THIẾTBỊBAYHƠIKháiniệmvềthiếtbịbayhơi Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, thực hiện trao đổi nhiệt giữa môichấtlạnhsôiởápsuấtthấpvàđốitượngcầnlàmlạnhởápsuấtthấp.Thiếtbịbayhơilàmộ
THIẾTBỊ BAYHƠI
THIẾTBỊBAY HƠILÀMLẠNHCHẤT LỎNG
1 - nắp bình; 2 - thân bình; 3 - tách lỏng; 4 - ống𝑁𝐻 3 ra; 5 - tấm chắn lỏng; 6 - ống TĐN;7-ốnglỏngra;8- ốnglỏngvào;9-chânbình;10-rốn bình;11 -ốngnối vanphao;
Trong hệ thống trao đổi nhiệt, chất lỏng làm lạnh được cấp vào bình và chuyển động cưỡng bức qua các ống trao đổi nhiệt để nhận nhiệt và hóa hơi Hơi sinh ra trước khi ra khỏi bình sẽ đi qua bộ phận tách lỏng (3); tại đây lỏng bị tách khỏi dòng hơi và quay trở lại bình để tái sử dụng, trong khi hơi sau khi tách lỏng được tách thành hơi khô và dẫn ra ngoài qua đường số 4.
Cácốngtrongbìnhbayhơi𝑁𝐻3làốngthépnhẵn. c) Ưuđiểm,nhượcđiểm Ưu điểm:
- Cóhệsốtruyềnnhiệtcao,thiếtbịgọnnhẹ,chếtạo,vậnhành,lắpđặt,bảodưỡng vệsinhsửachữadễ dàng,năngsuấtlạnhlớn.
1.1.2 Bìnhbayhơiốngvỏfreon a) Cấutạo Để khắc phục nhược điểm là lượng nạp môi chất quá lớn, đối với bình bay hơiống về freon người ta bố trí cho môi chất lạnh sôi trong ống, nên ống trao đổi nhiệtthường códạngchữ U.
Hình2.Bìnhbayhơifreon a) Môi chất sôingoàiống:
1: ống phânphốilỏng 4:vanantoàn 7: ống thủy2:chấttảilạnhvào 5:hơira
3:chấttảilạnhra 6:ápkế b) Môi chất sôi trongốngdạng chữU c) Tiết diện ốngcócánhtrong gồm2lớp:lớpngoàilàốngđồngniken, tronglànhôm Đểkéodàiđườngđicủamôichấtlạnhvàtăngcườngtraođổinhiệtngườita tạođường đizíczắccủa chấttảilạnhtrongbình,tốc độkhoảng𝜔=0,3 ÷ 0,8𝑚/𝑠
Không có sự khác nhau về nguyên lí làm việc giữa bình bay hơi ống vỏ kiểungậpamoniacvàloạidùngmôichấtfreon
Sựkhácnhauởđâychỉdokếtcấucủabềmặttruyền nhiệt,vật liệusửdụngvàkíchthước củacác bộ phận. c) Ưuđiểm,nhượcđiểm Ưu điểm:
- Tránhdược sựcố đóngbănggây nứt ống.
- Đốivớiloạinày,khôngthể dùng phương phápcơkhíđể vệ sinh,phương phápduynhấtcònlạilàsụcrửabằnghóa chất.
Hình 3 mô tả thiết bị bay hơi với 11 thành phần chính: 1) Bình giữ mức – tách lỏng, 2) Hơi về máy nén, 3) Ống góp hơi, 4) Góp lỏng vào, 5) Lỏng vào, 6) Xả tràn nước muối, 7) Xả nước muối, 8) Xả cạn, 9) Nền cách nhiệt, 10) Xả dầu và 11) Van an toàn Bình giữ mức – tách lỏng duy trì mức chất lỏng và phân tách các pha, trong khi ống góp hơi và đường về máy nén dẫn hơi vào hệ thống Các đường góp lỏng vào và lỏng vào cho phép bổ sung chất lỏng cần thiết cho quá trình bay hơi Các van xả và hệ thống xả cho phép xả tràn nước muối, xả nước muối và xả cạn khi bảo dưỡng Nền cách nhiệt giúp hạn chế thất thoát nhiệt và tăng hiệu quả vận hành, van an toàn đảm bảo an toàn và bảo vệ thiết bị khỏi quá áp.
