∑rt=δt
λt+r1+r2 (5-37)
- Bề dày thành ống: δt=2 mm
- Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt=16,3 W.m-2.độ-1 (XII.7, trang 313, [2])
TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ CBHD: TS. Lương Huỳnh Vủ Thanh
- Nhiệt trở của lớp bẩn ở tường với hơi nước sạch: r1= 1
5000 m2.độ.W-1 - Nhiệt trở của lớp cáu phía sản phẩm đáy: r2=50001 m2.độ.W-1
Suy ra: ∑rt=5,227.1 0−4 m2.độ.W-1
Vậy: qt= (tw1−tw2)
5,227.1 0−4 (5-38)
Xác định hệ số cấp nhiệt sản phẩm đáy:
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy được xác định theo cơng thức (chế độ sơi sủi bọt và xem sản phẩm đáy như là nước).
αđá y=0,145.P0,5.¿ (V.91, trang 26, [2]) (5-39)
Với P: áp suất để đạt nhiệt độ sơi của sản phẩm đáy, khi đĩ P=1 at ¿105 N.m-2.
αđá y=0,145.¿
qđá y=45,853.¿ (5-40)Chọn: tw1=142,63oC Chọn: tw1=142,63oC
Khi đĩ ở nhiệt độ trung bình:
ttb=150+142,632 =146,315 oCTa được: A=194,95 oC (tra V.101, trang 29, [2]). Ta được: A=194,95 oC (tra V.101, trang 29, [2]). Từ (5-35) ta cĩ:
qN=107.194,95.¿ (W.m-2)
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt=qN=64762,3 (W.m-2) Từ (5-38) ta cĩ:
tw2=tw1−qt.5,227 .10−4=142,63.64762,3.5,22710,25=108,77 oCTừ (5-40) ta cĩ: Từ (5-40) ta cĩ:
qđá y=45,853.¿ (W.m-2)Kiểm tra sai số: Kiểm tra sai số:
ε=|qN−qđá y|
qđá y =
|64762,3−63533,7|
23354,428 ⋅100=1,9%<5% (thỏa điều kiện) Vậy tw1=194,95oC và tw2=106,5oC
Khi đĩ:
- αN=107.¿¿A W.m-2.độ-1 - αđá y=45,853.¿ W.m-2,độ-1
- K= 1 1
8787,28+5,227.10−4+7237,191
=1290,86
W.m-2.độ-1 Bề mặt truyền nhiệt trung bình:
Ftb=1290,86.24,32394,359.1000=3,489 (m2) Chọn số ống truyền nhiệt là 91 ống.
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt:
L= 3,489
π.91.0,025+20,021=0,53 (m)
Chọn chiều dài mỗi ống là 2 m. Vậy nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống với số ống n = 91
Ống được bố trí theo hình lục giác đều, nên ta cĩ số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 11 ống. Chọn bước ngang giữa hai ống: t=1,4.dng=0,035 m (trang 49, [2]).
Đường kính vỏ thiết bị:
Dv=t(b−1)+4dng=0,035.(11−1)+4.0,025=0,45 (m) (V.140, trang 49, [2])
Bảng 5-3: Tĩm tắt các thơng số nồi đun chất lỏng ở đáy tháp
Thơng số Kí hiệu Giá trị
Loại thiết bị Nồi đun Kettle
Đường kính ngồi của ống 25 mm
Bề dày ống 2 mm
Chiều dài ống L 2 m
Số ống N 91 ống
Hệ số truyền nhiệt K 1290,86 W.m-
2.độ-1 Bề mặt truyền nhiệt trung
bình Ftb 3,489 m
2
TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ CBHD: TS. Lương Huỳnh Vủ Thanh
6.3.4. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt dạng ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thếp khơng gỉ X18H10T, kích thước ống trong 25 x 2, kích thước ống ngồi 38 x 2.
Dịng nhập liệu đi trong ống 25 x 2 với nhiệt độ đầu tF' =30 oC. Sản phẩm đáy đi trong ống 38 x 2 với nhiệt độ đầu tw=120 oC, nhiệt độ cuốit’w=40 oC
Ứng với nhiệt độ dịng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
ttbw=tw' +tw
2 =80 oC
Nhiệt dung riêng: Cw=4,198 kJ.kg-1.độ-1 (I.147, trang 156, [1]) Suất lượng sản phẩm đáy:
Gw=W . Mw=0,982 (kg.s-1)
Lượng nhiệt cần tải:
Qw=Gw.Cw.(tw−tw' )=0,282.4,198.(120−40)=26,3 (kW)
Ở 30 oC ta xem như nhiệt dung riêng của dịng nhập liệu là hằng số [1]:
CR=3,218 kJ.kg-1.độ-1 (bảng I.154, trang 172, [1])
CN=4,176 kJ.kg-1.độ-1 (I.147, trang 156, [1])
→CF=3,72 (kJ.kg-1.độ-1)
Nhiệt độ dịng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
tF} = {{Q} rsub {w}} over {{C} rsub {F} . {G} rsub {F}} + {t} rsub {F} rsup {'} = {94680} over {3,72. {1691,35} over {3600}} +30=45,0¿oC Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [1] ứng với nhiệt độ trung bình:
ttbF=tF} + {t} rsub {F} rsup {'}} over {2} = {30+48,04} over {2} =37,¿¿ oC- Khối lượng riêng: ρF=924,486 kg.m-3 (bảng I.2, trang 9, [1]) - Khối lượng riêng: ρF=924,486 kg.m-3 (bảng I.2, trang 9, [1]) - Độ nhớt động học: μF=13.1 0−3 N.s.m-2 (bảng I.101, trang 91, [1]) - Nhiệt dung riêng: CF=3,844 kJ.kg-1.độ-1 (bảng I.154, trang 172, [1]) - Hệ số dẫn nhiệt: λF=0,642 W.m-1.độ-1 (bảng I.130, trang 134, [1])
a. Xác định bề mặt tuyền nhiệt
Ftb=K . ΔtQ
log (V.1, trang 3, [2])
Xác định Δtlog:
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều nên:
Δt Δt1−Δt2 lnΔt1 Δt2 (120−45,04)−(40−30) ln(100−58 60−30 ) log oC Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
K= 1 1 αF+∑rt+α1 W (W.m-2.độ-1 ) (V.5, trang 4, [2]) Với:
- αF: hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu trong ống W.m-2.độ-1
- αW: hệ số cấp nhiệt của dịng sản phẩm đáy đi trong ống ngồi W.m-2.độ-1
- ∑rt: nhiệt trở của thành ống và lớp cáu
b. Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ở ống ngồi
Vận tốc của sản phẩm đáy đi ở ống ngồi:
vW=Gρww⋅ 4
π .(Dtr2−dng2 )=
0,284
806 ⋅π .(0,03 442−0,02 52)=0,623 (m.s-1)Đường kính tương đương: Đường kính tương đương:
dt đ=Dtr−dng=0,035−0,025=0,009 (m) Chuẩn số Reynolds: ℜw¿vw.dμwt đ. ρw=0,623.0,009 .806 0,355.1 0−3 =12718,8 > 2300 (chế độ chảy quá độ) Chuẩn số Nusselt: N uw=ε1.ℜ0,18. Prw0,43.( Prw❑ Prw1❑)0,25 (V.44, trang 16, [2]) (5-41) Trong đĩ: