vệ cũng như các thủ 
tục để tôi hoàn thành luận án đến ngày hôm nay. 
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể hướng dẫn, trong suốt thời gian qua đã nhiệt 
tình, tâm huyết hướng dẫn tôi thực hiện luận án. 
Xin cảm ơn các thầy, cô Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các trường đại 
học trong nước và các đồng nghiệp đã giảng dạy, đóng góp ý kiến để tôi hoàn thành 
luận án này. 
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp và Trường 
Cao đẳng nghề Nghi Sơn, những nơi tôi đã từng công tác và đang công tác, trong 
thời gian thực hiện luận án đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm 
vụ đến ngày hôm nay. 
Hà nội, ngày tháng 8 năm 2020 
Nghiên cứu sinh 
Hoàng Anh Tuấn 
 iii 
MỤC LỤC 
Lời cam đoan i 
Lời cảm ơn ii 
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt v 
Danh mục các bảng vii 
Danh mục các hình vẽ, đồ thị vii 
Mở đầu 1 
Chương 1 Tổng quan về nghiên cứu truyền nhiệt trong vi ống 8 
1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt trong bơm nhiệt 8 
1.2 Tình hình nghiên cứu về truyền nhiệt trong vi ống 19 
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 19 
1.2.1.1 Các nghiên cứu về trao đổi nhiệt khi sôi và ngưng trong vi 
ống 
20 
a) Các công trình thuần túy thực nghiệm 20 
b) Các công trình thực nghiệm với mô hình lý thuyết bán thực 
nghiệm 
24 
c) Các công trình thực nghiệm với mô hình lý thuyết thuần túy 
và mô phỏng 
28 
1.2.1.2 Các nghiên cứu về trao đổi nhiệt khi không có biến đổi pha 
trong vi ống 
31 
1.2.1.3 Các nghiên cứu liên quan đến ứng dụng của vi ống trong 
bơm nhiệt 
34 
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 34 
1.2.3 Nhận xét về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 36 
1.3 Đề xuất hướng nghiên cứu cho luận án 37 
Chương 2 Xây dựng lý thuyết tính toán quá trình sôi và ngưng tụ 
của dòng môi chất trong vi ống 
39 
2.1 Các chế độ lưu động của dòng 2 pha trong ống thông 
thường và vi ống 
39 
2.1.1 Chế độ lưu động của dòng 2 pha trong ống thông thường 39 
2.1.2 Chế độ lưu động của dòng 2 pha trong vi ống 41 
2.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả các quá trình 42 
2.2.1 Các giả thiết ban đầu 43 
2.2.2 Phương trình vi phân động lượng 45 
2.2.3 Phương trình vi phân bảo toàn khối 47 
2.2.4 Phương trình vi phân năng lượng 48 
2.2.4.1 Cơ chế trao đổi năng lượng của quá trình sôi và ngưng tụ 
trong vi ống 
48 
 iv 
2.2.4.2 Phương trình vi phân năng lượng cho quá trình sôi 49 
2.2.4.3 Phương trình vi phân năng lượng cho quá trình ngưng tụ 51 
2.3 Điều kiện biên 52 
2.4 Phương pháp xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến 52 
2.5 Mô hình xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 56 
2.5.1 Mô tả mô hình 56 
2.5.2 
2.5.3 
Thuật toán xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 
Phần mềm xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 
57 
58 
Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm về quá trình sôi và ngưng tụ 
trong vi ống 
61 
3.1 Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm 61 
3.2 Hệ thống thực nghiệm 62 
3.2.1 Giới thiệu chung 62 
3.2.2 Nguyên lý hoạt động 63 
3.2.3 Cấu tạo dàn vi ống thử nghiệm 69 
3.2.3.1 Phần mô hình trao đổi nhiệt 69 
3.2.3.2 Phần cảm biến nhiệt độ bề mặt vách vi ống 72 
