Câu 1/ Tại sao thường dùng hơi bão hòa làm chất tải nhiệt? Vì nó là môi trường truyền nhiệt có rất nhiều ưu điểm: - Nước khá nhiều, dễ tìm - Tương đối rẻ - Dễ tạo ra được hơi nước bão hòa (đun nước sôi, duy trì liên tục sự sôi) - Có thể điều chỉnh nhiệt theo yêu cầu - Hơi nước không tác dụng với vật liệu chế tạo - Hơi nước không có tính chất cháy nổ - Hơi bhoa nói chung và hơi nước bhoa nói chung có ẩn nhiệt ngưng tụ cực kì lớn -> Nhiệt lượng lớn - Ở mt hơi nước bão hòa ngưng tụ nói chung, hơi nước bão hòa nói riêng thì hệ số cấp nhiệt alpha có giá trị rất lớn. Thiết bị sử dụng hơi nước bão hòa cấp nhiệt có hiệu quả cao -> diện tích bề mặt thấp -> thời gian lưu cao Câu 2/ Các yếu tố ảnh hưởng đến đối lưu nhiệt? - Loại lưu chất (khí, lỏng, hơi) - Chế độ chuyển động của lưu chất - Tính chất vật lý của lưu chất - Kích thước, hình dáng, vị trí, trạng thái của bề mặt trao đổi nhiệt Câu 3/ Tại sao lại tạo cánh tản nhiệt cho vách truyền nhiệt? - Tăng diện tích bm truyền nhiệt của vách, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt nhưng tốn ít vật liệu chế tạo, đồng thời thiết bị nhỏ gọn hơn Câu 4/ Khi nào người ta tạo cánh tản nhiệt về 1 phía bm vách truyền nhiệt? - Khi 2 bm vách có hệ số cấp nhiệt alpha khác nhau nhiều -> tạo cánh về phía bm vách có alpha nhỏ hơn Câu 5/ Ưu nhược điểm của thiết bị 1-1 xuôi chiều và ngược chiều?
Trang 1Câu 1/ Tại sao thường dùng hơi bão hòa làm chất tải nhiệt?
Vì nó là môi trường truyền nhiệt có rất nhiều ưu điểm:
- Nước khá nhiều, dễ tìm
- Tương đối rẻ
- Dễ tạo ra được hơi nước bão hòa (đun nước sôi, duy trì liên tục sự sôi)
- Có thể điều chỉnh nhiệt theo yêu cầu
- Hơi nước không tác dụng với vật liệu chế tạo
- Hơi nước không có tính chất cháy nổ
- Hơi bhoa nói chung và hơi nước bhoa nói chung có ẩn nhiệt ngưng tụ cực kì lớn
-> Nhiệt lượng lớn
- Ở mt hơi nước bão hòa ngưng tụ nói chung, hơi nước bão hòa nói riêng thì hệ số cấp nhiệt alpha có giá trị rất lớn Thiết bị sử dụng hơi nước bão hòa cấp nhiệt có hiệu quả cao -> diện tích bề mặt thấp -> thời gian lưu cao
Câu 2/ Các yếu tố ảnh hưởng đến đối lưu nhiệt?
- Loại lưu chất (khí, lỏng, hơi)
- Chế độ chuyển động của lưu chất
- Tính chất vật lý của lưu chất
- Kích thước, hình dáng, vị trí, trạng thái của bề mặt trao đổi nhiệt
Câu 3 / Tại sao lại tạo cánh tản nhiệt cho vách truyền nhiệt?
- Tăng diện tích bm truyền nhiệt của vách, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt nhưng tốn ít vật liệu chế tạo, đồng thời thiết bị nhỏ gọn hơn
Câu 4/ Khi nào người ta tạo cánh tản nhiệt về 1 phía bm vách truyền nhiệt?
- Khi 2 bm vách có hệ số cấp nhiệt alpha khác nhau nhiều -> tạo cánh về phía bm vách có alpha nhỏ hơn
Câu 5/ Ưu nhược điểm của thiết bị 1-1 xuôi chiều và ngược chiều?
Ưu: - Có thể làm giảm nhiệt độ cuối dòng nóng đến nhiệt độ càng nhỏ càng tốt hoặc
làm tăng nhiệt độ dòng lạnh đến nhiệt độ càng cao càng tốt
- Khi 2 dòng lưu chất bố trí ngược chiều thì hiệu quả thường cao hơn thuận chiều
- Khi nhiệt độ cuối dòng lạnh lớn hơn hoặc bằng cuối dòng nóng thì không bố trí xuôi chiều => Ngược chiều hoặc chéo chiều
- Hệ s truyền nhiệt lớn, chế tạo đơn giản
Nhược: Cồng kềnh, giá thành cao, khó làm sạch khoảng trống giữa hai ống
Trang 2Câu 6/ Tại sao dung dịch nhập liên tục mà vẫn cô đặc được?
- Do trong suốt quá trình cô đặc thì dung môi là nước sẽ bay hơi làm giảm mức dung dịch trong nồi Vì vậy khi nhập liệu liên tục (hoặc bán liên tục) thì lượng nhập liệu sẽ bù lại lượng nước vừa bốc hơi Nhưng nhập liệu phải đảm bảo nhỏ hơn hoặc bằng lượng nước mất đi Có vậy hệ thống mới hoạt động bình thường
Câu 7/ Tại sao dung dịch nhập liệu bán liên tục mà vẫn cô đặc được? (sp không lấy
ra)
- Như câu trên
Câu 8/ Ứng dụng của hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục và gián đoạn?
- 1 nồi liên tục: nồng độ và độ nhớt dung dịch thấp hay tương dối thấp
- 1 nồi gián đoạn: Dùng để nâng cao nồng độ sản phẩm (sản phẩm keo, sệt, paste)
Câu 9/ Vẽ biểu đồ biểu diễn tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh
Câu 10/ Ưu nhược điểm của cô đặc nhiều nồi
Ưu: + Năng suất cao
+ Cô đặc dung dịch đạt tới nồng độ cao
+ Tiết kiệm năng lượng cấp cho buồng đốt của các nồi cô đặc: Tận dụng hơi thứ buồng trước để cấp nhiệt cho buồng sau
Nhược: Không áp dụng cô đặc dung dịch chất tan dễ biến tính vì nhiệt
Trang 3Câu 11/ Vẽ hệ thống cô đặc nhiều nồi
Hệ thống xuôi chiều (a)
Hệ thống ngược chiều (b)
Hệ thống song song (c)
Hệ thống hỗn hợp (d)
Câu 12/ Đặc điểm của hệ thống cô đặc nhiều cấp
- Nồi đầu: buồng đốt sử dụng hơi nước bão hoà lấy từ nồi hơi công nghiệp để làm hơi đốt
- P1>P2>P3
- Chiều đi của dung dịch giữa các nồi là chiều đi của hơi đốt
1 Ngược chiều: Bắt buộc sử dụng bơm để đưa dung dịch từ nồi sau sang nồi trước, hiệu quả cô đặc ở các buồng đốt là cao hơn
2 Xuôi chiều: Đảm bảo chất lượng sản phẩm mà chất tan dễ biến tính
i Có thể không dung bơm để đưa dung dịch từ trước ra sau
ii Hiệu quả ở các buồng đốt nhỏ hơn
3 Chéo chiều: Vào nối tiếp ra: song song
i Vào song song ra: nối tiếp
Trang 4Câu 13/ Vẽ giản đồ P-T thể hiện tổn thất nhiệt do nồng độ
Câu 14/ Sơ đồ làm việc hệ thống cô đặc 1 nồi
Trang 5Câu 15/ So sánh giữa làm nguội và ngưng tụ
- Giống: Đều là quá trình làm giảm nhiệt độ của môi chất nhờ chất tải nhiệt có nhiệt độ khác
- Khác
1 Làm nguội: không thay đổi pha
2 Ngưng tụ: Có sự thay đổi pha, thường ở thể hơi hoặc khí
Câu 16/ Nêu các bước ngưng tụ gián tiếp
Thông qua bề mặt trao đổi nhiệt lưu thể làm lạnh lấy nhiệt của hơi và làm cho hơi ngưng
tụ Có 3 giai đoạn:
•Giai đoạn 1: Làm nguội hơi quá nhiệt đến nhiệt độ bão hoà khô.
