GIÁO TRÌNH THIẾT bị TRAO đổi NHIỆT

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TÀU THỦY

1.1. Khái niệm về các thiết bị trao đổi nhiệt
1.1.1 Khái niệm về thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy.
Thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy là thiết bị được lắp đặt trên tàu thủy dùng để truyền nhiệt từ chất
mang nhiệt có nhiệt độ cao sang chất mang nhiệt có nhiệt độ thấp.
Thiết bị trao đổi nhiệt lắp đặt trên tàu thủy chủ yếu là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, nghĩa là các
chất mang nhiệt được ngăn cách với nhau qua bề mặt rắn.
1.1.2 Công dụng thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy


Hâm nóng nhiên liệu nặng (dầu HFO) trước khi cấp vào cho động cơ điêzen và nồi hơi.



Hâm nước cấp cho nồi hơi.



Sấy nóng không khí trước khi cấp vào buồng đốt nồi hơi.



Làm mát dầu bôi trơn cho động cơ và các thiết bị máy móc phụ.



Làm mát nước ngọt tuần hoàn làm mát cho động cơ.



Làm mát gió tăng áp cho động cơ điêzen



Làm mát không khí nén trước khi nạp vào chai gió.



Làm ngưng tụ hơi nước và công chất lạnh.



Phục vụ cho sinh hoạt thuyền viên như làm mát không khí về mùa hè, sưởi nóng không khí về mùa
đông, hâm nóng nước sinh hoạt.
1.1.3. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt
 Phân loại theo chiều chuyển động của môi chất: loại cùng chiều, loại ngược chiều
 Phân loại theo công dụng của thiết bị: bình ngưng, bình bốc hơi, bình làm mát, bầu hâm, thiết bị
chưng cất….
 Phân loại theo sự hoạt động của môi chất: môi chất trong thiết bị hoạt động theo chu kỳ hoặc liên
tục.
 Phân loại theo nguyên lý làm việc của thiết bị:
+ Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn hoạt động liên tục
+ Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động theo chu kỳ
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tiếp xúc
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp.
1.2 Một số thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng ở trên tàu thủy
1.2.1 Thiết bị làm mát:

Trong bầu làm mát bao gồm chùm ống đồng thẳng , tròn(4), hai đầu ống được nong lên hai mặt sang
(10) và (13). Nước biển chảy trong ống, nước ngọt chảy bên ngoài ống.
Nước biển lưu động theo hai hành trình, nước ngọt lưu động theo 6 hành trình ngang qua chùm ống.
Mặt sàng (10) cố định bởi bích của thân và bích của khoang nước biển phía đầu nắp (9). Mặt sàng
(13) được tự do để các ống giãn nở vì nhiệt nên gọi là mặt sàng di động, và nhờ gioăng làm kín ở đầu mà
`

1


nước ngọt không dò lọt sang nước biển và ngược lại. Việc sử dụng các kết cấu như vậy cho phép các ống
giãn nở dài không làm biến dạng thân bầu.

Hình1.1: Bầu làm mát nước ngọt

1.2.2 Thiết bị ngưng tụ:

Hình 1.2 Bầu ngưng hơi nước

1- Nắp trước
2- Đường nước ngọt vào
3- Vỏ bầu
4- Ống nước biển
5- Vách ngăn
6-Thanh chằng hằng
7- Đường nước ngọt ra

1. Đường nước biển vào
2. Đường nước biển ra
3. Đường hơi nước vào

4. Ống nước làm mát
5. Mặt sang

8. Đường nước biển ra
9- Nắp sau
10- Mặt sàng cố định
11- Đường nước biển vào
12- Bích xả cặn
13- Mặt sàng di động
14- Kẽm chống ăn mòn.

6. Nắp bầu
7. Bơm nước ngưng
8. Bơm nước biển
9. Bơm chân không
10. Bộ làm lạnh không khí.

Quá trình trao đổi nhiệt từ hơi nước đến nước biển làm mát được thực hiện qua bề mặt trao đổi nhiệt
của chùm ống. Hơi trong bầu ngưng được ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống còn nước biển chảy phía
trong ống.
Để ngưng tụ hơi sau khi đi công tác dùng cho các thiết bị phụ như: Hâm sấy, điều hòa nhiệt độ, tua
bin lai bơm hàng (trên các tàu chở dầu), và các cơ cấu khác… thì người ta sử dụng các bầu ngưng không
cần có độ chân không, tức là áp suất trong bầu ngưng lớn hơn áp suất khí quyển.

`

2


Để ngưng tụ hơi nước sau khi đi công tác về ở các tua bin hơi chính, cần phải có độ chân không

trong bình ngưng, do đó không khí có thể dò lọt vào trong bình ngưng qua các mối nối, mối lắp ghép. Do
vậy để tạo ra và duy trì độ chân không trong bình ngưng cần phải có các hệ thống phục vụ cho thiết bị
ngưng tụ:


Hệ thống tuần hoàn: được trang bị bơm để cấp nước biển làm mát bình ngưng.



Hệ thống nước ngưng: có trang bị bơm nước ngưng để hút nước ngưng tụ ra ngoài.



Hệ thống không khí: có trang bị bơm chân không để rút không khí trong bình ngưng.

Với bình ngưng không có độ chân không thì nước ngưng và không khí có thể tự chảy ra ngoài (do
chênh áp).
1.2.3Thiết bị chưng cất nước ngọt
Trên tàu biển thường trang bị thiết bị chưng cất để chưng cất nước ngọt từ nước biển để bổ xung
nước cho nồi hơi và hệ động lực điêzen, và để bổ xung nước uống và sinh hoạt cho thuyền viên.
Nước ngọt từ hệ thống làm mát của động cơ diesel hoặc hơi nước trích từ tua bin theo đường ống dẫn
(1) để vào bề mặt hâm nóng của bầu bay hơi (2), nhiệt độ của nước hâm nóng này nằm trong khoảng từ
60÷75 0C. Cần phải giữ độ chân không trong buồng bay hơi (2) để nước biển sôi và bay hơi trong khoảng
nhiệt độ từ 40÷55 oC. Độ chân không trong buồng bay hơi (2) được tạo thành bởi nước biển làm mát đi
vào bộ phận ngưng tụ kiểu bề mặt (3) chảy trong các ống trao đổi nhiệt (5),bơm chân không (4) và bơm
nước ngưng (6).
4

1. Nước ngọt làm mát đ/c D vào

3

2

2. Buồng bay hơi
3. Bộ ngưng tụ
kiểu bề mặt
4. Bơm chân không

1

5
8

7

5. Nước làm mát bình ngưng
6. Bơm nước ngưng
7. Đường nước biển vào
8. Bơm nước muối

6
Hình 1.3: Hệ thống chưng cất nước ngọt

Nước biển theo đường ống (7) được cấp vào buồng bay hơi (2), một phần nước biển được bay hơi,
hơi nước này ra khỏi bầu bay hơi (2) đi vào bộ ngưng tụ (3) và ở đó hơi nước được ngưng tụ thành nước
chưng cất, nước chưng cất được đưa ra ngoài bằng bơm nước ngưng (6), phần còn lại của nước biển tạo
thành nước muối (do độ ngậm muối tăng) được rút ra ngoài bằng bơm nước muối (8). Trong một số thiết
bị bay hơi việc xả nước muối được thực hiện bằng bơm ejector mà môi chất công tác trong bơm là nước
ngoài mạn.

`

3


Chương 2
THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
2.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình ngưng tụ
2.1.1 Độ chân không và áp lực trong bầu ngưng:
Độ chân không trong bầu ngưng (h) có thể được đo bằng chân không kế thủy ngân dạng chữ U (hình
vẽ).
Chân không kế, một đầu nối thong với bầu ngưng, một đầu thông với khí quyển.
Nếu áp suất khí quyển b đo bằng baromet thủy ngân và h là độ chân không trong bình ngưng, thì áp
suất tuyệt đối trong bình ngưng là: P = b – h (mmHg) hoặc P = (b – h)/7,5 (kPa)

Hình 2.1 Đo độ chân không trong bầu ngưng

vì 1kPa = 7.5 mmHg
hoặc P = (b – h)/735,6 (kg/cm2);
vì 1kg/cm2 = 735,6 mmHg
Áp suất tuyệt đối trong bình ngưng được đo bằng thiết bị (hình2.1).
Đầu bên phải của chân không kế được nối thông với bầu ngưng, đầu ống bên trái của chân không kế
được hàn nối với một đầu ống của baromet, áp suất tuyệt đối P của bầu ngưng tác dụng lên bề mặt thủy
ngân. Độ chênh mực thủy ngân trong nhánh phải và trái của ống chữ U chính là áp suất tuyệt đối trong
bầu ngưng P (mmHg).
Áp suất trong bầu ngưng ảnh hưởng chủ yếu đến công suất và tính kinh tế của tua bin hơi nước. Công
suất trên trục tuabin (khi không thay đổi lượng hơi tiêu thụ) tỷ lệ thuận với nhiệt giáng đoạn nhiệt Ha và
hiệu suất tương đối có ích ηe; Ha↑ khi áp suất trong bầu ngưng↓ và ngược lại.
2.1.2 Lượng không khí lọt vào bầu ngưng:

Không khí lọt vào bầu ngưng chủ yếu qua các chỗ nối ống và các chỗ lắp các thiết bị không được kín
nơi mà áp suât nhỏ hơn áp suất khí quyển. Không khí lọt vào hỗn hợp với hơi nước đi vào bình ngưng và
về két nước cấp rồi hòa tan với nước cấp nồi gây ăn mòn các chi tiết của nồi hơi.
Đặt ε = Gkk/Gh( %)
Với Gh(kg/h) là lượng hơi nước ngưng tụ
Gkk(kg/h) là lượng không khí lọt vào bầu ngưng
ε gọi là hàm lượng không khí tương đối, nó phụ thuộc vào chất lượng lắp ráp, bảo dưỡng sau khi lắp
đặt, dạng bầu ngưng , công suất của các thành phần.
Gkk được dùng để tính toán thiết bị hút không khí ra ngoài, thường năng suất tính toán của thiết bị
hút không khí lớn hơn 2 lần lượng không khí lọt vào bầu ngưng ở chế độ khai thác định mức của thiết bị.
`

4


2.1.3 Hỗn hợp hơi nước – không khí và nhiệt độ hơi trong bầu ngưng
Hình vẽ biểu diễn: Sự thay đổi áp suất riêng phần của hơi nước (Ph) không khí (Pkk), hàm lượng
không khí tương đối (ε) và nhiệt độ hơi (th) theo chiều chuyển động của hỗn hợp hơi nước-không khí từ
trên xuống trong bầu ngưng.
Giả sử ở chế độ làm việc ổn định của bầu ngưng, lượng hơi nước đi vào bầu ngưng là Gh và lượng
không khí là Gkk với áp suất P (kPa)
Gh + Gkk

t; ε

P
th

P ≈ Ph

ε
Ph’

P’= Ph’+ Pkk’

P”= Ph”+ Pkk”

Ph”

Pkk”

P”
Gh”+ Gkk

th’

Pkk’

∆Ph

ε”
”
tk= th”

∆tk

Hình 2.2. Sự thay đổi áp suất, nhiệt độ, thành phần hỗn hợp trong bầu ngưng

Theo Định luật Đantôn ta có: P = Ph + Pkk (kPa)

(1)

Lưu ý: định luật Đantôn chỉ đúng cho hỗn hợp khí không chuyển động, nhưng có thể sử dụng cho
hỗn hợp hơi nước-không khí chuyển động trong bầu ngưng với sai số không đáng kể nên trong tính toán
có thể bỏ qua.
Ta có: Pkk.Vkk = Gkk.Rkk.Tkk

(2)

và

(3)

Ph.Vh = Gh.Rh.Th
Với: Vkk , Vh (m3/h) là thể tích của không khí và hơi chảy vào bầu ngưng.

Gh + Gkk
P≈ Ph

Gh” + Gkk

ε ; th

P”= Ph”+ Pkk”

ε”; th”
3
2

P’= Ph’+ Pkk’

1-Nước ngưng
2-bộ làm lạnh không khí
3- Ống hút không khí tao độ chân không.

2

ε’; th’

1

t

k hơi-nước trong bầu ngưng
Hình 2.3 Sơ đồ đường đi của hỗn hợp

`

5


Rkk = 0,287 (kJ/ kg.oK) là hằng số chất khí của không khí.
Rh = 0,461 (kJ/ kg.oK) là hằng số khí của hơi nước bão hòa.
Tkk , Th ( 0K )là nhiệt độ của không khí và hơi nước.
Mặt khác ta có: Vkk= Vh và Tkk = Th(vì thể tích và nhiệt độ của không khí và hơi nước trong cùng
một hỗn hợp bằng nhau).
và Rkk/Rh = 0,622; ε = Gkk/Gh
Chia (2) cho (3) ta có: Pkk/Ph = 0,622.ε hay Pkk = 0,622.ε.Ph

(4)

Kết hợp (1) và (4) ta được: P = (1+ 0,622.ε).Ph

(5)

Xét theo chiều chuyển động của hỗn hợp hơi nước từ trên xuống trong bầu ngưng thì hàm lượng
không khí tương đối tăng dần (vì lượng hơi nước trong hỗn hợp giảm dần do hơi nước được ngưng tụ
dần, còn lượng không khí không thay đổi).
Khi hỗn hợp hơi nước-không khí bắt đầu đi vào bầu ngưng, hàm lượng không khí tương đối ε = 10%,
thậm chí 1%, nên khi tính toán ta có thể coi P = Ph.
Do có tổn thất áp suất của hỗn hợp hơi nước-không khí nên áp suất tổng ở cửa xả không khí ra là P”<
P.
Độ chênh áp suất ∆P = P- P” gọi là tổn thất áp suất hơi nước của bầu ngưng.
Theo chiều hơi nước ngưng tụ ε↑ dần và áp suất tổng P↓ dần vì Ph↓ dần còn Pkk↑ dần. Ph↓ dần thì th
cũng giảm đi tương ứng.
Dự thay đổi áp suất của hỗn hợp P, áp suất riêng phần của hơi nước Ph và không khí Pkk , nhiệt độ
hơi nước th và ε được biểu diễn trên đồ thị (hình vẽ).
Tóm lại, Theo chiều chuyển động của hỗn hợp hơi nước-không khí và ngưng tụ của hơi, th ↓ dần vì
Ph↓ dần nguyên nhân là do sự có mặt của không khí.
2.1.4 Độ quá lạnh của nước ngưng:
Độ chênh giữa nhiệt độ hơi bão hòa (th) ở áp suất P của hỗn hợp hơi nước-không khí khi đi vào bình
ngưng và nhiệt độ ngưng tụ (tk) gọi là độ quá lạnh của nước ngưng.
∆tk = th – tk (oC)
Độ quá lạnh của nước ngưng là do Ph và th giảm bởi vì sự có mặt của không khí và sức cản hơi nước
của bầu ngưng.
Trên hình vẽ là bình ngưng với sự thải nước ngưng và không khí riêng biệt, hơi nước ngưng được kết
thúc trong bộ làm lạnh không khí (2). Giả sử ở chế độ làm việc ổn định của bầu ngưng, lượng hơi bão hòa
và lượng không khí đi vào bầu ngưng ở áp suất P là Gh và Gkk , từ bộ làm lạnh không khí có áp suất P” =
Ph” + Pkk” hỗn hợp hơi nước không khí được thải ra gồm Gkk và Gh” của hơi nước bão hòa. Hàm lượng
không khí tương đối khi vào bầu ngưng ε = Gkk/Gh; còn hàm lượng không khí tương đối của chỗ thoát ra

của hỗn hợp hơi nước-không khí là ε” = Gkk/Gh”. Trên bề mặt nước ngưng của bộ phận thu gom nước
ngưng có áp suất là P’ = Ph’ + Pkk”, hàm lượng không khí tương đối của hỗn hợp là ε’.
Khi tồn tại sức cản của sự chuyển động của hỗn hợp hơi nước-không khí thì P”< P’< P.
Chính vì vậy sự ngưng tụ của hơi nước được kết thúc trong bộ làm lạnh của không khí, tức ε’ < ε”, do
vậy trên vùng bề mặt nước ngưng ở bộ phận thu nước ngưng, áp suất tổng của hỗn hợp hơi nước-không
khí P’tăng lên còn hà