3.2.4 Hệ thống đo và tự ghi số liệu 73 
3.2.5 Trình tự tiến hành thí nghiệm 76 
3.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 77 
3.2.6.1 Mô hình và yêu cầu tính toán 79 
3.2.6.2 Phương pháp xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và các 
đại lượng liên quan 
90 
Chương 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 86 
4.1 Kết quả đo đạc thực nghiệm và mô phỏng 86 
4.1.1 Quá trình sôi 87 
4.1.2 Quá trình ngưng tụ 87 
4.2 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng đã xây dựng 88 
4.3 Khảo sát sự thay đổi của hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 90 
4.3.1 Sự thay đổi của hệ số trao đổi nhiệt đối lưu theo áp suất 91 
4.3.2 Sự thay đổi của hệ số trao đổi nhiệt đối lưu theo tốc độ 
khối 
92 
Kết luận và kiến nghị 96 
 Kết luận 96 
 Kiến nghị 97 
Danh mục các công trình đã công bố 99 
Tài liệu tham khảo 100 
Phụ lục 107 
 v 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Các ký hiệu theo chữ cái La-tinh 
Ký hiệu Đại lượng Thứ nguyên 
C Nhiệt dung riêng J/kgK, kJ/kgK 
d Đường kính m 
f Hệ số ma sát - 
F Diện tích m2 
G Lưu lượng khối lượng kg/s 
Gvel Vận tốc khối kg/m2s 
i Enthalpy riêng J/kg, kJ/kg 
I Enthalpy J, kJ 
l Toạ độ theo chiều dài ống m 
L Chiều dài ống m 
n Số lượng phân tố sai phân đoạn 
N Số lượng phân tố sai phân, công cấp cho máy nén đoạn, J, kJ 
Nu Tiêu chuẩn Nusselt - 
P Áp suất bar 
q Mật độ dòng nhiệt W/m2, kW/m2 
Q Dòng nhiệt, năng suất nhiệt W, kW 
r Toạ độ theo bán kính ống m 
R Bán kính ống m 
Re Tiêu chuẩn Reynolds - 
t Nhiệt độ oC 
V Thể tích m3 
Các ký hiệu theo chữ cái Hy-lạp 
Ký hiệu Đại lượng Thứ nguyên 
 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu W/m2K 
 Chiều dày lớp lỏng xuyến m 
 Hệ số dẫn nhiệt W/mK 
 Độ nhớt động lực học N/m2s 
  Khối lượng riêng kg/m3 
 Ứng suất trượt N/m2 
 Tốc độ chuyển động m/s 
 vi 
Các chỉ số dưới và chữ viết tắt 
Chỉ số Ý nghĩa 
1 Bên trong, mặt trong ống 
2 Bên ngoài, mặt ngoài ống 
c Ngưng tụ 
e Sôi, bay hơi 
exp Thực nghiệm (kết quả) 
h Pha hơi 
i Thứ tự phân tố sai phân 
j Thứ tự phân tố sai phân 
l Pha lỏng 
l - h Tại mặt phân pha lỏng – hơi 
o Sôi, bay hơi 
pl Đẳng áp, pha lỏng 
ph Đẳng áp, pha hơi 
sim Mô phỏng (kết quả) 
tb Trung bình 
w Tại bề mặt ống (vách trong của vi ống) 
AC Điện xoay chiều 
CFD Chỉ phương pháp mô phỏng động lực học chất lỏng (Computational 
Fluid Dynamic) 
DC Điện một chiều 
F Lưu lượng kế 
MPE Chỉ cấu tạo ống nhôm vi ống kiểu đa kênh, gia công bằng phương 
pháp đùn ép (Multi Port Extruded) 
TĐN Trao đổi nhiệt 
TL Tiết lưu 
V Van 
 Đường kính 
Các ký hiệu khác 
Ký hiệu Ý nghĩa 
d Vi phân 
  Sai phân, chênh lệch 
 vii 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Số thứ tự Tên bảng Trang 
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị bơm nhiệt. 67 
Bảng 3.2 Thông số các thiết bị đo sử dụng 75 
Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả thực nghiệm và mô phỏng cho quá trình sôi 87 
Bảng 4.2 Tổng hợp kết quả thực nghiệm và mô phỏng cho quá trình 
ngưng tụ 
88 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 
Số thứ tự Tên hình vẽ, đồ thị Trang 
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của bơm nhiệt 8 
Hình 1.2 Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí, đối lưu cưỡng bức 10 
