Chương 2: Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ ppt

Đun nóng - Nguồn nhiệt trực tiếp: khói lò, dòng điện - Chất tải nhiệt trung gian lấy nhiệt từ nguồn nhiệt rồi truyền nhiệt cho vật liệu cần đun nóng: hơi nước, hơi nước quá nhiệt, dầu

Trang 1

GV: TS Nguyễn Minh Tân

Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm

Chương 2 Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ

2.1 NGUỒN NHIỆT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐUN NÓNG

Nguồn nhiệt

2.1 Đun nóng

- Nguồn nhiệt trực tiếp: khói lò, dòng điện

- Chất tải nhiệt trung gian (lấy nhiệt từ nguồn nhiệt rồi truyền nhiệt cho vật liệu

cần đun nóng): hơi nước, hơi nước quá nhiệt, dầu khoáng, các chất hữu cơ có

nhiệt độ sôi cao và hơi của nó, các muối vô cơ nóng chảy hoặc hỗn hợp của nó

và một số kim loại hoặc hợp kim ở trạng thái lỏng

- Nhiệt của các khí thải hoặc chất lỏng thải có nhiệt độ cao

Tiêu chí lựa chọn chất tải nhiệt :

- Nhiệt độ đun nóng và khả năng điều chỉnh nhiệt độ

-  áp suất hơi bão hoà và độ bền do ảnh hưởng của nhiệt độ

-  Độ độc và tính hoạt động hoá học

-  Độ an toàn khi đun nóng ( không cháy , nổ v.v )

Trang 2

QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 3

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐUN NÓNG

Đun nóng bằng hơi nước bão hòa

2.1 Đun nóng

ưu điểm:

- Hệ số cấp nhiệt lớn ( α= 10000÷15000 w/m2độ)

- Lượng nhiệt cung cấp lớn (tính theo một đơn vị chất tải nhiệt)

- Đun nóng được đồng đều

- Dễ điều chỉnh nhiệt độ đun nóng

- Vận chuyển xa được dễ dàng theo đường ống

Nhược điểm:

- Không thể đun nóng được ở nhiệt độ cao

Ví dụ hơi nước ở 350oc thì áp suất hơi bão hoà là 180 at; ở

374oc ( nhiệt độ tới hạn) áp suất là 225 at và ẩn nhiệt hoá hơi

bằng 0 (r = 0)

Đun nóng bằng khói lò

2.1 Đun nóng

Đun nóng bằng khói lò được dùng rất phổ biến, nhất là trong hoàn cảnh nước

ta hiện nay, phương pháp này có thể đạt được tới 1000oc Khói lò được tạo

thành khi đốt cháy các nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí ở trong các lò đốt

Nhược điểm:

- Hệ số cấp nhiệt rất nhỏ ( không quá 100 w/m2độ) do đó thiết bị cồng kềnh

- Nhiệt dung riêng thể tích nhỏ

- Đun nóng không được đồng đều

- Khó điều chỉnh nhiệt độ đun nóng nên dễ có hiện tượng quá nhiệt cục bộ và

gây ra phản ứng phụ không cần thiết

- Khói lò thường có bụi và khí độc của nhiên liệu do đó khi đun nóng gián tiếp,

bề mặt truyền nhiệt sẽ bị bám cặn

- Khi đun nóng trực tiếp sẽ bị hạn chế: Nếu đun nóng các chất dễ cháy, dễ bay

hơi thì không an toàn

- Trong khói luôn có một lượng ôxy dư, khi tiếp xúc với thiết bị sẽ ôxy hoá kim loại

làm hỏng thiết bị

- Hiệu suất sử dụng thiết bị thấp, lớn nhất 30%

Ưu điểm: có thể tạo được nhiệt độ cao

Trang 3

Đun nóng bằng dòng điện

2.1 Đun nóng

Nhược điểm:

- Thiết bị phức tạp

- Giá thành cao

Ưu điểm:

- Có thể tạo được nhiệt độ cao (tới 3200oc) mà các phương pháp khác

không thực hiện được

- Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng và chính xác

- Hiệu suất rất cao, có thể đạt tới 95% điện tiêu hao

Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt

2.1 Đun nóng

Phương thức:

Dùng khói lò hoặc dòng điện để đun các chất tải nhiệt, sau đó các chất tải

nhiệt này ở trạng thái lỏng hoặc hơi truyền nhiệt cho các vật liệu cần đun

nóng

Khi cần đun nóng ở nhiệt độ cao hơn 180 oc, dùng các chất tải nhiệt đặc biệt:

- Nước quá nhiệt

- Chất lỏng có nhiệt độ sôi cao ở áp suất bão hoà nhỏ, không bị phân huỷ ở nhiệt

độ cao

- Các chất tải nhiệt hữu cơ thường dùng là điphênyl, etediphenyl , hỗn hợp

diphenyl và êtediphenyl, hỗn hợp các muối, các kim loại nóng chảy.v.v

Trang 4

Đun nóng bằng khí thải và chất lỏng thải

2.1 Đun nóng

đun nóng tiết kiệm, tận dụng nhiệt trong khí thải hoặc chất lỏng thải ra từ các nhà

máy, xí nghiệp mà nhiệt độ của chúng còn cao

Đun nóng bằng khí thải và chất lỏng thải

2.1 Đun nóng

đun nóng tiết kiệm, tận dụng nhiệt trong khí thải hoặc chất lỏng thải ra từ các nhà

máy, xí nghiệp mà nhiệt độ của chúng còn cao

Trang 5

ĐUN NÓNG BẰNG HƠI BÃO HÒA

Đun nóng bằng đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

2.1 Đun nóng

cho hơi nước sục thẳng

vào trong lòng chất lỏng

cần đun nóng Hơi nước

ngưng tụ và cấp ẩn nhiệt

cho chất lỏng, nước

ngưng tạo thành lại trộn

lẫn với chất lỏng

Thiết bị loại sục

Đun nóng bằng đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

2.1 Đun nóng

Thiết bị loại sủi bọt

vừa đun nóng vừa

khấy trộn chất lỏng

Trang 6

Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

Để tránh tiếng động, người ta

dùng thiết bị đun nóng không có

tiếng động Loại này có lắp thêm

một cái loa 2 ở đầu ống dẫn hơi

hơi phun ra khỏi đầu ống dẫn hơi với tốc độ rất lớn, do đó

áp suất tĩnh học trong loa giảm xuống, chất lỏng bên ngoài loa ập vào đáy của loa vừa pha trộn với luồng hơi phun ra vừa làm tắt tiếng động

Nhược điểm cửa phương pháp đun

nóng bằng hơi nước trực tiếp

- Đưa thêm một lượng

nước ngưng tụ vào trong chất lỏng

cần đun nóng

- Chỉ dùng trong các trường hợp cho

Phép pha loãng chất lỏng và không

có phản ứng xảy ra giữa chất lỏng

và nước

Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

Lượng hơi nước tiêu hao trong quá trình đun nóng

m c

c

t C G

Cân bằng nhiệt lượng

c

m d

c Ct

CQ t

t C G D

2

2 2 2 2

−

+

−

=

λ

Nhiệt lượng mất mát

Nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ

Nhiệt lượng riêng của hơi nước

Nhiệt dung

riêng của chất

lỏng

Lượng chất

lỏng cần dung

nóng

Trang 7

Đun nóng bằng hơi nước gián tiếp

- Dùng để đun nóng các chất lỏng không được phép trộn lẫn với nước,

không được phép pha loãng v v

- Giữa hơi và chất lỏng có một tường ngăn cách Nhiệt từ hơi truyền qua

tường để cấp cho chất lỏng

Thiết bị

- Thiết bị có vỏ bọc ngoài

- Loại ống xoắn

- Loại ống chùm

- v.v

- Hơi nước sau khi cấp nhiệt cho chất lỏng qua tường thì ngưng tụ lại thành

nước ngưng, chảy ra khỏi thiết bị theo một đường ống riêng

- Thường dùng hơi nước bão hào để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn và

ẩn nhiệt ngưng tụ cao

- Dùng hơi nước quá nhiệt không lợi vì hệ số cấp nhiệt thấp và lượng nhiệt quá

nhiệt không lớn lắm

thường ngưòi ta cho hơi vào thiết bị từ phía trên để nước ngưng có thể

chảy xuống dễ dàng

Đun nóng bằng hơi nước gián tiếp

Lượng hơi nước tiêu hao trong quá trình đun nóng

θ

Q t

t C G

−

+

−

= 2 2 2 2 Nhiệt lượng mất

mát

Nhiệt độ của nước ngưng tụ

Nhiệt lượng riêng của hơi nước

Nhiệt dung

riêng của chất

lỏng

Lượng chất

lỏng cần dung

nóng

Nhiệt dung

Trang 8

Tháo nước ngưng Khi đun nóng bằng hơi nước gián tiếp thì cần phải tháo nước ngưng ra một

cách liên tục để thiết bị trao đổi nhiệt làm việc bình thường

Thiết bị

- Yêu cầu đối với thiết bị tháo nước: chỉ cho nước ngưng ra mà không cho

hơi ra khỏi thiết bị

- Thường dùng các loại thiết bị riêng cho việc tháo nước ngưng:

TIẾT BỊ THÁO NƯỚC NGƯNG

- Thiết bị tháo nước ngưng làm việc liên tục

- Thiết bị tháo nước ngưng làm việc gián đoạn

- Thiết bị tháo nước ngưng làm việc ở áp suất cao

- Thiết bị tháo nước ngưng làm việc ở áp suất thấp

- v.v

- Được dùng trong trường hợp áp suất hơi trong thiết bị lớn hơn 10 at

- Nếu như lượng nước ngưng từ thiết bị trao đổi nhiệt chảy ra với lưu lượng

không đổi thì phao chỉ nằm tại một vị trí và liên tục tháo nước ngưng mà không

cho hơi đi ra

Thiết bị tháo nước ngưng loại phao kín

Khi đun nóng bằng hơi nước gián

tiếp thì cần phải tháo nước ngưng ra

một cách liên tục để thiết bị trao đổi

nhiệt làm việc bình thường

Trang 9

- Loại phao hở làm

việc gián đoạn

-  Ưu điểm : theo quá

trình thải nước gián đoạn

có thể kiểm tra sự làm

việc của thiết bị , những

phần chịu lực ma sát của

nó không va chạm vào

vỏ.v v

Thiết bị tháo nước ngưng loại phao hở

- Khi lưu lượng hơi

trong thiết bị trao đổi

nhiệt ít thay đổi, tức là

lượng nước ngưng tháo

ra cũng ít thay đổi, và áp

suất hơi vào khoảng

dưới 7 at, thì người ta

dùng thiết bị tháo nước

ngưng loại rông đen đỡ

Rông đen đỡ

Khi làm việc , nước ngưng sẽ chui qua các lỗ ra ngoài Có một lượng hơi nào đấy cũng lọt qua lỗ cùng với nước ngưng,

Trang 10

Thiết bị tháo nước

ngưng đặt thấp hơn cửa tháo

nước ngưng ở thiết bị trao

đổi nhiệt 1 ( ít nhất cũng phải

thấp hơn 0,5m) và có lắp

thêm một đường ống phụ để

tháo nước ngưng khi thiết bị

2 cần sửa chữa đảm bảo cho

thiết bị làm việc liên tục

Sơ đồ thiết bị tháo nước ngưng

Thiết bị truyền nhiệt

0,5m

ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ

- Khói lò được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu trong lò đốt 1

- Sau đó đi vào phòng 2, ở phòng này cho thêm không khí lạnh vào

để điều chỉnh nhiệt độ của khói lò Lượng không khí cho vào phụ thuộc

nhiệt độ cần điều chỉnh để đun nóng

- Để giảm lượng ôxy trong khói lò, có thể dùng khí thải ( khói lò sau

khi đã đun nóng) để trộn

Nguyên tắc

Trang 11

ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ

Sơ lược các bước tính toán quá trình đun nóng bằng khói lò

(1) Tính nhiệt sinh của nhiên liệu

(2) Lượng không khí lý thuyết để dùng đốt cháy nhiên liệu

(3) Xác định thành phần các khí trong khói lò

(4) Tính hàm ẩm của khói lò

(5) Cân bằng nhiệt lượng

(6) Kích thước của lò đốt

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	1,5 MB