Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt GV TS Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm Chữa bài tập I Truyền nhiệt Đung nóng – Làm nguội Ngưng tụ Bài số 1 Một thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống,[.]
Chữa tập I • • Truyền nhiệt Đung nóng – Làm nguội - Ngưng tụ GV: TS Nguyễn Minh Tân Bộ mơn QTTB CN Hóa – Thực phẩm Bài số Một thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống, dùng để làm lạnh lưu thể với lưu lượng G=3600kg/h Nhiệt dung riêng Cp=3900J/kg.độ Nhiệt độ đầu lưu thể tđ=80 C, nhiệt độ cuối tc= 30C Hỏi lượng nhiệt Q cần trao đổi Q = m Cp t Bài số Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình tb thiết bị truyền nhiệt bố trí lưu thể chuyển động chiều ngược chiều Biết lưu thể 1: nhiệt độ t1đ=300C, t1c=200C Lưu thể 2: t2đ=25C, t2c=275C(trong trường hợp ngược chiều); t2c=175C(trong trường hợp chiều) Bài số Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình tb thiết bị truyền nhiệt bố trí lưu thể chuyển động chiều ngược chiều Biết lưu thể 1: nhiệt độ t1đ=300C, t1c=200C Lưu thể 2: t2đ=25C, t2c=275C(trong trường hợp ngược chiều); t2c=175C(trong trường hợp chiều) Bài số Một thiết bị truyền nhiệt có hiệu số nhiệt độ trung bình 54C Hệ số 1= 250W/m2độ, 2= 100W/m2độ ống truyền nhiệt thép có chiều dày =3mm Hệ số dẫn nhiệt =50 W/m.độ Bề mặt truyền nhiệt 25m2 Hỏi lượng nhiệt Q trao đổi bao nhiêu? Q KFt tb Bài số Bề mặt truyền nhiệt để làm lạnh dung dịch có nhiệt độ t1d= 80C xuống đến t1c= 40C với suất G= 7200 kg/h Nhiệt dung riêng dung dịch Cp= 4500J/kg.độ Môi chất làm lạnh có nhiệt độ đầu t2d= 20C nhiệt độ cuối t2c= 50C Hệ số truyền nhiệt K=320W/m2độ Bố trí lưu thể chuyển động ngược chiều Bài số Xác định bề mặt truyền nhiệt F thiết bị ngưng tụ benzen suất 3100 kg/h ẩn nhiệt ngưng tụ r= (95,5 x 4190) J/kg Nhiệt độ benzen 80C Dùng nước để làm lạnh, nhiệt độ đầu nước tnd= 16C nhiệt độ cuối nước tnc= 40C Hệ số truyền nhiệt K=550W/m2độ Q KFt tb Q = m Cp t Bài số Bề mặt truyền nhiệt F lượng nước G2 cần dùng để làm lạnh dung dịch có nhiệt độ t1d= 90C xuống đến t1c= 45C với suất G1= 9000 kg/h Nhiệt dung riêng dung dịch Cp= 3350J/kg.độ Mơi chất làm lạnh có nhiệt độ đầu t2d= 25C nhiệt độ cuối t2c= 45C , nhiệt dung riêng nước CPn=4190j/kgđộ Hệ số truyền nhiệt K=290W/m2độ Bố trí lưu thể chuyển động ngược chiều Q KFt tb Bài số Xác định nhiệt lượng trao đổi xạ nhiệt hai tường có bề mặt m2 Nhiệt độ tường 127C nhiệt độ tường 27C Một tường thép =0,8, tường đồng =0,2 Hệ số xạ vật đen tuyệt đối C0 = 5,7W/m2 (K)4 Bài số Xác định nhiệt lượng trao đổi xạ nhiệt hai tường có bề mặt m2 Nhiệt độ tường 257C nhiệt độ tường 27C Một tường thép =0,79, tường đồng =0,22 Hệ số xạ vật đen tuyệt đối C0 = 5,7W/m2 (K)4 Bài số Một thiết bị truyền nhiệt có thành dày 1 mm, chiều dày lớp bảo ôn 2 mm Chất lỏng chảy bên thiết bị có nhiệt độ t1 Bên ngồi lớp bảo ơn có nhiệt độ t5 (nhiệt độ mơi trường) Tính nhiệt độ mặt tường t2, tường lớp bảo ơn t3 mặt ngồi lớp bảo ơn t4 Cho 1 = mm ; 2 = 50 mm ; Hệ số dẫn nhiệt thép th = 40 kcal/mhđộ ; lớp bảo ôn b = 0,1 kcal/mhđộ; Hệ số cấp nhiệt : phía nước 1 = 200 kcal/m2hđộ; phía khơng khí 2 = bx+đl = kcal/m2hđộ q = 113,4 (kcal/m2 h) Bài số 11 Tính lượng nước lạnh cần thiết bề mặt truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt loại ống chùm, để làm lạnh khí nitơ từ nhiệt độ t1đến t2 Nước làm lạnh có nhiệt độ tđ, tc, khối lượng riêng nitơ N = 1,25 kg/m3, nước n = 1000 kg/m3, nhiệt dung nitơ C = 0,25 kcal/kgđộ, nước kcal/kgđộ Hệ số truyền nhiệt K = 60 kcal/m2hđộ Năng suất tính theo khí nitơ m m3/h Cho t1 = 76 C ; t2 = 31 C ; tđ = 16 C ; tc = 26 C ; m = 1240 m3/h Bài số 12 Để làm lạnh m kg Toluen bể chứa từ nhiệt độ 105 C xuống 25 C, người ta dùng gia nhiệt ống xoắn có bề mặt truyền nhiệt F m2 Nước lạnh chảy ống xoắn có nhiệt độ đầu 13 C nhiệt độ trung bình cuối 18,8 C Tính lượng nước lạnh chảy ống thời gian làm lạnh Biết hệ số truyền nhiệt K = 220 kcal/m2hdộ, nhiệt dung Toluen 0,43 kcal/kgđộ, hiệu số nhiệt độ trung bình hai lưu thể ttb = 36,4 C; cho m = 1400 kg, F = 3,2 m2 Bài số 13 Khí amoniak nhiệt độ 95 C thổi qua thiết bị gia nhiệt với lưu lượng m kg/h ngưng tụ 30 C Tính lượng nướnc lạnh cần thiết để ngưng tụ amoniak có nhiệt độ 95 C, hiệu số nhiệt độ hai lưu thể bé C, nhiệt độ đầu nước lạnh tđ Tính lượng nước cần thiết nhiệt độ trung bình hai lưu thể Biết hàm nhiệt khí amoniak 95 C 393 kcal/kg 30 C 350 kcal/kg, amoniak lỏng 30 C 77 kcal/kg Cho m = 200 kg/h, tđ = 15 C Bài số 16 Tường lò đốt gồm lớp: Lớp gạch chịu nhiệt dầy 500mm; lớp gạch thường dầy 250 mm Nhiệt độ bên lị: 13000C, bên ngồi lị 250C Hãy xác định: a, Tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt tường lò b, Nhiệt độ lớp giới hạn lớp gạch Cho biết: Hệ số cấp nhiệt từ khói lị đến tường lị 1=34,8W/m2 0C; từ tường lị vào khơng khí xung quanh 2=16,2W/m2 0C; Hệ số dẫn nhiệt lớp gạch chịu nhiệt 1=1,16W/m0C, lớp gạch thường 2=0,58W/m0C Bài số 17 Trong thiết bị ngưng tụ gián tiếp kiểu ống chùm thẳng đứng để ngưng tụ Benzen (C6H6) áp suất thường thành lỏng nhiệt độ : 80,10C, suất 1000kg/h Hơi Benzen ống từ xuống Nước lạnh ống từ lên có nhiệt độ t2d = 220C, t2c = 320C Hãy xác định: a, Hiệu số nhiệt độ trung bình TB trình? b, Lượng nước lạnh G2, biết ẩn nhiệt ngưng tụ Benzen áp suất thường r= 395,7 kj/kg, nhiệt dung riêng nước lạnh C= 4,18 kj/kg 0C Bài số 18 Hãy xác định bề mặt truyền nhiệt thiết bị đun nóng gián tiếp nước bão hoà nhiệt độ t1=1350C = nhiệt độ nước ngưng tụ Glyxêrin suất 1500kg/h đun từ nhiệt độ t2d= 180C đến t2c = 90 0C Cho biết hệ số truyền nhiệt thiết bị K= 274,12 W/m2 0C Nhiệt dung riêng Glyxêrin C2= 2,55 kj/kg 0C TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT GIÁN TIẾP Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt: xác định bề mặt truyền nhiệt (kích thước, cấu tạo) lượng nhiệt lượng chất tải nhiệt dựa vào suất yêu cầu điều kiện nhiệt độ ngược lại xác định suất lượng chất tải nhiệt biết kích thước thiết bị (1) Chọn cấu tạo thiết bị (2) Xác định ttb nhiệt độ trung bình (3) Xác định lượng nhiệt chất tải nhiệt QTTB II 01 - Kích thước ống truyền nhiệt - Vận tốc chất tải nhiệt (chảy xoáy, chất lỏng: w = 0,1m/s – 1m/s Chất khí: w = – 20m/s) - Tra thông số vật lý chất tải nhiệt nhiệt độ trung bình - Xây dựng phương trình cân nhiệt TS Nguyễn Minh Tân 12 TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT GIÁN TIẾP (4) Xác định hệ số truyền nhiệt Phía chất tải nhiệt I q1 1 t1 tT1 , W m2 Nhiệt tải qua tường tT1 tT2 qt r QTTB II 01 , W m2 Phía chất tải nhiệt II q2 tT t , W m2 Truyền nhiệt ổn định TS Nguyễn Minh Tân q1 qt q2 q 13 TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT GIÁN TIẾP (5) Xác định bề mặt truyền nhiệt Q F , m Kttb Xác định số ngăn QTTB II 01 Wtb m W TS Nguyễn Minh Tân 14 CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Xác định lượng chất tải nhiệt T T1 T2 Chi phí đầu tư QTTB II 01 T T1 T21 T22 f G1 ,G2 Chi phí chất tải nhiệt TS Nguyễn Minh Tân 15 CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Đặc điểm chất tải nhiệt ống - Có thể tích nhỏ - Có thể có cặn bẩn - Có áp suất lớn - Có thể có tính ăn mịn - Nhiệt độ cao thấp Đặc điểm chất tải nhiệt ngồi ống - Có thể tích lớn - Hệ số cấp nhiệt nhỏ - Có tính ăn mịn yếu QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 16 ... chất t? ?i nhiệt nhiệt độ trung bình - Xây dựng phương trình cân nhiệt TS Nguyễn Minh Tân 12 TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO Đ? ?I NHIỆT GIÁN TIẾP (4) Xác định hệ số truyền nhiệt Phía chất t? ?i nhiệt I ... nhiệt độ t2d= 180C đến t2c = 90 0C Cho biết hệ số truyền nhiệt thiết bị K= 274,12 W/m2 0C Nhiệt dung riêng Glyxêrin C2= 2,55 kj/kg 0C TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO Đ? ?I NHIỆT GIÁN TIẾP Tính tốn thiết... trao đ? ?i nhiệt: xác định bề mặt truyền nhiệt (kích thước, cấu tạo) lượng nhiệt lượng chất t? ?i nhiệt dựa vào suất yêu cầu ? ?i? ??u kiện nhiệt độ ngược l? ?i xác định suất lượng chất t? ?i nhiệt biết kích