Tổng quan về ứng dụng của truyền nhiệt truyền khối trong ngành kỹ thuật hóa học

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÀI TẬP ỨNG DỤNG
TRUYỀN NHIỆT VÀ TRUYỀN KHỐI
(MÃ MÔN HỌC 607026 )

Đề tài: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG
TRUYỀN NHIỆT VÀ TRUYỀN KHỐI
TRONG NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Ngày hoàn thành: 5/11/2019)

Giảng viên hướng dẫn: GVC,TS.TRẦN VĂN NGŨ
Sinh viên thực hiện: Ngô Vũ Lợi
MSSV 61702150
NHÓM : 02
HỌC KỲ II– NĂM HỌC 2018-2019

1


Trong hoạt động của con người, bao gồm cuộc sống sinh hoạt và lao động sản
xuất, chúng ta luôn gặp các hiện tượng liên quan tới trao đổi nhiệt. Các hiện tượng
nhiệt đó, tuỳ từng trường hợp cụ thể có thể mang lại lợi ích hoặc ngược lại, có hại cho
con người. Trong công nghiệp nhiều quá trình sản xuất được tiến hành liên quan tới
việc cung cấp hay lấy nhiệt. Đặc biệt có nhiều ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu thụ
năng lượng nhiệt lớn, như công nghiệp hoá chất, công nghiêp dược phẩm, chế biến
thực phẩm, luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng....
Trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học cũng như nhiều lĩnh vực công nghệ kỹ thuật
khác cũng có nhiều quá trình liên quan tới trao đổi nhiệt như: sử dụng nhiệt cho quá

trình chưng luyện, cô đặc, kết tinh, sử dụng nhiệt để sấy khô tách nước, làm lạnh.
Tất cả quá trình diễn ra trong sản xuất, cuộc sống nêu trên đều liên quan tới sự
trao đổi nhiệt, đỏi hỏi chúng ta phải nắm vững kiến thức về truyền nhiệt để thực hiện
quá trình hiệu quả nhất. Nghĩa là phải đề xuất được các giải pháp tốt nhất trong thiết
kế thiết bị truyền nhiệt hay trong việc vận hành, ứng dụng thực tế sao cho tăng cường
hiệu quả truyền nhiệt cao nhất hay giảm lượng nhiệt tổn thất thấp nhất tuỳ theo yêu
cầu cụ thể của từng quá trình.
II. CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN DẪN TRUYỀN NHIỆT NĂNG
1. Sự dẫn nhiệt trong vật rắn
- Khái niệm: Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt năng trong vật thể giữa các phần tử có
nhiệt độ khác nhau
- Trường nhiệt độ là tập hợp các giá trị nhiệt độ trong một khoảng thời gian nào đó ở
mọi thời điểm.
- Trường nhiệt độ ổn định là một trường nhiệt độ bên trong vật thể mà nhiệt độ một
điểm bất kì trong vật thể luôn luôn không đổi theo thời gian.
- Trường nhiệt độ không ổn định là một trường nhiệt độ bên trong vật thể mà ở đó
nhiệt độ một điểm bất kì trong vật thể luôn luôn thay đổi theo thời gian.
- Dẫn nhiệt ổn định là quá trình dẫn nhiệt diễn ra bên trong một vật thể có trường nhiệt
độ ổn định.
- Dẫn nhiệt không ổn định là quá trình dẫn nhiệt diễn ra bên trong một vật thể có
trường nhiệt độ không ổn định.
2


- Trường nhiệt độ trung bình là trung bình của tất cả các giá trị nhiệt độ trong không
gian
- Bề mặt đẳng nhiệt độ: Mọi điểm nằm trên bề mặt có nhiệt độ như nhau
- Gradient nhiệt độ (luôn dương) cho biết độ tăng nhiệt độ theo phương pháp tuyến.
3. Đối lưu nhiệt

- Khái niệm: Đối lưu nhiệt là quá trình truyền nhiệt giữa bề mặt vật rắn và chất lỏng,
chất khí lưu động tiếp xúc với nó và nhiệt độ của chúng khác nhau.
- Phân loại: gồm cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức (chuyển động do bơm, quạt, máy nén...)
và cấp nhiệt đối lưu tư nhiên (chuyển động do chênh lệch nhiệt độ).
- Nguyên nhân ảnh hưởng: Nguyên nhân phát sinh chuyển động, chế độ chuyển động
(chảy tầng, chảy rối), tính chất bề mặt vật rắn.
- Đối lưu nhiệt ở môi trường lưu chất 1 pha gồm đối lưu nhiệt tự nhiên và đối lưu
nhiệt cưỡng bức.
- Đối lưu nhiệt ở môi trường lưu chất chuyển pha gồm đối lưu nhiệt ở môi trường hơi
bão hòa ngưng tụ và đối lưu nhiệt ở môi trường lỏng sôi hóa hơi.
3. Bức xạ nhiệt
- Khái quát về bức xạ nhiệt: Sự truyền nhiệt bằng bức xạ là sự truyền năng lượng bức
xạ nhờ những sóng điện từ có bước sóng khác nhau, thường là sóng điện từ có bước
sóng ngắn.
- Những yếu tố ảnh hưởng đến bức xạ nhiệt là: Độ nóng của vật, độ chênh lệch nhiệt
độ giữa hai vật, độ đen của vật.
=> Trong ngành kỹ thuật hóa học cô rất nhiều máy móc và các thiết bị truyền nhiệt có
quá trình trình truyền nhiệt rất phức tạp và đa dạng, thường bao gồm cả ba phương
thức truyền nhiệt, do đó hiểu được ba phương thức truyền nhiệt đóng vai trò quan
trọng trong việc hiểu bản chất của quá trình truyền nhiệt.
4. Truyền nhiệt tổng quát

3


- Khái quát về truyền nhiệt phức tạp: Truyền nhiệt phức tạp là truyền nhiệt giữa hai
lưu chất qua một tường rắn. trong đó đồng thời xảy ra các phương thức truyền nhiệt
khác nhau: + Truyền nhiệt đồng thời dẫn nhiệt và cấp nhiệt
+ Truyền nhiệt đồng thời cấp nhiệt và bức xạ
+ Truyền nhiệt đồng thời dẫn nhiệt, cấp nhiệt và bức xạ

- Sự truyền nhiệt qua vách phẳng: + Sự truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp
+ Sự truyền nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp
- Sự truyền nhiệt qua vách trụ: + Sự truyền nhiệt qua vách trụ một lớp
+ Sự truyền nhiệt qua vách trụ nhiều lớp
III. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Các thiết bị truyền nhiệt ngày nay đã phát triển đã dạng hóa cao độ trong rất
nhiều vực công nghệ vã kỹ thuật.
1. Phân loại thiết bị truyền nhiệt theo cấu tạo gồm các TBTN: kiểu vỏ -ống, kiểu vỏáo, kiểu khung bản ( kiểu tấm), kiểu ống xoắn và các kiểu khác.
a. Thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ - ống: Thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ - ống là thiết bị
truyền nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nhiệp. Được sử dụng trong
nhiều lĩnh vực để gia nhiệt cho các loại môi chất lỏng như: Nước sử dụng trong lò hơi,
thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, dùng cho bộ sấy điều hòa không khí,...
b. Thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ - áo: Thiết bị này thường dùng để làm thiết bị phản
ứng, kết hợp cấp nhiệt hay thải nhiệt phản ứng. Trong vỏ áo là khoảng không gian
dành cho chất tải nhiệt (lỏng, hơi bão hòa) hoặc chất tải lạnh (tác nhân lạnh). Tùy theo
điều kiện và tính chất của lưu chất phía áo có thể tạo thành loại tháo lắp dễ dàng kiểm
tra, làm sạch khoang vỏ áo.
c. Thiết bị truyền nhiệt kiểu khung bản:
+ Ưu điểm: Cấu tạo gọn nhẹ, hệ số truyền nhiệt lớn
+ Nhược điểm: Khó ghép kín, nên không làm việc được ở áp suất cao

4


- Những thiết bị truyền nhiệt loại này rất chắc chắn, áp suất làm việc từ 15 đến 20 atm,
hiệu quả truyền nhiệt rất cao nhờ mật độ bề mặt truyền nhiệt ca. Thiết bị này được
dùng rộng rãi trong ngành kĩ thuật lạnh sâu ( lạnh thâm độ).
d. Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống xoắn:
+ Ưu điểm: Thiết bị gọn nhẹ, tốc độ truyền nhiệt lớn, trở lực nhỏ hơn ống
chùm.

+ Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, khó sửa chửa, không làm việc được ở áp suất
cao hơn 6 at.
2. Phân loại các thiết bị truyền nhiệt theo chức năng gồm: Thiết bị đun nóng và thiết
bị làm nguội (kiểu bề mặt và kiểu tiếp xúc), thiết bị ngưng tụ (kiểu bề mặt và kiểu tiếp
xúc), thiết bị bốc hơi (kiểu bề mặt và kiểu tiếp xúc), thiết bị ngưng tụ- bốc hơi, thiết
bị hồi nhiệt, thiết bị tích nhiệt và thiết bị tích lạnh.
a. Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô xuôi chiều:
+ Ưu điểm: Thiết bị gọn nhẹ
+ Nhược điểm: Năng suất nhỏ, nước thoát ra còn được đưa đi sử dụng lại
Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ngược chiều (thiết bị ngưng tụ baromet)
+ Ưu điểm: Nước tụ chảy ra được, không cần bơm, năng suất cao, thường được
dùng trong hệ thống cô đặc nhiều nồi.
+ Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh.
Thiết bị ngưng tụ loại ước xuôi chiều thường được dùng trong trường hợp không thể
đặt ống baromet.
Ứng dụng của thiết bị ngưng tụ: Dùng để ngưng tụ hơi thứ và ổn định áp suất trong hệ
thống cô đặc, thường được dùng trong các hệ thống lạnh
b. Thiết bị bốc hơi
Được dùng trong các hệ thống cô đặc và hệ thống lạnh...

5


c. Ống nhiệt: Dùng để truyền nhiệt năng, có khả năng truyền đi một lượng nhiệt lớn
với một độ chênh nhiệt độ nhỏ. Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
IV. QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
1. Khái quát: Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của một cấu tử (chất tan), trong
dung dịch gồm nhiều cấu tử (chất tan), dung môi thường là nước bằng cách tách một
phần dung môi ra khỏi dung dịch.

- Tách dung môi ra khỏi dung dịch bằng hai cách: Cô đặc bằng phương pháp nhiệt và
cô đặc bằng phương pháp lạnh:
+ Cô đặc bằng phương pháp nhiệt: Cấp nhiệt cho dung dịch để đun sôi và duy
trì sự sôi liên tục của dung dịch để cho dung môi là nước sôi hóa hơi tách ra khỏi dung
dịch, cô đặc bằng phương pháp nhiệt hay còn được gọi là cô đặc bằng phương pháp
bốc hơi dung môi.
+ Cô đặc bằng phương pháp lạnh: Dùng nguồn lạnh để làm lạnh dung dịch đến
một nhiệt độ thấp nào đó mà nhiệt độ thấp đó dung môi là nước sẽ kết tinh – đóng
băng thành nước đá, sau đó tách lượng nước đá tạo thành ra khỏi dung dịch. Cô đặc
bằng phương pháp lạnh hay còn gọi là cô đặc bằng phương pháp kết tinh dung môi
2.Phân loại cô đặc
- Xét theo áp suất cô đặc gồm có cô đặc ở áp suất thường, cô đặc ở áp suất cao và cô
đặc trong điều kiện chân không.
- Theo cách thức vận hành gồm có cô đặc liên tục và cô đặc gián đoạn.
4. Ứng dụng của cô đặc
- Cô đặc là phương pháp quan trọng trong công nghiệp sản xuất hóa chất, nó làm tăng
nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể, thu dung môi ở dạng nguyên
chất. Dung dịch được chuyển đi không mất nhiều công sức mà vẫn đảm bảo được yêu
cầu.
- Quá trình cô đặc sẽ tách bớt nước ra khỏi thực phẩm, do đó, sản phẩm trở nên nhẹ
hơn và nồng độ chất dinh dưỡng trong sản phẩm sẽ gia tăng.
- Trong bảo quản: Quá trình cô đặc nhiệt làm giảm lượng nước và tăng hàm lượng
chất khô trong sản phẩm. Do đó, hoạt độ của nước trong sản phẩm cô đặc sẽ giảm đi.
6


Đây là một yếu tố quan trọng gay ức chế hệ vi sinh vật trong sản phẩm, góp phần kéo
dài thời gian bảo quản sản phẩm.
- Dùng trong sản xuất thực phẩm: Dung dịch đường, mì chính, các dung dịch nước trái
cây.

- Dùng trong sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ...
- Hiện nay, phần lớn các nhà máy hóa chất, thực phẩm, đều sử dụng thiết bị cô đặc
như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù chỉ là hoạt
động gián tiếp nhưng rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy.
5. Đặc điểm cấu tạo của một số chi tiết chủ yếu
- Bồn cao vị: Ổn định lưu lượng dung dịch nhập vào nồi cô đặc
- Thiết bị đun nóng dung dịch: Là một thiết bị truyền nhiệt thường là loại vỏ ống dùng
để cấp nhiệt đun nóng dung dịch trước khi nhập vào nồi cô đặc, dung dịch thường
được đun nóng đến nhiệt độ cận sôi, cấp nhiệt cho thiết bị đun nóng có thể dùng hơi
đốt là hơi nước bão hòa hoặc sử dụng một chất tải nhiệt nào khác để tận dụng lượng
nhiệt dư thừa nào đó nhằm tiết kiệm năng lượng.
- Buồng bốc của nồi cô đặc là một thiết bị truyền nhiệt thường là loại vỏ ống, dùng để
cấp nhiệt đun sôi dung dịch và duy trì sự sôi liên tục của dung dịch để cho dung môi là
nước sôi hóa hơi và tách khỏi dung dịch
- Cấp dẫn là cấp nhiệt cho buồng đốt của nồi cô đặc hoặc sử dụng hơi đốt là hơi nước
bão hòa lấy từ nồi hơi công nghiệp hoặc sử dụng hơi nước bão hòa mà nó là hơi thứ ở
nồi cô đặc nào đó trong hệ thống cô đặc nhiều nồi.
- Buồng bốc là không gian trong nồi cô đặc ở phía trên của mặt thoáng của dung dịch
và là không gian cho hơi thứ khi tách ra khỏi dung dịch thì bốc vào đó,
- Bộ phận tách giọt dùng để tách những giọt lỏng, không cho nó thoát ra khỏi nồi cô
đặc theo dòng hơi nước để tránh sự thất thoát của chất tan.
- Bẫy hơi là thiết bị có cấu tạo đặc biệt dùng để ngăn chặn hơi đốt không cho nó thoát
ra ngoài cùng với nước ngưng.
- Thiết bị ngưng tụ baromet: Là một thiết bị truyền nhiệt kiểu tiếp xúc, dùng để ngưng
tụ hơi thứ thoát ra từ buồng bốc của nồi cô đặc nhằm ổn định áp suất trong nồi cô đặc.
7


- Bình tách giọt là một thiết bị phân riêng dùng để tách những giọt lỏng còn lẫn trong
khí không ngưng để cho bơm chân không không hút phải lỏng.

- Bơm chân không có hai chức năng là dùng để hút chân không tạo chân không lúc
ban đầu cho hệ thống cô đặc và hút khí không ngưng nếu có để thải ra ngoài.
6. Ứng dụng của hệ thống cô đặc một nồi
- Hệ một nồi có thể hoạt động theo phương pháp liên tục hoặc gián đoạn.
- Hệ liên tục dùng cho vùng có nồng độ dung dịch thấp hoặc tương đối thấp. Hệ gián
đoạn dùng khi cần nâng cao nồng độ sản phẩm (sản phẩm keo, sệt, paste...).
7. Ứng dụng của hệ thống cô đặc nhiều nồi
- Trong thực tế khi sản xuất khi cần cô đặc một dung dịch từ nồng độ khá loãng lên
nồng độ khá đặc người ta hay dùng các hệ cô đặc nhiều nồi công nghiệp thông dụng
hệ xuôi chiều và hệ ngược chiều.
- Hệ xuôi chiều thích hợp để cô đặc các dung dịch mà chất tan dễ biến tính vì nhiệt độ
cao vì trong hệ xuôi chiều các nồi đầu có p và t cao hơn các nồi sau nên sản phẩm
được hình thành ở nồi có nhiệt độ thấp nhất.
- Hệ ngược chiều thích hợp để cô đặc các dung dịch vô cơ không biến tính vì nhiệt độ
trong khoảng nhiệt độ làm việc.
-Dùng bơm để vận chuyển từ nồi sau đến nồi trước.
V. MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH
1. Khái quát
- Các phương pháp sinh lạnh gồm làm lạnh bằng tuyết hoặc nước đá đóng băng tự
nhiên và làm lạnh bằng phương pháp nhân tạo hay làm lạnh nhân tạo
- Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: Làm lạnh bằng giản nở đoạn nhiệt các khí hoặc
hơi, làm lạnh bằng tiết lưu các tác nhân lạnh lỏng, làm lạnh bằng dòng khí lưu động
qua ống, làm lạnh bằng hấp thụ hoặc hấp thụ, làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện, làm
lạnh bằng từ trường.
- Những chu trình nhiệt động của máy lạnh chủ yếu dựa trên cơ sở của các đơn chất
hoặc hỗn hợp gọi là tác nhân lạnh.
8


