CHƢƠNG VI I: CÁC DẠNG THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ BAY HƠ
7.4.3. Tính diện tích trao đổi nhiệt trong dàn bay hơi:
Năng suất lạnh : Q0 = 0,132 KW
Để đảm bảo nƣớc muối khơng bị khơng bị đống băng, chọn nhiệt độ đĩng băng nƣớc muối thấp hơn nhiệt độ sơi ít nhất 5 độ [ TL4-Tr196] ở đây chọn 5,1 độ, nhƣ vậy t0 = 15,10
Nhiệt độ nƣớc muối vào dàn : ts1 = - 6oC Nhiệt độ nƣớc muối ra : ts2 = -8 0C Nhiệt độ trung bình của nƣớc muối : ts = - 70C Nhiệt độ sơi của NH3: t0 = -100C
Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 128 θm = ts1−ts2
lnts1−t0ts2−t0 = −6+8
ln−6+10−8+10 = 2,890C + Hệ số toả nhiệt của nƣớc muối:
Với nhiệt độ hĩa rắn -15,10C tra theo bảng 6.3 [TL6-Tr 97] các thơng số của chất tải lạnh muối NaCl ở nhiệt độ -70C cĩ nồng độ NaCl = 18,8%:
Nhiệt dung riêng : Cp = 3,4314 kj/kg.K. Hệ số dẫn nhiệt : = 0,5384 W/m.K Độ nhớt động : = 3 .10-6
m2/s Trị số Prandlt : Pr = 21,8
Chọn ống dàn bay hơi là ống thép trơn ta chọn: Đƣờng kính trong : d1 = 20 mm Đƣờng kính ngồi : d2 = 22 mm Bƣớc ống : S = 40 mm
Chọn tốc độ chuyển động nƣớc muối trong bể. Theo [TL4 Tr 187], m = 1 m/s
Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 129 Re = m. d2
ν =1.0,022
3.10−6 = 0,0733.106
Với Re = 0,0733.106 theo [TL3-Tr 219] nƣớc muối chuyển động bên ngồi chùm ống đứng bố trí song song.
Nuf = 0,22.Re0,65.Prf0,33.(Prf/Prw)0,25 εψ.εi
εψ.εi : Hệ số hiệu chỉnh ảnh hƣởng của bƣớc ống, chùm ống song song chọn sơ bộ εψ.εi = 0,54
(Prf/Prw)0,25 = 1 , xem nhiệt độ nƣớc muối gần bằng nhiệt độ vách ống. Vậy: Nuf = 0,22.Re0,65.Prf 0,33 .(Prf/Prw)0,25 εψ.εi = 0,22. (0,0733.106)0,65 .21,80,33.1 . 0,54 = 477,33
Vậy hệ số toả nhiệt về phía nƣớc muối tính theo bề mặt ngồi. s = λ . Nu
d2 = 0,5384 . 477,33
0,022 = 11681,57 W/m2
.K]
Mật độ dịng nhiệt về phía chất tải lạnh theo cơng thức 6.100 [TL2-Tr253]
qs = 1θm −θ αs +Σδλi
Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 130 Trong đĩ:
θm : Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, 0C
θ = tv – t0 : độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ bề mặt truyền nhiệt và nhiệt độ sơi của tác nhân lạnh, 0C
Σδi
λi : Tổng nhiệt trở của vách ống và lớp cáu bẩn đối với NH3 ta chọn Σδi λi = 0,7.10−3 [TL2-Tr254] Vậy: qs = 1θm −θ αs +Σδλi i = 12,98 − θ 11681,57 + 0,7.10−3 = 1272,9 (2,98 −θ)
+ Hệ số toả nhiệt của mơi chất lạnh:
Theo [TL2-Tr220], hệ số toả nhiệt của NH3 khi sơi trong ống đứng: a=(27,3+0,004.t0).qa 0,45 .dt -0.24 a=[27,3+0,004.(-10)].qa0,45.0,02-0.24 a=68,79. qa 0,45
Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 131 qa=a. 𝜃.𝑑2 𝑑1 = 68,79. 𝑞𝑎0,45. 𝜃. 0,022 0,02 = 75,669. 𝑞𝑎0,45. 𝜃 𝑞𝑎0,55 = 75,669. 𝜃 → 𝑞𝑎 = 2609,32. 𝜃1/0,55 Ở chế độ ổn định: qa = qs =q 2609,32. 𝜃1/0,55 = 1272,9 (2,98 − 𝜃)
Giải phƣơng trình trên bằng phƣơng pháp lặp tìm đƣợc: 𝜃 = 0,9850
C Sai số khi giải bằng phƣơng pháp lặp: = 0,0331%
Vậy mật độ dịng nhiệt về phía mơi chất lạnh:
qa = 2609,32.θ0,551
qa = 2609,32. 0,9851/0,55 = 2538,594 W/m2
Hệ số toả nhiệt của mơi chất lạnh:
a = 68,79. qa
0,45 = 68,79 . 2538,5940,45
Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 132 Mật độ dịng nhiệt về phía về phía chất tải lạnh :
qs = 1272,9 2,98 −θ = 1272 2,98 − 0,985 = 2539,436 W/m2
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
Ftr = 132
2539,436 = 0,052 m2
Chiều dài cần thiết:
L = Ftr π. 0.02 =
0,052
π. 0,02 = 0,827 m Chọn chiều cao mỗi ống thẳng đứng là 200mm.
Vậy số ống cần thiết là n = 0,827
0,2 = 4,135 ống chọn 5 ống Chọn đƣờng kính ống gĩp trên và ống gĩp dƣới
ta chọn
Dn = 27 mm.
Chiều dài của một cụm ống: L = n .S = 5 . 0,04 = 0,2 (m)