Chuong 2 THIẾT bị TRAO đổi NHIỆT

7/7/2017 07/07/17 Theo chiều chuyển động môi chất  Cùng chiều  Ngược chiều  Cắt  Hỗn hợp Theo công dụng thiết bị  Thiết bị ngưng tụ  Thiết bị bốc  Thiết bị đặc  Thiết bị đun nóng  Thiết bị làm nguội 07/07/17 7/7/2017 Theo hoạt động môi chất  Hoạt động liên tục  Hoạt động theo chu kỳ (gián đoạn) Theo nguyên lý làm việc thiết bị  Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động liên tục o Kiểu o Kiểu ống: ống lồng ống, ống chùm, ống xoắn, o Kiểu vỏ ‐ áo  Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động theo chu kỳ  Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt  Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt  Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tiếp xúc  Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp 07/07/17 07/07/17 7/7/2017 07/07/17 u cầu  Hệ số truyền nhiệt có giá trị lớn tốt  Trở kháng thủy lực dòng mơi chất nóng lạnh nhỏ tốt  Bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị phải để bị bám bẩn, dễ dàng làm dễ dàng sửa chữa  Bảo đảm ngăn cách dòng mơi chất nóng lạnh tốt để tránh tượng dòng mơi chất bị hòa trộn vào  Thiết bị phải đảm bảo an tồn vận hành, có tuổi thọ cao, có kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa 07/07/17 7/7/2017 Chọn đường chuyển động cho dòng mơi chất  Chất bên ống, chất bên ngồi ống o Mơi chất có lưu lượng thể tích nhỏ ống ngược lại o Hệ số cấp nhiệt tỷ lệ nghịch với đường kính ống độ nhớt nên mơi chất có độ nhớt nhỏ bên ngồi ống o Chất dễ gây bẩn cho bề mặt ống nên ống o Chất gây ăn mòn bề mặt nhiều nên ống o Chất có áp suất lớn nên để ống o Với thiết bị đun nóng nên để mơi chất có nhiệt độ cao ống ngược lại 07/07/17 Chọn đường chuyển động cho dòng mơi chất  Chất bên ống chuyển động dọc ống hay cắt ngang o Hệ số tỏa nhiệt dòng cắt ngang ln lớn hệ số tỏa nhiệt dòng dọc ống o Trở kháng thủy lực dòng cắt ngang lớn trở kháng thủy lực dòng dọc ống Khi Nu/Pr61: nên để dòng chảy cắt ngang Riêng chất khí, Re=4.103÷4.104 nên để dòng cắt ngang ống 07/07/17 7/7/2017 Phân loại  Theo mục đích sử dụng o Mơi chất đun nóng o Mơi chất làm nguội o Môi chất lạnh o Môi chất để sấy o Môi chất trung gian  Theo trạng thái môi chất o Môi chất pha o Môi chất pha 07/07/17 Phân loại  Theo nhiệt độ sử dụng o Môi chất nhiệt độ cao o Môi chất nhiệt độ trung bình o Mơi chất nhiệt độ thấp o Môi chất nhiệt độ thấp Yêu cầu môi chất  Nhiệt độ sôi cao áp suất khí  Nhiệt độ đơng đặc thấp áp suất khí  Độ nhớt nhỏ, nhiệt dung riêng nhiệt hóa lớn  Ít độc, ăn mòn kim loại, khơng bốc cháy phát nổ  Giá thành thấp 07/07/17 7/7/2017 Người ta chia tốn tính nhiệt thành loại: tốn thiết kế toán kiểm tra  Bài toán thiết kế: để xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt để chế tạo thiết bị theo yêu cầu khách hàng  Bài toán kiểm tra: dựa sở thiết bị có sẵn, kiểm tra lại số thơng số, ví dụ xác định nhiệt độ mơi chất cơng suất nhiệt thiết bị 07/07/17 Bài tốn thiết kế 07/07/17 7/7/2017 Bài toán thiết kế 07/07/17 Bài toán thiết kế 07/07/17 7/7/2017 Bài toán thiết kế 07/07/17 Bài toán thiết kế  Để xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt ta dựa vào phương trình cân lượng phương trình truyền nhiệt o Phương trình cân lượng Lượng nhiệt trao đổi dòng pha ∆ W Lượng nhiệt trao đổi chuyển pha ∆ W • G_lưu lượng khối lượng (kg/s) • cp_nhiệt dung riêng trung bình (J/(kg.K)) • t_chênh lệch nhiệt độ vào • r_ẩn nhiệt chuyển pha (J/kg) • h_enthalpy mơi chất (J/kg) 07/07/17 7/7/2017 Bài tốn thiết kế o Phương trình truyền nhiệt ∆ o Từ phương trình ta tìm diện tích bề mặt truyền nhiệt cần thiết ∆ 07/07/17 Bài toán thiết kế  Trình tự để tiến hành sau: o Bước 1: Xác định lượng nhiệt trao đổi theo phương trình cân nhiệt o Bước 2: Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình o Bước 3: Tính hệ số cấp nhiệt dòng nóng dòng lạnh Khi tính tốn cần biết kích thước hình học thiết bị đường kính, bề dày, chiều dài ống Đơi ta phải chọn trước sau kiểm tra lại o Bước 4: Tính hệ số truyền nhiệt K o Bước 5: Xác định diện tích truyền nhiệt F o Bước 6: Kiểm tra nhiệt độ bề mặt phụ tải nhiệt riêng o Bước 7: Tính kết cấu thiết bị o Bước 8: Kiểm tra phù hợp thiết bị 07/07/17 7/7/2017 Bài toán thiết kế  Khi tính tốn hệ số cấp nhiệt trường hợp dòng mơi chất khơng biến đổi pha phải chọn chế độ chảy xoáy để đảm bảo hệ số cấp nhiệt lớn  Tính tốn thiết bị làm nguội nước nhiệt độ cuối nước khơng q 40‐50oC, nhiệt độ cao muối dễ kết tủa đóng cặn lại bề mặt thiết bị  Sau tính bề mặt truyền nhiệt tiếp đến tính cấu thủy lực 07/07/17 Bài tốn thiết kế  Ví dụ: Tính lượng phụ tải nhiệt riêng (mật độ dòng nhiệt) truyền thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ‐ ống 1‐1 để làm lạnh tấn/h ete từ 30oC xuống 5oC Ete làm lạnh nước muối 20% có nhiệt độ ‐17oC Theo sơ đồ kỹ thuật ete nước muối dùng bơm đẩy 07/07/17 10 7/7/2017 Bài tốn kiểm tra  Tính tốn kiểm tra bề mặt truyền nhiệt, thông số (nhiệt độ, lưu lượng, ) đầu vào, đầu dòng lưu chất, suất truyền nhiệt Q, tổn thất áp suất sở có thiết bị cụ thể, đo đạc đầy đủ thơng số hình học số thơng số cơng nghệ ‐ kỹ thuật thiết bị hoạt động hay u cầu cơng nghệ 07/07/17 Bài tốn kiểm tra  Sơ đồ khối toán kiểm tra 07/07/17 11 7/7/2017 Bài toán kiểm tra  Sơ đồ khối toán kiểm tra 07/07/17 Bài toán kiểm tra  Sơ đồ khối toán kiểm tra 07/07/17 12 7/7/2017 Bài toán kiểm tra  Hai khái niệm hiệu số nhiệt độ: o Hiệu số nhiệt độ yêu cầu (ty): nhằm để đảm bảo suất quy định thiết bị điều kiện làm việc cho, phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất o Hiệu số nhiệt độ sử dụng (ts): hiệu số nhiệt độ làm việc thiết bị, phụ thuộc vào hệ thống nhiệt nhà máy  Mức độ thích hợp (năng suất dự trữ thiết bị điều kiện xác định):  ∆ ∆ 07/07/17 Bài toán kiểm tra  Khi làm việc ổn định =1  Hiệu số nhiệt độ yêu cầu xác định từ phương trình truyền nhiệt: ∆  Hiệu số nhiệt độ sử dụng xác định từ điều kiện thực tế trình  Những số liệu ban đầu để tiến hành toán kiểm tra: nhiệt lượng Q, bề mặt truyền nhiệt F, điều kiện nhiệt độ cho thiết bị làm việc  Ngồi phải biết số liệu kích thước hình học, vận tốc chất tải nhiệt số liệu cần thiết khác để tính hệ số truyền nhiệt 07/07/17 13 7/7/2017 Bài toán kiểm tra  Trình tự tốn kiểm tra: o Xác định K dựa vào điều kiện thực tế thiết bị o Xác định ty ts Nếu chế độ làm việc mà có >1 tức thiết bị có suất dư: phải nghiên cứu biện pháp sử dụng cho hợp lý tăng suất giảm lượng cung cấp cho trình Nếu 