bài giảng thiết bị trao đổi nhiệt chương 2 đun nóng – làm nguội – ngưng tụ

Chương Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ GV: TS Nguyễn Minh Tân Bộ mơn QTTB CN Hóa – Thực phẩm 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Thiết bị trao đổi nhiệt: thiết bị dùng để thực trình truyền nhiệt gọi thiết bị trao đổi nhiệt Loại gián tiếp Nhiệt truyền từ chất tải nhiệt tới chất tải nhiệt khác qua bề mặt phân cách ( bề mặt truyền nhiệt): - loại có vỏ bọc - loại ống - loại - loại xoắn ốc - loại ống gân Loại đệm Quá trình trao đổi nhiệt thực bề mặt vật rắn tiến hành theo hai giai đoạn nối tiếp Thoạt tiên cho chất tải nhiệt nóng tiếp xúc với bề mặt vật rắn (đệm), vật rắn đun nóng lên đến nhiệt độ cần thiết, ngừng cung cấp chất tải nhiệt nóng, cho chất tải nhiệt lạnh vào, vật rắn truyền nhiệt cho chất tải nhiệt lạnh Loại trực tiếp (hỗn hợp) - Hai chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Loại vỏ bọc - Truyền nhiệt gián tiếp qua vỏ thiết bị - Sử dụng đun nóng làm lạnh thiết bị phản ứng, - Chiều cao vỏ ngồi khơng thấp mực chất lỏng thiết bị - Bề mặt truyền nhiệt không lớn 10m2, áp suất làm việc đốt không 10 at - Đặt cánh khuấy để tăng tốc độ tuần hoàn -Khi cần làm việc áp suất cao vỏ bọc ngồi cần phải có cấu tạo đặc biệt (áp suất làm việc đến 75 at) QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Loại vỏ bọc - Truyền nhiệt gián tiếp qua vỏ thiết bị - Sử dụng đun nóng làm lạnh thiết bị phản ứng, QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Loại vỏ bọc QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống xoắn ruột gà - Cấu tạo gồm đoạn ống thẳng nối với ống khuỷu gọi xoắn gấp khúc., ống uốn cong theo hình ren ốc gọi ống xoắn ruột gà Khi làm việc chất tải ống, chất tải nhiệt khác ống - Hệ số cấp nhiệt phía ống xoắn thường lớn ống thẳng - Ưu điểm thiết kế đơn giản, làm vật liệu chống ăn mòn, dễ kiếm tra sửa chữa - Nhược điểm cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ hệ số cấp nhiệt phía ngồi bé, khó làm phía ống, trở lực thuỷ lực lớn ống thẳng - Chất lỏng cho vào từ lên để ống xoắn ln chứa đầy cịn cho từ xuống để tránh va đập thuỷ lực QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống xoắn ruột gà QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống tưới - Dùng để làm nguội ngưng tụ, chất lỏng phun đường ống nước lạnh -Nước tưới ống chảy từ xuống ống vào thùng chứa - Khi trao đổi nhiệt có phần nước bay ( khoảng - % lượng nước đưa vào tưới) Khi bay lấy phần nhiệt từ chất tải nhiệt nóng ống, lượng nước dùng làm nguội so với loại thiết bị làm nguội khác QTTB II 01 Thùng chứa TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống tưới QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống tưới Lượng nước bay xác định gần đúng: Bề mặt bay G = Fψ ( x2 − x1 ) Nhiệt dung riêng Hệ số bay Hàm ẩm không khí CU 0,4 Hệ số cấp nhiệt phía ngồi ống: α = 0, 294 0, dn Mật độ tưới QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 10 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống lồng ống - Cấu tạo: gồm nhiều đoạn nối tiếp đoạn có hai ống lồng vào -Chất tải nhiệt l ống từ lên chất tải nhiệt II ống từ xuống - Khi suất lớn, đặt nhiều dãy làm việc song song -Ưu điểm: + Hệ số truyền nhiệt lớn tạo tốc độ lớn cho hai chất tải nhiệt + Cấu tạo độ đơn giản nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao, khó làm khoảng trống hai ống QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 11 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống lồng ống - Cấu tạo: gồm nhiều đoạn nối tiếp đoạn có hai ống lồng vào -Chất tải nhiệt l ống từ lên chất tải nhiệt II ống từ xuống - Khi suất lớn, đặt nhiều dãy làm việc song song -Ưu điểm: + Hệ số truyền nhiệt lớn tạo tốc độ lớn cho hai chất tải nhiệt + Cấu tạo độ đơn giản nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao, khó làm khoảng trống hai ống QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 12 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống chùm - Cấu tạo: gồm có vỏ hình trụ hai đầu hàn hai lưới ống 2, ống truyền nhiệt ghép chắc, kín vào lưới ống Đáy nắp nối với vỏ mặt bích có bulơng ghép Trên vỏ, nắp đáy có cửa ( ống nối ) để dẫn chất tải nhiệt Thiết bị cài đặt giá đỡ tai treo hàn vào vỏ - Các ống lắp lưới ống cần phải kín cách nong hàn, đơi người ta cịn dùng đệm để ghép kín -Ưu điểm: + kết cấu gọn, chắn, bề mặt truyền nhiệt QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 13 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG Các cách bố trí ống Đường kính ống D = t (b − 1) + d n + ( t − d n ) , m Khi xếp theo hình cạnh QTTB II 01 b = 2a − TS Nguyễn Minh Tân Số ống cạnh hình cạnh lớn 14 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG Chia ngăn thiết bị ống chùm - Khi cần tăng tốc độ chất tải nhiệt để tăng hiệu truyền nhiệt, thường chia thiết bị làm nhiều ngăn - Khi chia ngăn ngang chất tải nhiệt ống, tác dụng tăng tốc độ cịn có tác dụng làm cho chất tải nhiệt chéo góc vơí phương trục ống truyền nhiệt (nhưng tốc độ tăng không tỷ lệ với ngăn) QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 15 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG CHÙM a: Vòng bù giãn nở b: Đầu phao hở Bù giãn nở c: Đầu phao kín d: Loại hộp đệm e: Loại chữ U g: Loại ống kép Thiết bị ống chùm ống lắp vào lưới đỡ ống làm việc ổn định hiệu số nhiệt độ giưã vỏ thiết bị ống không 50 độ C, vượt giới hạn ống vỏ thiết bị biến dạng giãn nở không Khi thiết bị làm việc có chênh lệch nhiệt độ lớn vỏ ống thiết bị, cần cấu tạo thêm phận bù giãn nở QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 16 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT THIẾT BỊ LOẠI TẤM - Bề mặt truyền nhiệt làm kim loại, khe tạo thành hai hệ thống không thông với - Ưu diểm: gọn, tốc độ chất tải nhiệt hai phía lớn -Nhược điểm: khơng làm việc áp suất cao, khó ghép kín - Được dùng để trao đổi nhiệt áp suất thường, chủ yếu để đốt nóng khơng khí khói lị - Dùng để trao đổi nhiệt khí hệ thống lạnh thâm độ QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 17 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT THIẾT BỊ LOẠI Ống xoắn ốc - Loại bề mặt truyền nhiệt làm kim loại theo dạng xoắn ốc Thiết bị gồm hai kim loại , đầu hai kim loại hàn vào ngăn 3, hai tạo thành khe có tiết diện hình chữ nhật, chất tải nhiệt khe Hai đầu thiết bị ghép kín nắp - Ưu diểm: gọn có tốc độ lớn, hai chất tải nhiệt chuyển động ngược chiều hoàn toàn, trở lực thuỷ lực nhỏ ống chùm -Nhược điểm: chế tạo sửa chữa phức tạp, không làm việc áp suất cao at ( cấu tạo đặc biệt làm việc 10 at) Nguyễn Minh Tân QTTB II 01 TS 18 2.2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT THIẾT BỊ LOẠI Ống có gân - Khi truyền nhiệt hai chất tải nhiệt mà hệ số cấp nhiệt phía nhỏ so với phía ta cần tăng bề mặt truyền nhiệt phía có α nhỏ để tăng hiệu truyền nhiệt cách thêm gân lên bề mặt truyền nhiệt - Cách bố trí gân phải ý chiều chuyển động khí để khí sâu vào gân, gân phải làm vật liệu dẫn nhiệt tốt - - Thiết bị truyền nhiệt loại ống có gân thường có hai kiểu: gân dọc gân ngang Khi truyền nhiệt hai chất khí, nghĩa α1 α2 nhỏ, cấu tạo gân hai bên, trường hợp gân thường có dạng hình kim gọi thiết bị truyền nhiệt hình kim QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 19 .. .2. 2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Thiết bị trao đổi nhiệt: thiết bị dùng để thực trình truyền nhiệt gọi thiết bị trao đổi nhiệt Loại gián tiếp Nhiệt truyền từ chất tải nhiệt tới... Minh Tân 2. 2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống xoắn ruột gà QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2. 2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG ống tưới - Dùng để làm nguội ngưng tụ, chất... (áp suất làm việc đến 75 at) QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2. 2.3 CẤU TẠO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Loại vỏ bọc - Truyền nhiệt gián tiếp qua vỏ thiết bị - Sử dụng đun nóng làm lạnh thiết bị phản