Trong hệ thống trao đổi nhiệt dạng ống thẳng đứng, hai ống góp lớn ở trên và dưới được liên kết với các ống trao đổi nhiệt khác tạo thành một mạng gồm các ống trơn Môi chất lạnh chuyển động và sôi bên trong các ống, trong khi chất lỏng cần làm lạnh được đưa ngang qua các ống Các dàn lạnh panel được bố trí để ngập lỏng nhờ bình giữ mức và hệ tách lỏng, nhằm điều chỉnh lượng chất lỏng trong hệ thống Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và thoát ra ở ống góp trên.
- Chấttải lạnhlỏng có thểđược hạ xuốngrất gần tớiđiểmđóngbăng;
- Hệ số truyền nhiệt đối với amoniac có thể đạt2500 ÷ 3400 𝑊/𝑚 2 𝐾đốivới R22 có thể đạt1500 ÷ 3000 𝑊/𝑚 2 𝐾khi làm lạnh nước Lượng nạpmôichất cũng rấtít do đóngày càngđượcdùng phổbiến.
- Quãng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắnvàkích thướctươngđối cồngkênh.
Dànlạnhxươngcáđược sửdụngphổbiếntronghệthốnglạnhnước hoặc nướcmuối,ví dụnhư hệthốngmáy đácây. a) Cấutạo
1: Ống góp ngang trên2: Ống góp ngang dưới3:Ốngtraođổinhiệ t4: Ống gópdọctrên 5: Ốnggópdọc dưới
Hình4.Dàn bay hơikiểu“xươngcá”
Các ống trao đổi nhiệt được uốn cong theo hình xương cá, khiến chiều dài của mỗi ống được tăng lên đáng kể và tăng diện tích trao đổi nhiệt Dàn lạnh xương cá có cấu tạo gồm nhiều cụm; mỗi cụm gồm một ống góp trên và một ống góp dưới, được liên kết với nhau bằng hệ thống dãy ống nối giữa các ống Đó là các ống thép chịu lực, dạng trơn, không có cánh Nguyên lý làm việc của hệ thống dựa trên luồng chất làm lạnh đi qua các ống uốn cong, tăng diện tích tiếp xúc và bảo đảm sự truyền nhiệt giữa các thành phần qua các liên kết trên dưới và giữa các ống.
Quá trình làm lạnh bắt đầu bằng việc đưa chất lỏng vào ống góp ngang phía dưới số (2), sau đó nó di chuyển xuống các ống góp dọc dưới và ngập khoảng 2/3 chiều dài của ống trao đổi nhiệt; tại vùng này môi chất nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh và sôi thành hơi Hơi sinh ra được dẫn lên qua ống góp trên số (1) để thoát ra ngoài hệ thống Ưu điểm và nhược điểm của phương án này được trình bày ở phần tiếp theo, nhằm làm rõ hiệu quả trao đổi nhiệt và điều kiện vận hành liên quan.
Ngoài các dàn lạnh thông dụng được lắp đặt trên hệ thống, trong công nghiệp người ta còn sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nhanh các chất lỏng Ví dụ hạ nhiệt nhanh dịch đường và glycerol trong công nghệ bia, cũng như trong sản xuất nước lạnh và chế biến thực phẩm, nhờ đặc tính truyền nhiệt hiệu quả của dàn bay hơi tấm bản giúp tăng tốc quá trình làm mát và cải thiện hiệu suất của quy trình sản xuất.
Dàn lạnh kiểu tấm bản có cấu tạo hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, gồm các tấm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng được ghép với nhau bằng đệm kín Hai đầu của dàn lạnh là các tấm khung dày, chắc chắn được giữ nhờ thanh giằng và bulong Đường chuyển động của các chất lạnh và chất thải lạnh chạy ngược chiều và xen kẽ nhau trên các tấm, tối ưu hóa luồng và trao đổi nhiệt Tổng diện tích trao đổi nhiệt của dàn lạnh kiểu tấm bản rất lớn, cho hiệu suất làm lạnh cao và khả năng xử lý lưu lượng lớn.
Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chất diễn ra qua vách tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh khá mỏng khiến đường truyền nhiệt ngắn và quá trình trao đổi diễn ra nhanh chóng Nguyên lý làm việc của hệ là tận dụng chênh lệch nhiệt độ giữa hai môi chất để truyền nhiệt qua vách và tối ưu hóa diện tích tiếp xúc cùng độ dày lớp chất tải lạnh nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt.
