Tìm hiểu về thiết bị trao đổi nhiệt

Tìm hiểu về thiết bị trao đổi nhiệtThiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) là một thiết bị được chế tạo cho truyền nhiệt hiệu quả bộ phận này sang bộ phận khác. Vật trung gian truyền nhiệt có thể được ngăn cách bởi một bức vách rắn để chúng không pha trộn vào, hoặc họ có thể tiếp xúc trực tiếp. Thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong sưởi ấm không gian, điện lạnh, điều hòa nhiệt độ, nhà máy điện, nhà máy hóa chất, nhà máy hóa dầu, dầu khí nhà máy lọc dầu, khí tự nhiên, chế biến và xử lý nước thải. Một ví dụ phổ biến của một bộ trao đổi nhiệt là tản nhiệt trong xe hơi, trong đó nước được sử dụng để chuyển nhiệt của động cơ đến bộ tản nhiệt ra không khí và làm mát động cơ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện tiểu luân này đầu tiên tôi xin giử lời cảm ơn chân thành đến

thầy TS Công Ngọc Thắng là người đã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn để tôi

thực hiện tiểu luận này Bên cạnh đó tôi xin cảm ơn các bạn trong lớp Cao học kỹthuật hóa học K29 đã góp ý và sửa chữa để giúp tôi hoàn thành tốt tiểu luận này

Hà Nội, 06 tháng 05 năm 2015

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Doãn Anh Tuấn

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TĂT

Ký hiệu Giải thích

TBTĐN Thiết bị trao đổi nhiệt

TĐN Trao đổi nhiệt

PHE Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm - Plate heat exchanger

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc ngoài 6Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu của vỏ bọc ngoài làm việc ở áp suất cao 6

Hình 1.6 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống 9

Hình 1.9 Cách chia ngăn thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 11

Hình 1.12 Thiết bị trao đổi nhiệt loại đệm nằm yên 15Hình 1.13 Thiết bị trao đổi nhiệt loại đệm chuyển động 15Hình 1.14 Thiết bị ngưng tụ loại khô xuôi chiều, thấp 17Hình 2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng 19Hình 2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bán hàn 20Hình 2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn kín 20Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tám và ống 21

Hình 2.6 Làm lạnh của nhà máy lọc dầu bởi một vòng lặp sản phẩm

Hình 2.12 Trao đổi nhiệt cho các ứng dụng của bơm nhiệt 24

Hinh 2.16 Các tấm trao đổi nhiệt sau khi được tháo rời để vệ sinh 28

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

1.1 Định nghĩa thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) là một thiết bị được chế tạo cho truyền nhiệthiệu quả bộ phận này sang bộ phận khác Vật trung gian truyền nhiệt có thể đượcngăn cách bởi một bức vách rắn để chúng không pha trộn vào, hoặc họ có thể tiếpxúc trực tiếp Thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong sưởi ấm khônggian, điện lạnh, điều hòa nhiệt độ, nhà máy điện, nhà máy hóa chất, nhà máy hóadầu, dầu khí nhà máy lọc dầu, khí tự nhiên, chế biến và xử lý nước thải Một ví dụphổ biến của một bộ trao đổi nhiệt là tản nhiệt trong xe hơi, trong đó nước được sửdụng để chuyển nhiệt của động cơ đến bộ tản nhiệt ra không khí và làm mát động

cơ [1]

1.2 Phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt

Các thiết bị dùng để thực hiện quá trình truyền nhiệt gọi là thiết bị trao đổinhiệt, các thiết bị này có hình dạng và cấu tạo khác nhau tuỳ thuộc vào phươngpháp và điều kiện tiến hành quá trình

• Loại gián tiếp: nhiệt truyền từ chất tải nhiệt này đến chất tải nhiệt kia qua bềmặt phân cách (bề mặt truyền nhiệt)

• Loại đệm: quá trình trao đổi nhiệt thực hiện trên cùng một bề mặt của vật rắn

và tiến hành theo hai giai đoạn nối tiếp nhau Giai đoạn 1: cho chất tải nhiệtnóng tiếp xúc với bề mặt vật rắn (đệm), vật rắn sẽ được đun nóng lên đếnnhiệt độ cần thiết, khi đó ngừng cung cấp chất tải nhiệt nóng Giai đoạn 2:cho chất tải nhiệt lạnh vào, nhiệt sẽ truyền từ vật rắn cho chất tải nhiệt lạnh