•Giai đoạn 2: ngưng tụ hơi bão hoà ở nhiệt độ không đổi.
•Giai đoạn 3: Làm nguội chất lỏng đã ngưng tụ đến nhiệt độ cần thiết.Kỹ thuật Hóa học GVHD Hoàng Trung Ngôn Tr 5/1
Câu 17/ Thế nào là làm nguội trực tiếp, làm nguội gián tiếp? Cho ví dụ
Làm nguội trực tiếp:
1 Làm nguội bằng nước lạnh, nước đá: hoà trộn vào nước nóng cần làm nguội
2 Phương pháp tự bay hơi: chất lỏng tự bay hơi không cấp nhiệt lúc đó, nhiệt lượng cung cấp cho quá trình bay hơi là nhiệt hàm của nước làm cho nhiệt độ của nước giảm
3 Làm nguội khí: thường theo công nghệ rửa khí: phun nước lạnh vào dòng khí đang lưu động, khí sẽ nguội đi
Làm nguội gián tiếp: Sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt ở chương VII Trong đó
chất lỏng lạnh là nước lạnh hoặc không khí lạnh
Câu 18/ Ưu nhược và phạm vi sử dụng của thiết bị Baromet
Ưu: Không cần bơm, ngưng tụ triệt để -> Năng suất cao
Nhược: Cồng kềnh, phải đạt đủ độ cao
Ứng dụng: Thường dung trong hệ thống cô đặc chân không, cô đặc nhiều nồi
Câu 19/ Trong cùng áp suất, tại sao nhiệt độ sôi dung dịch lại cao hơn nhiệt độ sôi
dung môi?
Trang 6Nhiệt độ sôi dung dịch lại cao hơn nhiệt độ sôi dung môi khi cùng một áp suất do:
- Nồng độ dung dịch tăng cao
- Do áp suất thuỷ tĩnh của dung dịch cao hơn dung môi
- Do áp suất lưu động tăng vì khắc phục ma sát do độ nhớt dung dịch cao hơn dung môi
Câu 20/ Nêu tiêu chí để lựa chọn môi chất lạnh
- Nhiệt độ tới hạn phải lớn để đảm bảo khi ngưng tụ hơi tác nhân lạnh có thể dung nước hoặc không khí để làm lạnh
- Nhiệt bay hơi lớn -> Lượng tác nhân lạnh sử dụng nhỏ
- Thể tích hơi riêng phần nhỏ để kích thước máy lạnh nhỏ
- Áp suất bay hơi lớn hơn áp suất khí quyến một ít để dễ phát hiện rò rỉ Không khí không lọt vào máy
- Không tạo thành hợp chất với dầu bôi trơn
- Không cháy nổ không độc hại, rẻ tiền
- Dễ kiếm, dễ tạo ra, không có mùi khó chịu, dễ vận chuyển
- Không tác dụng với vật liệu làm thiết bị
- Dễ nén dễ giản nở -> tăng thời gian lưu, tiếng kiệm năng lượng
- Phù hợp với loại máy nén sử dụng
Câu 21/ Vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy lạnh
Câu 22/ Nêu các giai đoạn của quá trình cháy
- Hoà trộn: là quá trình hoà trộn nguyên liệu với không khí
- Phản ứng cháy: là phản ứng hoá học giữa oxy và các thành phần cháy được của nhiên liệu (C,H,S) Qúa trình toả nhiệt và phát sáng (lửa)
- Phát tán sản phẩm cháy: Sản phẩm sau khi cháy là hỗn hợp các oxit (CO, CO2, H2O, SO2, NOx, ) không khí nóng và phần nhiên liệu chưa phản ứng hết Hỗn hợp có nhiệt độ cao phát tán trong không gian lò, hoàn tất quá trình cháy, truyền nhiệt cho phối liệu, hạ nhiệt độ rồi thoát ra khỏi lò (khí thải)
- Tốc độ quá trình cháy phụ thuộc vào giai đoạn chậm nhất trong các giai đoạn kể trên
Trang 7Câu 23/ Vị trí của vòi phun trong lò công nghiệp?