Quá trình hoạt động bắt đầu khi môi chất lạnh lỏng được tiết lưu qua van tiết lưu và đi vào các ống trao đổi nhiệt của bình làm lạnh; ở đó nó nhận nhiệt từ chất cần làm lạnh thông qua quá trình trao đổi nhiệt, chuyển động của môi chất lỏng khiến nó sôi bên ngoài ống và hình thành hơi Hơi môi chất sau đó theo đường ống ra ngoài và được nén để lặp vòng làm lạnh Ưu điểm của hệ thống là hiệu quả trao đổi nhiệt cao và khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác, đáp ứng nhanh với tải nhiệt; nhược điểm là chi phí lắp đặt và bảo trì cao, đòi hỏi sự cân bằng lưu lượng và áp suất để tránh suy giảm hiệu suất và tắc nghẽn van tiết lưu.
- Mậtđ ộd ò n g n h i ệ t tương đ ố i l ớ n n ê n t i ê u h a o í t ki ml o ạ i , t h i ế t b ị c h ắ n chắngọnnhẹ.
THIẾTBỊBAY HƠILÀMLẠNHKHÔNGKHÍ
Các thiết bị bay hơi dùng để làm lạnh không khí gồm 3 nhóm: thiết bị làm lạnhkhông khí kiểukhô, kiểu ướtvàkiểu hỗnhợp.
Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt này cho phép không khí lưu động bên ngoài ống có cánh truyền nhiệt cho chất sôi ở bên trong ống, là loại thiết bị bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Nếu không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho nước hoặc chất tải lạnh đi qua trong ống thì thiết bị đó là dàn lạnh không khí gián tiếp Cả hai loại này thường được chế tạo ở dạng ống chùm hoặc ống thẳng có cánh đặt trong vỏ.
Trong các thiết bị này, không khí thường có chuyển động cưỡng bức dưới tácđộngcủaquạttrongthiếtbịđểhútkhôngkhítuầnhoàncùngkhôngkhíbổsungrồ iđẩyquadànlạnh.
Hình6 Thiếtbị bayhơilàmlạnhkhôngkhíkiểukhôbayhơi trựctiếpbằngnưóc lạnhhoặcchấttải lạnh
Thiết bị làm lạnh bay hơi không khí kiểu khô trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong các kho lạnh và các hệ thống điều hòa không khí cục bộ, nhất là khi kết hợp với các thiết bị xử lý không khí tại chỗ có công suất nhỏ Loại thiết bị này mang lại hiệu quả làm lạnh nhanh, tiết kiệm năng lượng và phù hợp với quy mô nhỏ, giúp tối ưu quản lý nhiệt và chất lượng không khí trong kho lạnh và các khu vực làm lạnh cục bộ.
Trong các thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu ướt thì không khí được làmlạnhnhờ tiếpxúctrựctiếpvớinướchoặcnước muốilạnhphunratừ cácvòiphunhoặccáclỗ“tướinước”.
1-mángchắnnước;2– buồngphun;3–quạtgió;4 – động cơ; 5 – cửa gió lạnh;6 – van phao đường nước bổsung; 7 – đáy nước; 8 – ốngxảđáy;9-ốngdẫnnướclạnh;
10 – ống xả tràn; 11 –vòiphun nước
Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điều hòa không khí, đáp ứng cả nhu cầu làm lạnh cho dàn lạnh và điều chỉnh nhiệt độ không khí Ưu điểm cơ bản của nó là khả năng thực hiện trao đổi nhiệt ở mức chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa không khí và chất tải lạnh, từ đó tăng hiệu quả làm lạnh, hạ nhiệt độ của luồng không khí xuống mức thấp hơn và điều chỉnh độ ẩm không khí theo yêu cầu.
Trong thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp, luồng không khí được làm lạnh nhờ chất tải lạnh lỏng phun trực tiếp vào luồng khí Đồng thời có sự trao đổi nhiệt giữa chất tải lạnh lỏng đi trong ống của bộ phận trao đổi nhiệt và bề mặt trao đổi nhiệt.
Nguyên lý làm việc: không khí trong phòng được đưa vào thiết bị bằng quạt và đi qua hệ thống ống để tiếp xúc với môi chất làm lạnh sôi bên trong, nhờ quá trình bay hơi môi chất này hấp thụ nhiệt từ không khí nên luồng khí ra được làm lạnh Đồng thời, nước muối được tuần hoàn trong một chu trình riêng để điều chỉnh nhiệt độ bên trong ống, sau đó tiếp tục được làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh phun từ vòi ở hai bên mép ống Nhờ sự trao đổi nhiệt qua thành ống và các cơ chế làm lạnh liên tục này, nhiệt độ của luồng khí đầu ra được hạ thấp so với nhiệt độ phòng.
Hình 8 Thiết bị kiểu hỗnhợp
1 – không khí lạnh; 2 – quạtgió;3– c h ắ n nước;4– dànphunnước;5– dànbayhơi;
Nước bay theo bị các tấm chắn nước 3 giữ lại, còn không khí lạnh được thổi vàophòng.
Các chất tải lạnh di chuyển trong ống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hoặc ống thẳng có ống góp ở hai đầu Khi được đưa qua các ống có ghép nối, chất tải lạnh có thể được dẫn ra khỏi ống trao đổi nhanh hơn, từ đó tăng công suất và hiệu quả truyền nhiệt Để tăng cường truyền nhiệt, các ống này thường được thiết kế có cánh ngoài.
Hình9.Bộ lạnh amoniacmột hàng ống cócánhtreo tường1– ốngnối;3,5–giá treo;2,6-ống góp;4–ốngcó cánh
Vì nước có tính ăn mòn và dễ bám bẩn nhưng lại có khả năng truyền nhiệt ở nhiệt độ thấp, nước thường được dùng làm chất tải lạnh trong các phòng có nhiệt độ thấp Chất tải lạnh là nước được sử dụng trong hệ thống điều hòa nhiệt độ để làm lạnh và làm khô không khí Do đó, các dàn lạnh dùng nước muối thường có cánh thưa nhằm giảm tuyết bám trên bề mặt ống, vì lớp tuyết dày sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt.
Bộ lạnh có cánh còn có tác dụng giảm tiêuhao kim loại do giảm số lượng ống, đồng thờicũng làmchothiết bị nhỏgọn hơn.
1 – không khí lạnh ; 2– v a n đ i ệ n từ; 3 – role nhiệt độ ; 4 – hộp sốquạt3 tốc độ ;5 – k h ô n g k h í h ồ i ; 6 – fin lọc ; 7 – quạt gió ; 8 – dànống xoắn có cánhl àm lạnh khôngkhí.
TÍNH TOÁNTHIẾTBỊBAYHƠI
𝑘– Hệsốtruyền nhiệt,𝑊/𝑚 2 𝐾; Δ𝑡𝑡𝑏-Độchênh nhiệtđộtrungbìnhlôgarit,𝐾; Δ𝑡𝑡𝑏-Độchênh nhiệtđộtrungbìnhlôgarit,𝐾;
Hệ sốtruyềnnhiệtkcó thểxácđịnhtheokinhnghiệmtheo bảngdưới đây:
Kiểuthiếtbịbayhơi Môi chất lạnh/ chất tảilạnh kW/m 2 K Ghichú
Bình bayhơi ống 290 ÷1000 ktínhtheobềmắtnhẵnphía xoắn trong ống
Dàn ồng trơn áp 9,8÷ 1,4 ở0℃nhiệtđộbuồnglạnh tường 7÷9,9 ở−20℃nhiệtđộbuồnglạnh
Bảng1 Hệ sốtruyềnnhiệtkinh nghiệmkcủathiếtbị bay hơi
Hệsốt r u y ề n n hi ệt được tí nh t ù y thuộct r ư ờ n g h ợ p cụt h ế củ a b ề m ặ t t ra ođ ổ inhiệt. b Xácđịnhđộchênhlệchnhiệtđộtrungbìnhlogarit
∆𝑡–Độ chệnh nhiệtđộcủachấtlỏng vàora thiếtbịbay hơi,℃.
THIẾTBỊ NGƯNGTỤ
THIẾTBỊNGƯNGTỤLÀMMÁT BẰNGNƯỚC
1 – nối van an toàn ; 2 - ống nối đường cân bằng với bình chứa ; 3 - ống hơi𝑁𝐻 3 vào ;4– ápkế ;5-ốngnốivanxảkhôngngưng;6– vanxảkhôngkhíởkhoangnước;
7- ốngnướclàm mát ra;8- ốngnướclàmmátvào;9 –van xảnước;10- ống𝑁𝐻 3 lỏng ra.
Bình ngưng gồm một bình hình trụ nằm ngang chứa bên trong nhiều ống trao đổinhiệtđườngkínhnhỏ -vìthếgọilà bìnhngưngốngvỏ nằmngang. b) Nguyênlílàmviệc
Hơi NH3 đi qua ống và được chia làm hai nhánh vào bình ngưng, nơi nước lạnh bao phủ bề mặt và nhận nhiệt từ hơi để ngưng tụ thành chất lỏng Để tăng tốc độ trao đổi nhiệt giữa hơi và nước lạnh cũng như kéo dài đường đi của nước trong bình ngưng, nước lạnh được tuần hoàn qua lại nhiều lần trước khi thoát ra ngoài qua hệ thống ống dẫn.
Lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình được dẫn ra qua ống vào bình chứa Để đảm bảo hoạt động liên tục giữa bình ngưng và bình chứa, có một ống nối giữa hai bình và van điều chỉnh ở đầu số 2 để điều phối lưu lượng Để không làm tăng áp suất ngưng tụ và công suất lạnh, các khí không ngưng lẫn trong hơi sẽ được xả ra ngoài qua ống 5 vào bình tách khí, nơi chúng được tách khỏi hỗn hợp khí–hơi và phần NH3 lẫn trong hỗn hợp được tách ra phục vụ cho hệ thống lạnh.
Khôngkhílẫntrongnướclàmmátsẽđượcxảrangoàiquavan6bốtríởđầubình, nướccặnđượctháoquavan9. c) Ưuđiểmvànhượcđiểm Ưu điểm:
- Đểtiếtkiệmnướcthìphải cóthápgiải nhiệtt ức p h ả i đ ầ u tưt hê mkin hphí.Chiếmthêm diệntích và thường gâyồn,ẩmmôitrường lâncận.
1, 13 – kính quan sát mức lỏng;2-ốnghơivào;
3, 11 – nối van an toàn;4 – hộp phân phối nước;5–nối ống xảkhí;
7 - ống dẫn lỏng ra;8 -ốngcânbằng;
Loại bình ngưng tụ này có vỏ hình trụ đặt đứng, bên trong có các ống dẫn nước làm mát được hàn hoặc nối vào hai mặt sàng; các mặt sàng này hàn vào thân bình, định vị và cố định các ống làm mát để tối ưu trao đổi nhiệt Nguyên lý hoạt động của bình ngưng này là hơi nóng từ hệ thống được đưa tới khu vực quanh các ống làm mát, nơi nhiệt được truyền cho nước làm mát tuần hoàn để ngưng tụ thành nước ngưng, nước ngưng được thu về và thoát ra, trong khi nước làm mát được cấp liên tục để duy trì nhiệt độ và hiệu suất làm lạnh.
Từ hộp phân phối nước ở phía trên, nước được chảy vòng qua các nút hình côn ở đầu mỗi ống để hình thành một màng nước chạy bên trong ống Hơi môi chất lạnh được đưa vào không gian giữa các ống truyền nhiệt, làm lạnh nước trong ống và ngưng tụ thành một màng mỏng chạy dọc theo bề mặt ngoài ống, sau đó được tích trữ trong bình chứa áp suất cao.
Quá trình trao đổi nhiệt khiến nước sau trao đổi chảy vào bể chứa ở đáy bình Môi chất lạnh lỏng ngưng tụ được đưa vào bình chứa số 10 qua ống dẫn lỏng có miệng ở vị trí cao hơn mặt bình để tràn vào và dẫn xuống thiết bị bay hơi Trên bình ngưng và bình chứa có lắp van an toàn và hai cửa thoát, kèm ống cân bằng số 8, van xả dầu số 9, và kính quan sát mức chất lỏng được đánh dấu tại các vị trí 1 và 13.
- Bìnhngưngố n g vỏđứngcóthể đượcdùngcho cáchệthống lạnhcông suấtlạnh,mặtbằnggianmáy hẹp,phảibốtríbìnhngưngphíangoài;
- Dễ làm sạch ống nên có thể sử dụng các nguồn nước khác nhau không yêucầuchấtlượngcaolắm.
