Hiệu số nhiệt độ trung bình khi lưu thể chuyển động thuận chiều và ngược chiều:— At.. Khi hai lưu thể chuyên đông chéo nhau hay chuyển động hỗn hợp thì hiệusó nhiệt độ trung bình củng nh
% so TAY QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT Bị Ẳ - CONG NGHẸ HOA CHAT so TAY QUA TRINH VA THIET Bl■ CÒNG NGHỆ HÓA CHẤT TẬP 2 (Sửa chửa và tái bản lần thứ' hai) Hiệu đinh: |TS Trần Xoa, Pgs, TS Nguyền Trọng KhuôngỊ TS Phạm Xuân Toản NHÀ XUẤT BẨN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI Tham gia biên soạn : GS, TSKH Nguyễn Bin PGS, TS Đỗ Văn Đài KS Long Thanh Hùng TS Dinh Văn Huỳnh PGS, TS Nguyễn Trọng Khuông TS Phan Văn Thơm TS Phạm , Xuân Toàn TS Trần Xoa PHẦN THỬ BA CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT CHƯỚNG V TRUYỀN NHIỆT §1 Quá trình truyền nhiệt ổn đ|nh 1 Lượng nhiệt Q truyền qua tường phảng trong một giây khi K = const: Q = K.r.ÃĨ? W; (V.l) trong đó K - hệ số truyền nhiệt, w/m2.độ; F - diện tích bẽ mặt truyèn nhiệt, m2; Át - hiệu số nhiệt độ trung binh, độ 2 Nhiệt tài riêng (nhiệt lưu) qua tường phảng khi K = const: q - Q/F = K M = bt/R, ; (V.2) mz trong đo' R - tổng nhiệt trở của tưòng, m2.độ/w 3 Tổng nhiệt trờ tính theo công thức: 1 n ỏi 1 R - — +rt+ V —- + r2 + —- , m2.độ/W; (V.3) dị i = 1 Ấ- trong đó ữp « - hệ số cấp nhiệt (ở hai phía của tường, giữa lưu thể và bề mật tường), w/m2.độ; rp r1 - nhiệt trở cùa cận bấn ở hai phía của tường, m2.độ/W; X Ồ/A - nhiệt trở của tưòng, m2.độ/W; ố - bề dày của tường, m; A - hệ số dẫn nhiệt, w/m.độ Đổi với tường nhiều lớp có A khác nhau thì: n ỗ' ỏ, đ, ỏ ố„ m2.độ i —L_ = _ịL +—2 + +-2- + +-2L , (V.4) Aị *2 Ân w ở đây ổp ỏ2 - bề dày của các lớp tường, m; Ấp Ấ2 - hệ số dẫn nhiệt tương ứng, w/m.độ 4 Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức: , w/m2.độ (V.5) 3 Nhiệt trở của cận bấn bám trên bề mật truyèn nhiệt phụ thuộc vào tính chất, nhiệt độ và tốc độ của chất tải nhiệt, phụ thuộc vào vật liệu làm bề mật truyền nhiệt, nhiệt độ của môi trường đun nóng và tính chất của cặn bẩn Số liệu chính xác của nhiệt trở phải xác định bảng thực nghiệm Giá trị nhiệt trở trung bỉnh của một số cặn bẩn cho ở bảng v.l lỉàng V.] Trị số nhiệt trờ trung bình của một số chất (28.521 ] Chất r.103, m2.độ/w Các chất bám trên bề mặt truyền nhiệt (be dày khoảng 0,5mm): 0,387 - Cặn bần 0,966 - CaCl2 0,966 - DHu nhờn (bề dày o,lmm) 0,483 - Dá vôi 0 193 - NaCt 0,290 - Nước đá - Sắt sunfai 1,16 - Than cốc 0,828 Các chất tài nhiệt: - Các sàn phầm dSu mỏ sạch, dầu nhờn, hơi các tác nhân làm lạnh 1,16 - Hơi các chất hữu cơ 0,116 - Hơi nước (lẫn dầu nhờn) 0,232 - Nước cất 0,116 - Nước sạch 0,232 - 0,464 , ■ - Nước thường (chưa sạch) 0,464 - 0,725 , ' - Nước bằn 0,725 - 0,966 v ' (1) ờ nhiệt độ thấp lấy tri số nhỏ, nhiệt độ cao lẩy tri số lớn Đối với các thiết bị lâu không được làm sạch, bị ăn mòn mạnh cũng như các thiết bị làm việc trong điều kiện không tốt (ví dụ, tưới nước không đêu trong thiết bị làm lạnh loại tưới sẽ co' một phần nước bay hơi, do đo' dễ dàng tạo thành cặn) nhiệt trở của lớp cặn có thể đến 2,32.10“3m2.độ/W hoặc lớn hơn nữa 5 Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhièu lớp khi nhiệt trỏ không đổi: Q = 7Cl.Ã7.L,W; (V.6) trong đõ - hệ só truyền nhiệt của Im chiều dài ống, w/m.độ; L - chiều dài ống, m Hê số truyền nhiệt KL đối với tường hỉnh trụ có n lớp xác định theo công thức: 3,14 =— -— , w/m.độ; (V.7) 1 , rl , ị 1 rf1+l r2 1 - +—— + 2, ■ *n — + —— + - ardl rfi I =1 2Aj dị dn+1 a2dn+i 4 trong đó rp r2 - nhiệt trở của cặn ở phía trong và ngoài của ống, m2.độ/W; dỵ và rfn+1 - đường kính trong và ngoài của ống, m; tíị, dj+1 - đường kính trong và ngoài của mỗi lớp, m; Ấị - hệ số đản nhiệt của các lớp tương ứng, w/m.độ; ứp a2 - hệ số cấp nhiệt, w/m2.độ Khi dị > 0,5 dn+J thi hệ số truyền nhiệt có thể tính theo công thức tường phẳng, bề mật truyền nhiệt tính theo đường kính trung bình: —J d,I + n+1 a — 2 6 Hiệu số nhiệt độ trung bình khi lưu thể chuyển động thuận chiều và ngược chiều: — At - At, (V.8) At = — - — , độ; In —- At2 trong dó Atị và At, - hiệu số nhiệt độ lớn và nhỏ giữa các chất tải nhiệt, độ KhiAt|/At2 < 2 thì hiệu só nhiệt độ trung bình có thể tính theo trung bình cộng: (At + At,) (V.9) At = —— - - , độ 2 7 Khi hai lưu thể chuyên đông chéo nhau hay chuyển động hỗn hợp thì hiệu só nhiệt độ trung bình (củng nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối) sẽ bé hơn so với ngược chiều và lớn hơn so với thuận chiều Hiệu số nhiệt độ trung bình xác định theo công thức: At = EAtn, độ; (V.10) trong đó Atn - hiệu số nhiệt độ trung bỉnh tính như đối với ngược chiều; £ - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào sơ đồ chuyển động cùa các chất tải nhiệt và phụ thuộc vào các thông số phụ R và p, trong đó: T, - mức độ làm nguội dòng nóng R =— - = —- -— - — - (V.ll) t, - tj mức độ đun nóng dòng nguội t, - t mức độ đun no'ng dòng nguội p = -£ = - ° -— -— (V.12) - tị hiệu sổ nhiệt độ đàu của hai dòng Hệ số e xác định bằng đồ thị (tù hình V 1 đến hỉnh V 11) Khi các giá trị cần thiết nằm ngoài giới hạn đõ thị, ta không thể dùng phương pháp ngoại suy đê’ giải quyết được Trong trường hợp này cần tách thành nhiều phần riêng biệt đê' tính, trong đó nhiệt độ của hai lưu thể ở vùng quá độ từ xuôi chiều sang ngược chiều phải xác định bằng phương pháp chọn lọc Trên các hình thể hiện sơ đồ chuyển động của hai lưu thể, tương ứng với nó là quan hệ phụ thuộc: 5 f = f(P, R) Trong tất cả các sơ đồ không qui định không gian chuyển động (trong ống hay ngoài ống) của hai lưu thể Nếu nhiệt độ của một chất tài nhiệt không đổi (khi sôi hoậc ngưng tụ) thỉ tất cả các dạng chuyển động (ngược, thuận, chéo dòng, hỗn hợp) đều như nhau Nếu sổ ngăn ở hai phía của bề mặt truyền nhiệt (trong ống hay ngoài ống) bàng nhau thì tính At như trường hợp thuận chiêu hay ngược chiều đơn giản 8 Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình của dòng chảy chéo nhau và dòng chảy hỗn hợp bàng các công thức sau đây Đối với dòng chảy hồn hợp đơn giản nghỉa là khi phía ngoài ống co' một ngàn còn phía trong chia làm nhiều ngàn thl hiệu số nhiệt độ trung bình xác định theo công thức sau: — M A'hh = - ỉ (V.13) At + At, + M In — — -— Atj + At2 - M M = - r2)2 + (t2 - íÉ)2; trong đó: Atp At2 - hiệu số nhiệt độ lớn và nhỏ khi chảy ngược chiều; Tp 7, - nhiệt độ đầu và cuối của lưu thể nóng; tp t, - nhiệt độ đàu và cuối của lưu thể nguội 6 € Hình V.4 Hình V.6 7 ỉ Hình V.7 Hình v.x Hình V.10 8 Hình v.ll Khi dòng chảy hỗn hợp có N ngân ở phía ngoài và số ngăn chản ở trong ống thỉ hiệu sổ nhiệt độ trung bình tính theo công thức sau: — M (V.14) Azhh = —í At + M N.ln At - M Nr— Nr— VAT + VAtj trong đó At = (At - At,) -j-—! — (V.15) vÃĨỊ - tVÃFz Khi chảy chéo dòng đơn giản (không có ngàn) hiệu số nhiệt độ trung bình tính theo công thức sau: (một dòng phân nhánh chảy trong chùm ống, dòng kia chảy ngoài chùm ống) (V.16) trong đo' Att = Tị - T-, - hiệu só nhiệt độ của dòng chảy trong ống, °C; Atn = t2 - tj - hiệu số nhiệt độ của dòng chảy ngoài ống, °C; Atd = Tỵ - tị - hiệu số nhiệt độ đầu của hai dòng nóng và lạnh, °C Không nên lấy nhiệt độ cuối của nưác làm lạnh lớn hơn 40 - 50°C để tránh kết tủa một số muói hòa tan trong nước làm tảng chiều dày lớp cặn bần do đo' làm táng nhiệt trở 9 Nhiệt độ trung bình của các dòng chất tài nhiệt Nhiệt độ trung bình của các dòng chất tải nhiệt xác định theo công thức sau: khi Tị - T2 < t2 - t( thỉ: T = (Tị - T2)/2 (V.17) và t = T - Ãt; (V.18) khi Tỵ - Tz > t2 - tj thì t = (í, + í2)/2; (V.19) 9