CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT VỀ BƠM NHIỆT
2.6. Ứng dụng của bơm nhiệt trong nền kinh tế quốc dđn
Như đê trình băy, bơm nhiệt có thể được ứng dụng trong tất cả câc cơ sở có nhu cầu năng lượng ở khoảng nhiệt độ thấp từ 40 – 80 0C hoặc có thể cao đến 115 – 120
0C. Nếu như nhu cầu về nóng lạnh tương đối ăn khớp nhau thì hiệu quả kinh tế của bơm nhiệt căng 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 của bơm nhiệt ϕ phụ thuộc rất nhiều văo hiệu nhiệt độ của dăn ngưng vă dăn bay hơi. Ngoăi ra, muốn bơm nhiệt đạt hiệu quả cao thì nhu cầu về nóng lạnh phải liín tục vă ổn định để thời gian hoăn vốn của thiết bị lă thấp nhất.
Sau đđy lă một số ứng dụng cụ thể của bơm nhiệt:
2.6.1 Ứng dung bơm nhiệt trong công nghiệp sấy, hút ẩm
Bơm nhiệt hút ẩm có cấu tạo như hình vẽ trang bín.
Ngun lý lăm việc
Bơm nhiệt hút ẩm thực chất lă một mây lạnh nhưng được bố trí đặc biệt để lăm nhiệm vụ khử ẩm trong khơng khí. Bơm nhiệt hút ẩm gồm mây nĩn 1, van tiết lưu 3, hai đầu có bố trí dăn ngưng tụ vă dăn bay hơi. Đây dưới vă nắp trín với hai thănh
Hình a: Bơm nhiệt hút ẩm Hình b:Trạng thâi khơng khí khi đơn giản. qua khử ẩm ở bơm nhiệt hút ẩm. 1 - Mây nĩn; 2 - Dăn ngưng; A - Trước dăn bay hơi
3 - Tiết lưu; 4 – Dăn bay hơi; B – Sau dăn bay hơi
5 6 Can A 4 =100% C Dàn bay hơi d1 Máy nén 1 B d2 d, kg/kgkkk I, k J/ kg kk k 3 B Quạt t1 t2 C Dàn ngưng 2 A
bín được bọc kín để khơng khí chỉ có thể đi theo một hướng từ dăn bay hơi ra phía dăn ngưng tụ. Khơng khí được hút qua bơm nhiệt nhờ quạt hướng trục 5. Khơng khí trong phịng đầu tiín đi qua dăn bay hơi với trạng thâi ban đầu ở điểm A có độ ẩm tương đối ϕ1 vă nhiệt độ t1. Khi văo dăn bay hơi, nhiệt độ giảm xuống, độ ẩm tương đối tăng lín đến trạng thâi bảo hoă. Một phần ẩm ngưng tụ lại chảy xuống khay bín dưới. Khơng khí sau khi ra khỏi dăn bay hơi ở trạng thâi B với ϕ= 100%. Sau đó khơng khí đê khử ẩm đi qua dăn ngưng tụ, nhận nhiệt vă nhiệt độ tăng lín t2, độ ẩm tương đối giảm xuống ϕ <2 ϕ1. Hình b biểu diễn trạng thâi khơng khí trín đồ thị I – d. Nhiệt độ khơng khí ra khỏi dăn ngưng bao giờ cũng lớn hơn vì phải nhận thím nhiệt do công của mây nĩn sinh ra vă hơi nước ngưng tụ lại ở dăn bay hơi. Nếu yíu cầu nhiệt độ thấp hơn ta có thể có phương ân sử dụng một phần nhiệt lượng dăn ngưng văo mục đích khâc. Một mây hút ẩm như vậy có thể đặt những nơi cần thiết giảm độ ẩm khơng khí xuống như phịng ở, phịng lăm việc, buồng phơi quần âo, thư viện, kho bảo quản câc đồ dùng quang học, câc kho bảo quản câc sản phẩm dễ mốc, nấm như câc hăng mđy tre, sơn măi, cói, câc mặt hăng cơng nghệ phẩm, nông lđm hải sản xuất khẩu….Đối với nước ta, một nước khí hậu nóng ẩm, nấm mốc vă vi sinh vật phât triển rất nhanh lăm hư hỏng vă lăm giảm chất lượng hầu hết tất cả câc mặt hăng công, nông, lđm, ngư nghiệp đặc biệt lă câc mặt hăng xuất khẩu gđy tổn thất về kinh tế không nhỏ. Nếu ứng dụng được bơm nhiệt văo công nghiệp sấy vă hút ẩm chắc chắn sẽ mang lại ý nghĩa kinh tế to lớn.
2.6.2 Bơm nhiệt ứng dụng trong công nghiệp chưng cất, bay hơi, cơ đặc
Bơm nhiệt chu trình hở được ứng dụng rộng rêi trong công nghiệp chưng cất, tâch chất, bay hơi cơ đặc. Sau đđy ta giới thiệu một số ví dụ về ứng dụng của bơm nhiệt trong lĩnh vực năy.
Sơ đồ hình 1 giới thiệu bơm nhiệt chu trình hở để bay hơi cô đặc. Bân thănh phẩm A được lăm nóng sơ bộ qua hai thiết bị trao đổi nhiệt 4 vă 5 rồi đi văo thâp bay hơi kiểu ống đứng, nhận nhiệt của hơi nĩn có nhiệt độ cao khi ngưng tụ do mây nĩn tuabin 1 nĩn văo, sau đó được đưa xuống bộ tâch lỏng 3. Hơi B được mây nĩn hút vă nĩn lín đến âp suất cao đưa trở lại thâp bay hơi 2. Thănh phẩm chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt 5 ra ngoăi. Nước ngưng hoặc lỏng ngưng tụ C được đưa qua trao đổi nhiệt 4 ra ngoăi.
Hình 1: Bơm nhiệt chu trình hở để bay
hơi cơ đặc 1 - Máy nén; 2 - Trao đổi nhiệt 3 - Bình tách hơi; 4,5
- Trao đổi nhiệt A: Bán thành phẩm
vào
B: Hơi nước hoặc hơi của chất dễ bay
hơi
C: Nước ngưng hoặc lỏng của chất dễ bay hơi D: Thành phẩm D A 5 C 4 2 3 B A 1
Hình 2 giới thiệu một thiết bị cơ đặc cũng bằng chu trình hở nhưng thiết bị bố trí gọn hơn. Bân thănh phẩm cần cơ đặc (đồ uống, hô chất, dược phẩm…) được đưa văo thùng sấy vă cho chảy tưới lín trín bề mặt ngoăi của thiết bị ngưng tụ hơi nước để nhận nhiệt của hơi nước ngưng tụ. Hơi nước sinh ra sẽ được mây nĩn hút về vă nĩn lín âp suất cao rồi đẩy văo bình ngưng tụ hơi nước. Như vậy nhiệt lượng cần thiết để bay hơi chính do nhiệt lượng hơi do mây nĩn hút ra cung cấp. Người ta chỉ cần tiíu tốn một năng lượng nhỏ để duy trì mây nĩn hoạt động mă thơi. Q trình cứ thế lặp đi lặp lại cho đến khi năo đạt được nồng độ yíu cầu. Năng lượng tiíu hao cho một kg ẩm giảm từ 2790 kJ/kg ẩm đối với phương phâp cơ đặc cổ điểm giảm xuống cịn khoảng 70 kJ/kg ẩm. Khi dùng bơm nhiệt chu trình hở, rõ răng hiệu quả năng lượng của bơm nhiệt chu trình hở trong cơng nghiệp cơ đặc lă rất to lớn.
Tuy vậy, bơm nhiệt cho chu trình hở cũng có những nhược điểm:
- Khó vận hănh với dung dịch đặc, chỉ phù hợp với dung dịch loêng.
- Khó hoặc khơng thể vận hănh được với dung dịch có độ nhớt quâ cao.
- Tỉ số nĩn ở mây nĩn thường rất cao khi nhiệt độ bay hơi thấp.
Đối với công nghiệp chưng cất người ta có thể sử dụng bơm nhiệt với hiệu quả kinh tế cao. Thường trong câc thâp chưng cất dầu mỏ, hoâ chất, bia rượu… người ta phải gia nhiệt ở đây thâp vă lăm mât ở đỉnh thâp. Hiệu nhiệt độ giữa đỉnh thâp vă đây thâp không cao lắm. Ứng dụng bơm nhiệt ở đđy, người ta bố trí dăn bay hơi ở
SVTH: Cao Văn Sơn - Lớp 02N Trang 33
Thành phẩm Bán thành phẩm Bình ngưng hơi nước Nước ngưng Thùng cơ đặc xã khí Máy nén hơi nước
phía đỉnh thâp để lăm ngưng tụ chất dể bay hơi, cịn đặt dăn ngưng ở phía đây thâp để gia nhiệt cho dung dịch khó bay hơi.
2.6.3 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.
Công nghiệp chế biến thực phẩm cũng lă lĩnh vực có khả năng sử dụng bơm nhiệt kết hợp nóng lạnh với hiệu quả kinh tế cao vì hầu hết câc ngănh chế biến thực phẩm như thịt, câ, bơ, sữa, bânh kẹo, đồ hộp…đều cần lạnh để bảo quản vă cần nước nóng để đun, nấu, tẩy rửa, vệ sinh, diệt khuẩn…
Trước đđy, trong một xí nghiệp thực phẩm thường có câc kho lạnh để bảo quản vă câc nồi hơi để cấp nhiệt cho quy trình cơng nghệ sản xuất, chế biến.
Ngăy nay, câc nước tiín tiến trín thế giới đều sử dụng bơm nhiệt kết hợp nóng lạnh để cấp nhiệt vă cấp lạnh với hiệu quả kinh tế cao.
Nhiều xí nghiệp đê cải tạo lại hệ thống lạnh để đồng thời sử dụng cả hai nguồn nóng vă lạnh, trânh lêng phí nguồn nhiệt bị bỏ phí trước đđy ở thiết bị ngưng tụ.
Nói chung, ngoăi cơng nghiệp thực phẩm vă câc ứng dụng đê níu, bơm nhiệt có thể ứng dụng cho mọi ngănh, mọi nơi có u cầu năng lượng nhiệt ở nhiệt độ thấp như sấy, sưởi ấm, chuẩn bị nước nóng…
SVTH: Cao Văn Sơn - Lớp 02N Trang 34
Sấy Chă - Ĩp Sấy