1–ốngnước vào;2–ốngtrao đổi nhiệt;3 -ống dẫnhơi vào;4 –ống nướcra;5– ốnggóp hơivào;6–ống dẫnlỏngvào ;7 –ốngxảdầu;8 –bìnhchứa lỏng
Trong mỗi phần tử, hơi môi chất được đưa vào không gian giữa các ống và ngưng tụ thành lỏng do thải nhiệt cho nước làm mát đi trong các ống tảo đổi nhiệt Nước được cấp từ ống góp phía dưới và chảy song song qua các phần tử rồi ra ở ống góp trên, còn hơi môi chất được đưa vào từ phần tử ở trên cùng Vì vậy, điều kiện trao đổi nhiệt trong thiết bị này gần với nguyên lý trao đổi nhiệt ngược chiều với thiết bị làm việc.
- Chắc chắn, nhẹ nhàng, dễ tháo lắp thêm bớt số phần tử và số cụm để phùhợpvớicôngsuấtlạnhcủahệ thống
Loại này có tỷ lệ chiều dài trên đường kính khá lớn, khoảng 15–20, khiến khối lượng của vỏ và nắp chiếm phần đáng kể so với tổng khối lượng của thiết bị và do đó tiêu thụ lượng kim loại cho vỏ và nắp tương đối lớn.
Thiết bị ngưng tụ kiểu này có cùng nguyên lí làm việc như thiết bị ngưng tụ kiểuphầntử,nhưng chỉgồm cóvỏ(ống ngoài) vàmộtốngtrong.
Thiếtbịnày thường dượcsửdụnglàm thiếtbị quálạnh. b) Ưu điểmvànhượcđiềm Ưu điểm:
- Thiếtbịcócông suất tiêuhaolớn, độ kínkhítnhỏ vìcónhiều mốinối.
Hình 15 Thiếtbịngưngtụkiểu ống lồngdạngovanvàdạng xoắnlòxo
Cáccụm của thiết bị này đượcmắcsongsong theo đườngmôi chất và nối tiếptheo đườngnước.
Hình16.Thiếtbịkiểungưngtụ panen a) phầntửcơbản(panen) ; b)hình vẽ tháo rời
Mỗi cụm gồm một số panen liên tiếp ép chặt với nhau, giữa có đệm chèn để đảm bảo kín đường nước và được giữ chắc bằng hai tấm nắp Mỗi panen gồm hai lá thép dập hình lòng máng đặt thẳng đứng, được hàn kín hai bên sườn và giữa các rãnh Vách chắn có tác dụng như một lớp chắn tản nhiệt, giúp ổn định nhiệt độ và tăng khả năng bảo vệ cấu trúc của hệ thống.
Nước làm mát đi trong không gian giữa các cụm cắt vuông góc với chiều chuyểnđộng củamôichấtcủa môi chất đitrongcácrãnh. b) Ưuđiểmvànhượcđiềm Ưu điểm:
- Thiếtbịcókếtcấuchắcchắn,cóthểtháolắpđượcđểquansát,làmsạchvàqué t lớpphủchóngănmòn khi bảodưỡng;
- Cóthểbịròrỉdobịănmònhóahọchayđiệnhóa,bonghởmốihànhaykhông kín khítởcácchèn kíntheođườngnước.
– ốngxảtràn;3 –đầu lấynước;4–đường nướctuầnhoàn; 5 –xảdầu ;6 –đường lỏngra;7 –van xảkhí;8–h b) Nguyênlílàmviệc
Nước từ thiết bị cấp nước chảy xuống và tạo một lớp màng quanh ống, nhận nhiệt và bay hơi một phần vào không khí Nước nóng rơi vào máng hứng và một phần được rút ra để bổ sung nước mới, giúp hạ nhiệt độ nước trước khi được bơm trở lại cho quá trình phun xối tiếp tục Quá trình này vừa làm mát nước trước khi tái sử dụng vừa đảm bảo nguồn nước cấp cho hệ thống tưới ổn định, đồng thời tiết kiệm nước và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Hình18.Sơđồ nguyênlíthiếtbịbayhơi kiểutưới c) Ưu điểmvànhượcđiểm Ưu điểm:
- Đơngiản,chắcchắn,dễchếtạovàcókhảnăngsửdụngnướcbẩnvìbềmặt ngoàicủaốngtương đói dễlàmsạch;
- Sửdụngnhữngnơicónguồnnước kémchấtlượng,điềukiệngiacôngchếtạo cơ khíhạnchế,hệthốnglạnhcôngsuấtnhỏhoặc trungbình;
- Kồng kềnh, độ ăn mòn thiết bị tăng trongđ i ề u k i ệ n k h ô n g k h í v à n ư ớ c chất lượng thấp và chế độ làm việc phụ thuộc vào điều kiện khí tượng vàthời giantrongnước.