`

6


m lượng không khí tương đối ε’ nhỏ hơn so với ε” ở chỗ hỗn hợp hơi nước-không khí được thải ra từ
bầu ngưng.
Từ phương trình P = (1+ 0,622.ε).Ph ta thấy Ph’ và th’ trong hỗn hợp trên mực nước ngưng tụ sẽ
tăng lên so với hỗn hợp hơi nước được thải ra từ bình ngưng. Nhiệt độ ngưng tụ tk ở trong bộ phận thu
nước ngưng có thể bằng th’ còn độ quá lạnh của nước ngưng là 3-5 oC.
Độ quá lạnh của nước ngưng phụ thuộc vào:






bkk; bo2 ; by [mg/l]

Kết cấu của bầu ngưng;
Tải trọng bầu ngưng;
Nhiệt độ nước làm mát;
Sự hoạt động của hệ thống hút không khí, hệ thống tuần hoàn, hệ thống nước35ngưng;

Sự bảo quản bầu ngưng.
30
2.1.5 Độ hòa tan của O2 và các khí khác vào trong nước:
bkk
Theo định luật Genpi: lượng không khí hay chất khí khác b (mg/l) hòa tan vào trong nước đến mức
25
bão hòa tỷ lệ thuận với hệ số hòa tan của khí ψk
Pkk
(mg/l.KPa) và áp suất riêng phần của khí Pk’
(KPa) trên bề mặt của nước.
20
b = ψk. Pk’

Trên hình vẽ ta thấy, khi tăng nhiệt độ của
nước thì tri số hệ số hòa tan giảm đi, còn khi tăng
đáng kể nhiệt độ của nước thì hệ số hòa tan lại
tăng.
Trong hệ thống hở, tức là két chứa thông với
khí quyển, áp suất tổng trên bề mặt nước bằng
tổng áp suất riêng phần của không khí và hơi
nước.

100
80

15

60
bO2

10

40

5

20

0
20

40
60
80
100
T hòa
[oC]tan của Ôxy, Nitơ, không khí
Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn hệ số

Pkk; Po2 ; Py

Py

`

7


Po2
by

Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lượng hòa tan không khí (Pkk ), Ôxy (Po2 )và khí
axítcácbonic (Py ) vào nhiệt độ của nước ở áp suất khí quyển

Khi nhiệt độ nước bằng 0 thì áp suất riêng phần của hơi nước bằng 0, còn áp suất không khí (Pkk)
bằng áp suất khí quyển, cùng với sự tăng nhiệt độ nước, áp suất riêng phần của hơi nước tăng lên, còn áp
suất riêng phần của không khí và ôxy giảm
Vì vậy theo phương trình b = ψk. Pk’, hệ số hòa tan của ôxy và không khí khi hòa tan đến mức bão
hòa vào trong nước sẽ tăng khi nhiệt độ của nó giảm
1.1.6. Số lượng hỗn hợp hơi nước-không khí được thải ra khỏi bình ngưng:
Hỗn hợp hơi nước-không khí được thải ra khỏi bình ngưng ở bộ làm lạnh không khí. Khi nhiệt độ
giảm làm thể tích hỗn hợp hơi nước-không khí và khí không ngưng tụ giảm nên năng suất và chi phí năng
lượng của thiết bị hút khí giảm.
Gọi Ghh (Kg/h) là số lượng của hỗn hợp hơi nước-không khí được thải ra khỏi bầu ngưng.
Ta có: Ghh = Gkk+ Gh” = (1 + 0,622.Ph”/Pkk”)Gkk
Với Ph”; Pkk” là phân áp suất của hơi nước và không khí trong hỗn hợp thải ra ngoài.
Thể tích của hỗn hợp thải ra: Vhh= Vkk= Vh” = (Rkk.Tkk.Gkk)/Pkk”
Lượng hơi thải ra ngoài cùng hỗn hợp là: Gh” = Vhh/vh
Trong đó vh (m3/kg) là thể tích riêng của hơi bão hòa ở thh
Để có được nhiệt độ thấp của hỗn hợp hơi nước-không khí thải thì chùm ống của bộ làm lạnh không
khí được bố trí ở hành trình đầu của đường nước làm mát.
Khi đó thh= t1 + (3÷8) oC
Trong đó: t1- Nhiệt độ nước làm mát vào bầu ngưng.
Áp suất của hỗn hợp hơi nước-không khí ra khỏi bầu ngưng được xác định theo công thức:
Phh = P - ∆P
Với P- áp suất tuyệt đối của hơi khi vào bầu ngưng
và ∆P- tổn thất áp suất hơi nước của bầu ngưng (sức cản thủy lực của hơi)
Lưu ý: Ph’ và vh được xác định từ bảng hơi nước bão hòa theo nhiệt độ hỗn hợp (t hh) còn áp suất
riêng phần của không khí Pkk” được xác định như sau:
Pkk” = Phh - Ph”

2.2. Phân loại bầu ngưng:
2.2 1. Theo chất ngưng tu:
Bầu ngưng hơi nước.

Bầu ngưng công chất lạnh.

2.2.2 Theo công dụng:




Bầu ngưng chính: Ngưng tụ hơi sau khi công tác ở các máy hơi chính, tua bin hơi chính.
Bầu ngưng phụ: Ngưng tụ hơi sau khi công tác ở các máy phụ
Bầu ngưng ở các thiết bị chưng cất nước ngọt.

2.2.3. Theo quá trình trao đổi nhiệt


`

Bầu ngưng hỗn hợp: Hơi ngưng tụ và nước làm mát trộn lẫn vào nhau xem hình vẽ bầu ngưng
hỗn hợp.
8


Thuận chiều

Ngược chiều

Hơi

Không khí
Nước

Nước
làm
mát

Hơi

Không
khí

ngưng

Nước ngưng

Nước ngưng

Hình 2.6. Phân loại bầu ngưng theo quá trình trao đổi nhiệt


Bầu ngưng gián tiếp: hơi ngưng truyền nhiệt cho nước làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt, xem
hình vẽ sơ đồ bầu ngưng gián tiếp

2.2.4. Theo áp suất trong bầu ngưng:



Bầu ngưng áp suất: Ph ≥ Pkq

Bầu ngưng chân không: Ph < Pkq

2.2.5.Theo hệ thống xả không khí và khí không ngưng tụ:



Bầu ngưng không có hệ thống xả khí.
Bầu ngưng có hệ thống xả khí.
Hơi

Hơi
Nước

Hơi
Nước

Nước
Hình 2.7. Phân loại bầu ngưng theo chiều
chuyển động nước làm
mát

2.2.6. Theo chiều chuyển động của dòng nước làm mát:








`

Bầu ngưng loại 1chiều
Bầu ngưng loại đổi chiều 1 lần
Bầu ngưng loại đổi chiều nhiều lần:
Bầu ngưng với dòng hơi đi xuống (hình a)
Bầu ngưng với dòng hơi đi lên (hình b)
Bầu ngưng với dòng hơi đi sang hai bên (hình c)
Bầu ngưng với dòng hơi đi về tâm (hình d)

9


Kh

Không khí
Hơi

Hơi

Không khí

(4)

(2)

(4)

(1)

Không khí

Nước ngưng

(2)

(2)

Hình b

Hơi

(1)

(1)

Nước ngưng
Hình a

(2)

(1)

Hơi

(2)

(2)

(1)

(1)

(3)

(2)

(1)

Không khí
Không khí
Nước ngưng

Nước ngưng

Hình 2.6. Phân loại bầu ngưng theo quá
trình trao đổi nhiệt

`

1.
2.
3.
4.

(3)

Cụm làm mát1
Cụm làm mát 2
Ống nối thải không khí và khí không ngưng tụ

Tấm chắn

10


2.3. Kết cấu bầu ngưng:
2.3.1. Kết cấu thân hơi:
Thân hơi của các bầu ngưng tàu biển thường được chế tạo bằng thép hàn.
Trong thời gian làm việc, thân hơi chịu tác dụng:
Ứng suất cơ do sự chênh áp giữa áp suất của khí quyển và áp suất hơi trong bầu ngưng
Ứng suất nhiệt

Do vậy, yêu cầu cơ bản đối với thân bầu là cứng, vững chắc và kín, cho nên thân bầu ngưng chính
của tàu tua bin được chế tạo bằng thép lá với độ dày từ 10÷16mm và có các gờ cứng gia cường bố trí phía
bên trong và bên ngoài.
Ngoài ra, để chống ăn mòn bề mặt bên trong của thân bầu ngưng người ta phủ một lớp bảo vệ như
sơn có nhôm loại AL-177.


Hình 2.7. Kết cấu bầu ngưng hơi nước

1- Đường nước làm mát ra ;2- Đường hút không khí ra;3- Bộ làm lạnh không khí;4- Đường nước làm
mát vào;5- Cửa thải nước ngưng ;6- Bộ phận bù trừ;7- Đường hơi vào; 8- Vách ngăn; 9, 11- Nắp trước và
nắp sau ; 10- Mặt sàng
2.3.2. Bộ phận bù trừ:
Bộ phận bù trừ dùng để khắc phục hiện tượng dãn dài không đều giữa thân bầu và các ống.

Hình 2.8. Bộ phận bù trừ của bầu ngưng

2.3.3. Gối tựa lò xo của bầu ngưng

Việc cố định bầu ngưng với nền móng phụ thuộc vào dạng liên kết giữa tua bin với bầu ngưng, nếu
thân bầu ngưng và tua bin liên kết với bệ đỡ là cứng thì người ta sử dụng mối nối uốn cong hoặc trên thân
bầu ngưng người ta dùng một số gối tựa mà miệng lỗ bulông dưới móng có hình ôvan để khi có sự giãn

`

11


dài do nhiệt của thân hơi thì nó sẽ trượt theo bề mặt móng. Khi bầu ngưng với tua bin đặt trên nền móng
riêng biệt, bầu ngưng được lắp ráp trên các gối tựa lò xo

Hình 2.8 Gối tựa lò xo của bầu ngưng
1- Vấu của bầu ngưng; 2- Thân bầu ngưng; 3- long đen ; 4- Bulông điều chỉnh; 5- Bệ

2.3.4. Mặt sàng:
Được dùng để cố định cụm ống trao đổi nhiệt trong thân
bầu, nó được chế tạo từ thép cán hoặc đồng chì. Để đảm bảo độ
cứng, độ kẹp chặt, độ kín ống thì bề dày mặt sàng thường từ
20÷35mm. Bích nối của thân bầu ngưng (3), mặt sàng (2) và nắp
(1) được cố định nhờ bulông như hình vẽ.
2.3.5. Thanh chằng dọc:
Thanh chằng dọc dùng để cố định mặt sàng khi nó chịu tác
dụng của độ chênh áp giữa áp suất trong không gian nước với áp
suất trong không gian hơi của bầu ngưng.
Trên hình vẽ, thanh chằng dọc hình (b) được sử dụng rộng
rãi nhất, phần chuôi (3) được chống mạnh vào mặt sàng (1), cuối
phần chuôi (3) liên kết với ống (2) theo mối ghép ren, đầu phần
chuôi (3) phía khoang nước được bắt chặt với mặt sàng (1) bằng
êcu dạng mũ chụp (4).

`

Hình 2.9. Lắp ghép mặt sàng bầu ngưng
1. Nắp bầu; 2-Mặt sàng; 3-Thân bầu

12


Hình 2.10. Thanh chằng dọc
1- Mặt sàng; 2-Ống thanh chằng; 3-Phần chuôi thanh chằng; 4- Mũ chụp

2.3.6. Nắp bầu:
Các nắp bầu do tiếp xúc với nước biển nên thường được chế tạo bằng gang có độ bền cao (Ví dụ loại
BY 45-5), để giảm sự ăn mòn người ta phủ một lớp chống ăn mòn lên bề mặt tiếp xúc với phía nước biển
và có gắn các miếng kẽm chống ăn mòn.
Ở các bầu ngưng mà đường nước biển đi theo hai hành trình, thì nắp trước không có vách ngăn và
không có các ống nối nước làm mát vào, ra, còn nắp sau chia thành hai phần bằng một vách ngăn, nhờ
vậy mà chia các ống thành hành trình (1) và (2), ở mỗi phần của nắp có bố trí ống nối nước làm mát vào
hoặc ra.

Hình 2.11 Nắp bầu ngưng

2.3.7. Mặt sàng trung gian:
Với các bầu ngưng lớn và dài, để ngăn ngừa ống võng xuống, người ta thường bố trí các mặt sàng
trung gian, nó được chế tạo từ thép không gỉ (stainless steel) hoặc đồng thau (brass) với độ dày từ
15÷20mm và được cố định trong thân bầu nhờ các bulông hay hàn với các miệng góc bố trí trên 4÷6 điểm
theo chu vi thân bầu ngưng, sự bố trí lỗ ống trong mặt sàng trung gian giống hệt như sự bố trí lỗ ống
trong mặt sàng chính, đường kính lỗ ống trên mặt sàng trung gian lớn hơn đường kính ngoài của ống là
0,2÷0,3mm.

2.3.8. Các ống trao đổi nhiệt và phương pháp cố định ống lên mặt sàng:
Để chống lại sự ăn mòn của nước biển, các ống trao đổi nhiệt thường được chế tạo từ hợp kim của
kim loại màu chống ăn mòn như hợp kim đồng-niken, ngoài ra người ta còn sử dụng các ống chế tạo từ
đồng hoặc nhôm.
Việc cố định ống lên mặt sàng cần đảm bảo độ kín, mối liên kết phải chặt và chỗ vào các ống làm
mát phải nhẵn, phương pháp cố định ống lên mặt sàng hiện nay là nong ống, phần nong ống phải thực
hiện theo chiều sâu là 0,8 ÷ 0,9 độ dày mặt sàng, còn mép lỗ trên mặt sàng thì làm cong hoặc vát mép.
Độ kín, độ bền của mối nối được đảm bảo khi mức nong ρ = 1 ÷ 1,5 %
ρ=

∆1 - ∆2
d0

100 %

Với ∆1(mm) là độ tăng đường kính trong của ống sau khi nong.
∆2 = do – d2 là độ chênh giữa đường kính lỗ trong mặt sàng và đường kính ngoài ống trước lúc
nong, ∆2 = (1,5 ÷ 3) % do.
do(mm) là đường kính lỗ trên mặt sàng trước lúc nong.
Để kiểm tra mối nong người ta dùng calíp cho vào ống sau khi nong, nếu calíp đi qua được miệng lỗ
ống sau khi nong thì công việc nong đạt yêu cầu, nếu không đi qua được thì có nghĩa mối nong chưa đạt.
Độ bền của mối nong được tăng lên khi gấp mép đầu ống sau khi nong (hình a). Theo các số liệu thử
nghiệm ở một số nhà máy, với ống đồng-niken có đường kính 16mm được gấp mép sau khi nong, lực nhổ
ống ra khỏi mặt sàng là 13,5KN, nếu không gấp mép sau khi nong thì lực nhổ ống là 9,4KN (hình b). Ở
hình c là một dạng liên kết giữa ống với mặt sàng đang được sử dụng rộng rãi. Ở phương pháp này, người
ta làm kín ống bằng một vòng sợi (1) và 2 vòng kim loại (2) được chế tạo từ thiếc hoặc chì, ống lót (3)
chế tạo bằng đồng có miệng xẻ rãnh để dùng tua vít vặn đẩy ống lót vào để ép vòng kim loại cùng vòng
`

13

sợi chặt lại. Khi sử dụng kiểu làm kín ống như vậy thì ống có thể giãn nở không phụ thuộc vào thân bầu
ngưng, do vậy lực dọc trục trong chúng không phát sinh.
Phương pháp nong ống được trình bày trên hình vẽ dưới đây.

Hình 1.12: Lắp ghép ống lên mặt sàng
a. Nong ống có gấp mép
b. Nong ống không gấp mép
c. Lắp ống với mặt sàng bằng bộ làm kín
1-Vòng sợi,; 2-Vòng kim loại mếm; 3-Ống lót

2.4. Khai thác và bảo dưỡng bầu ngưng:
2.4.1 Công tác chuẩn bị và đưa bầu ngưng vào làm việc:
a) Công tác chuẩn bị:
Trước khi đưa bầu ngưng vào làm việc cần phải vệ sinh sạch sẽ xung quanh và bên ngoài bầu ngưng
và phải tiến hành các công việc kiểm tra sau:
 Kiểm tra tình trạng sẵn sàng của các thiết bị.
 Kiểm tra kỹ lưỡng trạng thái bề mặt ngoài của thân và nắp để phát hiện các vết nứt, khuyết tật để
kịp thời sửa chữa.
 Kiểm tra trạng thái kỹ thuật của các bơm nước làm mát, bơm nước ngưng, bơm tạo độ chân
không.
 Kiểm tra và hiệu chỉnh các đồng hồ chân không kế, áp kế, nhiệt kế, lưu lượng kế.
 Kiểm tra các van an toàn, van xả khí và các van chặn ở các vị trí làm việc sẵn sàng.
 Kiểm tra các mối lắp ghép, các gioăng làm kín, nếu phát hiện hư hỏng, dò rỉ thì phải thay thế
hoặc xiết chặt hơn.
 Kiểm tra chất lượng của kẽm chống ăn mòn.
 Mở van xả nước đọng, nước ngưng.
b) Công tác đưa bầu ngưng vào làm việc:
Sau khi kiểm tra trạng thái sẵn sàng làm việc của bầu ngưng và các thiết bị của hệ thống ta tiến hành

đưa bầu ngưng vào làm việc theo các bước sau:









Mở các van cặn trên đường ống nước biển làm mát BN và khởi động bơm nước biển làm mát
BN, điều chỉnh áp suất và lưu lượng cho phù hợp với chế độ tải của bầu ngưng.
Mở van chặn và khởi động bơm hút chân không (bơm phun tia, bơm chân không vòng nước…)
Sau khoảng 20 ÷ 45 phút (thời gian này tùy thuộc vào năng suất của bầu ngưng và năng suất của
bơm tạo độ chân không) tiến hành tạo chân không cho bầu ngưng.
Khi độ chân không đạt yêu cầu, mở van chặn trên đường nước ngưng rồi mở van hơi vào bầu
ngưng.
Khi nước ngưng xuất hiện trên đường ống nước ngưng thì khởi động bơm hút nước ngưng.

2.4.2 Kiểm tra chất lượng và điều chỉnh chế độ công tác của bầu ngưng:
`

14


a) Các thông số công tác cần phải quan tâm trong khi bầu ngưng làm việc:

D0 [KG/h]
Hình 2.13 Đặc tính của bầu ngưng khi thay đổi phụ tải.
Vkk - Thể tích không khí hút ra khỏi BN.

P - Áp suất trong bầu ngưng.
Ph’ - Phân áp suất hơi.
Pkk’ - Phân áp không khí.
th - Nhiệt độ bão hòa ứng với P.
tk - Nhiệt độ nước ngưng.
∆tk = th – tk
D0 - Lượng hơi nước không ngưng tụ

Hình 2.14 Đặc tính của bầu ngưng khi thay đổi
lượng không khí hút ra.
Vkk - Thể tích không khí hút ra khỏi BN.
P - Áp suất trong bầu ngưng.
Ph’ - Phân áp suất hơi.
Pkk’ - Phân áp không khí.
th - Nhiệt độ bão hòa ứng với P.
tk - Nhiệt độ nước ngưng.
∆tk = th – tk : độ quá lạnhcủa nước ngưng
Gkk - Lượng không khí hút ra khỏi BN



Hơi khi vào bình ngưng: Nhiệt độ, áp suất, lưu lượng hơi…



Nước làm mát: Nhiệt độ nước vào và ra, áp suất, lưu lượng nước…
Không khí : áp suất và lưu lượng.

P; Ph’; Pkk’
2

(KG/cm
) áp kế, chân không kế, nhiệt kế, lưu lượng
Các thông số trên được chỉ trên các thiết bị đo như
đồng hồ
kế gắn trên bầu ngưng và buồng điều khiển trung tâm. th ; tk ; ∆tk
(0C)
b) Điều chỉnh độ chân không trong bầu ngưng:
Trong khi bầu ngưng làm việc, công việc của sĩ quan và thợ
máy đi ca là theo dõi và điều chỉnh độ chân không trong bình
ngưng.
Nếu lưu lượng nước làm mát và năng suất của thiết bị hút
khí không thay đổi thì độ chân không trong bầu ngưng phụ thuộc
vào các yếu tố sau:
Phụ tải của bầu ngưng.

P; Ph’; Pkk’



Nhiệt độ nước làm mát bầu ngưng. (KG/cm2)



Lượng không khí xuất hiện trong bầu ngưng.

Vkk(m3/h)

Vkk [m3/h]



Thay đổi phụ tải của bầu ngưng:
Nếu lưu lượng nước làm mát không đổi, khi ta giảm lưu
lượng hơi vào bầu ngưng thì bội số làm mát, tăng làm cho áp
suất trong bầu ngưng giảm tức là độ chân không tăng.
th ; tk ; ∆tk (0C)
Nếu lượng không khí có trong bầu ngưng và năng suất
của thiết bị hút khí không đổi, để giảm áp suất trong bầu
Hình 2.15 Đồ thị các nhiệt độ trong bầu ngưng
ngưng thì ta phải giảm phân áp suất của hơi (P h giảm), vì khi
khi lượng không khí trong bầu ngưng tăng
Ph giảm thì thể tích riêng của hơi (v h) tăng, lượng hơi nước Đường nét liền biểu thị điều kiện làm việc bình thường
Đường nét đứt biểu thị trường hợp lượng không khí
trong bầu ngưng tăng

`

15


không ngưng tụ D0(KG/h) nằm trong hỗn hợp không khí-hơi nước sẽ giảm (hỗn hợp hơi nước-không khí
này sẽ được rút ra khỏi bình ngưng).
Từ đồ thị trên ta thấy rằng khi giảm phụ tải của bầu ngưng (tức giảm lượng hơi nước không ngưng tụ
D0) thì Pgiảm(tức độ chân không tăng), Ph’ tăng, nhiệt độ nước ngưng ra khỏi bầu ngưng tk giảm, ∆tk tăng.
Thay đổi nhiệt độ nước làm mát:
Trường hợp phụ tải của bầu ngưng ổn định, năng suất của bơm nước làm mát và của thiết bị hút khí
không đổi, nếu giảm nhiệt độ nước làm mát vào bầu ngưng thì P giảm, (vì Pkk’= const. nên P↓ do Ph’↓).
Thay đổi lượng không khí xuất hiện trong bình ngưng:
Khi phụ tải bình ngưng ổn định, năng suất thể tích của thiết bị hút khí và bội số làm mát không đổi,
nếu lượng không khí trong bình ngưng ↑ thì Pkk’↑ => P↑(tức độ chân không ↓).

Điều này được giải thích như sau: Khi Pkk’↑ làm cho trọng lượng của không khí trong 1 đơn vị thể
tích của nó ↑ lên, trong khi đó năng suất thể tích của thiết bị hút khí là không đổi, nhưng do tăng trọng
lượng không khí nên thể tích riêng của nó cũng tăng theo làm Pkk’↑.
Từ đồ thị đặc tính của bầu ngưng phụ thuộc vào lượng không khí hút ra ta thấy rằng nhiệt độ nước
ngưng tk gần như có định do Ph’ không đổi. P↑ làm cho ∆tk↑ do tăng nhiệt độ bão hòa th ứng với P.
c) Đánh giá chất lượng công tác của bầu ngưng:
Khi bầu ngưng đang làm việc, ta có thể đánh giá chất lượng công tác của bình ngưng thông qua các
giá trị nhiệt độ sau:
Nhiệt độ của hơi vào bầu ngưng (th).