Hình 1.3 Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí, đối lưu tự nhiên 11 
Hình 1.4 Bình ngưng tụ làm mát bằng nước, kiểu ống chùm nằm ngang 11 
Hình 1.5 Thiết bị ngưng tụ làm mát kiểu bay hơi 12 
Hình 1.6 Dàn ngưng tụ kiểu tưới 12 
Hình 1.7 Bình bay hơi với môi chất lạnh Freon, kiểu ống vỏ nằm ngang 13 
Hình 1.8 Một số kiểu dàn lạnh đối lưu cưỡng bức 14 
Hình 1.9 Cấu tạo vi ống và cánh tăng cường trong dàn trao đổi nhiệt 
điều hoà ôtô 
15 
Hình 1.10 Kích thước một “dãy” vi ống dùng trong thiết bị trao đổi 
nhiệt 
16 
Hình 1.11 Thiết bị hồi nhiệt dùng vi ống có khả năng chịu áp tới 1000 
PSI (tương đương 68,9 bar) 
16 
Hình 1.12 Dàn bay hơi làm lạnh không khí dùng vi ống, khả năng chịu 
áp tới 1000 PSI (tương đương 68,9 bar) 
17 
Hình 1.13 Dàn ngưng tụ giải nhiệt gió dùng vi ống, khả năng chịu áp 
1000 PSI (tương đương 68,9 bar) 
17 
Hình 1.14 Bình ngưng tụ kiểu ống – vỏ chịu áp suất cao dùng vi ống, 
môi chất lạnh đi bên trong vi ống, nước làm mát đi bên 
ngoài vi ống 
18 
Hình 1.15 Dàn ngưng nhà máy nhiệt điện dùng vi ống gồm 6 đơn 
nguyên, năng suất thải nhiệt 680 MW/đơn nguyên (vi ống 
có đường kính ngoài 1.27 mm, đường kính trong 0.9652 mm 
làm bằng thép không gỉ 
18 
Hình 2.1 Các chế độ lưu động chính của dòng 2 pha trong ống 39 
 viii 
Hình 2.2 Chế độ lưu động của dòng 2 pha trong ống khi bỏ qua lực 
trọng trường 
40 
Hình 2.3 Hệ toạ độ trụ và phân tố khảo sát trong lớp lỏng hình xuyến 44 
Hình 2.4 Cân bằng lực trong phân tố đang khảo sát 44 
Hình 2.5 Bảo toàn khối và cân bằng năng lượng trong phân tố đang 
khảo sát 
47 
Hình 2.6 Lưu đồ thuật toán xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến 
trong quá trình sôi 
54 
Hình 2.7 Lưu đồ thuật toán xác định chiều dày lớp lỏng hình xuyến 
trong quá trình ngưng tụ 
55 
Hình 2.8 Mô hình rời rạc các quá trình bên trong vi ống 56 
Hình 2.9 Thuật toán xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 59 
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao 
đổi nhiệt đối lưu của quá trình sôi và ngưng tụ trong vi ống 
63 
Hình 3.2 Ảnh chụp hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao đổi 
nhiệt đối lưu của quá trình sôi và ngưng tụ trong vi ống (mặt 
trước) 
65 
Hình 3.3 Ảnh chụp hệ thống thực nghiệm xác định hệ số trao đổi 
nhiệt đối lưu của quá trình sôi và ngưng tụ trong vi ống (mặt 
sau) 
66 
Hình 3.4 Cấu tạo dàn vi ống thử nghiệm 69 
Hình 3.5 Cấu tạo kênh dẫn nước bao quanh dàn vi ống thử nghiệm 70 
Hình 3.6 Cấu tạo tổng thể dàn vi ống thử nghiệm 71 
Hình 3.7 Dây cặp nhiệt gắn (hàn thiếc) trên bề mặt vách vi ống 72 
Hình 3.8 Ảnh chụp dây cặp nhiệt gắn (hàn thiếc) trên bề mặt vách vi 
ống 
73 
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo và tự ghi số liệu 74 
Hình 3.10 Trình tự tiến hành thí nghiệm 77 
Hình 3.11 Mô hình tính toán hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và các đại 
lượng liên quan 
79 
Hình 3.12 Phương pháp xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía 
ngoài vi ống 
81 
Hình 3.13 Thuật toán xử lý số liệu 84 
Hình 4.1 Sai lệch giữa kết quả mô phỏng và số liệu thực nghiệm của 
hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho quá trình sôi 
89 
Hình 4.2 Sai lệch giữa kết quả mô phỏng và số liệu thực nghiệm của 
hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho quá trình ngưng 
tụ 
90 
 ix 
Hình 4.3 Sự phụ thuộc của hệ số trao đổi nhiệt trung bình vào áp suất 
môi chất cho quá trình sôi 
91 
Hình 4.4 Sự phụ thuộc của hệ số trao đổi nhiệt trung bình vào áp suất 
môi chất cho quá trình ngưng tụ 
91 
Hình 4.5 Sự phụ thuộc của hệ số trao đổi nhiệt trung bình vào tốc độ 
khối môi chất cho quá trình sôi 
92 
Hình 4.6 Sự phụ thuộc của hệ số trao đổi nhiệt trung bình vào tốc độ 
khối môi chất cho quá trình ngưng tụ 
93 
 1 
MỞ ĐẦU 
Lý do chọn đề tài 
Sự phát triển của loài người đang đứng trước thách thức lớn lao do tài nguyên 
ngày một cạn kiệt, vấn đề môi trường và biến đổi khí hậu diễn ra ngày một ác liệt hơn 
và đang có chiều hướng xấu đi Điều đó đang ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển 
toàn diện và bền vững của trái đất. 
Nhiệt độ trái đất đang tăng lên trong đó có nguyên nhân một số khí thải đã phá 
huỷ làm thủng tầng Ô - zôn dẫn đến hiệu ứng nhà kính. Để giảm nguy cơ nóng lên 
của trái đất phải giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Để đảm bảo an ninh năng 
lượng phải sử dụng tiết kiệm năng lượng song song với việc phát triển các nguồn 
năng lượng mới. Do đó, bắt buộc phải thay đổi thói quen đốt nhiên liệu hóa thạch 
bằng cách tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo cũng 
như tăng cường việc sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao. Trong nhóm các thiết bị 
có khả năng cho hiệu suất cao, bơm nhiệt sử dụng để cấp nhiệt đang là một giải pháp 
rất được quan tâm. 
Người ta dùng bơm nhiệt để chuyển một lượng nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt 
độ thấp hơn (nguồn lạnh) tới nguồn nhiệt có nhiệt độ cao hơn (nguồn nóng) với tiêu 
hao năng lượng nhỏ hơn từ 3 đến 6 lần lượng nhiệt nhận được tại nguồn nóng. Nhiệt 
nhận được tại nguồn nóng có thể sử dụng để đun nước nóng, sưởi ấm, sấy khô vật 
liệu và nhiệt do bơm nhiệt lấy đi từ nguồn lạnh có thể dùng để làm lạnh trong điều 
hoà không khí, làm lạnh trong cấp đông và bảo quản thực phẩm cũng như dùng để 
tách ẩm từ không khí trong các quá trình sấy nhiệt độ thấp. Trước đây, người ta chỉ 
sử dụng bơm nhiệt để cung cấp nhiệt cho nguồn nóng hoặc để lấy nhiệt từ nguồn 
lạnh. Tuy nhiên hiện nay, người ta đã chế tạo ra các bơm nhiệt để vừa cung cấp nhiệt 
cho nguồn nóng, vừa lấy nhiệt từ nguồn lạnh và nhờ đó, hiệu quả của thiết bị bơm 
nhiệt được tăng lên rất nhiều. Máy điều hoà không khí có chức năng dùng nhiệt thải 
của dàn ngưng tụ để đun nước nóng, máy sấy lạnh vừa sử dụng nhiệt dàn lạnh để tách 
ẩm vừa sử dụng nhiệt dàn nóng để gia nhiệt là những thiết bị như vậy. 
Sự phát triển ngày một gia tăng của bơm nhiệt tuy rất hữu ích như đã phân tích 
nhưng cũng gây những ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường xung quanh như đòi 
 2 
hỏi một lượng lớn nguyên vật liệu để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt; Các thiết bị 
bơm nhiệt luôn sử dụng một hợp chất hoá học (môi chất lạnh) làm chất trung gian 
giúp thực hiện các quá trình chuyển đổi năng lượng, do đó, cũng tiêu tốn một lượng 
lớn vật tư hoá chất để sản xuất các môi chất lạnh này và trong quá trình sử dụng bơm 
nhiệt, một lượng lớn môi chất lạnh sẽ thải ra, gây ô nhiễm môi trường xung quanh. 