- Yêu cầu của các tác nhân lạnh: Không dễ cháy nổ, không độc hại; bền hóa học trong

điều kiện làm việc; mùi màu sắc đặc trưng không dẫn điện; có khả năng hòa tan trong
nước; có khả năng hòa tan trong dầu bôi trơn; rẻ tiền dễ kiếm, dễ vận chuyển, bảo
quản; hệ số dẫn nhiệt và hệ số tỏa nhiệt đối lưu càng lớn càng tốt;ẩn nhiệt hóa hơi lớn.
- Những chu trình nhiệt động của máy lạnh, chủ yếu dựa trên cơ sở biến đổi pha của
các đơn chất hoặc hỗn hợp gọi là tác nhân lạnh.
- Chất tải lạnh dùng để tải lạnh từ nơi phát sinh đến nơi tiêu thụ, chất tải lạnh có thể ở
trạng thái hơi (khí), ở thể lỏng hoặc ở thể khí. Trong quá trình làm việc chất tải lanh
chỉ biến đổi entalpi, không biến đổi pha.
- Môi trường lạnh là chất tiếp xúc hay bao quanh vật phẩm được làm lạnh
- Năng suất lạnh là lượng nhiệt mà hệ thống lạnh có thể nhận vào từ môi trường cần
làm lạnh trong một đơn vị thời gian.
2. Máy lạnh nén hơi một cấp
- Thành phần cấu tạo: Máy lạnh nén hơi một cấp gồm có 4 bộ phận chính: Máy nén
hơi, thiết bị ngưng tụ, bộ phận tiết lưu (ống tiết lưu hoặc van tiết lưu), thiết bị bốc hơi.
- Ngoài 4 bộ phận chính nêu trên, bên trong hệ thống lạnh còn có môi chất lạnh.
- Máy nén hơi: Thường gặp là pitong dùng để hút hơi môi chất lạnh và nén hơi môi
chất lạnh.
- Thiết bị ngưng tụ là một thiết bị dùng để ngưng tụ hơi môi chất lạnh thành lỏng.
- Bộ phận tiết lưu có cấu tạo đặc biệt mà khi môi chất lạnh chuyển động qua nó, áp
suất của môi chất lạnh sẽ bị giảm một cách đột ngột từ áp suất cao (áp suất ngưng tụ
Pk) về áp suất thấp (áp suất bốc hơi P0) do có sự tổn thất áp suất lớn diễn ra.
- Thiết bị bốc hơi là một thiết bị truyền nhiệt dùng để thu nhiệt của môi trường bên
ngoài (thu nhiệt của đối tượng cần làm lạnh) để cho lỏng môi chất lạnh bên trong thiết
bị bốc hơi sôi và hóa hơi ở nhiệt độ bốc hơi t 0 ứng với áp suất bốc hơi P 0 - nhiệt độ
bốc hơi t0 thấp hơn so với đối tượng cần làm lạnh, vì vậy thiết bị bốc hơi chính là bộ
phận quan trọng của hệ thống lạnh, nó được sử dụng để làm lạnh đối tượng cần làm
lạnh.
- Máy nén hút hơi môi chất lạnh ở trạng thái 1 (hơi môi chất lạnh sau khi ra khỏi thiết
bị bốc hơi) có áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp, nén lên đến trạng thái 2, đạt áp suất
9

cao, áp suất ngưng tụ (Pk), nhiệt độ cao rồi đưa hơi môi chất lạnh vào thiết bị ngưng
tụ, ở đó hơi môi chất lạnh sẽ tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài (môi trường giải nhiệt
cho thiết bị ngưng tụ) để nó ngưng tụ thành lỏng. Lỏng sau ngưng tụ sẽ đạt trạng thái
3 được đưa qua bộ phận tiết lưu, qua đó áp suất hơi môi chất lạnh bị giảm đột ngột từ
áp suất ngưng tụ Pk xuống tới áp suất bốc hơi (P0) do có sự tổn thất áp suất lớn diễn ra,
môi chất lạnh sau tiết lưu đạt trạng thái 4 được đưa vào thiết bị bốc hơi. Hơi môi chất
lạnh sau khi ra khỏi thiết bị bốc hơi đạt trạng thái 1.
- Quá trình biến đổi trạng thái của môi chất lạnh từ trạng thái 1, đến trạng thái 2,3,4
rồi trở về trạng thái 1, tạo thành một chu trình nhiệt động khép kín, gọi là chu trình
lạnh.
- Thiết bị hồi nhiệt là một thiết bị được đặt ở vị trí sau thiết bị ngưng tụ, trước thiết bị
tiết lưu, dùng để làm lạnh lỏng môi chất lạnh sau khi ngưng tụ, trước khi về van tiết
lưu, đồng thời cũng để quá nhiệt cho hơi môi chất lạnh sau khi ra khỏi thiết bị hốc hơi,
trước khi được hút vào máy nén.
3. Các thiết bị phụ trong hệ thống lạnh
- Bình chứa cao áp, thiết bị tách khí không ngưng, bình tách dầu, bình chứa dầu bơi
trơn, bình tách lỏng, bình chứa lỏng thấp áp, thiết bị làm nguội nước, bình trung gian.
4. Khái quát về máy lanh hai cấp nén
- Máy lạnh hai cấp nén là máy lạnh mà ở chu trình lạnh của nó có hai cấp nén.
- Trong thực tế do nhu cầu cấp đông sản phẩm mà nhiệt độ bốc hơi của môi chất lạnh
xuống quá thấp (thấp hơn -35oC) thì áp suất bốc hơi cũng rất thấp, P=P k-P0 rất cao,

dẫn đến máy nén hoạt động không an toàn. Khi áp suất bốc hơi xuống thấp
cao, dẫn đến hiệu suất làm lạnh thấp

- Điều kiện sử dụng máy lạnh hai cấp nén : P=Pk-P0>16,7atm và
5. Ứng dụng của hệ thống lạnh

10

Pk
P0

Pk
P0

>11 đến 12.

rất


- Ngày nay kỹ thuật lạnh đã và đang phát triển rất mạnh mẽ, được sủ dụng với nhiều
mục đich khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng
quan trọng.
- Kỹ thuật lạnh có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như:
Công nghiệp sản xuất bia rượu, nước ngọt, hóa chất, công nghiệp chế tạo vật liệu...
- Trong ngành công nghiệp hóa chất người ta ứng dụng lạnh để tách các hóa chất trong
hỗn hợp khí hoặc lỏng, để sản xuất các sản phẩm công nghiệp, ví dụ hóa lỏng không
khí để sản xuất các sản phẩm như: oxi, nito, aron,... . Đối với các hôn hợp lỏng có
nhiệt độ sôi gần nhau thì việc tách các chất bằng chưng cất là rất khó khăn, trong
trường hợp nhiệt độ đông đặc của các chất khác biệt nhau thì người ta sử dụng phương
pháp kết tinh để tách các chất ra khỏi hỗn hợp, ví dụ tách parafin ra khỏi dầu mỏ. Ứng
dụng lạnh để điều khiển tốc độ phản ứng một số quy trình sản xuất phù hợp với quy
trình công nghệ, ví dụ làm lạnh và duy trì nhiệt độ dung dịch kiềm 10 oc cho quá trình
sản xuất xà phòng, các chất tẩy rửa. Ứng dụng lạnh ảo quản, vận chuyển các sản phẩm
hóa chất, ví dụ các sản phẩm có khả năng hút ẩm lớn như phân đạm, ure cần được bảo
quản trong phòng có nhiệt độ thấp nhằm đảm bảo sản phẩm không bị kết dính hoặc
người ta ứng dụng lạnh để hóa lỏng các chất khí, tao điều kiện thuận lợi trong quá