Nhiệt độ của nước ngưng ra khỏi bầu ngưng (tk).



Nhiệt độ nước làm mát vào bầu ngưng (tw).



Nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bầu ngưng (tr).

Qua đó ta đánh giá chất lượng công tác của BN thông qua các độ chênh nhiệt độ sau:
∆tk = th – tk
Đối với các bầu ngưng hiện đại thì ∆t k = (0,5 ÷
0
1) C
Đối với các bầu ngưng cũ thì ∆tk = (4 ÷ 8)0C
∆tlm = tr – tw
Đối với hệ động lực tua bin hơi thì ∆tlm = (6 ÷

0
10) C
Đối với hệ động lực cơ hơi thì ∆t lm = (20 ÷
25)0C
∆tmin = th – tr
Đối với hệ động lực tua bin hơi thì ∆tmin = (6
÷
8)0C
Đối với hệ động lực cơ hơi thì ∆tmin = (14 ÷
16)0C
Hình 2.16 Đồ thị các nhiệt độ trong bầu ngưng
tw- Nhiệt độ nước biển vào làm mát
∆tmax = tk – tw
tr- Nhiệt độ nước làm mát ra
Đại lượng này phụ thuộc vào bội số làm mát.
tk- Nhiệt độ nước ngưng
Ví dụ đồ thị nhiệt độ bầu ngưng khi nhiệt độ nước
th - Nhiệt độ bão hòa ứng với P
biển là tv= 100C.
Như phần trên ta đã kết luận, khi lượng không
khí trong bầu ngưng tăng lên suất ngưng tụ trong bầu ngưng tăng (P tăng) và ứng với nó thì nhiệt độ bão
hòa th cũng tăng bởi vì t k=const => ∆tk = th – tk cũng tăng, đồng thời tr tăng do t h tăng (tức P tăng. Độ tăng
nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng nhỏ hơn độ tăng nhiệt độ bão hòa th, đồng thời ∆t min = th – tr
cũng tăng.

`

16

Bề mặt trao đổi nhiệt của bầu ngưng có ảnh hưởng lớn đến độ chân không của nó, nếu bề mặt trao
đổi nhiệt càng bẩn thì quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi nước và nước làm mát càng kém, do đó P & t h tăng

Hình 2.17 Đồ thị các nhiệt độ trong bầu ngưng khi lớp
cáu cặn bám trên bề mặt TĐN tăng.
+ Đường nét liền biểu thị điều kiện làm việc bình thường
+ Đường nét đứt biểu thị trường hợp bề mặt TĐN bị cáu cặn
bám.

Hình 2.18 Đồ thị các nhiệt độ trong bầu ngưng khi
bội số làm mát giảm.
+ Đường nét liền biểu thị điều kiện làm việc bình
thường
+ Đường nét đứt biểu thị trường hợp bội số làm mát
giảm.

(tức độ chân không trong bầu ngưng giảm.
th tăng nhưng ∆tk = th – tk không tăng do tk cùng tăng.
P tăng làm cho ∆tmin = th – tr cùng tăng
Hình vẽ dưới đây là đồ thị các nhiệt trong bầu ngưng khi bề mặt trao đổi nhiệt bị cáu cặn
Khi lưu lượng nước làm mát vì một lý do nào đó bị giảm (ví dụ van chặn mở chưa hết, bề mặt nấm
van bị cáu bám dày…) thì bội số làm mát của bầu ngưng giảm, do đó làm tăng áp suất trong bầu ngưng (P
tăng).
Như vậy, để điều chỉnh độ chân không trong bình ngưng ta có thể điều chỉnh lưu lượng bơm nước
làm mát hoặc thay đổi năng suất thiết bị hút khí hoặc thay đổi lưu lượng nước ngưng bằng cách thông qua
các hệ thống phục vụ như:
Hệ thống làm mát



Hệ thống xả khí



Hệ thống nước ngưng

3.4.4 Dừng bầu ngưng:
Trước khi dừng bầu ngưng phải kiểm tra lại toàn bộ trạng thái làm việc, ghi vào nhật ký các thông số
công tác. Sau khi dừng hệ động lực hơi nước (Tua bin hơi hoặc động cơ hơi nước) ta tiến hành:
Đóng tất cả các van chặn trên đường ống dẫn hơi đến bầu ngưng.



Đóng các van chặn trên đường ống dẫn hơi vào bơm phun tia.



Dừng bơm nước ngưng



Dừng bơm nước làm mát bầu ngưng.



Đóng các van chặn trên đường ống nước làm mát vào và ra khỏi bầu ngưng.

3.4.5 Bảo dưỡng và sửa chữa bầu ngưng:
`

17


Do bầu ngưng có kết cấu cơ bản giống bầu hâm và bầu làm mát nên công việc bảo dưỡng và sửa
chữa bầu ngưng sẽ được đề cập ở chương sau.
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 VÀ CHƯƠNG 2
1. Nêu định nghĩa, công dụng và phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt tàu thuỷ.
2. Đọc bản vẽ “Bầu ngưng hơi nước” (công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm).
3. Phân loại bầu ngưng tàu thuỷ và trình bày kết cấu chung của bầu ngưng tàu thủy.
4. Định nghĩa độ chân không trong bầu ngưng, nêu cách đo và trình bày ảnh hưởng của độ chân
không trong bầu ngưng đến hiệu quả làm việc của thiết bị động lực hơi nước.
5. Trình bày ảnh hưởng của lượng không khí lẫn vào bầu ngưng. Thế nào là độ quá lạnh của nước
ngưng? Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến độ quá lạnh của nước ngưng.
6. Nêu qui trình khai thác vận hành bầu ngưng (chuẩn bị, khởi động, theo dõi quá trình hoạt động và
dừng).

Chương 3
BẦU HÂM VÀ BẦU LÀM MÁT
3.1. Công dụng và phân loại của bầu hâm và bầu sinh hàn:
3.1.1 Công dụng và phân loại bầu hâm trên các tàu thủy:
a.
Công dụng:
Bầu hâm lắp đặt trên cáctàu thủy dùng để:
Hâm sấy nhiên liệu có độ nhớt cao (Nhiên liệu HFO) trước khi đưa đến vòi phun của động cơ

D, máy lọc nhiên liệu, súng phun của nồi hơi, hoặc dầu bẩn trước khi vào sung phun của máy
đốt dầu cặn.

b.



Hâm dầu nhờn trước khi đưa vào máy lọc dầu nhờn.



Hâm nước cấp cho nồi hơi, nước sinh hoạt cho thuyền viên khi thời tiết lạnh.

Phân loại bầu hâm:
∗
Phân loại dựa theo công dụng:
Bầu hâm nhiên liệu.



Bầu hâm dầu nhờn.



Bầu hâm nước ngọt.



Thiết bị sưởi khí

∗
`

Phân loại dựa theo cấu tạo:
18



Bầu hâm dạng ống:



+ Bầu hâm kiểu ống thẳng.
+ Bầu hâm kiểu ống lồng.
+ Bầu hâm kiểu ống chữ U.
+ Bầu hâm kiểu ống ruột gà.
Bầu hâm dạng tấm

∗


Phân loại dựa theo cách bố trí:
Bầu hâm đặt đứng.



Bầu hâm đặt nằm.

∗


Phân loại dựa theo hướng dòng chảy của công chất:
Bầu hâm loại hai công chất chảy song song:

+ Chảy song song cùng chiều.
+ Chảy song song ngược chiều.
Bầu hâm loại hai công chất chảy giao nhau:

+ Chảy giao nhau một lần.
+ Chảy giao nhau nhiều lần.
3.1.2 Công dụng và phân loại bầu làm mát trên các tàu thủy:
a.
Công dụng của bầu làm mát:
Dùng để làm mát dầu nhờn.



Dùng để làm mát nước ngọt làm mát cho động cơ D.



Dùng để làm mát gió tăng áp cho động cơ.



b.

Dùng để làm mát không khí nén giữa các cấp nén của MN và trước khi không khí được nạp
vào chai gió.

Phân loại bầu làm mát .
∗
Phân loại dựa theo công dụng:
Bầu làm mát dầu nhờn (SHDN).