Ngoài ra, tuy đã được nghiên cứu từ lâu nhưng cho đến nay, hiệu suất của các thiết 
bị bơm nhiệt vẫn còn kém khá xa so với hiệu suất “lý tưởng” mà chu trình Các-nô có 
thể đạt được. Vì vậy, có thể thấy rất rõ là việc nâng cao hiệu suất bơm nhiệt, việc 
giảm lượng nguyên vật liệu chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt của bơm nhiệt, cũng như 
việc giảm lượng môi chất lạnh sử dụng cho bơm nhiệt đang là những vấn đề hết sức 
cấp thiết trong nghiên cứu bơm nhiệt. Hiện nay, sử dụng “vi ống” đang được xem là 
giải pháp hiệu quả cho cả 3 vấn đề cấp thiết vừa nêu. 
Thuật ngữ “vi ống” được sử dụng để chỉ những ống dẫn lưu chất có kích thước 
bé hơn các ống thông thường. Tuy chưa có định nghĩa rõ ràng về kích thước của các 
vi ống nhưng trong kỹ thuật, các ống có đường kính trong nhỏ hơn 2 mm có thể được 
coi là vi ống. Các ống với kích cỡ nhỏ như vậy thường được gọi là “ống mao” và 
trong kỹ thuật lạnh và bơm nhiệt, ... tional Conference on Nanochannels, Microchannels 
and Minichannels, Pohang, South Korea. 
[39] A. Alshqirate, M. Tarawneh and M. Hammad (2012), “Study of heat transfer 
for superheated refrigerants flow inside micropipe heat exchanger”, Australian 
Journal of Basic and Applied Sciences, Vol. 6, Issue 10, pp. 462-468. 
[40] Z. Qi, Y. Zhao, J. Chen (2010), “Performance enhancement study of mobile air 
conditioning system using microchannel heat exchangers”, International 
Journal of Refrigeration, Vol. 33, Issue 2, pp. 301-312. 
[41] E. Al-Hajri, S. Dessiatoun, A. Shooshtari and M. Ohadi (2008), “Performance 
characterization of two selected refrigerants in a flat-plate micro-tube 
condenser”, The Second International Energy 2030 Conference, Abu Dhabi, 
U.A.E., pp. 343-353. 
[42] J. Shi, X. Qu, Z. Qi and J. Chen (2011), “Investigating performance 
of microchannel evaporators with different manifold structures”, International 
Journal of Refrigeration, Volume 34, Issue 1, pp. 292-302. 
[43] X. Qu, J. Shi, Z. Qi, and J. Chen (2011), “Experimental study on frosting 
control of mobile air conditioning system with microchannel evaporator”, 
Applied Thermal Engineering, Vol. 31, Issues 14–15, pp. 2778-2786. 
 105 
[44] H. Tuo and P. Hrnjak (2013), “Effect of the header pressure drop induced flow 
maldistribution on the microchannel evaporator performance”, International 
Journal of Refrigeration, Vol. 36, Issue 8, pp. 2176-2186. 
[45] H. Tuo and P. Hrnjak (2013), “New approach to improve performance by 
venting periodic reverse vapor flow in microchannel evaporator”, 
International Journal of Refrigeration, Vol. 36, Issue 8, pp. 2187-2195. 
[46] H. Tuo and P. Hrnjak (2014), “Visualization and measurement of periodic 
reverse flow and boiling fluctuations in a microchannel evaporator of an air-
conditioning system”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 
71, pp. 639-652. 
[47] T.T. Dang, J.T. Teng, and J.C. Chu (2010), “Effect of flow arrangement on the 
heat transfer behaviors of a microchannel heat exchanger”, Proceedings of the 
International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS 
2010), Vol. 3, Hong Kong. 
[48] T.T. Dang, J.T. Teng, and J.C. Chu (2011), “Influence of gravity on the 
performance index of microchannel heat exchangers - Experimental 
investigations”, Proceedings of the World Congress on Engineering (WCE 
2011), Vol. 3, London, UK. 