Tháp ngưng tụ (thiết bị bay hơi ngưng tụ kiểu bay hơi) không khí chuyển độngcưỡng bứcnhờbốtrí quạt húthayquạt đẩy.
1– ốngtraođổinhiệt ;2– dànphun nước;3 –lồngquạt;4 –mô tơquạt;5 –bộ chắnnước;6- ốnggasvào ; 7–ốnggóp;8– ốngcân bằng;9 –đồnghồápsuất;10 –ốnglỏng ra;
11–bơm nước ;12–mánghứngnước;13 –xả đáy bểnước;14 –xả tràn b) Nguyênlílàmviệc
Trong hệ trao đổi nhiệt có ống xoắn, hơi môi chất di chuyển trong ống và truyền nhiệt cho nước, nước được phân phối thành màng ở thành ngoài ống nhờ thiết bị phân phối nước ở trên và phun xuống Nước nóng lên và một phần bay hơi; hơi nước được gió hút qua cửa gió nhờ quạt đặt phía trên thiết bị, gió làm mát thiết bị và đưa nước rơi xuống đáy, sau đó được bơm lên lại qua mũi phun (11) Nước mới được bổ sung vào qua ống với số lượng bằng lượng nước đã bay hơi, nước bị gió cuốn theo Nhờ các tấm chắn nước (5) mà lượng nước tồn tại được giữ ổn định theo hướng gió.
- Tiếtkiệmnướcbổs u n g, thiếtbịtươngđ ố i đơngiản,dễch ế t ạo, l ạ i đạ thiệuquảtruyềnnhiệt khácao;
- Mậtđộd òn g n h i ệ t vàok h oả n g1 4 0 0 ÷1900𝑊/𝑚 2 ,h ệ s ố t r u y ề n nh iệ t 𝑘E0 ÷ 600
THIẾTBỊNGƯNGTỤ LÀMMÁTBẰNGKHÔNGKHÍ
a) Cấutạo Đâylàkiểudànngưngtụ:Hơimôichấtđitrongốngxoắntỏanhiệtchokhôngkh íbênngoàiđểngưng thànhlỏng.Sựchuyểnđộngcủakhôngkhícóthểnhờ quạt(đ ốilưucươngbức)hoặc tựdo (đối lưutựnhiên).
Cácthiếtbịnàythườngđượcdùngtrong các máy lạnh gia đình thường đưuọcchế tạo theo 3 dạng chính: kiểu ống – tấmnhôm,kiểuốngcócánhdâythép,k i ể u pan enốngtrongtấm.
* Dàn ngưng đối lưu cưỡngbức
Dàn ngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trongnhiềudãyvàdùngquạtđểtạochuyểnđộngcủakhôngkhí.
Kiểu cấu tạo gồm các ống thẳng hoặc ống chữ U được nối thông với nhau thành dàn; mỗi dàn có thể có hai hay nhiều dây nối song song qua ống góp Vật liệu thông dụng cho ống là thép hoặc đồng, và các cánh được làm bằng thép hoặc nhôm.
Hình21.Dàn ngưng tựđốilưu cưỡngbức 1– ốngxoắncócánh;2 –vỏ;3– ốngkhuếchtán;4– ốnggóphơi vào;5– ốnggóp lỏngra b) Ưuđiểmvànhượcđiểm Ưu điểm:
- Không dùngnước làmmátbình ngưngphùhợpchonhững nơithiếunước;
- Khôngp h ả i d ù n g m á y bơmvàt h á p g i ả i n h i ệ t vừ a t ố n k é m , c h i ế m d i ệ n tích vàdễgâygây ẩmướt;
- Bềmặt trao đổinhiệt cũng ítbịbám bẩnhơn.
- Chịu ảnh hưởng rất mạnh vào điều kiện khí hậu, nhất là khi trời nóng, đặcbiệtkhiđặttrêntầng thượng chịubức xạ nhiệttrựctiếpcủa mặttrời;
Phụ tải nhiệt khoảng 140–230 W/m², hệ số truyền nhiệt khoảng 23–35 W/m²K và đường vào bình ngưng có sự chênh nhiệt từ 5–15 K Khi làm mát bằng dàn ngưng đối lưu tự nhiên, cường độ tỏa nhiệt còn thấp hơn.
