Đun nóng, làm nguội, ngưng tụ - Phần 2 ppsx

GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm Chương 2 Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ - Khói lò được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu trong lò đốt 1 - Sau đó đi vào phòng 2, ở phòng này cho thêm không khí lạnh vào để điều chỉnh nhiệt độ của khói lò. Lượng không khí cho vào phụ thuộc nhiệt độ cần điều chỉnh để đun nóng. - Để giảm lượng ôxy trong khói lò, có thể dùng khí thải ( khói lò sau khi đã đun nóng) để trộn. Nguyên tắc QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ Sơ lược các bước tính toán quá trình đun nóng bằng khói lò (1) Tính nhiệt sinh của nhiên liệu (2) Lượng không khí lý thuyết để dùng đốt cháy nhiên liệu (3) Xác định thành phần các khí trong khói lò (4) Tính hàm ẩm của khói lò (5) Cân bằng nhiệt lượng (6) Kích thước của lò đốt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 ĐUN NÓNG BẰNG DÒNG ĐIỆN Biến điện năng thành nhiệt năng để đun nóng vật liệu - Lò hồ quang: điện năng tạo thành tia lửa điện đốt nóng môi trường + Tia hồ quang có thể tập trung công suất lớn trong thể tích nhỏ, do đó đạt được nhiệt độ rất cao( từ 1500 0C đến 2000 oC và cao hơn nữa) + Độ giảm nhiệt độ rất lớn, do đó đun nóng không được đồng đều và khó điều chỉnh nhiệt độ + Lò hồ quang thường dùng làm chảy các kim loại, sản suất các buya canxi, phốt pho - Lò điện trở + Lò điện trở trực tiếp: vật liệu đun nóng được nối trực tiếp với mạch điện hoặc qua máy biến thế cho dòng điện vào để đốt nóng (lò thuỷ tinh , lò sứ .) + Lò điện trở gián tiếp, trong đó nhiệt được toả ra do dòng điện đun nóng dây điện trở rồi truyền nhiệt cho vật liệu bằng bức xạ, dẫn nhiệt hoặc đối lưu - Lò điện cảm ứng vật liệu được đun nóng đặt trong từ trường xoay chiều hoặc điện trường xoay chiều, khi đó trong vật liệu sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng (dòng xoay chiều) để đốt nóng vật liệu. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 Lò điện trở - Đun nóng được đồng đều và điều chỉnh nhiệt độ rất chính xác nhờ thay đổi điện thế của dòng điện vào hoặc đóng mở dòng điện đi vào từng phần của điện trở - Nhiệt độ có thể đạt tới 1000-1100 ° C - Các phần chính của lò gồm: Khung lò Vật liệu chịu lửa và lớp lót cách nhiệt Dây điện trở Điện trở làm bằng dây hoặc tấm niken-crôm: (hợp kim gồm 20% Cr, 30-80% Ni,0,5-50% Fe), hoặc hợp kim crôm-sắt- nhôm Thiết bị đun nóng Lượng nhiệt cần đun nóng   WQttGCQ m , 12  Công suất kW Q N , 1000   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 Lò điện cảm ứng Thiết bị đun nóng được quấn xung quanh (không tiếp xúc với thiết bị) bằng dây xoắn ốc, khi cho dòng điện xoay chiều qua dây dẫn, trên vỏ thiết bị sẽ xuất hiện dòng điện xoáy đun nóng thiết bị. Dây dẫn thường được làm bằng vật liệu có điện trở nhỏ như đồng hoặc nhôm. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 Đun nóng bằng dòng điện có tần số cao - Dùng đun nóng các chất điện môi hay các chất bán dẫn( hoặc các chát dẻo, cao su, gỗ .) - Vật liệu đun nóng đặt vào giữa hai bản của tụ điện, dưới tác dụng của điện trường xoay chiều các phân tử có cực của chất điện môi sẽ dao động tương ứng với tần số của dòng điện, khi dao động như vậy các phần tử sẽ tiêu hao một phần điện năng để khắc phục lực ma sát, phần điện năng này biến thành nhiệt năng để đốt nóng vật liệu - Lượng nhiệt toả ra tỷ lệ bậc một với tần số và tỷ lệ bậc hai với điện thế của dòng điện - Có thể điều chỉnh nhiệt độ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện - Dòng điện có tần số cao: từ 0,5.108Hz -100.108 Hz - Ưu điểm: là nhiệt toả ra trên toàn bộ bề dày của vật liệu đun nóng, đảm bảo đun nóng được đồng đều, nhanh, có thể điều chỉnh được dễ dàng và có thể hoàn toàn tự động. Công suất kW L DVFf N ,10.129,0 22 12    Bề mặt của tụ điện Tần số của dòng điện Hằng số điện môi Hệ số tổn thất Hiệu điện thế KHoảng cách giữa 2 bản cực QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt -Thường được sử dụng trong trường hợp : + Đun nóng ở nhiệt độ cao + Đun nóng đồng đều - Chất tải nhiệt: các chất lỏng có nhiệt độ sôi cao hoặc hơi của nó làm chất tải nhiệt trung gian, các chất này lấy nhiệt từ khói lò hoặc dòng điện rồi truyền cho thiết bị cần đun nóng - Quá trtình tuần hoàn chất tải nhiệt có thể dùng bơm hoặc tuần hoàn tự nhiên - Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt cho phép điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng - Nhiệt độ lớn nhất để đun nóng phụ thuộc vào tính chất của chất tải nhiệt : có thể từ 360 đến trên 500 ° C QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 Đun nóng bằng dầu khoáng Sử dụng khi: - cần đun nóng đồng đều - Tránh quá nhiệt cho sản phẩm Nhược điểm: - Hiệu số nhiệt độ không lớn (khoảng từ 15 đến 20°C) nên lượng nhiệt truyền qua không được lớn và khó điều chỉnh nhiệt độ - Nhiệt độ giới hạn đun nóng của dầu thấp (~ 250 ° C) vì nhiệt độ cháy của dầu không vượt qua 300-310 ° C QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 Đun nóng bằng hơi nước quá nhiệt Hơi nước quá nhiệt Nhiệt độ tới hạn của nước là 374 ° C tương ứng với áp suất 225 at. Nước ở gần nhiệt độ và áp suất tới hạn là một chất tải nhiệt phổ biến. - Nước được đun nóng bằng khói lò trong thiết bị gia nhiệt ở lò đốt - Khối lượng riêng của nước sẽ giảm và được đẩy lên trên vào ống xoắn để đun nóng - Sau khi đun nóng xong nước sẽ nguội đi, khối lượng riêng tăng lên và đi về lò đốt - Cường độ tuần hoàn phụ thuộc vào độ giảm nhiệt độ của nước ttrong ống xoắn và hiệu số chiều cao của thiết bị truyền nhiệt ở lò đốt và thiết bị đun nóng (0,1- 0,2 m/s) Đun nóng bằng nước quá nhiệt có thể thực hiện được ở nhiệt độ tới hạn nếu đuổi hết không khí, khí không ngưng và phải khắc phục hiện tượng đóng cặn và ăn mòn ống để làm việc an toàn ở áp suất 225 at. . 15 2. 2. LÀM NGUỘI – NGƯNG TỤ NGƯNG TỤ Ngưng tụ là quá trình chuyển hơi hoặc khí sang trạng thái lỏng bằng hai cách: -Làm nguội hơi ( hoặc khí); -Nén và làm nguội hơi (khí) đồng thời. Ngưng tụ. LÀM NGUỘI – NGƯNG TỤ NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP - Nguyên tắc làm việc: phun nước lạnh vào trong hơi, hơi toả ẩn nhiệt đun nóng nước và ngưng tụ lại - Thiết bị ngưng tụ trực tiếp chỉ để ngưng tụ hơi nước. hơi và nước. Hơi được ngưng tụ lại trên bề mặt trao đổi nhiệt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16 2. 2. LÀM NGUỘI – NGƯNG TỤ NGƯNG TỤ GIÁN TIẾP - Trong các thiết bị ngưng tụ gián tiếp, thường hơi