[49] N.T. Tran, C.P. Zhang, T.T. Dang, J.T. Teng (2012), “Numerical and 
experimental studies on pressure drop and performance index of an aluminum 
microchannel heat sink”, International Symposium on Computer, Consumer 
and Control, IEEE DOI 10.1109/IS3C.2012.71, pp. 252-257. 
[50] T.T. Dang, T.N. Nguyen, T.H. Nguyen (2015), “An experimenatl study on heat 
transfer behaviors of a welded - aluminum minichannel heat exchanger”, 
International Journal of Computational Engineering Research (IJCER), Vol. 5, 
Issue 2, pp. 39-45. 
[51] N.T. Tran, Y.J. Chang, J.T. Teng, T.T. Dang, R. Greif (2016), “Enhancement 
thermodynamic performance of microchannel heat sink by using a novel multi-
 106 
nozzle structure”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 101, 
pp. 656-666. 
[52] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2011), “Xây dựng mô hình toán học cho 
phần ngưng của ống nhiệt trọng trường”, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 98, 
trang 15-18. 
[53] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2014), “Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối 
lưu bên trong phần sôi của ống nhiệt trọng trường thẳng đứng”, Tạp chí Khoa 
học & Công nghệ các trường Đại học Kỹ thuật, số 98, trang 67-72. 
[54] S.J. Chen, J.G. Reed, C.L. Tien (1984), “Reflux condensation in a two-phase 
closed thermosyphon”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 
27, Issue 9, pp. 1587 – 1594. 
[55] K. Stephan (1992), “Heat transfer in condensation and boiling”, Springer – 
Verlag, pp. 170. 
[56] S.A. Klein, F.L. Alvarado (2001), “EES Engineering Equations Solver for 
Microsoft Windows operating system”, EES manual, USA 2001. 
[57] E.E. Wilson (1915), “A basis for rational design of heat transfer apparatus”, 
Transaction of the ASME (Journal of Heat Transfer), Vol. 37, pp. 47 – 82. 
PHỤ LỤC 
 PHỤ LỤC 
1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết cho chế độ sôi 
Hình PL-1.1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3127 g/s, xvào = 0,098 
Pvào = 4,81 bar, Pra = 3,73 bar, 
Ngày thí nghiệm: 17/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h00) 
Hình PL-1.2. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3012 g/s, xvào = 0,075 
Pvào = 4,70 bar, Pra = 3,61 bar, 
Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 23h15) 
1500
2200
2900
3600
4300
5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 0%
- 15%
1500
1900
2300
2700
3100
3500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 8%
- 4%
Hình PL-1.3. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2923 g/s, xvào = 0,070 
Pvào = 4,53 bar, Pra = 3,46 bar, 
Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 11h28) 
Hình PL-1.4. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2752 g/s, xvào = 0,094 
Pvào = 4,42 bar, Pra = 3,41 bar, 
Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) 
1300
1700
2100
2500
2900
3300
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 16%
- 2%
1300
1700
2100
2500
2900
3300
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 8%
- 0%
Hình PL-1.5. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2432 g/s, xvào = 0,1661 
Pvào = 3,78 bar, Pra = 2,98 bar, 
Ngày thí nghiệm: 18/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) 
Hình PL-1.6. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2431 g/s, xvào = 0,1465 
Pvào = 3,69 bar, Pra = 2,90 bar, 
Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h31) 
1300
1700
2100
2500
2900
3300
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 0%
- 10%
1500
1900
2300
2700
3100
3500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
- 6%
+ 5%
Hình PL-1.7. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2295 g/s, xvào = 0,1607 
Pvào = 3,35 bar, Pra = 2,67 bar, 
Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 16h30) 
Hình PL-1.8. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi sôi trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2275 g/s, xvào = 0,1767 
Pvào = 3,17 bar, Pra = 2,55 bar, 
Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 12h00) 
1500
2140
2780
3420
4060
4700
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 0%
- 24%
1500
2100
2700
3300
3900
4500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
]
Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 0%
- 17%
 2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết cho chế độ ngưng tụ 
Hình PL-2.1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2240 g/s, Pvào = 6,83 bar, Pra = 6,58 bar, 
Ngày thí nghiệm: 13/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h32) 
Hình PL-2.2. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2211 g/s, Pvào = 6,97 bar, Pra = 6,71 bar, 
Ngày thí nghiệm: 14/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h31) 
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2
K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 15%
- 2%
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2
K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 15%
- 1%
Hình PL-2.3. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2237 g/s, Pvào = 7,27 bar, Pra = 7,02 bar, 
Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 16h46) 
Hình PL-2.4. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2258 g/s, Pvào = 7.75 bar, Pra = 7.52 bar, 
Ngày thí nghiệm: 26/12/2017, Giờ ghi số liệu: 12h44) 
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2
K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 15%
- 0%
700
1200
1700
2200
2700
3200
3700
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 25%
- 5%
Hình PL-2.5. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2562 g/s, Pvào = 8,54 bar, Pra = 8,32 bar, 
Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 21h46) 
Hình PL-2.6. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2555 g/s, Pvào = 8,69 bar, Pra = 8,50 bar, 
Ngày thí nghiệm: 20/12/2017, Giờ ghi số liệu: 22h00) 
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2
K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 12%
- 5%
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2
K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 9%
- 4%
Hình PL-2.7. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2663 g/s, Pvào = 9,40 bar, Pra = 9,21 bar, 
Ngày thí nghiệm: 19/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h14) 
Hình PL-2.8. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3009 g/s, Pvào = 11.16 bar, Pra = 11.08 bar, 
Ngày thí nghiệm: 21/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h02) 
600
1150
1700
2250
2800
3350
3900
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 22%
- 8%
1200
1900
2600
3300
4000
4700
5400
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 0%
- 25%
Hình PL-2.9. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2823 g/s, Pvào = 11.47 bar, Pra = 11.32 bar, 
Ngày thí nghiệm: 25/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h59) 
Hình PL-2.10. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của R134a khi ngưng trong vi ống. 
(d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2888 g/s, Pvào = 12.6 bar, Pra = 12.39 bar, 