trình sử dụng, vận chuyển.
- Trong sản xuất bia, rượu và nước ngọt, người ta cũng ứng dụng lạnh trong một số
khâu của công nghệ sản xuất. ví dụ trong sản xuất bia người ta ứng dụng lạnh để làm
lạnh nhanh dung dịch đường (6oc -8oc) sau khi nấu, duy trì nhiệt độ (6 oc -8oc) trong
giai đoạn lên men bia, (0oc – 2oc) trong giai đoạn ủ bia, hóa lỏng CO 2 để phục vụ cho
khâu chiết rót và đóng chai thành phẩm, bảo quản men giống.
- Trong ngành công nghiệp chế tạo vật liệu, ví dụ khi lắp đặt chi tiết đòi hỏi cần phải
lắp đặt vào nhau với độ chặt lớn, đối với các chi tiết này không thêt sử dụng các biện
pháp lắp ráp bình thường mà phải làm lạnh xuống nhiệt độ thấp để lắp các chi tiết vào
nhau. Khi nhiệt độ trở lại bình thường các chi tiết sẽ ép chặt tạp nên mối liên kết chắc
chắc. Ứng dụng lạnh có thể làm thay đổi cấu trúc của một số vật liệu chế tạo máy theo
hướng tích cực như gia công lạnh sau khi tôi làm cho thép cứng hơn, tăng độ rắn, khả
năng chống mài mòn chi tiết. Ứng dụng lạnh làm mát các dao cắt, dao tiện các vật liệu
cứng trong chế tạo máy. Làm lạnh các vật liệu dẻo đàn hồi, làm cho vật liệu hóa cứng
giòn, thuận lợi cho việc gia công chế tạo...
VI. LÒ ĐỐT CÔNG NGHIỆP
11


1. Khái quát
- Là thiết bị nhiệt tạo ra môi trường có nhiệt độ cao để thực hiện các quá trình công
nghệ nung nóng, nấu chảy, sấy...
- Trong sản xuất, lò đốt công nghiệp thường gặp như: Lò cao, lò nung, lò luyện thép
để cán, rèn dập, lò nấu thủy tinh, lò ống quay sản xuất xi măng, lò sấy, lò điện.
- Trong lò đốt công nghiệp, lượng nhiệt cấp cho lò là nhiệt năng tỏa ra khi đốt chay
nhiên liệu, hoặc nhiệt tỏa ra từ vật liệu được gia công nhiệt hoặc điện năng biến đổi
thành nhiệt năng.
- Sự trao đổi nhiệt, cấu trúc lò, việc sử dụng nhiên liệu với thiết bị đốt cũng như chế
độ nhiệt và nhiệt độ phù hợp với yêu cầu công nghệ là những nhân tố có ảnh hưởng
nhiều tới: Chất lượng sản phẩm, năng suất của lò cùng với các thiết bị liên quan tới lò,

giảm tỉ lệ phế phẩm, chi phí vật liệu, suất tiêu hao nhiên liêu, không làm ô nhiễm môi
trường.
2. Phân loại lò đốt công nghiệp
- Phân loại theo đặc điểm công nghệ: Phụ thuộc vào tính chất của quá trình gia công
nhiệt vật liệu gồm có các lò nấu chảy và các lò nung
- Phân loại theo chế độ nhiệt: Theo đặc điểm quá trình trao đổi nhiệt từ nguồn nhiệt tới
bề mặt vật gia công, có sự tham gia trao đổi nhiệt của tường lò, người ta phân lò đốt
công ngiệp thành 3 nhóm: Các lò làm việc ở chế độ bức xạ nhiệt, các lò làm việc ở
chế độ đối lưu và các lò làm việc ở chế độ theo lớp.
3. Nhiệt độ lò
- Đây là nhiệt độ trung bình trong không gian làm việc của lò. Nhiệt độ này mang tính
quy ước, thường nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn nhiệt và lớn hơn nhiệt độ của tường, noc
lò
4. Ứng dụng của lò đốt công nghiệp
- Lò đốt công nghiệp có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong
công nghiệp, lò đốt công nghiệp được dùng để khử ẩm nguyên liệu (lò sấy), nung
gạch, sành, sứ, gốm, xi măng (lò nung), nấu quặng, luyện kim, nấu thủy tinh, phân
hủy và thăng hoa vật liệu (lò cốc hóa, lò hầm than), cấp hơi nước trong ngành nhiệt
điện hay nhiệt công nghiệp (lò hơi),...
12


13