5. Bố cục của luận ân
1.1.2.3. Dăn ngưng giải nhiệt bằng khơng khí
- Dăn ngưng đối lưu tự nhiín:
Loại dăn ngưng đối lưu tự nhiín chỉ sử dụng trong câc hệ thống lạnh cĩ cơng suất rất nhỏ, ví dụ như tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp. Loại năy cĩ khả năng trao đổi nhiệt rất thấp vì khơng khí đối lưu tự nhiín [3], [7].
- Dăn ngưng đối lưu cưỡng bức:
Dăn ngưng tụ khơng khí đối lưu cưỡng bức cĩ cấu tạo gồm một dăn ống trao đổi nhiệt bằng ống thĩp hoặc ống đồng cĩ cânh nhơm hoặc cânh sắt bín ngoăi. Khơng khí được quạt thổi, chuyển động ngưng bín ngoăi qua dăn ống với tốc độ khâ lớn. Quạt dăn ngưng thường lă quạt kiểu hướng trục.
Hình 1.8. Dăn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng bức
Bảng 1.1. Bảng thống kí câc đặc điểm của câc loại thiết bị ngưng tụ TRAO ĐỔI NHIỆT KHƠNG HIỆU QUẢ TT THIẾT BỊ ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM PHÍA MƠI CHẤT LÝ DO 1 Thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang
- Hiệu quả giải nhiệt cao, mật độ dịng nhiệt khâ lớn.
- Hiệu quả trao đổi nhiệt khâ ổn định - Dễ chế tạo, lắp đặt, vệ sinh, bảo dưỡng vă vận hănh.
- q= (3.000- 6.000)W/m2; - k= (800 - 1.000) W/m2.K. - Chính lệch nhiệt độ Δt=(5 - 6)K
- Thiết bị bắt buộc trang bị thím hệ thống nước giải nhiệt gồm: Thâp giải nhiệt, bơm nước, hệ thống đường ống, thiết bị phụ vv… nín tăng chi phí đầu tư vă vận hănh.
- Quâ trình lăm việc của thâp luơn luơn kĩo theo bay hơi nước đâng kể, tổn thất nước nhiều nín chi phí nước giải nhiệt khâ lớn. Mơi chất lạnh Tốc độ rất chậm 2 Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng
- Hiệu quả trao đổi nhiệt khâ lớn.
- Do kết cấu thẳng đứng nín lỏng mơi chất vă dầu chảy ra ngoăi khâ thuận lợi, hồi dầu dễ dăng nín bề mặt trao đổi nhiệt nhanh chĩng được giải phĩng để cho mơi
- Vận chuyển, lắp đặt, chế tạo, vận hănh tương đối phức tạp.
- Lượng nước tiíu thụ khâ lớn
- Thiết bị bình ngưng ống vỏ thẳng đứng cĩ kích thước to lớn, cồng kềnh, đường Về cả hai phía Đối lưu tự nhiín
chất lăm mât.
- q= 4.500 W/m2, độ chính lệch nhiệt độ: Δt=(4 - 5)K.
- Hệ số truyền nhiệt k=(800-1.000)W/m2K.
kính bình quâ lớn khơng đảm bảo an toăn trong quâ trình hoạt động của hệ thống lạnh. 3 Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản
- Câc tấm bản mỏng nín diện tích trao đổi nhiệt khâ lớn, cấu tạo gọn.
- Cĩ thể thím bớt một số panel để thay đổi cơng suất giải nhiệt một câch dễ dăng. Hiệu quả trao đổi nhiệt cao
- Chế tạo khĩ khăn.
- Khả năng rị rỉ đường nước khâ lớn do số lượng roăn đệm kín nhiều.
- Rị rỉ về phía mơi chất cũng dễ xảy ra do âp lực ngưng tụ của mơi chất lạnh lớn.
Cả hai phía đều cĩ khả năng trao đổi
nhiệt như nhau Cả hai đều chuyển động cưỡng bức 4 Dăn ngưng kiểu tưới
- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt K=(700 - 900) W/m2.K
- Mật độ dịng nhiệt của dăn ngưng đạt khoảng q=(3.500 – 4.650) W/m2.
- Độ chính nhiệt độ: Δt=(5 - 6) K
- Suất tiíu hao kim loại nhỏ, giâ thănh rẻ. - Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo, dăn ống để trần cho nín rất dễ vệ sinh, cĩ thể sử dụng nguồn nước cĩ chất lượng thường.
- Tiíu thụ nước khâ nhiều do nước bắn tung tĩe xung quanh, lắp xa nơi nhă xưởng, thường xuyín xả bỏ nước bẩn. - Hiệu quả giải nhiệt chịu ảnh hưởng của mơi trường khí hậu xung quanh.
- Quâ trình ăn mịn dăn ống diễn ra nhanh hơn do mơi trường ẩm ướt kết hợp với khơng khí xung quanh.
Nước
Chảy chậm do
chảy tự nhiín.
5
Dăn ngưng tụ bay hơi
- Ít tiíu tốn nước hơn, vì nước sử dụng theo kiểu tuần hoăn, tuy nhiín phải bổ sung nước.
- Cơng suất của nĩ cĩ thể thiết kế đạt được rất lớn mă khơng bị hạn chế.
- Câc dăn ống kích cỡ nhỏ nín lăm việc an toăn. Dễ dăng chế tạo, vận hănh vă sửa chữa.
- q= (1.900 - 2.300) W/m2, hệ số truyền nhiệt k =(500 - 700)W/m2K.
- Độ chính nhiệt độ: Δt=(5 - 6) K
- Năng suất lạnh riíng bĩ nín suất tiíu hao vật liệu khâ lớn.
- Câc cụm ống trao đổi nhiệt thường xuyín tiếp xúc với nước vă khơng khí, nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc văo trạng thâi khí tượng của từng vùng miền khâc nhau vă thay đổi theo khí hậu của câc mùa trong năm, đĩ lă mơi trường ăn mịn mạnh, nín chĩng bị hỏng. Nước Chảy chậm 6 Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
- Cĩ hiệu quả trao đổi nhiệt khâ lớn, cấu tạo gọn. Khả năng chịu âp lực vă độ bền cao.
- Bảo đảm kín tuyệt đối, khơng rị rỉ. - Do mơi chất chỉ chuyển động văo ra trong một ống duy nhất nín lưu lượng nhỏ.
- Chế tạo tương đối khĩ khăn.
- Do tiết diện bị co thắt, ảnh hưởng đến sự lưu chuyển của mơi chất bín trong. - Câc ống dễ bị mĩp, nhất lă ống lớn lăm bằng đồng ở ngoăi.
- Quâ trình chế tạo cũng tương đối khĩ khăn, nhất lă ống cĩ cânh.
Cả hai đều chuyển động cưỡng bức
7 Dăn ngưng khơng khí đối lưu tự nhiín
- Hệ số truyền nhiệt k của thiết bị ngưng tụ đối lưu giĩ tự nhiín khoảng 30W/m2K. - Mật độ dịng nhiệt đạt khoảng q=(240 - 300) W/m2.
- Cấu tạo đơn giản. - Dễ chế tạo, dễ vệ sinh.
- Hiệu quả khơng cao vă hay sử dụng trong câc tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp.
- Phụ thuộc rất nhiều văo điều kiện khí hậu ở mơi trường bín ngoăi.
Phía khơng khí Đối lưu tự nhiín 8 Dăn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng bức
- Mật độ dịng nhiệt của dăn ngưng khơng khí đạt khoảng q=(280 - 340) W/m2, hệ số truyền nhiệt k=(30 - 65) W/m2K, độ chính nhiệt độ Δt = (7 - 8)K.
- Khơng sử dụng nước nín chi phí cho vận hănh giảm, tiết kiệm hơn.
- Dăn ngưng khơng khí ít gđy ảnh hưởng đến xung quanh vă cĩ thể lắp đặt linh động ở nhiều vị trí trong cơng trình.
- Mật độ dịng nhiệt thấp, nín kết cấu khâ cồng kềnh vă chỉ thích hợp cho hệ thống cơng suất nhỏ vă trung bình. - Hiệu quả giải nhiệt phụ thuộc nhiều văo điều kiện khí hậu.
- Những ngăy nhiệt độ cao âp suất ngưng tụ lín rất cao. Để khắc phục bằng câch tăng cơng suất quạt, dẫn đến chi phí điện năng sẽ tăng theo.
Phía khơng khí Hệ số trao đổi nhiệt thấp.
1.2.TỔNG QUAN VỀ ỐNG CĨ CÂNH VĂ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG CĨ CÂNH
Thực tế cho thấy thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống cĩ cấu tạo rất gọn găng, hiệu quả trao đổi nhiệt cao, nĩ thường được dùng lăm thiết bị TĐN diễn ra giữa câc chất lỏng với nhau hoặc chất lỏng với mơi chất đang sơi hay đang ngưng. Thiết bị TĐN ống lồng ống cĩ câc ưu điểm sau:
- Cả hai mơi chất khi chuyển động qua thiết bị đều chuyển động đối lưu cưỡng bức với tốc độ rất lớn, thích hợp cho cả hai lưu chất lăm việc ở âp suất cao.
- Hai lưu chất cĩ thể chảy cùng chiều hay ngược chiều trong từng phđn đoạn vă riíng từng lưu chất cĩ thể chảy nối tiếp hoặc song song.
- Kết cấu gọn găng, an toăn vă dễ chế tạo. - Bảo đảm kín tuyệt đối, khơng rị rỉ.
- Cĩ thể dễ dăng thay đổi cơng suất trao đổi nhiệt Q vă năng suất G của sản phẩm bằng câc hình thức lắp ghĩp tăng hay giảm câc mơ đun với nhau.
Tuy nhiín, câc thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống hiện nay chỉ lă câc ống trơn, nếu khơng sử dụng loại ống lồng ống cĩ cânh để tăng cường TĐN thì hiệu quả mang lại thấp, ít nhiều cịn bị hạn chế, đặc biệt trong trường hợp ngưng tụ mơi chất, ống trơn hạn chế khả năng ngưng tụ của mơi chất. Mặc khâc, khi măng ngưng hình thănh sẽ hạn chế quâ trình TĐN giữa dịng hơi vă bề mặt vật rắn. Trong câc hệ thống freon, hệ số tỏa nhiệt khi ngưng khâ thấp, vì vậy rất cần thiết phải cĩ câc biện phâp để nđng cao khả năng trao đổi nhiệt.
Với những lý do trín nín tơi chọn đề tăi nghiín cứu thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cĩ cânh để sử dụng trong kỹ thuật lạnh vă điều hịa khơng khí.