Ngày thí nghiệm: 24/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h31) 
800
1500
2200
2900
3600
4300
5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 2%
- 20%
800
1500
2200
2900
3600
4300
5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Chiều dài ống, l [m]
H
ệ 
số
 t
ra
o
 đ
ổ
i 
n
h
iệ
t,
 a
[W
/m
2 K
] Thực nghiệm
Mô phỏng
+ 20%
- 22%
3. Số liệu chi tiết kết quả đo đạc thực nghiệm cho chế độ sôi 
P1 T2a T2 T2b T3 T4a T4 T4b T5 T6a
bar oC
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
1 14/1/2018 11h28 PL - 1.3 3.46 14.5 14.8 14.6 15.6 16.4 16.6 16.7 17.3 17.9
2 14/1/2018 16h30 PL - 1.7 2.67 2.9 3.0 3.2 3.5 4.4 4.6 4.7 5.1 5.3
3 15/1/2018 12h00 PL - 1.8 2.55 2.0 2.0 1.8 2.6 3.3 3.4 3.5 3.8 4.3
4 15/1/2018 20h31 PL - 1.6 2.90 6.1 6.2 6.1 6.9 8.1 7.9 7.8 8.5 9.3
5 16/1/2018 17h00 PL - 1.4 3.41 13.0 13.0 12.8 13.9 14.7 14.9 14.9 15.4 16.0
6 16/1/2018 23h15 PL - 1.2 3.61 15.0 15.0 15.2 16.3 17.4 17.4 17.3 18.1 19.0
7 17/1/2018 20h00 PL - 1.1 3.73 13.1 13.1 13.4 14.9 16.5 16.3 16.2 17.7 19.3
8 18/1/2018 17h00 PL - 1.5 2.98 6.7 6.9 6.7 7.6 8.3 8.5 8.6 8.9 9.6
TT Ngày Giờ Đồ thị
T6 T6b P7 P8 T8 F1 P9 Tn1 Tn2
o
C
o
C bar bar
o
C ml/min bar
o
C
o
C
1 14/1/2018 11h28 PL - 1.3 18.0 17.9 4.53 6.79 21.6 230 5.99 20.3 19.6
2 14/1/2018 16h30 PL - 1.7 5.6 5.6 3.35 7.07 25.8 183 6.26 7.2 6.8
3 15/1/2018 12h00 PL - 1.8 4.4 4.6 3.17 7.21 26.8 182 6.39 5.8 5.4
4 15/1/2018 20h31 PL - 1.6 9.2 9.0 3.69 7.31 26.1 194 6.48 11.1 10.5
5 16/1/2018 17h00 PL - 1.4 16.3 16.0 4.42 7.05 23.7 218 6.23 18.9 18.2
6 16/1/2018 23h15 PL - 1.2 18.8 18.7 4.70 7.15 23.0 238 6.32 21.5 20.7
7 17/1/2018 20h00 PL - 1.1 19.0 18.8 4.81 8.21 26.8 250 7.38 25.4 22.2
8 18/1/2018 17h00 PL - 1.5 9.6 9.5 3.78 7.90 29.1 196 7.04 12.1 11.6
TT Ngày Giờ Đồ thị
4. Số liệu chi tiết kết quả đo đạc thực nghiệm cho chế độ ngưng 
P1 T2a T2 T2b T3 T4a T4 T4b T5 T6a
bar oC
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
1 13/12/2017 8h32 PL - 2.1 6.83 19.3 19.3 19.5 18.9 18.2 17.8 18.1 17.2 16.4
2 14/12/2017 8h31 PL - 2.2 6.97 20.2 20.3 20.5 19.6 18.6 18.8 18.9 17.9 17.3
3 18/12/2017 16h46 PL - 2.3 7.27 20.9 20.9 21.2 20.4 19.9 19.6 19.7 18.8 18.0
4 18/12/2017 21h46 PL - 2.5 8.54 27.3 26.7 27.2 26.4 25.6 25.7 25.8 25.0 24.6
5 19/12/2017 17h14 PL - 2.7 9.40 30.0 29.6 29.9 29.4 28.5 28.5 28.7 28.1 27.6
6 20/12/2017 22h00 PL - 2.6 8.69 27.7 27.4 27.8 27.1 26.3 26.4 26.4 25.8 25.3
7 21/12/2017 17h02 PL - 2.8 11.16 38.6 38.1 38.5 37.8 37.2 36.9 37.1 36.6 36.4
8 24/12/2017 17h31 PL - 2.10 12.60 42.1 41.7 42.3 41.3 40.4 40.3 40.1 39.6 39.0
9 25/12/2017 17h59 PL - 2.9 11.47 39.2 38.5 39.4 38.3 37.4 37.1 37.3 36.7 36.2
10 26/12/2017 12h44 PL - 2.4 7.75 23.7 23.6 23.9 23.1 22.3 22.3 22.5 21.5 20.8
Đồ thịTT Ngày Giờ
T6 T6b P7 P8 T8 F1 P9 Tn1 Tn2
o
C
o
C bar bar
o
C ml/min bar
o
C
o
C
1 13/12/2017 8h32 PL - 2.1 16.5 16.5 6.58 6.55 22.6 178 2.57 14.8 15.3
2 14/12/2017 8h31 PL - 2.2 17.3 17.2 6.71 6.67 23.5 176 2.63 15.4 15.9
3 18/12/2017 16h46 PL - 2.3 18.0 18.1 7.02 6.98 24.8 179 2.66 17.0 17.4
4 18/12/2017 21h46 PL - 2.5 24.5 24.5 8.32 8.28 29.7 209 3.28 23.2 23.7
5 19/12/2017 17h14 PL - 2.7 27.5 27.4 9.21 9.15 33.2 220 3.50 26.6 27.1
6 20/12/2017 22h00 PL - 2.6 25.3 25.4 8.50 8.48 30.6 209 3.35 23.9 24.4
7 21/12/2017 17h02 PL - 2.8 36.2 36.4 11.08 11.04 39.6 255 3.43 35.9 36.3
8 24/12/2017 17h31 PL - 2.10 39.1 39.2 12.39 12.37 44.2 249 4.28 38.0 38.7
9 25/12/2017 17h59 PL - 2.9 36.2 36.3 11.32 11.27 40.7 240 3.88 35.3 35.9
10 26/12/2017 12h44 PL - 2.4 20.8 20.7 7.52 7.51 27.2 182 2.80 19.3 19.8
TT Ngày Giờ Đồ thị