Bầu làm mát không khí (sinh hàn gió tăng áp, sinh hàn máy nén gió).



Bầu làm mát nước ngọt.

∗


Phân loại dựa theo cấu tạo:
Bầu làm mát kiểu ống:

+ Làm mát kiểu ống thẳng.
+ Bầu làm mát kiểu ống chữ U.
+ Bầu làm mát kiểu ống ruột gà.
Bầu làm mát kiểu tấm.

∗


Phân loại dựa theo cách bố trí:
Bầu làm mát đặt đứng.



Bầu làm mát đặt nằm.

∗


Phân loại dựa theo hướng dòng chảy của công chất:
Bầu làm mát loại song song:

+ Loại song song cùng chiều.

`

19


+ Loại song song ngược chiều.


Bầu làm mát loại giao nhau:

+ Loại giao nhau một lần.

+ Loại giao nhau nhiều lần.

3.2. Cấu tạo của bầu hâm và bầu sinh hàn:
3.2.1 Bầu hâm cấp nước nồi hơi:
Thân bầu:
Thân bầu hâm dạng hình trụ hoặc hình hộp chữ nhật, thường được chế tạo bằng thép, để gia cố cho
thân người ta hàn các trụ, phía trên thân có bố trí các lỗ để lắp van xả khí, van an toàn, phía bên dưới có
bố trí các nút để xả cặn, trên thân có hàn các giá đỡ để cố định bầu hâm với thân tàu.
Mặt sàng:
Dùng để cố định các ống trao đổi nhiệt với thân bầu. Các mặt sàng của bầu hâm thường được chế tạo

từ thép, ở một số các bầu hâm không lớn thì mặt sàng được làm bằng đồng thau.
Các ống trao đổi nhiệt:
Với một số bầu hâm, nếu nhiệt độ hơi hâm không cao Chỉ đạt khoảng 1200C) thì người ta sử dụng
ống thẳng, hai đầu ống được nong lên hai mặt sàng, các ống trong bầu hâm thông thường có đường kính
ngoài từ 16 ÷ 20mm, bề dày ống là 2mm, mặt sàng có thể nối cứng với thân bầu bằng phương pháp hàn
hoặc đúc.

`

20


Hình 3.1. Cấu tạo bầu hâm nước cấp nồi hơi
1-Kiểu hai mặt sàng cố định.2-Kiểu một mặt sàng tự do.;3- Kiểu ống chữ U; 4- Đường nước vào; 5Đường nước ra; 6-đường hơi vào; 7-Tấm chắn

Với một số bầu hâm có nhiệt độ hơi hâm cao, nếu sử dụng ống thẳng thì người ta bố trí một mặt
sàng cố định và một mặt sàng di động, hoặc người ta chế tạo các ống dạng chữ U hay ống xoắn ruột gà,
khi đó tất cả các đầu ống đều được nong lên cùng một mặt sàng, nên ống có khả năng giảm được ứng suất
nhiệt.
Các tấm chắn hay vách ngăn:
Để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt giữa hai công chất, người ta lắp đặt các tấm chắn bên trong
thân bầu hâm, nhờ các tấm chắn mà công chất trao đổi nhiệt lưu động theo nhiều hành trình. Các tấm
chắn thường được chế tạo từ những tấm đồng thau.
Nắp bầu hâm:
Tùy thuộc vào áp lực của nước (dầu nhờn hoặc nhiên liệu) được hâm nóng mà nắp bầu hâm được chế
tạo từ gang đúc hoặc thép, trên nắp bầu hâm có bố trí đường nước (DN hoặc nhiên liệu vào và ra, và đoạn
ống nối có các lỗ để lắp các nhiệt kế.
Bên ngoài thân bầu:
Bên ngoài thân bầu hâm thường được bọc một lớp cách nhiệt, phía ngoài cùng được bao bọc bởi một
lớp tôn mỏng.

3.2.2 Bầu hâm nhiên liệu và bầu hâm dầu nhờn:
Việc hâm nhiên liệu và dầu nhờn có độ nhớt cao thường được thực hiện trong các bầu hâm bằng hơi,
đôi khi người ta cũng sử dụng bầu hâm bằng điện
Đối với các bầu hâm nhiên liệu và dầu nhờn yêu cầu nhiệt độ hơi hâm không cao, người ta thường sử
dụng bầu hâm dạng ống thẳng, được chế tạo bằng thép và hai đầu ống được nong lên hai mặt sàng cũng
làm bằng thép. Thân bầu cũng được chế tạo từ thép và được nối với các mặt sàng (như hình vẽ 3.2 ). Việc
sử dụng ống thép làm đơn giản hóa kết cấu của bầu hâm. Sự khác nhau về độ giãn dài của các ống thép và
thân bầu không đáng kể do đó không gây ra ứng suất nhiệt. Hình vẽ trên là bầu hâm nhiên liệu dạng ống

`

21


thẳng chế tạo bằng thép được nong lên mặt sàng, nhiên liệu chảy trong ống thực hiện 8 hành trình, hơi
hâm chảy bên ngoài ống thực hiện 5 hành trình.
+ Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, an toàn trong vận hành, tiện lợi cho việc bố trí lắp đặt, dễ vệ sinh bảo dưỡng sửa
chữa, dễ bố trí các tấm chắn để tăng khả năng trao đổi nhiệt.

Hình 3.2 Bầu hâm nhiên liệu dạng vách ngăn.
1. Vỏ bầu hâm; 2. Ống hơi; 3. Vách ngăn; 4. Cửa hơi vào; 5. Nắp sau; 6. Gioăng làm kín; 7. Mặt sàng; 8. Bệ; 9. Cửa
hơi ra; 10. Nắp trước; 11. Cửa dầu vào; 12. Cửa dầu ra

+ Nhược điểm:
Kích thước của bầu hâm sẽ lớn khi yêu cầu năng suất làm việc lớn, dễ bị gỉ ăn mòn nếu khai thác
không đúng quy trình.
Với bầu hâm nhiên liệu dạng ống lồng thẳng (dạng PARACOIL) các ống (5) đặt đứng, đầu dưới
được nong lên mặt sàng thứ nhất còn đầu trên cụt được bịt kín bên trong mỗi ống (5) có đặt một ống đồng
(6) có đường kính nhỏ hơn, đầu bên trên của ống (6) để hở còn đầu dưới được nong lên mặt sàng thứ hai.

Nắp và thân bầu được chế tạo bằng thép và có bố trí các đường dẫn nhiên liệu vào và ra.
Mặt sàng thứ nhất được chế tạo bằng thép, còn mặt sàng thứ hai được chế tạo bằng đồng thau. Trong
thân bầu người ta bố trí các tấm chắn để tăng khả năng trao đổi nhiệt.
+ Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, an toàn trong vận hành, tiện lợi cho việc vệ sinh bảo dưỡng và sửa
chữa, tháo lắp dễ dàng, dễ thay thế các ống và các vách ngăn khi bị hỏng, dễ bố trí các vách ngăn để tăng
khả năng trao đổi nhiệt.
+ Nhược điểm:
Có kích thước lớn khi đòi hỏi năng suất làm việc lớn.
Với bầu hâm nhiên liệu và dầu nhờn dạng ống xoắn ruột gà (hình vẽ), thì các bề mặt được hâm nóng
(bề mặt trao đổi nhiệt) được chế tạo từ các ống đồng (đồng thau) hoặc thép, được làm cong theo hình
xoắn ốc mục đích để giảm ứng suất nhiệt.
Trên tàu thủy người ta còn sử dụng các loại bầu hâm nhiên liệu, dầu nhờn dạng cụm ống hình chữ U
hay cụm ống thẳng có một mặt sàng di động cũng với mục đích làm giảm ứng suất nhiệt khi sử dụng hơi
hâm có nhiệt độ cao, hoặc người ta còn sử dụng bầu hâm nhiên liệu hay dầu nhờn dạng tấm.

