Dựa trên các nghiên cứu về sự ngưng tụ trong kênh micro, ta sử dụng đồ thị lgp-h thể hiện như hình 2.1 để biểu diễn quá trình ngưng tụ hơi nước trong đề tài này.
Hình 2.1. Đồ thị lgp-h biểu diễn quá trình ngưng tụ hơi nước
Như hình 2.1 đã thể hiện, quá trình ngưng tụ của hơi nước khi vào thiết bị ngưng tụ kênh micro ống trịn sẽ thực hiện bởi 2 q trình sau: Đầu tiên, hơi ở trạng thái hơi bão hịa khơ(1) đi vào thiết bị thực hiện quá trình ngưng tụ nhả nhiệt ẩn r cho khơng khí. Sau đó, hơi sau khi đã hóa lỏng hồn tồn (2) sẽ tiếp tục nhả nhiệt cho khơng khí trở thành lỏng quá lạnh (3). Nhiệt lượng tạo ra từ hai quá trình này được thể hiện bằng các phương trình bên dưới.
Để phân tích các thơng số nhiệt động lực học và tính tốn hệ số trao đổi nhiệt của q trình ngưng tụ trên, một số phương trình chính [34] được đưa ra dưới đây:
- Nhiệt lượng mà hơi nước nhả ra để ngưng tụ thành nước hồn tồn được tính theo phương trình sau [34]:
= (ℎ , − ℎ, ) = + (4)
Trong đó, , à lần lượt là nhiệt lượng ần của quá trình ngưng tụ, nhiệt lượng của q trình q lạnh nước, và được tính bởi cơng thức:
28
- Nhiệt lượng khơng khí giải nhiệt nhận được qua q trình ngưng tụ hơi nước được xác định theo công thức [34]:
= ( , , − , , ) (6)
- Phương trình cân bằng nhiệt từ phía hơi nước ngưng tụ và phía khơng khí giải nhiệt:
Q = = (7)
- Dựa trên phương trình cân bằng nhiệt, hệ số truyền nhiệt tổng k, được xác
định như sau [41]:
k =
∆ (8) Trong đó:
Q: Nhiệt lượng (hay cơng suất nhiệt) của dàn ngưng tụ (kW) A: Diện tích trao đổi nhiệt (m2)
∆ : Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit. (oC) - Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit được xác định:
min max min max ln t t t t tlm (9)
Hình 2.2 thể hiện sơ đồ lưu động ngược chiều quá trình ngưng tụ của hơi nước khi vào thiết bị ngưng tụ kênh micro ống trịn sẽ thực hiện bởi 2 q trình sau: Đầu tiên, hơi ở trạng thái hơi bão hịa khơ(1) có nhiệt độ T1 đi vào thiết bị thực hiện quá trình ngưng tụ nhả nhiệt ẩn r cho khơng khí và cuối q trình này đạt nhiệt độ T2. Tương ứng với quá trình này, khơng khí sẽ nhận một nhiệt lượng nhả ra từ hơi bão hịa khơ và tăng dần từ Ta lên To như thể hiện bởi đồ thị trên. Sau đó, hơi sau khi đã hóa lỏng (2) đạt nhiệt độ T2 sẽ tiếp tục nhả nhiệt cho không khí trở thành lỏng quá lạnh (3) và đạt nhiệt độ T3. Khơng khí sẽ nhận một nhiệt lượng nhả ra tương ứng quá trình này và tăng dần nhiệt độ từ Ti lên Ta.
Về công thức thể hiện ảnh hưởng của trọng lực tới quá trình truyền nhiệt, hiện nay người nghiên cứu thấy rằng cơng thức trong phương trình bảo tồn động lượng đã có chứa thành phần G (trọng lực) đã thể hiện tổng quát ảnh hưởng trọng lực tới quá trình truyền nhiệt. Ngoài ra, trong tài liệu [33] Dang cùng cộng sự cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng lực trọng trường trong một thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro, nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng lực trọng trường tới lưu chất trong một thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro là không đáng kể trong trường hợp lưu lượng nhỏ, kết quả tương tự cùng tìm thấy trong tài liệu tham khảo [32]. Do đó, cơng thức chi tiết thể hiện ảnh hưởng của trọng lực tới quá trình truyền nhiệt trong kênh micro hiện nay chưa được công bố.