Có hai cách đặt vòi phun trong lò quay:
Đặt vuông góc với trục lò: Phối liệu nhận nhiệt trực tiếp, truyền nhiệt tốt hơn.
Hạn chế: lửa ngắn, cháy không hết nhiên liệu, làm xáo trộn phối liệu
và làm tăng quá trình ăn mòn vật liệu
Đặt song song với trục lò: Đảm bảo sự cháy nguyên liệu triệt để Để tăng nhiệt
truyền từ ngọn lửa vào phối liệu cần lựa chọn vị trí đặt vòi phun phù hợp
Với lò có bán kính nhỏ -> đặt vòi phun chính tâm
Với lò có bán kính lớn -> đặt vòi phun ở mức thấp dưới tâm, sao cho lửa tiếp xúc được với khối phối liệu để tăng hiệu quả truyền nhiệt trong lò nhưng lửa không phun chạm vào Gạch chịu lửa ở phần trên
lò
Câu 24/ Nêu các tổn thất nhiệt ở buồng lò
- Nung nóng vỏ thành lò (bằng gạch chịu lửa)
- Sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu
- Theo xỉ tro
- Theo khói ra ngoài
Câu 25/ Các phương án sắp xếp nồi cô đặc?
- Xuôi chiều: hơi đốt và dung dịch đi cùng chiều với nhau từ nồi đầu đến nồi cuối
- Ngược chiều: hơi đốt đi từ nồi đầu đến nồi cuối còn dung dịch đi từ nồi cuối đến nồi đầu
- Chéo dòng: dung dịch đồng thời đi vào cùng nồi và sản phẩm cũng được lấy ra ở mỗi nồi, còn hơi đốt đi từ nồi này sang nồi khác
Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường dùng phổ biến hơn cả do nó có ưu điểm hơn cả Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi Nhiệt độ sôi của nồi trước cao hơn nồi sau Khuyết điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt
độ dung dịch các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch thì tăng dần làm cho độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết quả là hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối
Còn trong hệ thống cô đặc ngược chiều, áp suất nồi trước lớn hơn nồi sau do đó dung dịch không tự chảy từ nồi này sang nồi kia, phải dùng bơm để vận chuyển Ưu điểm của
hệ thống này hệ số truyền nhiệt trong các nồi hầu như không giảm đi mấy do dung dịch
Trang 8có nhiệt độ cao nhất sẽ đi vào nồi cuối nên độ nhớt không tăng mấy Ngoài ra, lượng nước bốc hơi ở nồi cuối sẽ nhỏ hơn khi cô đặc xuôi chiều do đó lượng nước dùng làm ngưng tụ hơi trong thiết bị ngưng tụ sẽ nhỏ hơn
Hệ thống cô đặc chéo dòng ít sử dụng nhất Nó chỉ sử dụng khi yêu cầu nồng độ của dung dịch không cao lắm, hoặc khi dung dịch cô đặc có kết tinh, vì khi đó dung dịch có kết tinh di chuyển từ nồi nọ sang nồi kia dễ làm tắc ống
Câu 26/ Ống truyền nhiệt có kích thước to hay nhỏ có ảnh hưởng gì ko?
- Các ống có kích thước nhỏ cho hệ số truyền nhiệt tốt hơn vì khoảng cách trung bình của các phần tử nước đến diện tích truyền nhiệt giảm nhưng nhỏ thì khó thông rửa hơn)
Câu 27/ Thường thì nồi đầu có chiều dài ống truyền nhiệt cao hơn Khi hư hỏng
người ta cắt bớt ống và di chuyển nó xuống 1 cấp Tại sao phải làm vậy?
