Quá trình và thiết bị truyền nhiệt - Bài 7 pptx

1
Quá Trình & Thiết Bò Truyền Nhiệt
BÀI 7: Đun Nóng
2
ĐUN NÓNG
ĐUN NÓNG
Nguồn nhiệt
Đun nóng bằng hơi nước
Đun nóng bằng khói lò
Đun nóng bằng dòng điện
Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt
Nguồn nhiệt
Đun nóng bằng hơi nước
Đun nóng bằng khói lò
Đun nóng bằng dòng điện
Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt
3
1. Nguồn nhiệt
 Nguồn nhiệt
- Nhiệt năng : Được tạo bằng nhiều p² & có nhiều nguồn
nhiệt khác nhau.
- Nguồn nhiệt trực tiếp:khói lò,dòng điện
- Nguồn nhiệt gián tiếp: sử dụng chất tải nhiệt trung gian
như: hơi nước, hơi nước quá nhiệt, dầu khoáng, chất hữu
cơ nhiệt độ cao và hơi của nó, muối vô cơ nóng chảy
hoặc hỗn hợp của nó, kim loại hoặc hợp kim ở trang thái
lỏng, khí thải hoặc chất lỏng thải nhiệt độ cao.
4
Lựa chọn chất tải nhiệt
 Nhiệt độ đun nóng & khả năng điều chỉnh nhiệt độ
 p suất hơi bão hòa & độ bền do ảnh hưởng của

nhiệt độ
 Độ độc & hoạt động hoá học
 Độ an toàn khi đun nóng (cháy , nổ, )
 Rẻ & dễ tìm
5
2 Đun nóng bằng hơi nước
 Dùng rộng rãi trong công nghiệp
Ưu điểm:
 Hệ số cấp nhiệt lớn (  = 10000 ÷ 15000 w/m².độ ), bề mặt
truyền nhiệt nhỏ, kích thước gọn nhẹ.
 Lượng nhiệt cung cấp lớn
 Đun nóng đồng đều
 Dễ điều chỉnh nhiệt độ đun nóng
 Dễ vận chuyển xa theo đường ống
Nhược điểm:
 không thể đun nóng ở nhiệt độ cao vì nhiệt độ hơi , áp suất hơi
bão hòa , ẩn nhiệt hoá hơi (r) 
Ví dụ: hơi nước t = 350C p = 180 at
t = 374C p = 225 at  (r =0)
 Thiết bò phức tạp, hiệu suất sử dụng nhiệt giảm
 Phương pháp này chỉ sử dụng tốt nhất < 180 C
6
7
2.1 Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp
 Phương pháp dùng hơi nước sục
thẳng vào trong lòng chất lỏng cần
đun nóng, hơi nước ngưng tụ trộn lẫn
với chất lỏng,cấp nhiệt cho chất lỏng
 Van một chiều (5) không cho
chất lỏng đi ngược trở lại trong

trường hợp p ống hơi thấp hơn p
khí quyển
 Mở van phụ (4) để tháo hết
nước ngưng đang tích tụ trong
ống dẫn hơi trước khi đun
nóng.
1
2
3
hơi
4
5
Thiết bò sục trực tiếp
1. Thùng chứa ; 2. Ống hơi ; 3. Van
4. van phụ ; 5. van một chiều
8
9
 Thiết bò đun nóng loại sủi
bọt dùng khi vừa đun nóng
vừa khuấy trộn chất lỏng
Qui trình hoạt dộng:
 Hơi từ ống hơi vào, được
đi qua những ống phun
hình xoắn ốc vòng tròn
hoặc ống thẳng song
song có những lỗ nhỏ
đặt nằm dưới đáy bể
chứa lỏng
 Hơi nước được phun
đều trong bể có tác

dụng khuấy trộn.
2
1
Hơi
Thiết bò đun nóng loại sủi bọt
1. bể chứa ; 2. ống sủi bọt
10
11
 Hai thiết bò trên làm việc gây
ra tiếng động,ta nên dùng
thiết bò đun nóng không có
tiếng động.
Qui trình hoạt động:
 Lắp thêm cái loa ở đầu
ống dẫn hơi
 Hơi phun ra đầu ống dẫn
hơi với vận tốc rất lớn, áp
suất tónh trong loa giảm
xuống , chất lỏng bên
ngoài loa ập vào đáy loa
vừa pha trộn với luồng
hơi phun ra vừa làm tắt
tiếng động.
Thiết bò đun nóng không có tiếng động
1. bể chứa ; 2. loa hỗn hợp; 3. ống dẫn hơi
2
3
1
12
 Phương pháp đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

Ưu điểm:
 Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp
Nhược điểm:
 Phải đưa thêm một lượng nước ngưng tụ vào trong chất lỏng
cần đun nó( pha loảng chất lỏng cần đun)
 Do đó phương pháp này chỉ dùng trong các trường hợp cho
phép pha loãng chất lỏng và không có phản ứng xảy ra giữa
chất lỏng và nước
Phương trình cân bằng nhiệt lượng
Lượng hơi cần thiết
2 2 2 2 2 2. 2. 2
. . . . . .
d c c tt
DI G C t DC t G C t Q

   
2 2 2 2
2 2
. ( ) .
.
C d tt
C
G C t t Q
D
I C t

 


13

2.2 Đun nóng bằng hơi nước gián tiếp
 Là phương pháp đun nóng, giữa hơi và chất lỏng có một tường
ngăn cách.Nhiệt từ hơi truyền qua tường để cung cấp cho chất
lỏng
 Được thực hiện trong nhiều loại thiết bò có cấu tạo khác nhau
như:thiết bò có vỏ bọc ngoài, loại ống xoắn , loại ống chùm,…
 Hơi nước sau khi cấp nhiệt cho chất lỏng qua tường thì
ngưng tụ lại thành nước ngưng, chảy ra khỏi thiết bò theo
đường ống riêng
 Dùng hơi nước bão hoà (chủ yếu) ít khi dùng hơi nước quá
nhiệt
 Chiều của lưu thể không ảnh hưởng đến quá trình trao đổi
nhiệt,người ta cho hơi vào thiết bò từ phía trên để nước ngưng
có thể chảy xuống dễ dàng.
 Lượng hơi cần thiết
2 2 2 2
. ( ) .
.
C d tt
n n
G C t t Q
D
I C t

 


. ( )
n n
Q DR D I C t

  
14
thiết bò trao đổi nhiệt loại
ống chùm
1.vỏ thiết bò truyền nhiệt ;
2.lưới đỡ ống;
3.ống truyền nhiệt ;
4.đáy thiết bò
15
16
2.2.1 Tháo nước ngưng
 Khi đun nóng bằng hơi nước gián tiếp thì cần phải tháo
nước ngưng ra một cách liên tục để thiết bò trao đổi nhiệt
làm việc bình thường,ổn đònh
 Chú ý:khi tháo nước ngưng là chỉ cho nước ngưng ra
mà không cho hơi ra khỏi thiết bò, nên phải dùng thiết
bò tháo nước ngưng
 Thiết bò tháo nước ngưng có loại làm việc liên tục ,
gián đoạn, áp suất cao, áp suất thấp…
17
2.2.2 Sơ đồ thiết bò tháo nước ngưng
Thiết bò tháo nước ngưng
đặt thấp hơn cửa tháo
nước ngưng ở thiết bò trao
đổi nhiệt (tối thiểu 0.5m)
Lắp thêm một đường ống
phụ để tháo nước ngưng
khi thiết bò (2) cần sửa
chữa , đảm bảo cho thiết
bò làm việc liên tục

Hơi
1.Thiết bò trao đổi nhiệt ; 2.thiết bò tháo
nước ngưng; 3.van; 4. đoạn ống phụ
18
2.2.3 Thiết bò tháo nước ngưng loại phao kín
 Cấu tạo & hoạt động
Phao kín (3) ở trong thiết bò,
nối với đòn bẩy(4)
Nước ngưng và hơi từ thiết bò
trao đổi nhiệt theo ống dẫn
(1) vào thiết bò tháo nước
ngưng
Nước ngưng tụ thì phao bò
nâng lên,tác động của đòn
bẩy(4) van (5) mở ra, nước
ngưng theo cửa tháo nước
ngưng (6) ra ngoài. Van (8)
tháo không khí hoặc khí
không ngưng khác ra ngoài.
Tay quay (7) theo chiều mũi
tên thì có tác dụng nhấc đòn
bẩy (4) lên
Dùng khi áp suất hơi trong
thiết bò lớn hơn 10 at
1.ống dẫn hơi;2. tấm chắn; 3.phao;4.đòn
bẩy;5.van;6.cửa tháo nước ngưng;7.tay quay;
8.van xả khí không ngưng tụ
19
2.2.4 Thiết bò tháo nước ngưng loại phao hở
 Cấu tạo và hoạt động

Phao hở có hình dạng cái cốc , dưới
đáy phao nối cứng với cần phao (3)
nối liên với van (5),trong có ống (4)
lắp cứng vào nắp của vỏ,đònh
hướng cho cần phao,luôn nhúng
trong nước tạo van thủy lực
Van 1 chiều (6) ngăn nước ngưng
chảy ngược lại vào cốc.van
(7)thông khí không ngưng đònh kỳ
Nước ngưng chảy vào vỏ(1), phao
nổi lên,đẩy van (5) đóng lại,rồi tràn
vào phao
Khi phao chìm xuống, van (5) mở
ra,nước ngưng bò đẩy qua ống(4) ra
ngoài ,chu kỳ được tiếp tục
7
6
5
4
3
2
1
1.vỏ ; 2.phao hở (cốc); 3.cần phao;4 ống dẫn nước
ngưng; 5.van; 6.van 1chiều; 7.van tháo khí
 Phao hở có vài ưu điểm hơn phao kín :
Theo quá trình thải nước gián đoạn có thể kiểm tra sự làm việc của thiết
bò,những phần chòu lực ma sát của nó không va chạm vào vỏ
20
2.2.5Thiết bò tháo nước ngưng loại rôngđen đỡ
 Lượng nước ngưng tháo ra ít

thay đổi,áp suất # 7at, nên dùng
thiết bò tháo nước ngưng loại
rôngđen đỡ
 Cấu tạo & hoạt động
Đóa có lỗ(1) lắp vào ống tháo
nước ngưng.Phía trước đóa có
lắp tấm lưới chắn rác hình chóp
để ngăn không cho các lỗ của
rôngđen bò tắc,bẩn
Nước ngưng sẽ chui qua các lỗ
ra ngoài.Có một lượng hơi nào
đó cũng lọt qua lỗ cùng với
nước ngưng,nhưng vì áp suất
không lớn nên lượng hơi mất
không đáng kể.
1
2
1.đóa có lỗ; 2.lưới chắn rác
21
3 Đun nóng bằng khói lò
 Ưu điểm:
 Được dùng rất phổ biến ở nước ta, đạt tới 1000C
 khói lò được tạo thành khi đốt cháy các nhiên liệu rắn,
lỏng,khí ở trong các lò đốt
 Nhược điểm:
 Hệ số cấp nhiệt nhỏ( <100 w/m².độ),thiết bò cồng kềnh
 Nhiệt dung riêng thể tích nhỏ
 Đun nóng không được đồng đều
 Khó điều chỉnh nhiệt độ đun nóng
 Khói lò thường có bụi và khí độc của nhiên liệu

 Đun nóng các chất dễ cháy ,dễ bay hơi thì không an toàn
 Trong khói luôn có lượng oxy dư ở nhiệt độ cao
 Hiệu suất sử dụng thiết bò thấp ,Hmax 30%
22
3.1 Nguyên tắc
 Khói lò được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu trong lò đốt (1),sau đó
đi vào phòng trộn (2),có thêm không khí lạnh vào để điầu chỉnh
nhiệt độ của khói lò.Lượng không khí cho vào phụ thuộc nhiệt độ
cần điều chỉnh để đun nóng
 Để giảm lượng oxy trong khói lò, dùng khí thải (khói lò sau khi đun
nóng) để trộn.
không khí
không khí
Nhiên liệu
Khí thải
1 2
3
4
Sơ đồ đun nóng bằng khói lò
1.lò đốt ; 2. phòng trộn; 3. thiết bò truyền nhiệt ; 4.quạt
23
3.2 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình đun nóng
 Lượng nhiệt đun nóng sản phẩm:
• qs = GsCs(tcs - tđs) , W
• Gs_lượng sản phẩm cần đun nóng, kg/s
• Cs_nhiệt dung riêng của sản phẩm , J/kg.độ
• tcs ,tđs _ nhiệt độ đầu & cuối của sản phẩm , C
 Lượng nhiệt tổn thất qua tường
• qt =


.F.(t – t0)
•

_ hệ số cấp nhiệt ,w/m² độ
• F_ bề mặt thành thiết bò , m²
• t_ nhiệt độ bề mặt ngoài của thành thiết bò, C
• t0_nhiệt độ môi trường xung quanh , C
24
3.3. Đun nóng bằng khói lò có tuần hoàn khí thải
 Khí thải ở thiết bò gia nhiệt sơ bộ (2) được quạt (3) hút về một
phần trộn với khói lò để điều chỉnh nhiệt độ. Một phần thải
qua ống (5),điều chỉnh lượng khí thải bằng van (6)
1. thiết bò đun nóng; 2. thiết bò gia nhiệt sơ bộ; 3.
quạt;4.ống dẫn khí;5.ống thải khí;6.khoá điều chỉnh
25
4 Đun nóng bằng dòng điện
Ưu điểm:
 Tạo được nhiệt độ cao (1500 ÷ 3200C)
 Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng và chính xác
 Hiệu suất cao,Hmax  95%
Nhược điểm
 Thiết bò phức tạp,giá thành cao
Quá trình được thực hiện trong các kiểu lò:lò điện trở,lò cảm
ứng,lò hồ quang