Chuong 8 thiet bi trao doi nhiet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Truyền nhiệt phức tạp Thiết bị trao đổi nhiệt Phương pháp tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn: • Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit • Phương pháp hiệu suất ε - NTU Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Truyền nhiệt phức tạp: Khi phương thức trao đổi nhiệt diễn đồng thời Dẫn nhiệt Đối lưu Bức xạ Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Thiết bị trao đổi nhiệt: Nhiệm vụ: đem nhiệt lượng lưu chất nóng truyền cho lưu chất lạnh Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chiều chuyển động dòng lưu chất: Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phương pháp tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn: a) Lưu chất chuyển động chiều b) Lưu chất chuyển động ngược chiều Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Ký hiệu cho lưu chất nóng  Ký hiệu cho lưu chất lạnh G1, G2 Lưu lượng khối lượng lưu chất nóng lạnh, kg/s cp1, cp2 Nhiệt dung riêng lưu chất nóng lạnh, kJ/(kg.K) t’1, t’2 Nhiệt độ lưu chất nóng lạnh đầu vào, oC t”1, t”2 Nhiệt độ lưu chất nóng lạnh đầu ra, oC Phương trình cân nhiệt: Xét lưu chất: Q = G1 ⋅ c p1 ⋅ (t '1 − t"1 ) = G ⋅ c p ⋅ (t"2 − t '2 ) Giữa hai lưu chất: Q = ∫ k.F.∆t = k.F.∆t F Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Quy trình Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt: Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt có loại toán:  Bài toán thiết kế: – Biết G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2, t”1, t”2 – (có thể tính t”1, t”2 xác định từ pt cân nhiệt) – k : hệ số truyền nhiệt, dựa vào dạng bề mặt,quy luật truyền nhiệt lưu chất – Tính diện tích F: theo u cầu cơng nghệ, quy mô công nghệ  lựa chọn cấu trúc thiết bị, lựa chọn vật liệu sử dụng… – Tính sức bền – Tính trở kháng thuỷ lực chọn bơm, quạt… Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Bài toán kiểm tra: – Có sẵn thiết bị, cần phải kiểm tra xem có đạt u cầu lượng hay khơng? – Biết diện tích F, G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2 – Biết hệ số truyền nhiệt k (xác định theo bề mặt truyền nhiệt quy luật truyền nhiệt) – Cần tính: + Tính nhiệt lượng truyền Q + Tính nhiệt độ lưu chất đầu t”1, t”2 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3.1 Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit Q = ∫ k.F.∆t = k.F.∆t Q F= k.∆t F - k Hệ số truyền nhiệt, xem số toàn diện tích trao đổi nhiệt F - ∆t : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình lưu chất nóng lưu chất lạnh Tính ∆t ??? 10 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Trường hợp 1: lưu động chiều lưu động ngược chiều ∆t = ∆t max − ∆t ∆t max ln ∆t ∆t = Min [∆t a , ∆t b ] Trong đó:  ∆t max = Max [∆t a , ∆t b ] Cùng chiều Ngược chiều 11 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Trường hợp 2: lưu động phức tạp ∆t tính theo sơ đồ lưu động song song ngược chiều có nhân thêm hệ số hiệu chỉnh ε∆t ∆t = ε ∆t ∆t ng ε∆t = f (P; R): Tra thông số theo đồ thị biễu diễn quan hệ cho sẵn Trong đó: t"2 − t '2 t '1 − t"1 ; R= P= t '1 − t '2 t"2 − t '2 12 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 13 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 14 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3.2 Phương pháp hiệu suất ε - NTU Hiệu truyền nhiệt thiết bị ε= Nhiệt lượng thực tế truyền qua thiết bị Nhiệt lượng lớn truyền Q C1 ⋅ (t'1 − t"1 ) C ⋅ (t"2 − t' ) = ε= = Q max C ⋅ (t'1 − t' ) C ⋅ (t'1 − t' ) Trong đó: Q = G1 ⋅ c p1 ⋅ (t '1 − t"1 ) = C1 ⋅ (t '1 − t"1 ) Q = G ⋅ c p ⋅ (t"2 − t '2 ) = C ⋅ (t"2 − t '2 ) Q max = C ⋅ (t '1 − t '2 ) C = Min [C , C1 ]  C max = Max [C , C1 ] 15 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hiệu truyền nhiệt ε hàm số quan hệ sau: ε = f (C, NTU ) C  = C  C max    NTU = k F ⋅ F  C NTU: đơn vị chuyển nhiệt Hàm f: hàm phụ thuộc sơ đồ chuyển động chất lỏng nóng lạnh thiết bị 16 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tài liệu tham khảo: Hồng Đình Tín, truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 Hà Anh Tùng, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường Đại học Bách Khoa TpHCM Nguyễn Tồn Phong, Bài Giảng mơn học truyền nhiệt, Trường Đại học Bách Khoa TpHCM J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill 18 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 19 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân