các thiết bị đun nóng bằng bơm nhiệt

Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm nhiệt lấy nhiệt thải ra ở dàn ngưng để phục vụ cho một quá trình công nghệ nào đó... Chất môi trong dàn ngưng bị mất n

GVHD: NGUYỄN VĂN MINH

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

STT Tên thành viên Công việc

1 Trần Thị Nguyệt Tổng quan về bơm nhiệt

2 Đậu Văn Quý Nguyên lý hoạt động

NỘI DUNG

I TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

III.ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM

IV.ỨNG DỤNG BƠM NHIỆT TRONG

CUỘC SỐNG

V ỨNG DỤNG BƠM NHIỆT TRONG

CNTP.

I TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT

• Trong tự nhiên, mọi nguồn năng lượng cũng như nhiên liệu đều có hạn, và đang ngày càng khan hiếm.

Vấn đề cấp thiết mà thực tế đặt ra là cần phải tìm các biện pháp tiết kiệm năng lượng sử

dụng trong đời sống và đặc biệt là trong công nghệ chế biến thực phẩm.

1 Đặt vấn đề:

• Với việc sử dụng nước nóng thường xuyên,

chi phí điện năng, nhiên liệu rất lớn Áp dụng công nghệ bơm nhiệt sẽ góp phần tiết kiệm

đáng kể chi phí khổng lồ trên qua đó giúp

giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh, tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp

• Chính vì ưu điểm nêu trên, các nước trên thế giới đang tập trung thúc đẩy nghiên cứu mở

rộng ứng dụng bơm nhiệt.

Việt Nam với khí hậu nhiệt đới gió mùa, miền

Bắc có mùa đông, thường có mưa bão và sương

mù nên nhu cầu sưởi ấm và dùng nước nóng là không nhỏ

Tuy nhiên, đáng tiếc ở nước ta bơm nhiệt mới

chỉ được ứng dụng rất hạn chế.

Bơm nhiệt thông thường được dùng nhằm cung cấp nước nóng phục vụ cho quá trình sản xuất của các ngành chế biến thực phẩm, sản xuất bia rượu nước giải khát, xưởng giặt, bệnh viện, cung cấp nước nóng trong khách sạn

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ ĐUN NÓNG BẰNG BƠM NHIỆT

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt giống như

máy lạnh , các thiết bị trong hệ thống giống

nhau Nhưng chúng có mục đích sử dụng hoàn toàn khác nhau Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm nhiệt lấy nhiệt thải ra ở dàn ngưng để phục vụ cho một quá trình công nghệ nào đó.

Đầu tiên, tại dàn bay hơi người ta cho bay hơi 1 môi chất (thường là R22 hoặc R47) nhờ vào tính chất riêng của môi chất này khi không khí đi qua dàn bay hơi

sẽ bị thu nhiệt, giúp giảm nhiệt độ của không khí Môi chất sau khi thu nhiệt được dẫn tới máy nén, tại đây môi chất được nén lên nhiệt độ cao, áp suất cao sau đó được chuyển tới dàn ngưng Tại đây, môi chất trong dàn ngưng phân giải nhiệt và làm nóng môi trường xung quanh (ở đây chính là nước lạnh cần được làm nóng) Chất môi trong dàn ngưng bị mất nhiệt độ và giảm áp xuất ngưng

tụ thành dạng lỏng chảy qua van tiết lưu làm giảm áp suất và nhiệt độ đến nhiệt độ cần làm lạnh rồi quay trở lại dàn bay hơi khép kín 1 chu trình làm việc của bơm nhiệt

III.ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ ĐUN

- Hiệu năng (hiệu suất) cao

- Có thể hoạt động trong bất kì diều kiện khí hậu nào

- Có thể tận dụng triệt để diều kiện tự nhiên của quốc gia

Ưu điểm

- Giá thành tương đối cao

- Thiết bị khá cồng kềnh nên đòi hỏi vị trí lắp đặt phải rộng rãi

- Gây tiếng ồn do hệ thống máy nén

Nhược điểm

IV ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐUN NÓNG BẰNG BƠM NHIỆT

• Sưởi ấm: sưởi ấm các nhà kính hoặc các toà nhà công

nghiệp, thường sử dụng nguồn nhiệt lấy từ nước thải

công nghiệp.

• Sản xuất nước nóng hoặc nước lạnh: rất nhiều ngành

công nghiệp cần sử dụng tới nước nóng (40-90 °C) trong sản xuất, và trong các hoạt động lau rửa, và vệ sinh khu sản xuất Nguồn nước nóng này có thể được cung cấp nhờ máy bơm nhiệt công nghiệp, những máy bơm nhiệt thuận nghịch còn dùng để làm lạnh nước.

• Sấy khô: máy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong

công nghiệp sấy khô và hút ẩm ở nhiệt độ thấp và

trung bình (cao nhất là 100 °C) như sấy khô bột giấy, thực phẩm và mở Những máy bơm nhiệt dùng cho công nghiệp sấy khô thường có hiệu năng cao (COP

từ 5 tới 7), và thường giúp tăng chất lượng sản phẩm

so với các phương pháp sấy khô truyền thống, ví dụ như giảm thiểu sự bay mùi của thực phẩm (do quá trình sấy khô hoàn toàn khép kín)

• Bay hơi và chưng cất: trong công nghiệp hoá học và

sản xuất thực phẩm, công đoạn làm bay hơi và chưng cất tiêu thụ rất nhiều năng lượng Máy bơm nhiệt

công nghiệp giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ với hiệu năng cao (COP từ 6 tới 30)

• Sản xuất hơi nước: nhiều ngành công nghiệp tiêu thụ

một lượng khổng lồ hơi nước ở áp suất thấp, cao hoặc trung bình trong khoảng từ 100-200 °C Những máy bơm nhiệt công nghiệp hiện nay có thể cung cấp hơi nước có nhiệt độ lên tới 150 °C (một mẫu máy bơm thử nghiệm thậm chí đã đạt tới 300 °C)

Môi chất lạnh được máy nén nén lên áp suất cao nhiệt độ cao rồi đẩy vào dàn ngưng tụ

Ở dàn NT, môi chất có nhiệt độ cao sẽ cấp nhiệt cho dung

dịch ethanol-nước, ethanol sẽ hóa hơi khoảng 780C và bay

lên đỉnh tháp, môi chất nhả nhiệt sẽ ngưng tụ lại thành lỏng Môi chất lỏng áp suất cao được tiết lưu xuống áp suất thấp

và đi vào dàn BH

Ở dàn BH, hơi ethanol có nhiệt độ không quá cao sẽ cấp

nhiệt cho môi chất hóa hơi, hơi ethanol khi nhả nhiệt sẽ

giảm nhiệt độ và ngưng tụ và tháo ra ngoài Một phần hơi ethanol chưa ngưng tụ sẽ được hồi về tháp chưng cất tiếp tục quá trình chưng cất

Hình: Bơm nhiệt chưng cất tinh luyện

1 Máy nén A Sản phẩm vào

2 Dàn ngưng B Bay hơi

3 Van tiết lưuC Thành phẩm

4 Dàn bay hơi D Nước ra

E Hồi hơi

1/ Bơm nhiệt trong CN sản xuất rượu

V MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG BẰNG BƠM NHIỆT

Môi chất lạnh được máy nén nén lên áp suất cao nhiệt độ cao rồi đẩy vào dàn ngưng tụ Ở dàn NT, môi chất có nhiệt độ cao sẽ cấp nhiệt cho dung

dịch ethanol-nước, ethanol sẽ hóa hơi khoảng

780C và bay lên đỉnh tháp, môi chất nhả nhiệt sẽ

ngưng tụ lại thành lỏng Môi chất lỏng áp suất cao được tiết lưu xuống áp suất thấp và đi vào dàn

BH Ở dàn BH, hơi ethanol có nhiệt độ không quá cao sẽ cấp nhiệt cho môi chất hóa hơi, hơi ethanol khi nhả nhiệt sẽ giảm nhiệt độ và ngưng tụ và

tháo ra ngoài Một phần hơi ethanol chưa ngưng

tụ sẽ được hồi về tháp chưng cất tiếp tục quá trình chưng cất.

Bơm nhiệt để bay hơi cô đặc

1 Máy nén

2 Tháp trao đổi nhiệt

3 Bình tách hơi 4-5 Trao đổi nhiệt

A Bán thành phẩm vào

B Hơi nước của chất dễ BH

C Nước ngưng của chất dễ BH

D Thành phẩm

2/ Bơm nhiệt trong quá trình cô đặc

Bán thành phẩm A được làm nóng sơ bộ qua 2 thiết bị trao đổi nhiệt 4 và 5 rồi đi vào tháp bay hơi kiểu ống đứng, nhận nhiệt của hơi máy nén

có nhiệt độ cao khi ngưng tụ do MN nén vào,

sau đó được đưa xuống bộ tách lỏng 3

Hơi B được MN hút và nén lên áp suất cao đưa trở lại tháp BH 2 Thành phẩm chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt 5 ra ngoài Nước ngưng C được

đưa qua trao đổi nhiệt 4 ra ngoài.

Thiết bị cô đặc dùng máy nén hơi nước

Bán thành phẩm cần cô đặc được đưa vào thùng sấy và cho chảy tưới lên bề mặt ngoài của thiết bị ngưng tụ hơi nước để nhận nhiệt của hơi nước ngưng tụ

Hơi nước sinh ra sẽ được MN hút về và nén lên áp suất cao rồi đẩy vào bình NT hơi nước Như vậy lượng

nhiệt cần thiết để bay hơi chính do nhiệt lượng từ hơi

do MN hút ra cung cấp.

Chỉ cần tốn một năng lượng nhỏ để duy trì hoạt động của MN mà thôi Quá trình cứ thế lăp đi lặp lại cho đến khi đạt được nồng độ yêu cầu.

3 Công nghệ sản xuất bia

• Nấu dịch đường

• Cung cấp nước nóng sơ bộ cho nồi hơi

Thiết bị nấu bia dạng ống thoát hơi

4 Sản xuất đường

Dùng nhiệt để: cô đặc, đun nấu đường.

5 Công nghệ chế biến sữa

Thanh trùng paster ở nhiệt độ 75 ℃

6 Công nghệ sản xuất nước khoáng có gas (CO2)

Dùng để thanh trùng, rửa chai lọ, làm vệ sinh.