• Loại trực tiếp (hỗn hợp): hai chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với nhau

1.2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp

Dựa vào cấu tạo của bề mặt truyền nhiệt, ta có thể chia thiết bị trao đổi nhiệtgián tiếp thành các loại chính sau: loại vỏ bọc, loại ống, loại tấm, loại xoắn ốc, loạiống gân

1.2.1.1 Loại vỏ bọc

Khi đun nóng hoặc làm lạnh các thiết bị phản ứng, đặc biệt là những trườnghợp bên trong thiết bị không đặt được ống xoắn, ta thường truyền nhiệt gián tiếpqua vỏ thiết bị Một trong những thiết bị loại này là thiết bị vỏ bọc ngoài: vỏ ngoài 2được ghép chắc vào vỏ thiết bị bằng mặt bích 3 hoặc hàn liền, giữa hai lớp vỏ tạo

Chiều cao của vỏ ngoài không được thấp hơn mực chất lỏng trong thiết bị.Thông thường, các loại thiết bị vỏ bọc ngoài có bề mặt truyền nhiệt không lớn quá

10 m2 và áp suất làm việc của hơi đốt không quá 10 at Muốn tăng hệ số cấp nhiệtcủa chất tải nhiệt trong thiết bị, ta thường đặt cánh khuấy để tăng tốc độ tuần hoàn

Hình 1.1 Thiết bị truyền nhiệt loại vỏ

Sơ đồ cấu tạo của một kiểu thiết bị vỏ bọc ngoài làm việc ở áp suất cao, vỏ ngoài 2

là tấm thép có khoét nhiều lỗ, các lỗ này hàn liền vào vỏ 1, áp suất làm việc của loạithiết bị này có thể đến 75 at

Hình 1.3 Thiết bị có ống xoắn bên ngoài vỏ

a, b, c, d các dạng kết cấu của ống xoắn với vỏ

1.vỏ thiết bị; 2.ống xoắnThiết bị truyền nhiệt qua vỏ thiết bị còn có các loại khác như thiết bị có ốngxoắn bên ngoài vỏ, để truyền nhiệt từ ống xoắn vào vỏ thiết bị được tốt, ta lót thêmmiếng lót 3 bằng kim loại để tăng bề mặt tiếp xúc hoặc đúc ống xoắn vào trong vỏthiết bị, loại này có áp suất làm việc của hơi trong ống xoắn có thể đến 250 at Đôikhi ống xoắn được bổ đôi rồi hàn vào vỏ thiết bị hoặc là lấy thép góc hàn vào vỏ

thiết bị, các loại này có áp suất làm việc của hơi trong rãnh xoắn thường được đến

60 at

1.2.1.2 Loại ống

Loại này bề mặt truyền nhiệt có dạng hình ống Căn cứ vào tính chất làm việc

và cấu tạo của thiết bị, ta có thể chia thành mấy kiểu sau: ống xoắn, kiểu tưới, ốnglồng ống, ống chùm

• Ống xoắn

Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống xoắn là một trong những loại thiết bị đơn giảnnhất Nó gồm các đoạn ống thẳng nối với nhau bằng ống khuỷu, gọi là xoắn gấpkhúc, hoặc các ống uốn cong theo hình ren ốc, gọi là xoắn ruột gà Khi làm việc,một chất tải nhiệt đi ngoài ống còn một chất tải nhiệt khác đi trong ống

Khi muốn tăng tốc độ của chất tải nhiệt ở ngoài ống ta lắp thêm một ống 5 đểhạn chế dung dịch phiá ngoài ống xoắn Khi đó, chất tải nhiệt phía ngoài chảy dọctheo thiết bị có tiết diện hình vành khăn giới hạn bởi thiết bị 1 và ống 5

Hệ số cấp nhiệt phía trong ống xoắn thường lớn hơn ống thẳng một ít Khiđun nóng bằng hơi bão hoà nếu chiều dài của ống xoắn quá lớn thì phần cuối ống sẽchứa đầy nước ngưng làm giảm hiệu quả truyền nhiệt, đồng thời áp suất hơi ở phầncuối cũng bị giảm và khó tháo nước ngưng Vì vậy, khi yêu cầu bề mặt truyền nhiệtlớn, ta phải bố trí thành nhiều ống xoắn làm việc song song xếp nối tiếp nhau hoặcxếp thành những vòng đồng tâm

Hình 1.4 Thiết bị truyền nhiệt ống xoắn

Thiết bị ống xoắn có ưu điểm là chế tạo đơn giản, có thể làm bằng các vật liệuchống ăn mòn, dễ kiểm tra và sửa chữa

Khuyết điểm là cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ do hệ số cấp nhiệt phíangoài bé, khó làm sạch phía trong ống, trở lực thuỷ lực lớn hơn ống thẳng Đối vớichất lỏng cho vào từ dưới thì lên để ống xoắn luôn chứa đầy, còn hơi thì cho từ trênxuống để tránh va đập thuỷ lực

Tốc độ của chất lỏng trong ống xoắn thường từ 0,5 - 1 m/s, đối với chất khí ở

áp suất thường thì từ 5 - 12 m/s Đường kính ống không quá 100 mm vì lớn quá khógia công Đối với ống xoắn gấp khúc, chiều dài mỗi đoạn phụ thuộc vào loại vậtliệu: ống thép L ≤ 6 m, ống gang L ≤ 3 m, ống gốm sứ L ≤ 2 m,

Đối với ống xoắn ruột gà D ≥ 8d (D là đường kính của vòng xoắn, d làđường kính của ống xoắn, m)

• Loại ống tưới

Loại này thường dùng để làm lạnh và ngưng tụ Chất lỏng phun ở ngoài ống thường

là nước Nước tưới ở ngoài ống chảy lần lượt từ ống trên xuống ống dưới 3 rồi chảyvào máng chứa 4

Hình 1.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại tưới

1.máng tưới; 2.ống truyền nhiệt; 3.khuỷu nối

Khi trao đổi nhiệt, sẽ có một phần nước bị bay hơi (khoảng 1 - 2% lượng nướcđưa vào tưới), khi bay hơi như vậy nó sẽ lấy một phần nhiệt từ chất tải nhiệt nóng ởtrong ống, do đó lượng nước dùng làm nguội ở đây ít hơn so với các thiết bị làmnguội khác

Ưu điểm: lượng nước làm lạnh ít, cấu tạo đơn giản, dễ quan sát và làm sạch ởbên ngoài ống , khi nối ống bằng mặt bích thì làm sạch ở trong ống cũng dễ.

Khuyết điểm: cồng kềnh, khi cung cấp nước ít thì lượng nước bay hơi sẽ tăng,

do đó cần phải đặt ở chỗ thoáng nhưng tránh gió, khi lượng nước quá ít thì các ống

ở dưới sẽ bị khô làm giảm hiệu quả truyền nhiệt

• Loại ống lồng ống :

Thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau, mỗi đoạngồm hai ống lồng vào nhau, ống trong 1 của đoạn này nối thông với ống trong củađoạn khác và ống ngoài 2 của đoạn này nối thông với ống ngoài của đoạn khác; để

dễ thay thế và rửa ống người ta nối bằng khuỷu 3 và ống nối 4 có mặt bích

Hình 1.6 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống

1.ống trong; 2.ống ngoài; 3.khủy nối; 4.ống nốiChất tải nhiệt I đi trong ống trong từ dưới lên còn chất tải nhiệt II đi trong ốngngoài từ trên xuống Khi năng suất lớn, ta đặt nhiều dãy làm việc song song

Ưu điểm của loại thiết bị này là hệ số truyền nhiệt lớn vì có thể tạo ra vận tốclớn ở cả hai chất tải nhiệt,chế tạo đơn giản

Nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao vì tốn nhiều kim loại, khó làm sạchkhoảng trống giữa hai ống

• Loại ống chùm

Thiết bị truyền nhiệt loại này được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp hoáchất vì có nhiều kinh nghiệm trong sử dụng chúng; trong công nghiệp đã sản xuấtđược nhiều loại thiết bị làm việc ở điều kiện nhiệt độ, áp suất, môi trường khácnhau; đã có các phương pháp kỹ thuật tính toán trao đổi nhiệt và thuỷ động trongcác loại thiết bị này Hiện nay, các nhà máy sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt có bề mặttrao đổi nhiệt từ 1 ÷ 1500 m2, áp suất làm việc từ chân không đến 10 MPa (≈ 100at), nhiệt độ làm việc từ -70oC÷ 540 oC.

Loại này có ưu điểm là cơ cấu gọn, chắc chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn

Nhược điểm chủ yếu là cồng kềnh, tốn kim loại, bề mặt trao đổi nhiệt riêngtương đối nhỏ nên trong những khối công suất lớn, trong hệ thống công nghệ phảidùng nhiều thiết bị song song, nối tiếp Tuy nhiên, vẫn có thể chấp nhận được theoquan điểm kinh tế, công nghệ, điều khiển quá trình

Hình 1.7 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm

1.vỏ thiết bị; 2.lưới ống; 3.ống truyền nhiệt; 4.đáy thiết bị; 5.ống nối; 6.tai đỡ.Phân loại: Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm có nhiều loại: loại đặt nằmngang, loại đặt thẳng đứng; loại có một ngăn, loại có nhiều ngăn; loại cơ cấu cứng(cố định), loại có một đầu tự do,

Nguyên tắc làm việc: Chất tải nhiệt I đi vào đáy dưới qua các ống lên trên và

ra khỏi thiết bị, còn chất tải nhiệt II đi từ cửa trên của vỏ vào khoảng trống giữa ống

và vỏ rồi ra phía dưới

Các ống lắp trên lưới ống cần phải kín bằng cách nong hoặc hàn, đôi khi người

ta dùng đệm để ghép kín, trong trường hợp này thì ống có thể di chuyển theo chiềudọc khi giãn nở nhưng lắp như vậy phức tạp Cách bố trí ống trên lưới ống thường

có ba kiểu : bố trí theo hình 6 cạnh hoặc theo vòng tròn đồng tâm, đôi khi người taxếp theo kiểu thẳng hàng Khoảng cách t giữa các tâm của hai ống liền nhau gọi làbước ống Khi lắp ống bằng cách nong thì lấy tmin = (1,3 ÷1,6) dn, còn khi lắp bằngcách hàn thì lấy tmin≈ 1,26dn (dn là đường kính ngoài của ống ) Khoảng cách từ ốngđến vỏ thiết bị: t - dn ≥ 6mm.

Cách chia ngăn trong thiết bị ống chùm: Khi cần tăng tốc độ của chất tải nhiệt

để tăng hiệu quả truyền nhiệt người ta chia thiết bị thành nhiều ngăn, có thể chiangăn dọc hoặc ngăn ngang Chia thành 4 ngăn dọc đối với chất tải nhiệt đi trongống, như vậy vận tốc chất tải nhiệt trong ống sẽ tăng lên 4 lần Tấm ngăn dọc 3 chiangăn đối với chất tải nhiệt đi ngoài ống, nếu chia thành hai ngăn như vậy thì vận tốc

sẽ tăng lên 2 lần Nếu chia ngăn ngang đối với chất tải nhiệt đi ngoài ống, trườnghợp này ngoài tác dụng tăng tốc độ còn có tác dụng làm cho chất tải nhiệt đi chéogóc với phương của trục truyền nhiệt nhưng tốc độ tăng không tỷ lệ với số ngăn

Hình 1.8 Cách bố trí ống

a.xếp theo hình sáu cạnh; b.xếp theo hình vuông; c.xếp theo hình tròn

Tuy nhiên, khi chia thiết bị thành nhiều ngăn tổn thất áp suất tăng, trở lực tăng,

ma sát tổng tăng Nếu chia thiết bị thành n ngăn thì tổn thất áp suất tăng n1,8 lần, masát tổng tăng n2,8 lần

Hình 1.9 Cách chia ngăn thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

a Chia ngăn trong; b Chia ngăn ngoài

1.2.1.3 Loại tấm

Loại thiết bị này có bề mặt truyền nhiệt làm bằng các tấm kim loại, các khegiữa các tấm tạo thành hai hệ thống không thông với nhau, một hệ chứa chất tảinhiệt I còn hệ kia chứa chất tải nhiệt II

Hiện nay, các nhà máy sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt có bề mặt truyền nhiệt,nhiệt độ, áp suất làm việc khác nhau: loại thiết bị lắp ghép có bề mặt từ 2 đến 400

m2, áp suất làm việc từ rất thấp đến 2,5 MPa (≈25 at ), nhiệt độ từ -30oC đến 200oC;loại thiết bị hàn chết có bề mặt từ 20 đến 600 m2, áp suất làm việc đến 3,9MPa (≈

39 at), nhiệt độ làm việc từ -150oC Nhiệt độ và áp suất làm việc phụ thuộc vào vậtliệu lót kín và cấu tạo các mối hàn

Phân loại: thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm thể chia thành ba loại là loại tháo lắpđược, loại bán tháo lắp và loại hàn chết (không tháo lắp được)

Cấu tạo: Loại này có bề mặt trao đổi nhiệt là các tấm kim loại gợn sóng ghépsong song với nhau sao cho giữa chúng có khe hở tạo môi trường làm việc, các tấm

có chiều dày nhỏ, các rãnh cho môi trường làm việc có thể có tiết diện tối thiểu nênthiết bị gọn mà thiết bị trao đổi nhiệt loại ống không đạt được, cùng một loại nhiệttải thì kích thước và khối lượng thiết bị truyền nhiệt dạng tấm nhỏ hơn loại ốngchùm rất nhiều

Nguyên tắc làm việc: cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm tạo thành hai hệthống để chứa hai chất tải nhiệt hai chất tải nhiệt này có thể chuyển động ngượcchiều, chéo dòng hay xuôi chiều

Ưu điểm: thiết bị loại này gọn, tốn ít kim loại, lưu lượng hai chất tải nhiệt cóthể thay đổi trong khoảng rộng, tốc độ chất tải nhiệt ở hai phía đều lớn, hệ số truyềnnhiệt lớn gấp 2-3 lần so với thiết bị loại ống.

Nhược điểm; khó làm việc ở áp suất quá cao, khó ghép kín, khó làm sạch bêntrong nên loại này thường dùng để trao đổi nhiệt ở áp suất thường, chủ yếu để đunnóng không khí bằng khói lò, trao đổi nhiệt giữa các chất khí trong hệ thống lạnh.Đối với các thiết bị lắp ráp dùng đệm để làm kín, do độ bền nhiệt, độ bền hoá họccủa đệm có giới hạn nên làm giảm nhiệt độ làm việc

Với các môi trường không làm bẩn bề mặt trao đổi nhiệt thì có thể sử dụngloại thiết bị bán tháo lắp (dùng các tấm hàn từng cặp tạo thành các rãnh không tháođược trong 2 môi trường), giảm lượng đệm để tăng độ bền thiết bị Các thiết bị loạitấm không tháo lắp thì bền hơn

Hình 1.10 Chiều chuyển động của hai lưu thể

1.2.1.4 Loại xoắn ốc

Loại này có bề mặt truyền nhiệt làm bằng các tấm kim loại cuốn theo đườngxoắn ốc Thiết bị gồm hai tấm kim loại 1 và 2, đầu trong của hai tấma kim loại nàyhàn vào tấm ngăn 3, giữa hai tấm 1 và 2 tạo thành một khe có tiết diện hình chữnhật, chất tải nhiệt sẽ đi trong các khe đó Hai đầu của thiết bị được ghép kín bằngnắp 4

Hình 1.11 Thiết bị truyền nhiệt loại xoắn ốc

1, 2.tấm kim loại; 3.nắp

Ưu điểm: Thiết bị truyền nhiệt kiểu xoắn ốc có ưu điểm là gọn, có tốc độ lớn,hai chất tải nhiệt có thể chuyển động ngược chiều nhau hoàn toàn, trở lực thuỷ lựcnhỏ hơn trong thiết bị ống chùm

Nhược điểm: chế tạo và sửa chữa phức tạp, không làm việc được áp suất caohơn 6 at Nếu cấu tạo đặc biệt có thể làm việc được ở 10 at

1.2.1.5 Loại ống gân

Khi truyền nhiệt giữa hai chất tải nhiệt mà hệ số cấp nhiệt một phía rất nhỏ

so với phía kia thì ta cần phải tăng bề mặt truyền nhiệt ở phía có hệ số cấp nhiệt nhỏ

để tăng hiệu quả truyền nhiệt bằng cách thêm các gân lên trên bề mặt truyền nhiệt

Ví dụ: khi đun nóng không khí hoặc khí bằng hơi nước bão hoà thì hệ số cấpnhiệt từ hơi đến bề mặt truyền nhiệt là α1 = 11600W/m 2.độ, còn từ bề mặt ra khôngkhí là α2= 5,8÷ 58 W/m2.độ, nghĩa là α2 << α1, khi đó ta gắn gân ở phía α2; thiết bịnhư vậy gọi là thiết bị truyền nhiệt loại ống gân Cách bố trí gân cũng phải chú ýchiều chuyển động của khí để khí có thể đi sâu vào giữa các gân, gân phải làm bằngvật kiệu dