Chương 6 : Thiết bị trao đổi nhiệt pptx

Khái niệm và phân loại•Khái niện: Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện các quá trình truyền nhiệt giữa các chất mang nhiệt.. Thiết bị trao đổi nhiệt loại vach ngăna.loạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG VI THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

1 Khái niệm và phân loại

•Khái niện:

Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó

thực hiện các quá trình truyền nhiệt giữa

các chất mang nhiệt.

•Phân loại:

Trao đổi nhiệt dạng vách ngăn

Trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt

Trao đổi nhiệt loại hỗn hợp.

2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại vach ngăn

a.loại vỏ boc ống chùm:

loại vỏ boc ống chùm nằm ngang.

a.loại trao đổi nhiệt có cánh:

b loại trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng:

3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt.

4 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp.

II CÁC PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT LOẠI NGĂN CÁCH:

1 Cách bố trí dòng chảy các chất tải nhiệt và các ký hiệu:

t

t

”

THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI

VÁCH NGĂN

Trong kĩ thuật cũng như trong sản

xuất, đời sống thiết bị trao đối nhiệt gián tiếp thông qua vách ngăn là

loại được sử dụng phổ cập nhất.

1 Loại vỏ bọc

• Cấu tạo

CÁC LOẠI THIẾT BỊ THƯỜNG GẶP

• Quá trình truyền chất tải nhiệt sẽ được đưa vào khoảng trống giữa hai lớp vỏ để thực hiện đun nóng hay làm nguội.

• Chiều cao của vỏ ngoài không được thấp hơn mực chất lỏng trong thiết bị.

• Để tăng hiệu suất truyền nhiệt người ta thường đặt thêm cánh khuấy.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THIẾT

BỊ

• Ưu điểm :

chế tạo đơn giản, dễ vận hành,

dễ bảo dưỡng sửa chữa

• Nhược điểm :

hệ số truyền nhiệt không cao,

thiêt bị cồng kềnh

a) ống xoắn

• Cấu tạo:

2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống

• Nguyên lý làm việc:

khi làm việc thì một môi chất đi

ngoài ống, còn môi chất kia đi

trong ống Chất lỏng đi trong ống thì phải đi từ dưới lên, hơi nước

dùng trong truyền nhiệt thì phải đi

từ trên xuống.

ƯU NHƯỢC ĐIỂM

• b) loại ống tưới

• Cấu tạo:

Nguyên lý làm việc:

• Chất lỏng tưới bên ngoài thường là

nước, chảy lần lượt từ ống trên xuống ống dưới rồi chảy vào máng

• Mật độ tưới khoảng 200-1500 l/h/1m

chiều dài của ống tưới dãy trên cùng.

• Chất tải nhiệt sẽ đi bên trong các ống

ƯU NHƯỢC ĐIỂM

Cấu tạo:

• Một ống có đường kính lớn bọc một hoặc

nhiều ống nhỏ bên trong; hoặc gồm nhiều ống nối tiếp với nhau, mỗi đoạn có hai

đoạn ống lồng vào nhau

• Ống trong có thể trơn hoặc có cánh dọc

theo chiều dài của ống.

c) Loại ống lồng ống

Nguyên lý làm việc:

• chất tải nhiệt một đi giữa hai

ống, chất tải nhiệt hai đi

trong ống trong

• Chuyển động của môi chất

thường được bố trí ngược

chiều nhau.

• Ưu điểm:

có hệ số truyền nhiệt lớn, dễ điều

chỉnh tốc độ chảy của môi chất, chế tạo đơn giản.

d) Loại ống chùm

• Có vỏ hình trụ, bên trong lắp các ống trao

đổi nhiệt.

• Trên vỏ và nắp thiết bị có các cửa để dẫn

chất tải nhiệt vào và ra.

• Các ống trao đổi nhiệt bên trong có thể bố trí

theo hình lục giác đều, hình tròn đồng tâm, hình vuông.

Nguyên lý làm việc:

• hai môi chất trao đổi nhiệt với nhau

thông qua vách ống

• Môi chất lỏng thường đi trong ống, môi

chất khí và hơi đi ngoài ống Môi chất

nóng cũng thường được bố trí đi trong ống.

ƯU NHƯƠC ĐIỂM:

• Ưu điểm: kết cấu gọn, chắc chắn, công

nghệ chế tạo không phức tạp, bề mặt

truyền nhiệt lớn, dễ vệ sinh, sửa chữa.

• Nhược điểm: khó chế tạo bằng vật liệu

dòn, giá thành cao.

• Ứng dụng: dùng làm bình ngưng tụ và

hơi môi chất, bình bốc hơi cho máy

lạnh, làm bình quá lạnh.

e Loại ống có cánh

Cấu tạo:

• Các cánh trên ống thường có chiều cao

tương đối lớn nên gọi là cánh dài

• Cánh làm bằng vật liệu dẫn nhiệt tốt và

thường được cấu tạo kiểu cánh dọc và

cánh ngang

Nguyên lý hoạt động

• môi chất chuyển động trong ống là chất

lỏng hoặc hơi nước có hệ số tỏa nhiệt lớnhơn nhiều so với hệ số tỏa nhiệt của chấtkhí bên ngoài

Ứng dụng:

• Dùng trong các thiết bị đun nóng

nước trong ống lò sưởi hơi nước

để đốt nóng không khí.

• Dàn bốc hơi trong máy lạnh hoặc

máy điều hòa nhiệt độ có cánh bên ngoài để làm lạnh không khí; dàn

ngưng tụ làm mát bằng không khí

trong máy lạnh có cánh bên ngoài

3 Thiết bị có dạng tấm:

Cấu tạo:

• có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt cơ bản

Nguyên lý hoạt động:

• khi chất lỏng lưu động qua các khe

rãnh, môi chất sẽ chuyển động dưới

dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số

trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt

để đốt nóng hay làm lạnh môi chất.

• Các tấm thường đặt song song với

nhau tạo ra các khỏang không gian

hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt

cho các môi chất khác nhau

Ưu Nhược điểm:

• Ưu điểm:

-Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu số trở kháng thủy lực thấp

-Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp

-Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ

-Kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị

• Nhược điểm :

Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải

Tính tóan cho thiết bị trao đổi nhiệt

Có 2 dạng bài tóan chính

Bài tóan thiết kế

Bài tóan kiểm tra

Tính toán thiết bị TĐN

• Bứơc 1:

Bố trí sự chuyển động và tốc độ môi chất chuyển động trong thiết bị trao đổi nhiệt Chế độ chuyển động của môi chất thường là chế độ chảy rối:

Bước 3: Xác đinh lượng nhiệt trao đổi Khi bỏqua tổn thất nhiệt ta dựa vào phương trìnhcân bằng nhiệt :

• Bước 5: Xác định bề mặt trao đổi nhiệt

Dựa vào phương trình truyền nhiệt:

• Bài tóan kiểm tra :

Với một thiết bị có sẵn đã biết tiết diện F, nhiệt độ môi chất, lưu lượng môi chất vào Để kiểm tra lại sự làm việc của thiết bị cần tính lương nhiệt trao đổi Q, nhiệt độ ra của các môi chất