Bài giảng Quá trình và thiết bị truyền nhiệt

Giới thiệu mơn học Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT GV Giảng day: ThS Lê Thị Thanh Trà Khối lượng: TC (24 tiết lý thuyết + 06 tiết tập) Điểm QT (30%): Điểm kiểm tra + điểm tập + ý thức thái độ • Câu (2 điểm): q trình • Câu (4 điểm): thiết bị (22,0đ) • Câu (4 điểm): tốn (22,0đ) Điểm cuối kỳ (70%): Thi viết • Câu (3 điểm): q trình (21,5đ) • Câu (4 điểm): thiết bị (21,5đ + 1đ) • Câu (3 điểm): toán (21,5đ) Giới thiệu mơn học Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Tài liệu chính: Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập 3: Các trình thiết bị truyền nhiệt, Phạm Xuân Toản, NXB Khoa học kỹ thuật, 2013 Các tài liệu tham khảo: Thiết bị trao đổi nhiệt, Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 Chemical Process Equipment, Selection and Design James R Couper, W Roy Penney, James R Fair, Elsevier, 2012 Process Heat Transfer: Principles and Application, Robert W Serth Academic Press Publisher, 2007 Giới thiệu môn học QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Mục đích mơn học: - Nắm kiến thức trình truyền nhiệt - Hiểu biết, nắm vững nguyên lý làm việc; cấu tạo thiết bị truyền nhiệt - Nắm trình truyền nhiệt phổ biến sản xuất Giới thiệu mơn học Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Nội dung mơn học: 05 chương • Chương 1: Truyền nhiệt (10 tiết) • Chương 2: Đun nóng (3 + tiết) • Chương 3: Làm nguội – Ngưng tụ (3 + tiết) • Chương 4: Cơ đặc (4 + tiết) • Chương 5: Các trình lạnh (3 tiết) Giới thiệu mơn học Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Một số khái niệm, thông số hay sử dụng: - Nhiệt độ : đại lượng vật lý, đặc trưng cho mức độ nóng-lạnh vật, thông số làm sở để so sánh, đánh giá mức độ nóng vật vật khác - Đơn vị nhiệt độ: Độ Celcius, ký kiệu - t(0C) Độ Kenvin, ký hiệu - T(K) - Mối liên hệ: T = t + 273 ΔT =Δt Giới thiệu mơn học Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Một số khái niệm, thông số hay sử dụng: - Áp suất: đại lượng vật lý, biểu thị cho lực tác dụng vng góc lên đơn vị diện tích - Đơn vị áp suất: Pa = N/m2 = kg/m.s2 - Áp suất khí 1at = 735,5 mmHg ≈ 10 mH2O - Áp suất dư: cho biết áp suất hệ thống cao áp suất khí quyển: Pdư = Ptd − Pkq > Chương 1: Truyền nhiệt Mở đầu Truyền nhiệt lĩnh vực quan trọng, thiếu công nghiệp đời sống xã hội Trong Kỹ thuật Hóa học, q trình muốn xảy có hiệu cần phải có điều kiện xác định (nhiệt độ, áp suất, lượng chất, thời gian…) Bài tốn xác định dịng nhiệt, phân bố nhiệt độ vấn đề hầu hết ngành cơng nghiệp, từ tính tốn kích thước, kết cấu thiết8 bị Mở đầu  Khoa học truyền nhiệt nghiên cứu trình truyền tải lượng dạng nhiệt vật có nhiệt độ khác  NC định tính: - Hướng truyền nhiệt - Các phương thức truyền nhiệt - Nguyên nhân truyền nhiệt  NC định lượng: (nghiên cứu gián tiếp qua nhiệt độ) - Tính tốn lượng nhiệt cần truyền tải - Sự phân bố nhiệt độ, giá trị dòng nhiệt Mở đầu Quá trình truyền nhiệt Truyền nhiệt ổn định Nhiệt độ Thay đổi theo không gian Không thay đổi theo thời gian Truyền nhiệt không ổn định Nhiệt độ thay đổi Không gian Thời gian 10 Chương – Quá trình lạnh 5.1.4 Chu trình thực máy lạnh kiểu nén Lượng tác nhân lạnh cấp cho nguồn nóng: Cơng suất máy lạnh: Trong đó: Qo: Năng suất lạnh 𝜀: Hệ số lạnh 𝜂: Hiệu suất chung máy lạnh 11 Chương – Quá trình lạnh 5.1.5 Các tác nhân lạnh Tác nhân lạnh: Các tiêu chuẩn tác nhân lạnh: - Nhiệt độ tới hạn phải lớn để đảm bảo ngưng tụ tác nhân lạnh dùng nước khơng khí để làm lạnh - Ẩn nhiệt ngưng tụ = ẩn nhiệt bay lớn  lượng tác nhân cần dùng nhỏ - Thể tích riêng phần nhỏ để kích thước máy lạnh nhỏ - Áp suất phải lớn áp suất khí để dễ dàng cho việc phát máy bị hở, rò rỉ Ngăn chặn việc nước bên ngồi thấm vào máy, đóng bang đường ống tạo hợp chất hóa học nguy hiểm - Khơng tạo thành hợp chất với dầu bôi trên máy - Không cháy nổ,không độc hại, rẻ tiền 12 Chương – Quá trình lạnh 5.1.5 Các tác nhân lạnh a) NH3 – Amoniac: Là tác nhân phổ biến dùng quy mô lớn Ưu điểm: Nhược điểm: Ứng dụng: 13 Chương – Quá trình lạnh 5.1.5 Các tác nhân lạnh b) CFC – Cloflocacbon ( freon 11, freon 12,…) Ưu điểm: Nhược điểm: 14 Chương – Quá trình lạnh 5.1.5 Các tác nhân lạnh c) Hydrocacbon (propan, isobutane) Ưu điểm: Nhược điểm: Ứng dụng: 15 Chương – Quá trình lạnh 5.1.6 Chất tải lạnh 16 Chương – Quá trình lạnh 5.1.7 Máy nén hai bậc Khi cần tăng hiệu số nhiệt độ làm lạnh, ta cần tăng số nén, từ làm giảm hiệu suất chung máy nén Ở vài quy trình kỹ thuật, yêu cầu số nén cao, người ta dùng máy nén nhiều bậc 17 Chương – Quá trình lạnh 5.1.7 Máy nén hai bậc Nguyên lý làm việc: 18 Chương – Quá trình lạnh 5.1.8 Sơ đồ máy làm lạnh liên hợp Khi cần làm lạnh âm sâu (khoảng -70oC), áp suất ngưng tụ tác nhân lạnh giảm, để thực ngưng tụ máy nén cần tạo áp suất nén cao, làm hệ thống lạnh thêm cồng kềnh, phức tạp Trong trường hợp này, sử dụng hệ thống máy nén liên hơp Máy làm lạnh liên hợp gồm máy lạnh tác nhân lạnh khác Sơ đồ cấu tạo: 19 Chương – Quá trình lạnh 5.1.8 Sơ đồ máy làm lạnh liên hợp 20 Chương – Quá trình lạnh 5.1.9 Máy lạnh kiểu hấp thụ Nguyên tắc hoạt động 21 Chương – Quá trình lạnh 5.1.9 Máy lạnh kiểu hấp thụ Ưu – nhược điểm: 22 Chương – Quá trình lạnh 5.1.10 Máy lạnh kiểu Tuye Nguyên tắc hoạt động: Ưu – nhược điểm 23 Chương – Quá trình lạnh 5.1.10 Máy lạnh khơng khí Ngun tắc hoạt động: Ưu – nhược điểm 24 Chương – Quá trình lạnh 5.2 Lạnh thâm độ (SV tự đọc thêm) 25