Áo cáo thực hành quá trình và thiết bị kỹ thuật thực phẩm

Bước 2: Rửa nóng thiết bị – Kiểm tra các van: van mở, các van còn lại đóng – Mở công tắc tổng – Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa – Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0,8at thì tắt c

B Ộ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - -

– xđ: nồng độ % chất khô trong nguyên liệu, [ phần khối lượng]

– xc: nồng độ % chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng]

Theo định luật bảo toàn vật chất:

– Bảo toàn khối lượng:

G = G + W đ c– Bảo toàn chất khô:

Gđ.xđ = Gc.xc– Lượng hơi thứ:

W = Gđ (1–xđ

x c) – Nồng độ sản phẩm cuối:

– tn: nhiệt độ nước ngưng, [độ]

– cđ: nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ]

– cc: nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ]

– cn: nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ]

– i: hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg]

– i’: hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]

– Qcđ: tổn thất nhiệt cô đặc, [J]

– ∆q: tổn thất nhiệt cô đặc riêng, [J/kg]

– Qmt: tổn thất nhiệt ra môi trường, [J]

Theo định luật bảo toàn nhiệt:

∑Q = ∑Qv r

Gđ.c t đ đ + D.i = Gc.c t c c + W.i + D.c ’ n n + Qcđ + Qmt .tLượng hơi đốt tiêu tốn:

– Q: lượng nhiệt truyền, [J]

– K: hệ số truyền nhiệt, [W/m2.độ]

– F: diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m2]

– : thời gian cô đặc, [s]

– ∆thi: hiệu số nhiệt hữu ích, [độ]

Hệ thống đặc hai vỏ có thiết bị chính sau:

– Nồi cô dặc hai vỏ có cánh khuấy

– Máy khuấy trộn

– Thiết bị ngưng tụ ống xoắn

– Bình chứa nước ngưng

– Bơm chân không loại vòng nước

– Áp kế đo độ chân không

– Hệ thống điện

4 Sơ đồ thi t b ế ị

5 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Rửa nguội thiết bị

– Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

– Mở công tắc tổng

– Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

– Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0,8at thì tắt bơm

– Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

– Mở cồn tắc khuấy trọn trong thời gian 5 phút

– Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

– Tắt máy khuấy trộn

Bước 2: Rửa nóng thiết bị

– Kiểm tra các van: van mở, các van còn lại đóng

– Mở công tắc tổng

– Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

– Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0,8at thì tắt cơm

– Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

– Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5 xem nước tràn ống kiểm tra chưa, nếu chưa tràn thì châm nước them vào phễu

– Mở công tắc điện trở (chú ý phải kiểm tra mực nước trong vỏ áo an toàn mới được

mở điện trở)

– Mở công tắc khuấy trộn

– Khi nhiệt độ nước trong nồi đạt 60 C thì mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài– Tắt máy khuấy trộn

Bước 3: Pha dung dịch cô đặc

– Pha 5 lít dung dịch cô đặc (15%)

Bước 4: Cô đặc dung dịch

– Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

– Mở công tắc tổng

– Hút chân không bằng cách mở bơm chân không và mở van 10 khi kim áp kế chỉ 0,6 – 0,8at thì tắt bơm chú ý không được để bơm chân không chạy liên tục Khi máy rú lớn thì phải tắt bơm chân không bằng cách khoá van 10 và tắt bơm

– Mở van 1 hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi

– Mở van 9 cấp nước qua ống xoắn

– Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần khuấy 30s)

– Kể từ dung dịch trong nồi sôi (62 C) thì cứ 10 phút lấy mẫu dung dịch trong nồi đo 

Bx, lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích Cách lấy mẫu là: mở van 2 trong thời gian 1s sau

đó đóng van 2 lại, và mở van 3 lấy mẫu Cách lấy nước ngưng tụ: đóng van 6, mở van

7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác các van ngược lại trở về trạng thái ban đầu Chú

ý trong lúc lấy nước ngưng tụ không được hút chân không

– Khi dung dịch trong nồi đạt 65Bx trở lên thì dừng quá trình cô đặc

– Mở van 1 để thông áp khí trời

– Mở van 4 xả dung dịch sau khi cô đặc trong nồi ra ngoài để cân khối lượng

– Tắt máy khuấy trộn

Bước 5: Vệ sinh thiết bị

– Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

– Mở công tắc tổng

– Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

– Hút chân không khi kim áp ké chỉ 0,8at thì tắt bơm

– Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

– Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

– Mở van 4 xả nước trong nồi ra

– Tắt máy khuấy trộn

– Tắt công tắc tổng

tụ thu được

V(ml)

Nhiệt

độ nước vào

tv (0C)

Nhiệt

độ nước

ra

t (r C)

Nhiệt

độ nước ngoài

vỏ

Tng( 0C)

Nhiệt

độ ddTdd(0C)

Nhiệt

độ hơi

Nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu :

Tại t=0, nồng độ là 11,5Bx vậy x =0,115 (phần khối lượng)đ

t=30, nồng độ là 60Bx vậy x =0.6 (phần khối lượng)c

- Khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

𝐺đ4= 𝑉đ.

