Giáo trình điều chỉnh cấp lỏng theo độ quá nhiệt hơi hút ra khỏi thiết bị bay hơi p6 pot

- 54 -





Vồùi lổu lổồỹng õaợ cho, quan saùt sổỷ thay õọứi dióỷn tờch cuớa tióỳt dióỷn ngang õổồỹc
bióứu thở bũng mọỹt phỏửn cuớa dióỷn tờch tồùi haỷn F
*
, tổùc laỡ f = F/F
*
thỗ thỏỳy rũng f laỡ õaỷi
lổồỹng nghởch õaớo cuớa lổu lổồỹng quy dỏựn q
*

vaỡ bũng :
f =

+
=


+
k
1k
k
2
k1
k1
*
2
1k
1k
2
F
F
(3-37)
Caùc quan hóỷ phuỷ thuọỹc trón õổồỹc dióựn õaỷt trón õọử thở hỗnh Hỗnh 3.9.
ọử thở naỡy cho ta thỏỳy rũng, õỷc tờnh
cuớa doỡng chỏỳt loớng chởu neùn õổồỹc chia ra
laỡm hai vuỡng : vuỡng doỡng chaớy dổồùi ỏm
trong phaỷm vi thay õọứi tổỡ 1 õóỳn
*
, vuỡng
trón ỏm trong phaỷm vi thay õọứi tổỡ

*
õóỳn
0. Trong vuỡng dổồùi ỏm tióỳt dióỷn cuớa raợnh seợ
giaớm khi hồi giaợn nồớ.
Trong vuỡng trón ỏm khi doỡng hồi
tng tọỳc õoỡi hoới phaới mồớ rọỹng dỏựn tióỳt dióỷn
cuớa raợnh.
Vồùi chuyóứn õọỹng õúng entrọpi tióỳt
dióỷn beù nhỏỳt cuớa raợnh ổùng vồùi traỷng thaùi tồùi
haỷn, tổùc laỡ khi tọỳc õọỹ cuớa doỡng chaớy C
1
= a
hay laỡ

= 1.
óứ dóự thỏỳy nguyón nhỏn phaới giaớm
tióỳt dióỷn ngang f ồớ vuỡng dổồùi ỏm vaỡ phaới
tng ồớ vuỡng trón ỏm, ta duỡng phổồng trỗnh
lión tuỷc dổồùi daỷng vi phỏn (3.7)

C
dC
v
dv
F
dF
=

vuỡng dổồùi ỏm
C

dC
>
v
dv
do õoù
F
dF
< 0 tổùc laỡ, tióỳt dióỷn ngang phaới giaớm (raợnh nhoớ
dỏửn).
vuỡng trón ỏm
C
dC
>
v
dv
vaỡ
F
dF
> 0 nghộa laỡ gia sọỳ cuớa thóứ tờch hồi trong quaù
trỗnh giaợn nồớ bừt õỏửu trọỹi hồn gia sọỳ tọỳc õọỹ vaỡ tióỳt dióỷn ngang cuớa doỡng tng lón (raợnh
to dỏửn).
Cọng thổùc (3.35) cuợng coù thóứ duỡng õóứ tỗm quan hóỷ phuỷ thuọỹc vaỡo aùp suỏỳt sau
ọỳng phun cuớa lổu lổồỹng hồi õi qua ọỳng phun nhoớ dỏửn vồùi tióỳt dióỷn ra F khọng õọứi.
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0

1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
0,90,80,70,60,50,40,30,20,1 0
f

a
a
*

f
*
a
a

*

Hỗnh 3.9 Sổỷ thay õọứi caùc thọng sọỳ hồi,
tọỳc õọỹ cuớa doỡng vaỡ tióỳt dióỷn tổồng õọỳi
cuớa ọỳng phun theo õọỹ giaợn nồợ (k=1,3)

- 55 -

ổồỡng cung tổồng ổùng Oab
õổồỹc thóứ hióỷn trón õọử thở hỗnh
Hỗnh.3.10. Nhaùnh õổồỡng cong ab
õaợ õổồỹc thổỷc nghióỷm kióứm chổùng.
Nhổng bừt õỏửu tổỡ tyớ sọỳ aùp suỏỳt



*
thổỷc tóỳ laỡ lổu lổồỹng hồi giổợ
khọng õọứi vaỡ bũng lổu lổồỹng tồùi
haỷn ( G = G
*
). Sổỷ khaùc nhau giổợa
lổu lổồỹng hồi thổỷc vaỡ lổu lổồỹng
tờnh theo cọng thổùc (3.35) cho ta
thỏỳy rũng trong vuỡng
*
= 0,546
õóỳn = 0 khọng thóứ ổùng duỷng
phổồng trỗnh lión tuỷc õổồỹc, trong
khi vỏựn coi tióỳt dióỷn ồớ õỏửu ra cuớa
ọỳng phun laỡ khọng õọứi.
Quaớ vỏỷy, trón cồ sồớ cuớa phổồng trỗnh lión tuỷc cọng thổùc (3.35) seợ õuùng, nóỳu
vồùi caùc thọng sọỳ ban õỏửu õaợ cho, aùp suỏỳt ồớ tióỳt dióỷn ra cuớa ọỳng phun bũng aùp suỏỳt p
1
,

tổồng ổùng vồùi tyớ sọỳ aùp suỏỳt
1
.
Ta seợ xem trong tỗnh huọỳng naỡo thỗ coù thóứ thổỷc hióỷn õổồỹc õióửu kióỷn ỏỳy. Bióỳt
rũng, sổỷ lan truyóửn aùp suỏỳt trong mọi chỏỳt õaỡn họửi dióựn ra vồùi tọỳc õọỹ ỏm thanh a. Nóỳu
doỡng hồi thoaùt ra khoới mióỷng ọỳng phun vồùi tọỳc õọỹ C
1
thỗ tọỳc õọỹ lan truyóửn aùp suỏỳt
theo hổồùng ngổồỹc chióửu vồùi doỡng hồi seợ laỡ a
1
- C
1
. Cho nón sổỷ lan truyóửn aùp suỏỳt
ngổồỹc doỡng chố coù thóứ xaớy ra trong trổồỡng hồỹp C
1
< a
1
. Tổỡ luùc, khi C
1
õaỷt õổồỹc tọỳc
õọỹ ỏm thanh, tổùc laỡ C
1
= a
*
, traỷng thaùi hồi ồớ tióỳt dióỷn bỏỳt kyỡ cuớa ọỳng phun nhoớ dỏửn seợ
khọng coỡn phuỷ thuọỹc vaỡo traỷng thaùi hồi sau ọỳng phun nổợa. Sổỷ giaợn nồớ cuớa hồi tổỡ aùp
suỏỳt tồùi haỷn p
*
õóỳn aùp suỏỳt p
1

< p
*
seợ xaớy ra sau ọỳng phun, õọửng thồỡi vồùi moỹi giaù trở
cuớa p
1
< p
*
taỷi tióỳt dióỷn cuớa ọỳng phun aùp suỏỳt p
*
vaỡ lổu lổồỹng hồi giổợ khọng õọứi vaỡ
bũng lổu lổồỹng tồùi haỷn G
*
.
Nhổ vỏỷy, khi xaùc õởnh lổu lổồỹng hồi õi qua ọỳng phun nhoớ dỏửn chố coù thóứ duỡng
cọng thổùc (3.35) trong phaỷm vi thay õọứi

tổỡ õóỳn

*
.
Coù thóứ thay õọứi cọng thổùc (3.36) bũng cọng thổùc gỏửn õuùng trón cồ sồớ cho rũng
õổồỡng ab (H 3.10) laỡ cung enlip. Ta coù
q =
2
*
*
2
*o
*1
*

)1(21
1
1
pp
pp
1
G
G


=










=
(3.38)
G



=

1

,
0
0

b

a

G

=
p

1

p

o

= 0,546
*


Hỗnh 3.10 ọử thở vóử sổỷ thay õọứi lổu lổồỹng
hồi tuỡy thuọỹc vaỡo tyớ sọỳ aùp suỏỳt

- 56 -

Trong ráút nhiãưu trỉåìng håüp tênh toạn thỉûc tãú cäng thỉïc (3.38) â cho ta kãút qu
khạ chênh xạc.
Trong thỉûc tãú, nhỉ thê nghiãûm â chỉïng minh, lỉu lỉåüng håi tåïi hản khäng
bàòng lỉu lỉåüng håi tênh toạn theo quạ trçnh l tỉåíng, âàóng entropi.
T säú ca lỉu lỉåüng thỉûc tãú trãn lỉu lỉåüng l thuút gi l hãû säú lỉu lỉåüng
µ


µ
=
t*
*
G
G

V G
*
= µG
*t
= µG
*
o
o
1k
1k
v
p
1k

2
k
−
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
(3-39)
Âäúi våïi håi quạ nhiãût µ = 0,97 ÷ 0,95, tỉïc l bẹ hån 3 ÷5% so våïi khi tênh toạn
theo cäng thỉïc
G = 0,667F
*
q
o
o
v
p

Trong chuøn âäüng ca håi bo ha nãúu trảng thại håi ban âáưu gáưn våïi âỉåìng
cong giåïi hản trãn, theo kãút qu ca nhiãưu thê nghiãûm, lỉu lỉåüng håi tåïi hản qua äúng
phun s låïn hån lỉu lỉåüng håi tênh toạn theo cäng thỉïc
G = 0,635F
*
q
o
o

v
p

Mỉïc tàng áúy cọ thãø âảt tåïi gáưn 2 ÷ 5 % v Stodola â gii thêch ràòng âọ l do
sỉû quạ lảnh ca håi khi gin nåí trong äúng phun.
Qu váûy, khi håi chuøn âäüng våïi trảng thại quạ nhiãût nhẻ v bo ha, quạ
trçnh tảo thnh git nỉåïc v trao âäøi nhiãût trong häùn håüp håi khä v phán tỉí nỉåïc
chỉa âỉåüc hon thiãûn, vç thåìi gian m dng âi qua âoản nh dáưn ca äúng phun l quạ
ngàõn. Cho nãn, thỉûc cháút åí miãûng ra ca äúng phun cọ âäü áøm bẹ hån so våïi quạ trçnh
chy l thuút.
Nhiãưu thê nghiãûm â chỉïng minh ràòng, sỉû tảo thnh git nỉåïc khi håi bo ha
gin nåí
thỉåìng xy ra sau giåïi hản äúng phun v phán phäúi khäng âãưu theo tiãút diãûn
dng chy, cho nãn lỉu lỉåüng håi bo ha thỉûc tãú låïn hån håi âỉåüc tênh theo cäng
thỉïc åí trãn âäúi våïi håi bo ha.
Hãû säú lỉu lỉåüng trong chuøn âäüng ca håi bo ha cọ thãø láúy gáưn bàòng

µ
=1,02
÷
1,05.

3.3- Cạc täøn tháút nàng lỉåüng trong dng chy thỉûc
Trong dng thỉûc bao giåì cng cọ täøn tháút. Nhỉng täøn tháút ny phủ thüc vo
hçnh dạng ca rnh hồûûc dy cạnh, vo cạc thäng säú mäi cháút v mäüt säú úu täú khạc.

- 57 -

Trong trổồỡng hồỹp naỡy coù thóứ sổớ duỷng phổồng trỗnh õọỹng lổồỹng (3.13), nóỳu bióỳt lổỷc
caớn doỡng S. Phổồng trỗnh baớo toaỡn nng lổồỹng (3.16) thỗ coù thóứ sổớ duỷng cho trổồỡng
hồỹp coù vaỡ khọng coù tọứn thỏỳt.
ọỳi vồùi doỡng lyù tổồớng, khi khọng coù trao õọứi nhióỷt vồùi mọi trổồỡng bón ngoaỡi,
nng lổồỹng cuớa hồi giaợn nồớ ồớ õỏửu ra khoới ọỳng phun seợ laỡ :
t1o
2
o
2
t1
ii
2
C
2
C
+= (3-40)
(kyù hióỷu caùc entanpi õaợ dỏựn trón hỗnh Hỗnh 3.6. Trong quaù trỗnh thổỷc mọỹt phỏửn
õọỹng nng bở taớn õi vaỡ truyóửn cho mọi chỏỳt dổồùi daỷng nhióỷt.
ọỹng nng thổỷc tóỳ
22
2
1
2
1
t
C
C
<

1o
2
o
2
1
ii
2
C
2
C
+=
(3-41)
Lỏỳy hióỷu sọỳ cuớa (3.40) vaỡ (3.41) ta coù:
to
t
C
ii
CC
h
1
2
1
2
1
2
=

=
(3.42)

où laỡ tọứn thỏỳt trong daợy ọỳng phun laỡm cho entanpi ồớ õỏửu ra khoới daợy caùnh tng
lón (i
1
> i
1t
).
óứ so saùnh doỡng thổỷc vồùi doỡng lyù thuyóỳt ta duỡng khaùi nióỷm vóử hóỷ sọỳ tọỳc õọỹ

.
Tọỳc õọỹ trung bỗnh cuớa doỡng thổỷc coù thóứ bióứu thở bũng :
C
1
=

C
1t
(3.43)
Trong õoù < 1
Thay caùc õaỷi lổồỹng vaỡo (3.42), ta coù bióứu thổùc sau õỏy cho caùc tọứn thỏỳt trong
daợy ọỳng phun :

)1(
2
C
h)1(
2
C
1
1
2

C
h
2
2
o
o
2
2
t1
2
2
1
C









+==

=
(3.44)
Cuợng coù thóứ duỡng tọứn thỏỳt nng lổồỹng :
2
t1
1
2
t1
C
C
C
C
1
2
C
h








=

=

(3.45)
hay laỡ :








+=
2
C
hh
2
o
oCC
(3.46)
Sổỷ lión hóỷ giổợa hóỷ sọỳ tọỳc õọỹ vaỡ hóỷ sọỳ tọứn thỏỳt nhổ sau :


C
= 1 -

2
(3.47)
=
C
1
(3.48)

- 58 -





Hiãûu säú η
C
= 1 - ζ
C
(3.49)
l hiãûu sút ca dng.
Nhỉỵng hãû säú â liãût kã thỉåìng âỉåüc ạp dủng cho sỉû thay âäøi cúi cng ca
trảng thại v âãø âạnh giạ täøn tháút täøng. Âäúi våïi cạc dy äúng phun hiãûn âải, våïi chiãưu
cao vỉìa phi v âỉåüc gia cäng cáøn tháûn thç täøn tháút khäng låïn làõm. Hãû säú täúc âäü
thỉåìng åí mỉïc ϕ = 0,96 ÷ 0,98 v tỉång ỉïng hãû säú täøn tháút ζ
C
= 8 ÷ 4%.
Do cọ täøn tháút m quạ trçnh gin nåí s chãûch khi âỉåìng thàóng entropi v
nghiãng vãư phêa tàng entropi (xem Hçnh 3.6). Sỉû chãnh lãûch áúy cng låïn khi täøn tháút
trong dng cng cao. Trong trỉåìng håüp giåïi hản cọ thãø coi ràòng âäüng nàng hon ton
máút âi v biãún thnh nhiãût. Lục ny hiãûu säú entanpi åí âáưu v cúi quạ trçnh gin nåí s
bàòng khäng.
i
o
- i
1
= 0 (3-50)
Quạ trçnh nhỉ váûy gi l qui trçnh tiãút lỉu. Nãúu b qua hiãûu säú âäüng nàng åí

âáưu vo ra âáưu ra (cäng thỉïc 3.50), thç âiãøm âáưu v cúi quạ trçnh s nàòm trãn âỉåìng
âàónh entanpi (âỉåìng thàóng gảch trãn hçnh Hçnh 3.11)
Khi xẹt cạc quạ trçnh ca dng chy
cọ täøn tháút (Hçnh 3.11), ta tháúy ràòng, khäng
lãû thüc vo tênh cháút cạc täøn tháút, trong
cạc quạ trçnh dng chy khạc nhau, bao giåì
cng âảt âỉåüc mäüt täúc âäü tåïi hản nhỉ nhau,
v nọ chè phủ thüc vo cạc thäng säú hm
âàóng entropi m thäi.
Tháût váûy, täúc âäü ám thanh âỉåüc xạc
âënh båíi âàóng thỉïc a =
kpv
v giỉỵ khäng
âäøi khi têch pv khäng âäøi. Vç thãú, vë trê hçnh
hc ca cạc âiãøm täúc âäü ám thanh trãn gin
âäư i-s l âỉåìng entanpi khäng âäøi i
*
=
const.
Âiãưu ny tha mn phỉång trçnh (3.2)
Nhiãût giạng tỉång âỉång ca täúc âäü tåïi hản :
h
*
=
2
kpv
2
a
2
=

cng giỉỵ khäng âäøi âäúi våïi trỉåìng håüp täúc âäü dỉåïi ám, ỉïng våïi i
*
= const
Váûy l, våïi trảng thại ban âáưu ca dng bë hm täúc âäü tåïi hản s âảt âỉåüc khi
trong quạ trçnh gin nåí entanpi s gim xúng âãún i
*
= i
O
- h
*

i

s

h
p

x
i

ο
i

p

ο
t

ο

∗
*
p

∗
p
'

a
a

=

c
o
n
s
t

p
'

1
Hçnh 3.11 Âỉåìng täúc âäü tåïi hản
khäng âäøi trãn âäư thë i-s