Tính diện tích trao đổi nhiệt trong dàn bay hơi:

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 = - 6^oC 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 θ_m = ^ts1−t_s2

ln^ts1−t0_ts2−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.Re^0,65.Prf^0,33.(Prf/Prw)^0,25 ε_ψ.ε_i

ε_ψ.ε_i : Hệ số hiệu chỉnh ảnh hƣởng của bƣớc ống, chùm ống song song chọn sơ bộ ε_ψ.ε_i = 0,54

(Prf/Prw)^0,25 = 1 , xem nhiệt độ nƣớc muối gần bằng nhiệt độ vách ống. Vậy: Nuf = 0,22.Re^0,65.Prf 0,33 .(Prf/Prw)^0,25 ε_ψ.ε_i = 0,22. (0,0733.106)0,65 .21,8^0,33.1 . 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]

q_s = ₁^{θm −θ} α_s +Σ^δ_λⁱ

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 130 Trong đĩ:

θ_m : 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

Σ^δi

λ_i : Tổng nhiệt trở của vách ống và lớp cáu bẩn đối với NH3 ta chọn Σ^δi λ_i = 0,7.10⁻³ [TL2-Tr254] Vậy: q_s = ₁^{θm −θ} α_s +Σ^δ_λⁱ i = ₁^{2,98 − 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)].qa^0,45.0,02^-0.24 _a=68,79. qa 0,45

Nguyễn Văn Hịa - 20804232 Page 131 qa=a. 𝜃.^𝑑2 𝑑₁ = 68,79. 𝑞_𝑎^0,45. 𝜃. ^0,022 0,02 = 75,669. 𝑞_𝑎^0,45. 𝜃 𝑞_𝑎^0,55 = 75,669. 𝜃 → 𝑞_𝑎 = 2609,32. 𝜃^1/0,55 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:

q_a = 2609,32.θ0,55¹

q_a = 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 :

q_s = 1272,9 2,98 −θ = 1272 2,98 − 0,985 = 2539,436 W/m2

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

F_tr = 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)