đ = 5.10 1288,73 = 6,4436 [kg] -3

( đ tra sổ tay quá trình thiết bị tập 1 trang 58-61 )

Trong đó:

đ : khối lượng riêng dung dịch đường nhập liệu ở nhiệt độ phòng, [kg/m3]

Vđ : thể tích dung dịch đường nhập liệu, [m3]

- Lượng hơi thứ cô đặc:

W4*= Vngưng4 ngưng ρ = 1,1.10−3∗ 995,7 = 1.095 [𝑘𝑔]

Trong đó :

− ρngưng = 995,7 (kgm3) Khối lượng riêng nước ngưng tra ở 300C (kg/m3) (được tra theo Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1 trang 310)

Vngưng: tổng thể tích nước ngưng thu được trong quá trình thực nghiệm

ρngưng : khối lượng riêng nước ngưng, tra ở 300C, [kg/m3]

Phần trăm sai số của nồng độ dung dịch sau cô đặc:

+ x* c nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo thực tế đo

bằng chiết quang, [phần khối lượng]

Phần trăm sai số của lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc:

- Tính năng lượng và các đại lượng chưa biết:

Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ và xác định lưu lượng nước sử dụng trong giải nhiệt ngưng tụ

 Nhiệt ngưng tụ (j/kg)

r = Cn.tn = 4200.30

= 126000 (j/kg)

Với:

- C nlà nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 30°C = 4200 j/kg.độ

- tn là nhiệt độ nước ngưng tụ ở 30°C

 Lượng nhiệt ngưng tụ Qnt= W.r

 Lưu lượng nước Gn

Xác định lưu lượng nước sử dụng trong giải nhiệt ngưng tụ Theo định luật bảo toàn nhiệt :

G = 5,đ 439 (kg )

Bảng1.5 Bảng kết quả tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ

STT W (kg)

Nhiệt ngưng tụ r

(j/kg)

Nhiệt độ hơi thứ

t (ht0C)

Lượng nhiệt ngưng tụ

Q nt

Nhiệt độ nước vào

t (voC)

Nhiệt

độ nước ra

t (r0C)

Lưu lượng nước Gn

• Q1 = Gđ.Cđ.tđ: nhiệt do dung dịch mang vào

• Q2 = Gn.C t n n : nhiệt do nước nóng cung cấp

• Q3 = Gc.Cc.tc: nhiệt lượng do dung dịch đường mang ra

• Q = W.i’: nhiệt do hơi thứ mang ra.4

• Q5 = Gn.C t n v: nhiệt còn lại sau khi làm nóng dung dịch đường.

• Q6 +Q7 = Qcđ + Q = 10 % (Q mt 1+Q2): nhiệt do quá trình cô đặc + nhiệt tổn thất

 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được và thời gian cô

Thời gian cô đặc (phút)

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu

được và thời gian cô đặc

+ Các thao tác kỹ thuật trong quá trình thí nghiệm còn vụng về

+ Dụng cụ thiết bị thí nghiệm còn nhiều hạn chế

+ Sai số làm tròn lớn

+ Cân đong dung dịch đường chưa chính xác

+ Thông số thiết bị không ổn định

+ Thời gian không đồng đều

– Cách khắc phục:

+ Kiểm tra thiết bị trước và sau khi làm thí nghiệm Báo ngay cho bộ phận sửa chữa nếu có phát hiện hư hỏng

+ Cần nắm vững kiến thức trước khi thực hành thí nghiệm

+ Vệ sinh và khởi động thiết bị để nhiệt độ và áp suất ổn định

+ Thao tác vận hành nhanh, pha dung dịch phải chuẩn

+ Tính toán cẩn thận và chính xác

hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau

3 Định luật Henry:

Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với phần mol x của nó trong dung dịch

y=H.p Trong đó:

H: Hằng số Henry (khi nhiệt độ tăng thì H tăng)

p: áp suất hơi riêng phần của cấu tử trong hỗn hợp hơi

pbh: áp suất hơi bão hòa của cấu tử ở cùng nhiệt độ

x: nồng độ phần mol của cấu tử trong dung dịch

5 Mô hình mâm lý thuyết

Mô hình mâm lý thuyết là mô hình toán đơn giản nhất dựa trên các cơ sở sau:

- Cân bằng giữa hai pha lỏng - hơi cho hỗn hợp hai cấu tử

- Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng trên mâm lý cho hai pha lỏng hơi - là:

+ Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm

+ Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng

thời có nồng độ đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện

+ Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha

6 Phân loại quá trình chưng cất

 Chưng cất đơn giản:

Dùng để tách hỗn hợp lọc gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi rất khác nhau, thông thường người ta sử dụng chưng cất đơn giản để tách hỗn hợp rắn lơ lửng trong pha lỏng

 Chưng cất lôi cuốn hơi nước :

Dùng để tách hỗn hợp khó bay hơi, cấu tử có nhiệt độ sôi cao so với điều kiện cấu tử này không tan trong nước Người ta tiến hành chưng cất bằng cách cho hơi nước bão hòa lội qua hỗn hợp lỏng cần chưng cất cấu tử nào không tan trong nước sẽ bị hơi nước lôi cuốn lên khỏi mặt thoáng của hỗn hợp và đi ra ngoài theo đường ống dẫn sau

đó tiến hành ngưng tụ hơi nước bão hòa ta sẽ thu được hỗn hợp lỏng gồm nước và cấu

tử cần tách, hai cấu tử này không tan vào nhau nên tách lớp và ta dễ dàng thu được cấu

tử cần phân tích

 Chưng cất tinh khiết hỗn hợp 2 cấu tử

Để tăng giá giá thành và độ tinh khiết của dung môi người ta sử dụng quá trình chưng cất tinh khiết với 1 nguyên liệu là sản phẩm của chưng cất đơn giản

7 Phương trình cân bằng vật chất:

F= D+W F.x = D.xF D + W.x WTrong đó:

F: Suất lượng nhập liệu

D: Suất lượng sản phẩm đỉnh

W: Suất lượng sản phẩm đáy

xF: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi)

xD: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi)

xW: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi)

F: Suất lượng nhập liệu

D: Suất lượng sản phẩm đỉnh

W: Suất lượng sản phẩm đáy

xF: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi)

xD: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi)

xW: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi)

8 Hiệu suất:

Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm Có ba loại hiệu suất mâm được dùng là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; Hiệu suất mâm Murphree, liên quan đến một mâm; Hiệu suất cục bộ, liên quan đến một vị trí cụ thể trên một mâm

- Hiệu suất tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kén chính xác nhất, được định nghĩa là tỉ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

𝐸0 = 𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑙ý 𝑡ưở 𝑛𝑔

𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑡ℎự𝑐

- Hiệu suất mâm Murphree: là tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm với sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha lỏng rời mâm thứ n

𝐸𝑀 = 𝑦𝑛 − 𝑦𝑛 + 1

𝑦 ∗ 𝑛 − 𝑦𝑛 + 1Trong đó:

yn: nồng độ thực của pha hơi rời mâm thứ n

yn+1: nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n

y*n: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng với nồng độ trung bình của pha lỏng trên mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu cục bộ

- Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau:

𝐸𝑀 = 𝑦′𝑛 − 𝑦′𝑛 + 1

𝑦′𝑒𝑛− 𝑦′𝑛 + 1Trong đó:

y’n: nồng độ pha hơi rời khỏi vị trí cụ thể trên mâm n

y’n+1: nồng độ pha hơi mâm n tại cùng vị trí

y’en: nồng độ pha hơi cânbằng với pha lỏng tại cùng vị trí

Sơ đồ nguyên lý thiết bị:

H: Bơm hoàn lưu J: Thùng cao vị nhập liệu L: Thùng cao vị hoàn lưu

1 Tính cân bằng vật chất và xác định các thông số còn lại của phương trình

Ta phải quy đổi đơn vị của F,D, xD, xF,từ thể tích về mol, phần thể tích về phần mol rồi mới tính W, xW

 Phần mol 𝒙 , 𝒙𝑭 𝑫

 Tính xF:

46 + (1 − 0,81) 995,6818

= 0,5667

= 55 67, (%mol)

𝜌𝐴(kg/m3) khối lượng riêng của rượu ở 30 C tra trong sổ tay QTTB tập 1 bảng I.2 0 –trang 9

-𝜌𝐵(kg/m3) khối lượng riêng của nước ở 30 C tra trong sổ tay QTTB tập 1 bảng I.5 0 –trang 12

- Suất lượng nhập liệu F, suất lượng sản phẩm đỉnh D

xF (%mol)

XD (%mol)

W (mol/h)

xW (%mol)

 𝑦𝐹∗= 34,3 từ số liệu bảng IX.2a (sổ tay QTTB tập 2.trang 148)

Bảng 2.4 Bảng kết quả tính đường làm việc

STT R f Pt đường chưng Pt đường cất

Kết quả cho ra sai số quá lớn => không thể vẽ đồ thị được

Kết quả thí nghiệm có sai số

 Nguyên nhân:

 Các giá trị đo được lấy sai số

 Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu

 Cách khắc phục:

 Nắm rõ các thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm

 Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu

BÀI 3: TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG

Hệ số cấp nhiệt, truyền nhiệt α,K W/m2.độ

Diện tích truyền nhiệt F m 2

Độ nhớt động lực học μ N.s/m , kgf.s2 2/m2

Gia tốc trọng trường g m/s 2

Lưu lượng khối lượng G Kg/s

2.1.2 Chiều quá trình

Trong tự nhiên quá trình truyền nhiệt chỉ xảy ra theo một chiều từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp

2.1.3 Chất tải nhiệt

Chất tải nhiệt là chất mang nhiệt từ nơi này tới nơi khác, từ môi trường này tới môi trường khác theo quy luật tự nhiên

2.1.4 Truyền nhiệt trực tiếp

Truyền nhiêt trực tiếp là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với vật liệu

2.1.5 Truyền nhiệt gián tiếp

Truyền nhiệt gián tiếp là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà thong qua vật ngăn

2.1.6 Truyền nhiệt ổn định

Truyền nhiệt ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà không thay đổi theo thời gian

2.1.7 Truyền nhiệt không ổn định

Truyền nhiệt không ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo không gian và thời gian

2.1.10 Nhiệt trường không ổn định

Nhiệt trường không ổn định là nhiệt trường mà nhiệt độ thay đổi theo không gian và thời gian

2.1.11 Mặt đẳng nhiệt

Mặt đẳng nhiệt là tập hợp các điểm có nhiệt độ bằng nhau Quá trình dẫn nhiệt không

xảy ra trên một mặt đẳng nhiệt, mà chỉ dẫn nhiệt từ mặt đẳng nhiệt này tới mặt đẳng nhiệt kia

3 Các quá trình truyền nhiệt

Trong thực tế quá trình truyền nhiệt diễn ra theo 3 phương thức truyền nhiệt cơ bản như sau:

3.1 Dẫn nhiệt

Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt năng từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Do

sự truyền động năng hoặc dao động va chạm vào nhau, nhưng không có sự chuyển rời

vị trí giữa các phân tử vật chất Dẫn nhiệt chỉ xảy ra khi truyền nhiệt của các chất rắn hoặc truyền nhiệt của chất lỏng, chất khí đứng yên hay chuyển động dòng

H s d n nhi t ph thuệ ố ẫ ệ ụ ộc vào áp suất, nhiệt độ, vật liệu, cấu trúc vậ ệu.t li

H s d n nhi t c a chệ ố ẫ ệ ủ ất khí trong khoảng 0,006÷0,6 (W/m.độ)

H s d n nhi t c a ch t lệ ố ẫ ệ ủ ấ ỏng trong khoảng 0,07÷0,7 (W/m.độ)

H s d n nhi t c a ch t r n ph thuệ ố ẫ ệ ủ ấ ắ ụ ộc vào kế ấu, độ ốp và đột c x ẩm của vật liệu

T ừ định luật Fourien cơ bản người ta đưa ra các dạng phương trình truyền nhi t cho ệcác trường hợp cụ thể

3.1.2 Dẫn nhiệt của dòng nhiệt ổn định qua tường phẳng

Ở trong phần này, ta chỉ xét quá trình dẫn nhiệt ổn định – nhiệt độ của vật không biến đổi theo thời gian

𝑡1 : nhiệt độ ề ặt tường trái ( b m oC)

𝑡2 : nhiệt độ ề ặt tường phải ( b m oC)

F : diện tích bề mặt tường trái nơi tiếp xúc với dòng nhiệt nóng (m2)

δ : chiều dày của tường (m)

𝑄 = (𝑡1− 𝑡∑ 𝑟𝑛+1) 𝐹

𝑗 𝑛 𝑖=1 (𝑊) n: số lớp vật liệu

𝑟𝑖= δ𝑖

λ𝑖 : nhiệt trở của tường (m2.s C/j) o

Mật độ dòng nhiệt qua các lớp (3 lớp theo hình vẽ):

λ1+ δ2

λ2+ δ3

λ3)Vậy tổng quát cho tường n lớp:

𝑞 = (𝑡1− 𝑡𝑛+1)

∑ δ𝑖

λ𝑖 𝑛 𝑖=1

Và nhiệt độ cho vách thứ k là:

𝑡𝑘= 𝑡1− 𝑞 ∑δ𝑖λ

𝑖 𝑛

𝑖=1

k: vách thứ k theo chiều truyền nhiệt

k-1: số lớp trước vách k theo chiều truyền nhiệt

d1, d2: đường kính trong và ngoài của ống (m)

𝑑1< 2 thì F được tính bằng công thức sau:

Với tường hình ống có nhiều lớp vật liệu khác nhau:

Nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt mà các phần tử lỏng hoặc khí nhận nhiệt rồi đổi chổ cho nhau; sự đổi chổ do chênh lệch khối lượng riêng hay do các tác động cơ học như: bơm, khuấy …

Quá trình toả nhiệt đối lưu xảy ra khi có sự trao đổi nhiệt giữa chất lỏng, chất khí với bề mặt rắn

3.2.1 Định luật Newton

Để tính nhiệt đối lưu người ta dùng công thức Newton:

𝑄 = 𝛼 𝐹 (𝑡𝑓− 𝑡𝑣) (𝑊) 𝛼: hệ số toả nhiệt (W/m2.độ) phụ thuộc vào rất nhiều thông số

𝛼 = 𝑓(𝑡 , 𝑡𝑣 𝑓, 𝜔, 𝜆, 𝑐𝑝, 𝜌, 𝜇) tf: nhiệt độ lưu chất

Chuẩn số Grasshof: 𝐺𝑟 = 𝑔.𝛽.𝜆3.Δ𝑡

𝛾 2𝜔: tốc độ chuyển động của dòng lưu chất (m/s)

a: hệ số dẫn nhiệt độ; 𝑎 = 𝑐 𝜌𝜆

𝑝 (𝑚𝑠2) cp: nhiệt dung riêng đẳng áp (j/kg.oC)

g: gia tốc trọng trường (m/s2)

Δ𝑡: hiệu nhiệt độ vách và nhiệt độ lưu chất (oC)

𝛽: hệ số giãn nở thể tích (1/oK;1/oC) với chất khí 𝛽 = 1

𝑇

3.2.3 Các phương trình thực nghiệm cho các loại lưu chất chuyển động

Để tính 𝛼 người ta thường dùng chuẩn số Nu và trong từng trường hợp cụ thể thì Nu

Thiết bị trao đổi nhiệt ống thẳng (loại vỏ ống 1 pass ống kiểu 1 – 1 ngưng tụ)

 Thiết bị trao đổi nhiệt ống thẳng (loại vỏ ống 2 pass ống kiểu 1 – 2)

 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chữ U (giống kiểu 1 – 2)

 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống (ống kép)

4.2 Các kiểu truyền nhiệt trong thiết bị vỏ ống

 Kiểu xuôi chiều:

Hai dòng lưu chất lạnh và nóng chuyển động cùng chiều Khi bố trí kiểu này thì hiệu quả truyền nhiệt ở đầu vào là rất cao và đầu ra là rất thấp

 Kiểu ngược chiều:

Hai dòng lưu chất lạnh và nóng chuyển động ngược chiều Kiểu bố trí này thường được dùng, sư trao đổi nhiệt được phân bố đều trên khắp chiều dài của thiết bị

 Đun nóng

 Làm lạnh

Đồ thị biểu diễn nhiệt độ của 2 dòng lưu chất theo chiều dài và diện tích thiết bị

vỏ ống

Không chuyển pha:

Có chuyển pha (ngưng tụ, bốc hơi …)

4.3 Tổ chức dòng chảy trong thiết bị vỏ ống

Tổ chức dòng chảy phải đảm bảo điều kiện: hiệu quả quá trình trao đổi nhiệt là cao nhất Trong đó bao gồm: dòng nóng và dòng lạnh

Dòng nóng và lạnh có thể bố trí bên trong hay bên ngoài vỏ ống dòng lưu chất cùng chiều hay ngược chiều

4.3.2 Tổ chức phía trong ống

Khi 2 dòng có lưu lượng tương đương nhau, ta muốn đun nóng lưu chất thì

ta nên bố trí dòng nóng phía ống sẽ có lợi về mặt truyền nhiệt, ta nên cách nhiệt phía ngoài để giảm tổn thất nhiệt ra môi trường

4.4 Nhiệt độ ra của các dòng chảy

Trường hợp xuôi chiều:

Ở 2 đầu thiết bị nhiệt độ nóng ra lớn hơn lạnh ra hiển nhiên nóng vào lớn hơn lạnh