Ứng dụng công nghệ pinch trong tính toán thiết kế các hệ thống mạng thu hồi nhiệt tại các nhà máy nhằm tiết kiệm năng lượng

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA - NGUYỄN THỊ NGỌC THỌ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PINCH TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG MẠNG THU HỒI NHIỆT TẠI CÁC NHÀ MÁY NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯNG Chuyên ngành: Công nghệ nhiệt Mã số ngành: 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN THẾ BẢO Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luaän văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày 26 tháng 09 năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ NGỌC THỌ Phái: Nữ Ngày tháng năm sinh: 22 – – 1979 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Công Nghệ Nhiệt MSHV: CNNH13.008 I-TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PINCH TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG MẠNG THU HỒI NHIỆT TẠI CÁC NHÀ MÁY NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯNG II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tình hình sử dụng lượng Việt Nam tiềm tiết kiệm lượng công nghiệp Thống kê nguồn nhiệt thải địa bàn Tp.HCM tiềm thu hồi nhiệt thải công nghiệp Lý thuyết phương pháp Pinch Thiết kế mạng nhiệt theo phương pháp Pinch Chương trình máy tính So sánh kết từ chương trình máy tính thực tế Kết luận III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 20 - 01 - 2005 IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 24 - 09 - 2005 V-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN THẾ BẢO CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS.NGUYỄN THẾ BẢO PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Nguyễn Thế Bảo tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu có đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Chí Hiệp – Chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Nhiệt lạnh Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh thầy cô khác môn tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn đồng nghiệp Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng Tp.Hồ Chí Minh giúp đỡ tác giả góp phần vào thành công luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân gia đình giúp đỡ, động viên, chia với tác giả thời gian thực luận văn TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn trình bày tổng quan tình hình tiêu thụ lượng tiềm tiết kiệm lượng cho số ngành Việt Nam giới thiệu sơ tiềm dạng lượng Đồng thời luận văn thống kê tiềm thu hồi nhiệt thải số nhà máy địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh Luận văn trình bày phương pháp thu hồi nhiệt thải, thiết kế mạng nhiệt – phương pháp Pinch Bên cạnh đó, luận văn xây dựng chương trình máy tính nhằm phục vụ cho việc tính toán thu hồi nhiệt thải, thiết kế mạng nhiệt cho dây chuyền sản xuất từ quy mô nhỏ dòng nóng – dòng lạnh đến quy mô lớn dòng nóng – dòng lạnh Kết luận văn dùng việc tính toán khả tận dụng nguồn nhiệt dây chuyền sản xuất, nhà máy hoạt động dùng việc thiết kế hệ thống MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN TOÙM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN MUÏC LUÏC CÁC KÝ HIỆU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯNG TẠI VIỆT NAM VÀ TIỀM NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯNG TRONG CÔNG NGHIỆP 11 1.1 Tiềm dạng lượng Việt Nam 11 1.2 Tình hình sử dụng lượng Việt Nam 14 1.3 Tiềm tiết kiệm lượng số ngành công nghiệp 15 CHƯƠNG THỐNG KÊ CÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ TIỀM NĂNG THU HỒI NHIỆT THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP 19 2.1 Phân loại nguồn nhiệt thải 19 2.2 Thống kê nguồn nhiệt thải theo nhóm ngành địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh 20 CHƯƠNG LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PINCH 23 3.1 Phương pháp Pinch gì? 23 3.2 Các khái niệm phân tích Pinch 28 3.3 Các bước phân tích Pinch 29 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG NHIỆT THEO PHƯƠNG PHÁP PINCH 49 4.1 Xác định dòng nóng lạnh 50 4.2 Phân tích liệu nhiệt dòng 51 4.3 Xây dựng dường cong tổng hợp dòng nóng lạnh 52 4.4 Xây dựng đường cong tổng hợp 54 4.5 Xác định diện tích trao đổi nhiệt 57 4.6 Thiết kế mạng trao đổi nhiệt 59 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH 61 5.1 Giao diện chương trình 61 5.2 Kết chương trình máy tính 65 CHƯƠNG SO SÁNH KẾT QUẢ TỪ CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH VÀ THỰC TẾ 81 6.1 Nhà máy bột giặt Tico 81 6.2 Nhận xét chương trình máy tính 82 6.3 Nhận xét lợi ích phương pháp Pinch 82 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 87 PHUÏ LUÏC 88 Phụ lục 1: Chương trình máy tính 89 CÁC KÝ HIỆU ΔTmin độ chênh nhiệt độ nhỏ (0C) mCp nhiệt dung riêng khối lượng (kW/ 0C) Qu nhiệt lượng nguồn U (kW) Cu chi phí nguồn U ($/kW, năm) U tổng số nguồn sử dụng Q nhiệt lượng (kW) K hệ số truyền nhiệt (W/m2độ) TLM độ chênh nhiệt độ trung bình logarit Amin tổng diện tích mạng nhiệt (m2) T nhiệt độ (0C) mCpnóng nhiệt dung riêng khối lượng dòng nóng (kW/ 0C) mCplạnh nhiệt dung riêng khối lượng dòng lạnh (kW/ 0C) Pr tiêu chuẩn Prant λ hệ số dẫn nhiệt (W/m độ) α hệ số toả nhiệt phía môi chất (W/m2độ) Nu tiêu chuẩn Nutxen Re tiêu chuẩn Raynold ν độ nhớt động học (m2/s) δ chiều dày ống (m) ω vận tốc môi chất (m/s) d đường kính ống (m) MỞ ĐẦU Sự phát triển khoa học kỹ thuật việc mang lại lợi ích cho người lónh vực khoa học, công nghiệp, nông nghiệp phát triển đôi với điều bất lợi khác như: ô nhiễm môi trường chất thải công nghiệp, trình khai thác nhiên liệu hoá thạch Mặt khác, khoa học kỹ thuật ngày phát triển, người tiêu thụ lượng ngày nhiều, chủ yếu lượng hoá thạch xăng dầu, than đá Đây dạng lượng có sẵn tự nhiên khai thác sử dụng không tiết kiệm nhanh chóng dẫn đến tình trạng cạn kiệt lượng Trước tình hình nguồn lượng hoá thạch cạn kiệt môi trường sống ngày xấu đi, nhiệm vụ đặt cho nhà khoa học tìm giải pháp để tận dụng triệt để phần lượng thải bỏ công nghiệp, đưa vào sử dụng dạng lượng tái tạo Việt Nam, tồn nhiều nhà máy, dây chuyền sản xuất cũ, lạc hậu nên tỷ lệ lượng thải bỏ cao so với lượng sử dụng đầu vào Đặc biệt thời điểm nay, giá lượng tăng nhanh tiếp tục tăng cao tương lai mà nhà nước không trợ giá cho lượng Với tình vậy, doanh nghiệp Việt Nam cần phải có biện pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu để giảm chi phí sản xuất, tăng khả cạnh tranh Trong trình khảo sát 100 doanh nghiệp địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh, nhận thấy hầu hết doanh nghiệp chưa tận dụng lại nguồn nhiệt thải từ dây chuyền sản xuất Các nhà sản xuất thiết kế dây chuyền sản xuất, cung cấp thiết bị chưa quan tâm đến việc phải thiết kế để tận dụng hết nguồn nhiệt thừa Trong nội dung luận văn này, mong muốn giới thiệu phương pháp nhằm thu hồi nhiệt thải thiết kế mạng trao đổi nhiệt cho dây chuyền sản xuất – phương pháp Pinch Chúng hy vọng phương pháp đơn giản giúp ích cho doanh nghiệp nhà thiết kế trình tính toán, thiết kế mạng nhiệt 203 lbl9.Visible = False txt18.Visible = False txt28.Visible = False txt38.Visible = False txt48.Visible = False txt19.Visible = False txt29.Visible = False txt39.Visible = False txt49.Visible = False lbl18.Visible = False lbl28.Visible = False lbl38.Visible = False lbl19.Visible = False lbl29.Visible = False lbl39.Visible = False End If ' -If frmain.chon = 43 Or frmain.chon = 34 Then lbl9.Visible = False txt19.Visible = False txt29.Visible = False txt39.Visible = False txt49.Visible = False lbl19.Visible = False lbl29.Visible = False lbl39.Visible = False 204 End If ' -End Sub Private Sub txt11_LostFocus() If txt11.Text "" Then If Kt1(txt11.Text) = False Then war txt11.SetFocus txt11.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt12_LostFocus() If txt12.Text "" Then If Kt1(txt12.Text) = False Then war txt12.SetFocus txt12.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt13_LostFocus() If txt13.Text "" Then If Kt1(txt13.Text) = False Then war txt13.SetFocus 205 txt13.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt14_LostFocus() If txt14.Text "" Then If Kt1(txt14.Text) = False Then war txt14.SetFocus txt14.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt15_LostFocus() If txt15.Text "" Then If Kt1(txt15.Text) = False Then war txt15.SetFocus txt15.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt16_LostFocus() If txt16.Text "" Then If Kt1(txt16.Text) = False Then war 206 txt16.SetFocus txt16.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt17_LostFocus() If txt17.Text "" Then If Kt1(txt17.Text) = False Then war txt17.SetFocus txt17.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt18_LostFocus() If txt18.Text "" Then If Kt1(txt18.Text) = False Then war txt18.SetFocus txt18.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt19_LostFocus() If txt19.Text "" Then If Kt1(txt19.Text) = False Then 207 war txt19.SetFocus txt19.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt21_LostFocus() If txt21.Text "" Then If Kt1(txt21.Text) = False Then war txt21.SetFocus txt21.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt22_LostFocus() If txt22.Text "" Then If Kt1(txt22.Text) = False Then war txt22.SetFocus txt22.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt23_LostFocus() If txt23.Text "" Then 208 If Kt1(txt23.Text) = False Then war txt23.SetFocus txt23.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt24_LostFocus() If txt24.Text "" Then If Kt1(txt24.Text) = False Then war txt24.SetFocus txt24.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt25_LostFocus() If txt25.Text "" Then If Kt1(txt25.Text) = False Then war txt25.SetFocus txt25.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt26_LostFocus() 209 If txt26.Text "" Then If Kt1(txt26.Text) = False Then war txt26.SetFocus txt26.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt27_LostFocus() If txt27.Text "" Then If Kt1(txt27.Text) = False Then war txt27.SetFocus txt27.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt28_LostFocus() If txt28.Text "" Then If Kt1(txt28.Text) = False Then war txt28.SetFocus txt28.Text = "" End If End If End Sub 210 Private Sub txt29_LostFocus() If txt29.Text "" Then If Kt1(txt29.Text) = False Then war txt29.SetFocus txt29.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt31_LostFocus() If txt31.Text "" Then If Kt1(txt31.Text) = False Then war txt31.SetFocus txt31.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt32_LostFocus() If txt32.Text "" Then If Kt1(txt32.Text) = False Then war txt32.SetFocus txt32.Text = "" End If End If 211 End Sub Private Sub txt33_LostFocus() If txt33.Text "" Then If Kt1(txt33.Text) = False Then war txt33.SetFocus txt33.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt34_LostFocus() If txt34.Text "" Then If Kt1(txt34.Text) = False Then war txt34.SetFocus txt34.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt35_LostFocus() If txt35.Text "" Then If Kt1(txt35.Text) = False Then war txt35.SetFocus txt35.Text = "" End If 212 End If End Sub Private Sub txt36_LostFocus() If txt36.Text "" Then If Kt1(txt36.Text) = False Then war txt36.SetFocus txt36.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt37_LostFocus() If txt37.Text "" Then If Kt1(txt37.Text) = False Then war txt37.SetFocus txt37.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt38_LostFocus() If txt38.Text "" Then If Kt1(txt38.Text) = False Then war txt38.SetFocus txt38.Text = "" 213 End If End If End Sub Private Sub txt39_LostFocus() If txt39.Text "" Then If Kt1(txt39.Text) = False Then war txt39.SetFocus txt39.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt41_LostFocus() If txt41.Text "" Then If Kt1(txt41.Text) = False Then war txt41.SetFocus txt41.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt42_LostFocus() If txt42.Text "" Then If Kt1(txt42.Text) = False Then war txt42.SetFocus 214 txt42.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt43_LostFocus() If txt43.Text "" Then If Kt1(txt43.Text) = False Then war txt43.SetFocus txt43.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt44_LostFocus() If txt44.Text "" Then If Kt1(txt44.Text) = False Then war txt44.SetFocus txt44.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt45_LostFocus() If txt45.Text "" Then If Kt1(txt45.Text) = False Then war 215 txt45.SetFocus txt45.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt46_LostFocus() If txt46.Text "" Then If Kt1(txt46.Text) = False Then war txt46.SetFocus txt46.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt47_LostFocus() If txt47.Text "" Then If Kt1(txt47.Text) = False Then war txt47.SetFocus txt47.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt48_LostFocus() If txt48.Text "" Then If Kt1(txt48.Text) = False Then 216 war txt48.SetFocus txt48.Text = "" End If End If End Sub Private Sub txt49_LostFocus() If txt49.Text "" Then If Kt1(txt49.Text) = False Then war txt49.SetFocus txt49.Text = "" End If End If End Sub TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG - Họ tên: Nguyễn Thị Ngọc Thọ - Ngày, tháng, năm sinh: 22 tháng 06 năm 1979 Nơi sinh:Tp.Hồ Chí Minh - Địa liên lạc: 162/32K Phan Đăng Lưu, P.3, Q Phú Nhuận, Tp.Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Năm 1996 – 2001: học đại học Ngành Công Nghệ Nhiệt – Khoa Cơ Khí trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2002 – 2005: học cao học Ngành Công Nghệ Nhiệt – Khoa Cơ Khí trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - Năm 2001 đến nay: công tác Trung Tâm Tiết Kiệm Năng Lượng Tp.HCM ... Minh Chuyên ngành: Công Nghệ Nhiệt MSHV: CNNH13.008 I-TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PINCH TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG MẠNG THU HỒI NHIỆT TẠI CÁC NHÀ MÁY NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯNG II- NHIỆM... phương pháp thu hồi nhiệt thải, thiết kế mạng nhiệt – phương pháp Pinch Bên cạnh đó, luận văn xây dựng chương trình máy tính nhằm phục vụ cho việc tính toán thu hồi nhiệt thải, thiết kế mạng nhiệt. .. giúp nhà máy, nhà thiết kế tính toán tận dụng nguồn nhiệt thải cần thiết 16 CHƯƠNG 2: THỐNG KÊ CÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ TIỀM NĂNG THU HỒI NHIỆT THẢI TRONG CÔNG