- Vì diện tích truyền nhiệt nồi sau thường nhỏ hơn nồi trước
Câu 28/ Cô đặc là gì? Có mấy phương pháp cô đặc?
- Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử, bằng cch tách một phần dung môi ra khỏi dung dịch
- Có 2 phương pháp cô đặc:
a Phương pháp nhiệt: dưới tác dụng nhiệt, dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác
dụng lên mặt thoáng dung dịch
b Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến mức độ yêu cầu nào đó thì một cấu
tử được tách ra dưới dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan
So sánh 2 phương pháp
- Dễ bị quá nhiệt cục bộ làm hỏng
sản phẩm
- Sản phẩm dễ bị thay đổi màu sắc,
đôi khi có mùi
- Sản phẩm không bị hỏng do nhiệt
- Sản phẩm không bị đổi màu và mùi
Trang 9- Hiệu suất cô đặc cao.
- Thiết bị đơn giản
- Hiệu suất cô đặc thấp
- Thiết bị phức tạp
Câu 29/ Cô đặc khác chưng cất?
Cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi, còn chất tan không bay hơi Còn chưng cất thì cả dung môi và chất tan đều bay hơi (với hàm lượng khác nhau)
Câu 30/ Cách xác định sự rò rỉ hơi?
Sau 1 thời gian hoạt động có thể xảy ra hiện tượng rò rỉ hơi trong buồng đốt, sự rò rỉ này gây nên các hiện tượng xấu như:
Thất thoát dung dịch, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống (nếu áp suất nồi lớn hơn áp suất hơi)
Nếu nước ngưng chảy vào hệ thống sẽ làm tăng thêm lượng dung môi cần bốc hơi (nếu áp suất nồi thấp hơn áp suất hơi)
Trường hợp 1 ta có thể thường xuyên kiểm tra lượng nước ngưng tụ có lẫn dung dịch
cô đặc hay không Đối với dung dịch đường thường sử dụng -naphtol, nếu xuất hiện vệt -naphtol, nếu xuất hiện vệt tím thì có nghĩa nước ngưng đã có lẫn dung dịch đường.( -naphtol có thể phát hiện -naphtol, nếu xuất hiện vệt đường tới nồng độ 50 ppm)
Đối với trường hợp 2 thì việc xác định khó khăn hơn Ta phải kiểm tra áp suất các chùm ống Dấu hiệu đặc trưng của cô đặc đường khi bị hượng tượng rò rỉ này là dung dịch có 1 mùi riêng biệt
Câu 31/ Ống chảy tràn? Công dụng?
Ống chảy tràn có nhiệm vụ giữ cho mực chất lỏng cố định tại bồn cao vị
Câu 32/ Lưu lượng kế loại gì? cách lắp đặt? nguyên tắc hoạt động?
Lưu lượng kế loại Ratomet
Nguyên lý hoạt động: do tác động của dòng chảy (từ dưới lên) tạo ra sự thay đổi tiết diện giữa thành ống và con độn Lưu lượng càng lớn thì con độn càng được đẩy lên cao
và dừng ở một vị trí ổn định (vị trí khi lực tác dụng bởi dòng lưu chất cân bằng với trọng lượng của con độn
Trang 10Theo nguyên tắc hoạt động như trên lưu lượng kế phải lắp đặt sao cho dòng chảy của dung dịch từ dưới lên trên
Câu 33/ Khí không ngưng? Gồm khí gì? tác hại của nó?
Các khí không ngưng bao gồm: NOx, SOx, COx,… là các khí lẫn trong hơi đốt vào thiết bị gia nhiệt, nhưng không ngưng tụ được Nếu ta không cho thóat đi thì những khí này sẽ tích tụ dần dần trong chùm ống và chiếm thể tích hơi đốt, làm giảm khả diện tích truyền nhiệt (giảm hiệu suất của thiết bị)
Do lượng khí không ngưng rất ít nên ống tháo khí không ngưng được bố trí ở chỗ xa nhất đối với cửa dẫn hơi đốt vào, vị trí này hơi đốt khó đến nhất và có khả năng tạo thành các túi khí, và phải bố trí van để điều chỉnh lượng hơi thoát, vì thông thường nó không hoạt động liên tục
Câu 34/ Ưu nhược điểm của thiết bị cô đặc buồng đốt trong?
Thiết bị cô đặc buồng đốt trong ống tuần hoàn trung tâm có đặc điểm là:
- Cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa cũng như sửa chữa nhưng tốc độ tuần hoàn còn bé nên hệ số truyền nhiệt thấp
- Dùng để cô đặc dung dịch có độ nhớt cao, có nhiều váng, cặn
Câu 35/ Cách chọn bao nhiêu nồi? có đặc điểm gì giữa các nồi?
Để tiết kiệm năng lượng (tiết kiệm hơi đốt) người ta thường sử dụng hệ thống cô đặc nhiều nồi Số nồi tăng lên thì lượng hơi đốt tiêu tốn giảm nhưng chi phí thiết bị tăng lên Việc xác định số nồi tối ưu ta căn cứ vào tổng chi phí cho từng trường hợp với giả định
số nồi khác nhau (2,3,4…) Số nồi tối ưu sẽ là số nồi ứng với tổng chi phí nhỏ nhất.
Kinh nghiệm cho thấy với hệ thống thiết bị làm việc trong điều kiện chân không số nồi thích hợp nhất không quá 5, còn với hệ thống thiết bị làm việc ở áp suất cao thì số nồi không quá 3 Và đối với cô đặc dung dịch đường thông thường là từ 2 – 3 nồi
Câu 36/ Nêu các khái niệm độ tiếp cận và độ vượt chéo của TB TĐN?
- Độ tiếp cận: hiệu nhiệt độ cuối dòng nóng so với dòng lạnh Khái niệm này chỉ được nhắc đến khi bố trí xuôi chiều vì nhiệt độ cuối dòng lạnh không bao giờ lớn hơn nhiệt độ cuối dòng nóng Độ tiệm cận luôn >=0
∆t = T2’’ – t1’’
- Độ vượt chéo: hiệu nhiệt độ cuối dòng lạnh so với cuối dòng nóng Độ vượt chéo có thế =0, >0, <0
Trang 11∆t = t1’’ – T2’’
Câu 37/ Cách tổ chức dòng chảy trong thiết bị vỏ ống?
- Với chất lỏng: Nếu Nu/Pr <61 thì nên cho chảy dọc ống
Nếu Nu/Pr >61 thì nên cho chảy cắt ngang ống
- Với chất khí: 4000<Re<40000 thì nên cho chảy rối ngang ống
- Bảng 3.1 trang 204 Quyển 5-Tập 1
Câu 38/ Khái niệm thiết bị vỏ ống kiểu i-j và so sánh với loại 1-1
- Thiết bị vỏ ống kiểu i-j:
a i: số chặng (pass) mà dòng lưu chất chuyển động phía ngoài ống
b j: Số chặng mà dòng lưu chất chuyển động trong ống truyền nhiệt
- Tùy vào giá trị ɛ có thể chọn thiết
kế i-j thích hợp
(VD: ɛ <0.75 → 1-2)
- Có nhiều chế độ chảy
- Thiết bị phức tạp
- Dùng khi ɛ=1
- Thích hợp với dòng lưu chất phía ống có lưu lượng ống
- Chỉ có 2 chế độ chảy: ngược chiều và thuận chiều
- Thiết bị đơn giản
Câu 39/ Thiết bị ngưng tụ: khái niệm, phân loại, ví dụ, đặc điểm
- Khái niệm: Là loại thiết bị dùng để ngưng tụ hơi (khí hay hỗn hợp các hơi) thành dạng chất lỏng ở 1 đk áp suất nhất định
- Phân loại:
Theo khả năng tiếp xúc giữa 2 môi chất:
TBNT kiểu gián tiếp
TBNT kiểu trực tiếp
Theo chất làm lạnh: