bài giảng thiết bị trao đổi nhiệt tàu thuỷ

1.2 Quá trình truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt Xét bề mặt rắn có diện tích F (m2) ,độ dày δ (m) thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt lượng truyền từ chất trao nhiệt tới chất nhận nhiệt tính sau: Trong đó: tf1, tf2 (oC) nhiệt độ chất trao nhiệt chất nhận nhiệt (tf1 > tf2) α1, α2 (W/m2độ) hệ số tỏa nhiệt từ chất trao nhiệt tới bề mặt rắn từ bề mặt rắn tới chất nhận nhiệt λ (W/mđộ) hệ số dẫn nhiệt vật liệu chế tạo bề mặt rắn 1.3 Chức thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy Hâm dầu FO phục vụ máy chính, máy phát điện, nồi hơi… Làm mát dầu nhờn động Hâm nước cấp nồi Làm mát nước máy chính, máy phát điện Làm mát không khí tăng áp động Hâm nhiên liệu dầu nhờn trước lọc Hâm sấy không khí phục vụ thuyền viên Hâm nước nóng phục vụ sinh hoạt Sản xuất nước phục vụ sinh hoạt 1.4 Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt Phân loại theo công dụng: bầu ngưng, bầu hâm, bầu làm mát (hay gọi sinh hàn) bầu chưng cất nước Phân loại theo hình dáng bên ngoài: thiết bị trao đổi nhiệt đặt đứng đặt nằm Phân loại theo kết cấu: thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống dạng Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lại phân loại thành thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống thẳng, dạng ống chữ U, dạng ống lồng thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống xoắn  Phân loại theo hoàn nhiệt: gồm có thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hoàn nhiệt (chất trao nhiệt chất nhận nhiệt) thiết bị trao đổi nhiệt kiểu không hoàn nhiệt (chất trao nhiệt chất hoàn nhiệt hai loại công chất khác nhau)  Phân loại theo dòng chuyển động công chất: gồm có chuyển động chiều (cùng chiều, ngược chiều giao nhau), chuyển động hai chiều, nhiều chiều chuyển động hỗn hợp 1.5 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy Thiết bị ngưng tụ  Thiết bị ngưng tụ 1.Đường nước biển vào 2.Đường nước biển Hơi nước vào Ống nước làm mát mặt sàng nắp bầu Bơm nước ngưng Bơm nước biển bơm chân không 10 Bộ làm lạnh không khí  Bầu hâm 4.2 Công dụng phân loại thiết bị chưng cất nước (TBCCN) 4.2.1 Công dụng  Thiết bị CCNN tàu thủy dùng để chưng cất nước từ nước biển để lấy nước bổ xung cho thiết bị sinh (Nồi hơi) cho hệ động lực Diesel  Dùng để chưng cất nước từ nước biển để lấy nước uống sinh hoạt cho thuyền viên 4.2.2 Phân loại Theo cách bay nước biển:  Thiết bị bay kiểu bề mặt (để gia nhiệt làm cho nước bay người ta lắp cụm ống hâm nóng dạng ống)  Thiết bị bay với buồng bay kiểu không bề mặt (buồng bay cụm ống gia nhiệt) Phân loại theo số cấp áp lực thứ cấp:  Thiết bị chưng cất nước loại cấp  Thiết bị chưng cất nước loại cấp  Thiết bị bay cấp với buồng bay kiểu bề mặt Thiết bị bay cấp với buồng bay kiểu bề mặt Đường vào hâm Bầu bay cấp Bầu bay cấp Bầu ngưng Theo cách tận dụng nhiệt thứ cấp: Thiết bị chưng cất nước kiểu hoàn nhiệt Thiết bị chưng cất nước kiểu không hoàn nhiệt Theo kiểu cụm ống gia nhiệt theo kết cấu: Thiết bị chưng cất nước kiểu ống xoắn Thiết bị chưng cất nước kiểu ống thẳng Thiết bị chưng cất nước dạng Theo áp lực: Thiết bị chưng cất nước kiểu áp lực Thiết bị chưng cất nước kiểu chân không Thiết bị chưng cất nước với buồng bay kiểu bề mặt Nguồn gia nhiệt Khoang bay 3 Bình ngưng Bơm hút chân không Nước làm mát Bơm nước ngưng 7 Nước biển vào Bơm hút nước muối Thiết bị chưng cất nước với buồng bay kiểu không bề mặt Bầu hâm Bầu bay Bộ ngưng tụ kiểu bề mặt Bơm nước ngưng Đường cấp nước biển Bơm tuần hoàn nước muối 7 Đường xả nước muối 4.3 Cấu tạo thiết bị chưng cất nước kiểu chân không Để chưng cất nước từ nước biển, tàu thủy người ta thường sử dụng thiết bị chưng cất nước kiểu chân không, mặt nguyên lý cấu tạo gồm: Bầu bay Bầu ngưng tụ Bơm tạo độ chân không (bơm ejector) Bơm nước cất (nước sau chưng cất) Bơm nước biển (dạng bơm ly tâm) Các thiết bị phục vụ Hệ thống chưng cất nước Atlas 4.3.1 Bầu bay Vỏ bầu làm thép, mặt bích vỏ ghép bu lông vào bích vỏ bầu chưng cất Nắp đáy bầu trao nhiệt làm thép phủ lớp chống ăn mòn Về kết cấu có hai loại bầu bay hơi: Bầu bay dạng ống bầu bay dạng Bầu bay dạng ống gồm cụm ống đặt thẳng đứng nằm ngang ống xoắn Cụm ống trao nhiệt gồm ống có đường kính 19 mm Chiều dầy 1,25 mm đồng thau, ống nong vào mặt sàng Với bầu bay dạng trao đổi nhiệt thường chế tạo từ thép không gỉ Titanium có độ dày từ 0,5 ÷ 1mm rèn lượn sóng, ghép với tạo thành bên nước biển (chất nhận nhiệt) chuyển động, bên nước nóng khỏi động (chất nhả nhiệt) chuyển động trao đổi nhiệt cho Để cung cấp nước biển cho bầu bay người ta sử dụng bơm cấp nước biển dạng bơm ly tâm 4.3.2 Bầu ngưng tụ Vỏ bầu ngưng làm từ thép thép không gỉ, bề mặt phủ lớp chất chống ăn mòn Với bầu ngưng dạng ống, ống trao đổi nhiệt ống thẳng chế tạo từ hợp kim đồng-niken hợp kim nhôm Với bầu ngưng dạng tấm, trao đổi nhiệt chế tạo từ thép không gỉ Để cung cấp nước biển làm mát cho bình ngưng người ta sử dụng bơm nước biển hoạt động độc lập trích đường nước biển từ bơm làm mát cho hệ động lực diesel  Để hút nước ngưng tụ (nước chưng cất) khỏi bầu ngưng người ta sử dụng bơm hút nước ngưng để đưa két chứa (thông thường bơm ly tâm) 4.3.4 Bơm hút chân không (bơm phun tia) Để tạo trì độ chân không thiết bị chưng cất nước ngọt, người ta sử dụng bơm phun tia, nước công tác bơm phun tia bơm cung cấp nước cho bầu bay cấp 4.3.5 Các thiết bị phục vụ Lưu lượng kế: Dùng để kiểm tra lượng nước cấp vào bầu bay lượng nước máy chưng cất Muối kế: Để báo hàm lượng muối có nước chưng cất tạo Thiết bị báo động bảo vệ: Khi độ ngậm muối nước chưng cất vượt giá trị cho phép (thường 80mg Cl-/lít) đưa tín hiệu báo động van điện từ mở nước cất không đạt chất lượng trở lại bầu bay Kính quan sát: Được lắp thân thiết bị CCNN phía bầu bay hơi, dung để quan sát trình sôi để đánh giá tình trạng làm việc bầu bay Ngoài người ta lắp đặt chân không kế, áp kế, nhiệt kế… để theo dõi trì trạng thái làm việc tốt thiết bị Van phá chân không, để đưa áp suất thiết bị áp suất môi trường ngừng hoạt động 4.4 Khai thác thiết bị chưng cất nước 4.4.1 Chuẩn bị đưa thiết bị vào làm việc Kiểm tra trạng thái bề mặt thân nắp Kiểm tra tình trạng kỹ thuật bơm nước biển, bơm tạo độ chân không, bơm hút nước ngưng Kiểm tra hiệu chỉnh (nếu có thể) đồng hồ chân không kế, áp kế, nhiệt kế lưu lượng kế Kiểm tra mối lắp ghép, gioăng làm kín, bu lông lắp ghép Kiểm tra van phá chân không, van chặn vị trí sẵn sàng làm việc Kiểm tra cấp nguồn cho bảng điện điều khiển Đóng van phá chân không 4.4.3 Dừng thiết bị Dừng hoạt động bơm nước ngưng Đóng van chặn đường nước hâm sấy vào khỏi bầu bay Dừng bơm nước làm mát bình ngưng Phá độ chân không bình ngưng cách mở van phá chân không Dừng bơm hút chân không, bơm cấp nước cho bầu bay hơi, bơm hút nước tràn bầu bay đóng tất van chặn đẩy, chặn hút bơm lại Cắt nguồn điện cho bảng điện điều khiển hệ thống 4.4.2 Theo dõi điều chỉnh làm việc thiết bị Trong thời gian thiết bị chưng cất nước làm việc cần phải quan tâm theo dõi kiểm tra thông số sau: Áp suất nhiệt độ nước hâm Áp suất nhiệt độ nước làm mát bình ngưng Áp suất nhiệt độ thứ cấp Độ ngậm muối, chất lượng sản lượng nước cất tạo Độ chân không bình ngưng Kiểm tra theo dõi làm việc bầu bay qua kính quan sát 4.4.4 Một số cố, nguyên nhân biện pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Sản lượng Sản lượng nước hâm bị giảm Tăng sản lượng nước hâm cách điều giảm chỉnh van cấp nước vào khỏi bầu bay Nhiệt độ nước hâm bị giảm Tăng nhiệt độ nước hâm Không đủ độ chân không Tăng độ chân không bình ngưng bình ngưng cách điều chỉnh van cấp nước công tác cho bơm ejector kiểm tra phận làm kín Mức nước biển bầu bay Điều chỉnh van cấp nước biển vào bầu bay bị giảm kiểm tra bơm cấp nước biển Các bề mặt trao đổi nhiệt bị bẩn Dừng hệ thống, vệ sinh bề mặt trao đổi cáu cặn nhiệt Tăng độ Sản lượng thiết bị lớn Giảm sản lượng thiết bị ngậm muối Nhiệt độ nước hâm tăng hay độ Giảm nhiệt độ nước hâm cách điều nước chân không sâu chỉnh van cấp nước chưng cất Mức nước biển bầu bay Giảm lượng nước biển cấp vào bầu bay cao Tăng độ ngậm muối nước Tăng lượng nước biển cấp vào bầu bay biển cách tăng độ mở van cấp Dò rỉ nước qua chỗ làm Kiểm tra khắc phục chỗ bị dò rỉ kín bầu ngưng 4.4.4 Một số cố, nguyên nhân biện pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Tăng độ ngậm muối Lượng cấp nước biển vào bầu Tăng lượng nước biển cấp vào bầu nước biển bay không đủ bay cho phù hợp Sản lượng thiết bị lớn Bơm nước biển làm việc không tốt Độ chân không Không đủ sản lượng nước làm bầu ngưng không đủ mát bầu ngưng, nhiệt độ đầu vào nước làm mát tăng Giảm sản lượng thiết bị Tiến hành sửa chữa bơm nước biển Tăng sản lượng nước làm mát bầu ngưng giảm nhiệt độ đầu vào nước làm mát Tăng dò rỉ khí thiết bị Thay gioăng làm kín, sửa chữa hút khí làm việc thiết bị hút khí Các ống bầu ngưng bị cáu Tiến hành tẩy rửa cáu cặn cho bình bám dầy ngưng Nước ngưng tụ ngập cụm Kiểm tra làm việc bơm hút ống bầu ngưng nước ngưng tụ [...]... ngưng Bơm hút chân không Nước làm mát Bơm nước ngưng Nước biển vào Bơm hút nước muối 5 7 8 6  Thiết bị chưng cất 1.6 Yêu cầu đối với thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy Hệ số truyền nhiệt có giá trị càng lớn càng tốt Trở kháng thủy lực càng nhỏ càng tốt Bề mặt trao đổi nhiệt ít bị bám bẩn, dễ dàng làm sạch, dễ dàng sửa chữa Bảo đảm ngăn cách các dòng môi chất nóng và lạnh tốt để tránh hiện tượng hai... 2.2 Phân loại bầu ngưng Theo công chất ngưng tụ: bầu ngưng hơi nước, bầu ngưng công chất lạnh Theo công dụng: bầu ngưng chính, bầu ngưng phụ, bầu ngưng ở các thiết bị chưng cất nước Theo quá trình trao đổi nhiệt: bầu ngưng hỗn hợp, bầu ngưng gián tiếp Theo áp suất bầu ngưng: bầu ngưng áp suất, bầu ngưng chân không Theo hệ thống xả không khí và khí không ngưng tụ: bầu ngưng không có hệ thống xả ... kết cấu: thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống dạng Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lại phân loại thành thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống thẳng, dạng ống chữ U, dạng ống lồng thiết bị trao đổi nhiệt... loại theo hoàn nhiệt: gồm có thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hoàn nhiệt (chất trao nhiệt chất nhận nhiệt) thiết bị trao đổi nhiệt kiểu không hoàn nhiệt (chất trao nhiệt chất hoàn nhiệt hai loại công...1.2 Quá trình truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt Xét bề mặt rắn có diện tích F (m2) ,độ dày δ (m) thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt lượng truyền từ chất trao nhiệt tới chất nhận nhiệt tính sau: