Chuong 8 thiet bi trao doi nhiet

Thiết bị trao đổi nhiệt 3.. Phương pháp tính toán thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn: • Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit • Phương pháp hiệu suất ε - NTU... Truy ền nh

CHƯƠNG 8 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

1 Truyền nhiệt phức tạp

2 Thiết bị trao đổi nhiệt

3 Phương pháp tính toán thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn:

• Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit

• Phương pháp hiệu suất ε - NTU

1 Truy ền nhiệt phức tạp:

Khi các phương thức trao đổi nhiệt cơ bản diễn ra đồng thời

Dẫn nhiệt Đối lưu

Bức xạ

2 Thi ết bị trao đổi nhiệt:

Nhi ệm vụ: đem nhiệt lượng của lưu chất nóng truyền cho lưu chất lạnh

Chi ều chuyển động của dòng lưu chất:

3 Phương pháp tính toán thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn:

a) Lưu chất chuyển

động cùng chiều

b) Lưu chất chuyển

động ngược chiều

 Ký hiệu cho lưu chất nóng

 Ký hiệu cho lưu chất lạnh

G1, G2 Lưu lượng khối lượng của lưu chất nóng và lạnh, kg/s

cp1, cp2 Nhiệt dung riêng của lưu chất nóng và lạnh, kJ/(kg.K)

t’1, t’2 Nhiệt độ của lưu chất nóng và lạnh ở đầu vào, o C

t”1, t”2 Nhiệt độ của lưu chất nóng và lạnh ở đầu ra, o C

( 1 1) 2 p2 ( 2 2)

1 p

1 c t' t" G c t" t' G

Phương trình cân bằng nhiệt:

t F k t

F k Q

F

∆

=

∆

= ∫

Xét t ừng lưu chất:

Gi ữa hai lưu chất:

Quy trình Tính toán thi ết bị trao đổi nhiệt:

Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt có 2 loại bài toán:

 Bài toán thi ết kế:

– Biết G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2, t”1, t”2 – (có thể tính t”1, t”2 có thể xác định từ pt cân bằng

nhiệt) – k : hệ số truyền nhiệt, dựa vào dạng bề mặt,quy luật

truyền nhiệt của lưu chất – Tính diện tích F: căn cứ theo yêu cầu công nghệ, quy

mô công nghệ  lựa chọn cấu trúc thiết bị, lựa chọn

vật liệu sử dụng…

– Tính sức bền – Tính trở kháng thuỷ lực chọn bơm, quạt…

 Bài toán ki ểm tra:

– Có sẵn thiết bị, cần phải kiểm tra xem có đạt yêu cầu

về năng lượng hay không?

– Biết diện tích F, G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2 – Biết hệ số truyền nhiệt k (xác định theo bề mặt truyền

nhiệt và quy luật truyền nhiệt) – Cần tính:

+ Tính nhiệt lượng truyền Q + Tính nhiệt độ của lưu chất ở đầu ra t”1, t”2

3.1 Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit

t F k t

F k Q

F

∆

=

∆

= ∫

t k

Q F

∆

=

- k Hệ số truyền nhiệt, xem là hằng số trên toàn diện tích trao đổi nhiệt F

t

∆

- : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa lưu chất nóng và lưu chất lạnh.

t

∆ Tính ???

 Trường hợp 1: lưu động cùng chiều và lưu động ngược chiều

min max

min max

t

t ln

t

t t

∆

∆

∆

−

∆

=

∆









∆

∆

=

∆

∆

∆

=

∆

b a

max

b a

min

t , t Max

t

t , t Min

t

Trong đó:

Cùng chiều Ngược chiều

 Trường hợp 2: lưu động phức tạp

tính theo sơ đồ lưu động song song ngược chiều có nhân thêm hệ số hiệu chỉnh ε∆t

t

∆

ng

t t

t = ε ∆

ε∆t = f (P; R): Tra thông số theo đồ thị biễu diễn các quan hệ cho sẵn

Trong đó:

2 1

2 2

' t '

t

' t

"

t P

−

−

=

2 2

1 1

' t

"

t

"

t '

t R

−

−

=

;

13

3.2 Phương pháp hiệu suất ε - NTU

được truyền

nhất lớn

lượng Nhiệt

bị thiết qua

truyền tế

thực lượng

Nhiệt

= ε

Hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị

( ) ( 1 2 ) min2 ( ( 21 22) )

min

1 1

1

't

"

t

C 't

't C

"

t 't

C Q

Q

−

⋅

−

⋅

=

−

⋅

−

⋅

=

= ε









=

=

1 2 max

1 2 min

C , C Max C

C , C Min C

Trong đó:

2 p 2

1 1

1 1

1 1

p 1

' t

"

t C

' t

"

t c

G Q

"

t ' t C

"

t ' t c

G Q

−

⋅

=

−

⋅

⋅

=

−

⋅

=

−

⋅

⋅

=

( 1 2)

min max C t' t'

Q = ⋅ −

Hiệu quả truyền nhiệt ε là hàm số của những quan hệ sau:

( C , NTU )

f

= ε













⋅

=

=

min F max min

C

F

k NTU

C

C C

NTU: đơn vị chuyển nhiệt Hàm f: là hàm phụ thuộc sơ đồ chuyển động của chất lỏng nóng và lạnh trong thiết bị

Tài li ệu tham khảo:

1 Hoàng Đình Tín, truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi

nhiệt, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001

2 Hà Anh Tùng, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường Đại

3 Nguyễn Toàn Phong, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường

Đại học Bách Khoa TpHCM

4 J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill

19