TÍNHTOÁNTHIẾTBỊNGƯNG TỤ
- Chọnhoặckiểmtra các bơm, quạtdùng chothiếtbịngưngtụ.
Hệsốtruyền nhiệtk có thể xác địnhtheokinhnghiệmtheobảngdướiđây:
Do bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ rất khác nhau nên công thức xác định hệ số truyền nhiệt cũng khác nhau, tùy thuộc vào kiểu vách trao đổi nhiệt Các trường hợp thường gặp gồm vách trụ, vách phẳng và vách có cánh Để tính toán truyền nhiệt, cần xác định độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (LMTD) giữa hai môi chất làm lạnh và ngưng tụ Xác định đúng LMTD và hệ số truyền nhiệt theo từng loại vách giúp ước lượng hiệu suất và tối ưu thiết kế cho thiết bị ngưng tụ.
TÍNHTOÁNCHUTRÌNHVÀCHỌNMÁYNÉN
Đề bài: Hệthống lạnhsửdụngchutrình1cấpmôichấtlạnhlàR717;cóquál ạnh 50℃, quá nhiệt 0℃, năng suất lạnh yêu cầu𝑄𝑜= 4 0 0 k W , n h i ệ t đường vào bình ngưng bao phủ khôngộ n g ư n g t ụ55℃,nhiệt độbayhơi𝑡𝑜= -5℃. a Tínhtoánchutrình. b Tínhchọnmáynén.
1’ 1 2 3’ 3 4 p,[bar] 3,52 3,52 23,46 23,46 23,46 3,52 t,℃ -5 0 142 55 50 -5 h,[kJ/kg] 1457 1467 1758 459 437 437 v,[m3/kg] _ 0,352 _ _ _ _ a)Tínhtoánchutrình
Côngthức Thaysố Đápsố Thứ nguyên π p k /p 0 23,46/3,52 6,67 q 0 ℎ 1 ' − ℎ4 1457 - 437 1020 kJ/kg q k ℎ2−ℎ 3 ' 1758 - 459 1299 kJ/kg q v q 0 / v 1 1020 /0,352 2897,72 kJ/kg q ql ℎ 3' −ℎ 3 459- 437 22 kJ/kg l ℎ 2 −ℎ 1 1758- 1467 291 kJ/kg m Q 0 / q 0 400 /1020 0,392 kg/s
L m.l 0,392.291 114,072 kW ε q 0 / l 1020 /291 3,505 q qn ℎ 1 −ℎ 1' 1467- 1457 10 kJ/kg b/Tínhchọnmáynén
Côngthức Thaysố Đápsố Thứn guyên
Công suấtđộngcơthực chọnphảilớn hơncôngsuấttính toántừ1,1lần trởlên.
Đây là bài tổng quan về các thiết bị trao đổi nhiệt, tập trung mô tả hai nhóm thiết bị chủ đạo là thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi, cùng phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của từng loại Bài viết nêu rõ cách thức hoạt động, các yếu tố thiết kế và lựa chọn vật liệu, đồng thời hướng dẫn cách tính chu trình và cách tính chọn máy nén nhằm tối ưu hiệu suất, độ tin cậy và chi phí vận hành cho hệ thống lạnh và điều hòa hoặc ứng dụng công nghiệp, dựa trên các thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và chất làm lạnh.
Trong bản báo cáo này, em đã cố gắng trình bày những gì đã tiếp thu và tích cực tìm tòi học hỏi, nhưng do còn hạn chế về chuyên môn và kinh nghiệm thực tế nên vẫn còn những thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của thầy cô để em có thể hoàn thiện hơn nữa và tích lũy thêm kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ngành Công nghệ kỹ thuật nhiệt, đặc biệt là Nguyễn Đức Nam đã tạo điều kiện và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành tốt bài báo cáo này.
[1].PGS.TS.NGUYỄNĐỨCLỢI;PGS TS.PHẠMVĂNTÙY:
[2].PGS.TS.NGUYỄNĐỨCLỢI;PGS TS.PHẠMVĂNTÙY:
Giáo trình kỹ thuật lạnh (cơ sở và ứng dụng)– Nhà xuất bản Bách Khoa – Hà Nội
[5].PGS TS.BÙIHẢI;TS.DƯƠNGĐỨCHỒNG; TS HÀMẠNHTHƯ:
Sự phụ thuộc của 𝜂𝑒 vào tỷ số áp suất 𝑝𝑘/𝑝𝑜