CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN SƠ BỘ VỀ ỐNG NHIỆT
2.3. Môi chất nạp ống nhiệt
Môi chất nạp (chất lỏng vào ống) của ống nhiệt được lựa chọn trên cơ sở nhiệt độ làm việc của ống nhiệt, tính phù hợp của môi chất nạp đối với vật liệu làm ống, tính chất nhiệt vật lý và hoá học của môi chất nạp vv…
2.3.1.Nhiệt độ làm việc của ống nhiệt
Đ/N: Nhiệt độ làm việc của ống nhiệt là nhiệt trung bình của môi chất bên trong của ống nhiệt th và có thể coi là nhiệt độ trung bình giửa nhiệt độ bề mặt trong phần sôi tis và phần ngưng tin.
th = 1/2 ( tis + tin ) ≈ 1/2 ( tes + ten ) (2 - 1) th: Nhiệt làm việc của ống nhiệt ,[ 0C ].
tis , tin:Nhiệt tại bề mặt bên trong tương ứng với phần sôi và phần ngưng,[0C ] tes , ten: Nhiệt trung bình tại bề mặt bên ngoài tương ứng với phần sôi và phần ngưng [ 0C ].
Tuỳ theo nhiệt độ làm việc của ống nhiệt mà môi chất nạp là những môi chất sau: - Trong khoảng nhiệt độ thấp là các môi chất lạnh như: R12, R22, R11, NH3. - Trong khoảng nhiệt độ vừa là nước, rượu v.v…
- Trong khoảng nhiệt độ cao là kim loại lỏng như: Hg, Na, K,
Bảng 2.1 chỉ ra các môi chất nạp được sữ dụng trong ống nhiệt và khoảng nhiệt độ của nó.
Cũng cần phải lưu ý đến khía cạnh chịu nhiệt của môi chất nạp, đó là khả năng bị phân huỷ bởi môi chất nạp dưới tác dụng của nhiệt. Với một số môi chất nạp là chất hữu cơ cần phải duy trì nhiệt độ của chúng thấp hơn một nhiệt độ nào đó để cho chất hữu cơ đó không bị phân huỷ thành thành các thành phần khác.
Như vậy độ bền về nhiệt của môi chất nạp trong khoảng nhiệt độ làm việc cũng được coi là tính chất cần thiết.
Qua nghiên cứu ta thấy môi chất tốt nhất cho nạp vào ống nhiệt phụ thuộc vào khoảng nhiệt độ làm việc th như sau:
Bảng 2.1. Môi chất nạp của ống nhiệt và nhiệt độ làm việc
Khoảng nhiệt độ làm việc Môi chất nạp phù hợp
Ống nhiệt nhiệt độ rất thấp (<= 200K ) He, Ni Ống nhiệt độ thấp (200K – 350K ) R11, NH3
Ống nhiệt độ trung bình (350K – 550K ) H2O, h/c hữu cơ Ống nhiệt độ cao + Từ (550K – 900K ) + Từ (900K – 1300K ) + Từ (1300K – 1700K ) Các KL Hg, S Na, K Li, Ti, Bi
Tính chịu nhiệt của môi chất nạp: Tức khả năng của môi chất không bị phá huỷ bởi nhiệt độ làm việc trong ống nhiệt.
2.3.2. Tính phù hợp
Ngoài tính chất nhiệt ta còn phải chú ý đến tác dụng tương hổ giữa môi chất nạp và vật liệu làm ống nhiệt. Tính chất này gọi là tính phù hợp của ống nhiệt. Khi ta chọn môi chất nạp không phù hợp với việc chọn vách ống nhiệt, có nghĩa đã tạo điều kiện cho môi chất nạp tác dụng với vách ống: Một mặt làm hỏng vách ống, mặt khác tạo ra khí không ngưng tụ tại phần ngưng của ống, làm giảm khả năng truyền nhiệt.
Đ/N: Tính phù hợp là khả năng môi chất nạp không tương tác với vật liệu làm ống nhiệt gọi là tính phù hợp của môi chất nạp.
Quan hệ giữa môi chất và vật liệu làm ống được cho ở bảng sau:
Môi chất Vật liệu làm ống
Cu Al Thép không rỉ Thép Ni+Cr
Nước Tốt Không Được Được
Amôniăc Không Tốt Tốt Tốt
Axêtôn Tốt Tốt Tốt Được
Mêthanol Tốt Được Được Được
Ethanol Tốt -- Được Được
Frêôn 11 Tốt Tốt -- Tốt
Frêôn 113 Tốt Tốt Tốt --
Frêôn 502 Tốt Tốt Tốt --
Trong bảng này:
- Tốt : Phù hợp
- Được : Tương đối phù hợp - Không được : Không phù hợp - “ -- “ : Chưa xác định