`

22


3.2.3 Bầu sinh hàn dầu nhờn
a.Bầu làm mát dầu nhờn đặt nằm ngang.
Nước biển đi trong ống, dầu nhờn đi phía ngoài ống.

Hình 3.5 Bầu làm mát làm mát dầu nhờn đặt nằm ngang
1Đường
nước
ra;
2-Đường

làm mát; 5-Đường dầu ra; 6-Nắp bầu; 7Hình 3.3 Bầu hâm nhiên liệu dạngdầu
ốngnhờn
lồngvào; 3-Vỏ bầu; 4-Ống
Hình
3.4sàng
Bầucốhâm
nhiên
liệu dạng
xoắn
Mặt
sàng
di
động;
8-Bệ;
9-Cửa
xả
bẩn;
10-Vách
ngăn;
11-Mặt
định;
12-Đường
nướcống
vào.
1-Đường nước ngưng ra; 2-Đường nhiên liệu
1-Đường hơi vào; 2-Đường hơi ra; 3-Vỏ bầu; 4vào; 3-Đường nhiên liệu ra; 4-Ống lồng; 5-Ống
khoang chứa dầu; 5-Ống xoắn; 6-Đường dầu vào
hơi; 6-Vách ngăn; 7-Mặt sàng

`

23


Cac ng trao ụi nhiờt:
Thng c ch to t ng thau, cú ng kớnh ngoi t 11- 20mm v b dy t 1ữ 2mm, cm
ng c lp bờn trong thõn bu hỡnh tr t nm ngang, hai u ca cỏc ng c gn lờn hai mt sng
bng phng phỏp nong ng.
Mt sang:
Cng c ch to bng ng thau, cú hai mt sng chớnh: mt mt sng c nh c lp ghộp vi
bớch ca thõn v lp bng cỏc gurụng, cũn mt mt sng di ng c to rónh trờn chu vi mt cnh hoc
to mộp vỏt lp giong cao su lm kớn.
Thõn bu:
c ch to t gang ỳc hoc thộp, cú dng hỡnh tr, Hai u bớch ca thõn c lp ghộp vi mt
sng v np sinh hn. Trờn thõn cú b trớ ng du nhn vo v ra, v cú l lp van x khớ, bờn di
cú nỳt x cn.
Cac tm chn (vach ngn)
c t trong thõn bu, cú phng vuụng gúc vi ng tõm ca cỏc ng, nh cỏc vỏch ngn m
du lu ng theo nhiu hnh trỡnh (trờn hỡnh v l 8 hnh trỡnh) phớa bờn ngoi ng.
Np sinh hn: Cng c ch to t thộp hoc gang ỳc, phớa trong cỏc np cú th cú cỏc vỏch ngn
tựy thuc vo s hnh trỡnh ca nc bin i (hỡnh v: 2 hnh trỡnh), trờn np cú b trớ cỏc bớch ni vi
cỏc ng ng nc bin vo v ra v cú cỏc l lp cỏc nhit k, cú cỏc bớch mự lp km chng n
mũn.
+ u im:
Cú kt cu n gin, d ch to, d khai thỏc bo dng v sa cha.
+ Nhc im:
Cú kớch thc ln khi ũi hi nng sut lm vic ln
b. Bu lam mat du nhn t ng:
Nc bin lm mỏt i trong ng, du nhn i phớa
ngoi ng.

Cac ng trao ụi nhiờt:
c ch to bng ng thau, ton b cm ng
c t trong thõn bu, hai u ca cỏc ng c nong
lờn hai mt sng. Vỡ mt sng trờn (4) l mt sng c
nh, mt sng di (18) l mt sng di ng nờn khi sa
cha ta cú th rỳt cm ng ra khi thõn c.
Mt sang:
Mt sng c nh (4): c lp ghộp vi bớch

ca thõn v np bu bn cỏc gurụng v c
ch to t ng thau.


Mt sng di ng (18): c lm kớn bi
giong cao su (16), nú cú th xờ dch bờn
trong thõn bu khi cú s gión n v nhit ca
cm ng.

Thõn bu:
Cú dng hỡnh tr, c ch to ch to t thộp, trờn
thõn cú b trớ cỏc ng du nhn vo v ra, v cú cỏc
Hinh 3.6 Bu lm mỏt du nhn t ng
l lp van x khớ v nỳt x cn, trờn thõn ngi ta cũn 1- Vỏ bầu;
2-ống nớc;3. Đờng dầu nhờn vào; 4. Mặt sàng
hn cỏc giỏ (gi c nh 11) c nh bu vi thõn trên;5. Nắp trên; 6. Đờng nớc vào; 7. Đờng nớc ra; 8. Vách
ngăn; 9. Dn hớng; 10. Vòng; 11. Gối cố định; 12. Nút xả
tu.
bẩn; 13. Kẽm chống ăn mòn; 14. Nắp dới; 15. Bích ; 16.
Gioăng cao su; 17. Đờng dầu ra
Tm chn (vach ngn):

c t trong thõn bu, mt phng ca nú vuụng gúc vi cỏc ng tõm ca ng, nh cỏc vỏch
ngn ny m du lu ng theo nhiu hnh trỡnh tng cng kh nng trao i nhit.
`

24


Nắp bầu:
Được làm bằng thép hoặc gang đúc.
Nắp trên (5): có một vách ngăn, nhờ vậy mà chia các ống thành hành trình (1) và (2), ở mỗi phần của
nắp có bố trí ống nối nước làm mát vào hoặc ra., và có các lỗ để lắp các nhiệt kế.
Nắp dưới (13): Có các bích để lắp các tấm kẽm chống ăn mòn, nút xả cặn.
+ Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, cụm ống có thể tháo rời khỏi thân nên dễ sửa chữa khi ống bị hư hỏng.
+ Nhược điểm:
Khi yêu cầu bầu làm mát có năng suất lớn thì kích thước sẽ lớn do đó khó khăn cho việc bố trí lắp
đặt.
Khó khăn cho việc vệ sinh ống.
3.2.4 Bầu làm mát nước ngọt
Các bầu làm mát nước ngọt có kết cấu tương tự như bầu làm mát dầu nhờn. Trong các bầu làm mát
nước ngọt, một trong mặt sàng là mặt sàng di động, nước biển đi trong ống, nước ngọt chảy bên ngoài
ống, các ống thường được chế tạo bằng đồng thau có đường kính ngoài từ 12÷ 20mm, độ dày của ống
1mm.

Hình3.7 Bầu làm mát nước ngọt
1-Nắp trước;2-Đường nước ngọt vào; 3-Vỏ bầu; 4-Ống nước biển; 5-Vách ngăn;6-Thanh
chằng; 7. Đường nước ngọt ra; 8. Đường nước biển ra ; 9- Nắp sau; 10- Mặt sàng cố định; 11Đường nước biển vào; 12- Bích xả cặn; 13- Mặt sàng di động; 14- Kẽm chống ăn mòn.

3.2.5 Bầu làm mát gió tăng áp:
Bầu làm mát gió tăng áp cho động cơ D thường sử dụng các ống đồng thau có gắn các cánh dẫn nhiệt

phía bên ngoài ống (phía gió tăng áp), các cánh này cũng làm bằng các lá đồng thau. Hai đầu ống được
nong lên hai mặt sàng (2), Phần mặt sàng di động để cho các ống co giãn tránh được ứng suất nhiệt và
được làm kín bởi vòng cao su chặn (4), nước biển đi vào khoang nước (1) theo ống (5) và đi vào trong các
ống TĐN rồi ra ngoài, không khí quét ngang qua chùm ống TĐN với nước biển do đó làm giảm nhiệt độ
không khí trước khi cấp vào động cơ diesel.
3.2.7 Bầu làm mát dạng tấm:
Thường được sử dụng rộng rãi trên các tàu thủy để làm mát dầu nhờn, nước ngọt, hâm sấy nhiên liệu,
dùng trong hệ thống chưng cất nước ngọt
Tấm đế:
Được chế tạo từ thép tấm, trên mặt tấm có khoét 4 lỗ để nối với các đường ống dẫn các công chất
nóng và lạnh vào và ra, phía trên và phía dưới tấm đế được lắp ghép với các thanh trượt để đỡ các tấm
TĐN, Hai bên mép tấm đế có tạo các rãnh để lắp các bulông xiết chặt, phía dưới cùng của tấm đế được
lắp với bệ đỡ để gắn với thân tàu.

`

25