- Lượng ẩm bốc hơi ựược tắnh theo công thức
CHƯƠNG III: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN TRIỂN KHAI đỀ TÀ
TRIỂN KHAI đỀ TÀI
3.1. Sấy gỗ bằng công nghệ bơm nhiệt.
3.1.1. Khái quát chung.
Năm 1852 Thomson (Lord kelvin) sáng chế ra bơm nhiệt ựầu tiên của thế giớị Song song với thành tựu phát triển của công nghiệp lạnh, bơm nhiệt có bước phát triển riêng của mình. Những thành công lớn nhất của bơm nhiệt bắt ựầu từ những năm 1940 khi hàng loạt bơm nhiệt công xuất lớn ựược lắp ựặt thành công ở nhiều nước Châu âu ựể sưởi ấm, ựun nước nóng và ựiều hòa không khắ. [9]
Từ khi xảy ra cuộc khủng khoảng năng lượng vào ựầu thập kỷ 70, bơm nhiệt lại càng khẳng ựịnh vai trò quan trọng của mình. Hàng lọat bơm nhiệt với những ứng dụng khác nhau ựược nghiên cứu chế tạo và ựưa vào sử dụng ở nhiều nước trên thế giớị
* Nguyên lý làm việc:
Hình 3.1. Nguyên lý chu trình bơm nhiệt nén hơi
MM : Là máy nén; NT: Là thiết bị ngưng tụ; TL: Là van tiết lưu BH: Là thiết bị bay hơi; L: Là công tiêu tốn cho máy nén
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 37 qk : Là nhiệt tỏa ra ở dàn ngưng tụ
Bơm nhiệt là một thiết bị dùng ựể bơm một dòng nhiệt từ mức nhiệt ựộ thấp lên mức nhiệt ựộ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. để duy trì bơm nhiệt hoạt ựộng cần tiêu tốn một dòng năng lượng khác (ựiện hoặc nhiệt năng). Như vậy máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và cũng có chung một nguyên lý hoạt ựộng. Người ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục ựắch sử dụng mà thôị
Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Do yêu cầu sử dụng nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt ựộng ở cấp nhiệt ựộ cao hơn.
Cũng như máy lạnh, bơm nhiệt làm việc theo chu trình ngược (hình 3.1) với các quá trình chắnh như sau:
1-2: Là quá trình nén hơi môi chất từ áp suất thấp, nhiệt ựộ thấp lên áp suất cao và nhiệt ựộ cao trong máy nén hơị Quá trình này có thể xem là ựoạn nhiệt.
2-3: Là quá trình ngưng tụ ựẳng áp trong thiết bị ngưng tụ, thải nhiệt.
3-4: Là quá trình tiết lưu ựẳng entanpi (i3 = i4) của môi chất lạnh lỏng qua van tiết lưu từ áp suất cao xuống áp suất thấp.
4-1: Là quá trình bay hơi ựẳng áp ở nhiệt ựộ thấp và áp suất thấp thu nhiệt của môi trường lạnh.
* Nếu chỉ tắnh ựến sử dụng năng lượng nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ: Năng suất nhiệt của bơm nhiệt chắnh là phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh [11]: L q qk = 0+ (3.1) 1 > = L qk ϕ (3.2) 1 0+ = + = ε ϕ L L q (3.3)
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 38 Vậy khi sử dụng nhiệt lượng thải ra ở thiết bị ngưng tụ thì từ công thức trên ta thấy hệ số nhiệt của bơm nhiệt luôn luôn lớn hơn 1, do ựó ứng dụng của bơm nhiệt luôn luôn lợi về nhiệt.
* Nếu sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh kết hợp thì hiệu quả kinh tế còn cao hơn nữa vì chỉ cần tiêu tốn một dòng năng lượng là L ta thu ựược cả năng lượng qo và năng lượng qk như vậy ta có hệ số nhiệt của bơm nhiệt nóng lạnh là:
1 2 + = + = ε ϕ L q qk o (3.4)
Trong trường hợp sử dụng cả 2 chiều có thể tạo nên dòng tác nhân sấy là không khắ tuần hoàn kắn thực hiện 2 quá trình trao ựổi nhiệt: nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi dùng ựể tách ẩm và nguồn nóng ở thiết bị ngưng tụ dùng ựể tăng nhiệt ựộ tác nhân sấy tức giảm ựộ ẩm tương ựối của tác nhân và tạo ựộng lực cho quá trình sấỵ
Như vậy bơm nhiệt có thể ựược ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực có nhu cầu năng lượng ở nhiệt ựộ thấp khoảng 400C- 800C hoặc có thể cao ựến 1150C -
1200C. Nếu như nhu cầu về nóng và lạnh tương ựối ăn khớp nhau thì hiệu quả
kinh tế của bơm nhiệt lại càng lớn.
Khi sử dụng bơm nhiệt cần chú ý hiệu quả kinh tế của nó biểu hiện qua hệ số bơm nhiệt ϕ. Hệ số nhiệt ϕ của bơm phụ thuộc rất nhiều vào hiệu nhiệt ựộ của dàn ngưng và dàn bay hơi như ựã trình bày ở trên. Một ựiều kiện nữa của bơm nhiệt ựạt hiệu quả cao là nhu cầu về nóng và lạnh phải liên tục và ổn ựịnh ựể thời gian hoàn vốn là thấp nhất.
Nói chung bơm nhiệt có thể ựược ứng dụng trong các ngành kinh tế sử dụng các nguồn nhiệt có nhiệt ựộ thấp như:
- Các quá trình thu hồi thải nhiệt;
- Công nghiệp chưng cất, tách chất;
- Công nghiệp thực phẩm chủ yếu ựể tẩy rửa, tiệt trùng;
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 39
- Công nghiệp sấy và hút ẩm;
- Tẩy rửa, mạ kim loại sơn sấy trong kỹ thuật ựiện và chế tạo máỵ
- Công nghiệp hóa học như bay hơi, cô ựặc..v..vẦ
- điều tiết không khắ tiện nghi công nghiệp nông nghiệp, các công trình
công cộng như y tế, văn hóa, thể thaọ
3.1.2. Cơ sở ứng dụng bơm nhiệt.
ạ Bơm nhiệt ứng dụng trong công nghiệp chưng cất:
đối với công nghiệp chưng cất người ta có thể sử dụng công nghệ bơm nhiệt với hiệu quả kinh tế caọ Thường trong các tháp chưng cất dầu mỏ, hóa chất, bia rượụ.. người ta phải gia nhiệt ở ựáy tháp và làm mát ở ựỉnh tháp. Chênh lệch nhiệt ựộ ở ựỉnh tháp và ựáy tháp không cao lắm, ứng dụng ở ựây là người ta bố trắ dàn bay hơi ở ựỉnh tháp ựể làm ngưng tụ chất dễ bay hơi, còn ựặt giàn ngưng ở phắa ựáy tháp ựể gia nhiệt cho dung dịch khó bay hơị
Do chênh lệch nhiệt ựộ giữa ựỉnh tháp và ựáy tháp không lớn nên hệ số nhiệt sử dụng ựạt hiệu quả rất cao nên hiệu quả kinh tế rất cao khi sử dụng bơm nhiệt trong chưng cất tinh luyện.