Chương 1 TỔNG QUAN
2.2. TÍNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU VÁCH NGĂN
2.2.2. Thiết bị trao đổi nhiệt loại có cánh
Như chúng ta đều biết muốn tăng nhiệt lượng truyền Q có thể giải quyết bằng các biện pháp sau:
- Tăngsự chênh lệch nhiệt độ ∆t
52
- Tăng diện tích trao đổi nhiệt F
Tuy nhiên trong nhiều trường hợp không thể tăng ∆t và α thì biên pháp hữu hiệu thường được sử dụng là tăng diện tích trao đổi nhiệt F. Để tăng được diện tích
trao đổi nhiệt người ta làm cánh trên bề mặt trao đổi nhiệt.
Không khí là loại chất lỏng được sử dụng rất phổ cập trong các quá trình công nghệ, các thiết bị điều hòa không khí, thiết bị sấy, thiết bị khử ẩm…Vì cường độ tỏa nhiệt đối lưu về phía không khí nói riêng hoặc chất khí nói chung nhỏ nên hệ số làm cánh lớn để tăng diện tích trao đổi nhiệt F, mức độ làm cánh bao nhiêu là phụ thuộc vào đặc tính công nghệ.
Cường độ tỏa nhiệt về phía không khí
𝛼𝛼𝑘𝑘 =𝐶𝐶𝑆𝑆λ
𝑐𝑐�𝑑𝑑𝑜𝑜
𝑆𝑆𝑐𝑐�−0.54�𝑆𝑆ℎ
𝑐𝑐�−0.14𝑅𝑅𝑒𝑒𝑓𝑓𝑛𝑛 , [W/m2K] (2.36) Trong đó
C, n - Hệ số thực nghiệm được xác định như sau: Chùm ống song song + Cánh tròn: C = 0,104 ; n = 0,72 + Cánh chữ nhật: C = 0,094 ; n= 0,72 Chùm ống so le + Cánh tròn: C = 0,223 ; n = 0,65 h - Chiều cao cánh, [m] λ - Hệ số dẫn nhiệt của không khí, [W/mK] Ref: Trị số Reynold: Ref = 𝜔𝜔𝑆𝑆𝑝𝑝 𝜈𝜈 ω - Tốc độ dòng không khí qua tiết diện tự do hẹp nhất ν - Độ nhớt động học của không khí, [m2/s]
Do nhiệt độ phân bố trên bề mặt cánh không đồng đều, ở gốc cánh nhiệt độ bằng nhiệt độ bề mặt ngoài của ống độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt và không khí là lớn nhất. Theo chiều cao của cánh nhiệt độ giảm dần và độ chênh nhiệt độ cũng
53
giảm theo nên khảnăng truyền nhiệt của cánh cũng kém hơn, để xét ảnh hưởng này người ta dùng khái niệm hiệu suất cánh:
𝜂𝜂c= tanh (𝑚𝑚𝑚𝑚)
𝑚𝑚𝑚𝑚 (2.37)
m = �2𝛼𝛼𝑘𝑘′
λδc= (2.38)
𝛼𝛼𝑘𝑘′- Hệ số tỏa nhiệt tương đương của không khí trên bề mặt làm cánh, [W/m2K]
δc - Chiều dày của cánh, [m]
Công thức (2.43) dùng để tính cường độ tỏa nhiệt về phía không khí khô
(không có ngưng tụẩm), trên thực tế nếu không khí ẩm được làm lạnh dưới nhiệt độ
đọng sương thì một phần hơi nước trong không khí bị ngưng tụ sẽ có ảnh hưởng
đến 𝛼𝛼, do đó:
- Khi làm lạnh trên nhiệt độđọng sương (tk>tđs):
𝛼𝛼𝑘𝑘′ = αk (2.39)
- Khi làm lạnh dưới nhiệt độđọng sương (tk<tđs):
𝛼𝛼𝑘𝑘′ = ζαk (2.40)
ζ = 𝑄𝑄𝑡𝑡
𝑄𝑄𝑠𝑠 (2.41)
Trong đó:
Qt - Nhiệt hiện (nhiệt lượng lấy đi cần thiết để hạ nhiệt độ dòng không khí từ
nhiệt độ vào 𝑡𝑡𝑘𝑘′ đến nhiệt độ𝑡𝑡𝑘𝑘′′)
54
2.3. TRUYỀN NHIỆT - TRUYỀN CHẤT HỖN HỢP GIỮA KHÔNG KHÍ VÀ
NƯỚC