Tính tốn thiết kế thiết bị ngƣng tụ:

Phân tích lựa chọn phƣơng án:

- Các hệ thống giải nhiệt bằng nƣớc khĩ chế tạo và khơng phù hợp với cơng suất của đề tài.

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 113 - Mặc khác nếu giải nhiệt bằng nƣớc lại tốn thêm các thiết bị phụ. Lƣợng nƣớc

phải thay thƣờng xuyên bất tiện trong khâu vận hành

- Mục đích của hệ thống là khơng phải tốn thêm nguồn năng lƣợng ngồi nên chọn thiết bị bay hơi là dàn ngƣng giải nhiệt bằng giĩ tự nhiên

Trong hệ thống này, ta chọn thiết bị ngƣng tụ kiểu dàn ống thép nằm ngang giải nhiệt bằng khơng khí đối lƣu tự nhiên.

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 114 - Nguyên lý làm việc:

Hơi mơi chất từ thiết bị sinh hơi đi vào thiết bị ngƣng tụ và nhã nhiệt cho khơng khí làm mát chuyển động tự nhiên ngồi ống và ngƣng tụ lại thành lỏng cao áp.

Ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngƣng tụ theo [TL2-Tr138] chọn làm bằng thép với:

Đƣờng kính trong dtr = 0,005 m Đƣờng kính ngồi dng= 0,006 m

Nhiệt lƣợng do 𝑁𝐻₃ nhả ra trong 1 giây :

Giả sử vào lúc 11 giờ thì áp suất trong collector đạt đến áp suất ngƣng tụ và đến 14 giờ thì 𝑁𝐻₃ khơng cịn khả năng bay hơi nhƣ vậy thời gian ngƣng tụ của 𝑁𝐻₃ kéo dài trong 3 giờ ta cĩ

𝑞_𝐾 = ^𝑄𝐾

3.3600 ⁼

2463,41

10800 ^{= 0,228 𝑘𝑊}

Tính về phía khơng khí giải nhiệt:

Quá trình tỏa nhiệt đối lƣu từ bề mặt ngồi của ống đến mơi trƣờng xung quanh là quá trình đối lƣu tự nhiên.

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 115 Hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của khơng khí ta cĩ cơng thức nhƣ sau:

𝛼₁ =^{𝑁𝑢. 𝜆} 𝑑_𝑛𝑔

Cĩ thể xem là tỏa nhiệt đối lƣu tự nhiên trong khơng gian rộng, theo cơng 10.1 [TL3-Tr215]

Nu = C ( Gr . Pr)^𝑛 = C. Raⁿ

Vì sự chênh lệch nhiệt độ vách và nhiệt độ ngƣng tụ là khơng lớn lắm và lƣợng hơi 𝑁𝐻₃ ngƣng tụ nhỏ nên chọn nhiệt độ trung bình của bề mặt trong ống là 𝑡_𝑤 = 𝑡_𝑘 = 45^𝑜𝐶, nhiệt độ khơng khí giải nhiệt là 𝑡_𝑓 = 27^𝑜𝐶 . Vậy nhiệt độ tính tốn là 𝑡_𝑚 = ⁴⁵⁺²⁷

2 = 36^𝑜𝐶

Các thơng số vật lý của nƣớc tại nhiệt độ 𝑡_𝑚 = 36^𝑜𝐶 𝜆 = 2,736 . 10⁻² 𝑊/𝑚𝐾 𝜈 = 16,414. 10−6𝑚2/𝑠 Pr = 0,6998 𝛽 = ¹ 309^𝐾−1 Số Gr = ^{𝑔.𝛽.𝑑} 3.Δ𝑡 𝜈2 = ^{9,81.1 .0,0063.18} 309 16,414.10−6 2 = 458,15

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 116 Ra = Pr . Gr = 320,61 Với Ra = 320,61 ta chọn các trị số C và n theo bảng 10.1 [TL3-Tr 215] Chọn C = 1,18 và n = 1/8 Vậy Nu = 1,18. 320,610,125 = 2,43 𝛼₁ = ^{2,43 .2,736 . 10} −2 0,006 ^{= 11,07 𝑊/𝑚2𝐾} - Tính về phía mơi chất lạnh:

Ngƣng tụ bên trong ống nằm ngang theo cơng thức 6.12 [TL2-Tr143] ta cĩ hệ số tỏa nhiệt của hơi mơi chất lạnh:

𝛼₂ = 2100. 𝜃−0,167. 𝑑_𝑡𝑟^−0,25 = 2100 . 18−0,167. 0,005−0,25 = 4873,56 𝑊/𝑚2𝐾 Trong đĩ

𝑑_𝑡𝑟 là đƣờng kính trong của ống, m

𝜃 = 𝑡_𝑘 − 𝑡_𝑣 là độ chênh lệch nhiệt độ ngƣng tụ và nhiệt độ vách, K Hệ số truyền nhiệt : 𝑘 = ₁ ¹ 𝛼₁. 𝛽 +^𝛿𝜆^𝑡𝑕_𝑡𝑕 ⁺𝛼¹₂ = ₁ ¹ 11,07.4 +^0,00145,3 +4873,56¹ = 46,31 𝑊/𝑚2𝐾

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 117 Với 𝛽 là hệ số làm cánh theo [TL1-Tr138] chọn 𝛽 = 4

Bề dày của ống thép: 𝛿_𝑡𝑕 = 0,001 𝑚

Hệ số dẫn nhiệt của thép: 𝜆_𝑡𝑕 = 45,3 𝑊/𝑚𝐾 Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngƣng tụ :

𝐹 = ^𝑞

𝑘.Δ𝑡 ⁼

228

46,31.18 ^{= 0,274 𝑚2}

Chiều dài coil là:

𝐿 = ^𝐹

𝜋. 𝑑_𝑡𝑟 ⁼

0,274

3,14159 .0,005 ^{= 17,41 𝑚}

Chọn các thơng số kết cấu:

Chọn chiều dài mỗi ống là: l = 0,8 m Tổng số ống: = ^17,41

0,8 = 21,76 ố𝑛𝑔 . Chọn 25 ống Khoảng cách giữa mỗi ống là 40 mm

Chiều dài thiết bị: L = 25 . 0,04 = 1 m

Ống gĩp trên và ống gĩp dƣới cĩ đƣờng kính là: D = 20mm

Cách là các sơi dây thẳng bằng thép cĩ đƣờng kính là 1mm, bƣớc cánh 7 mm.

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 118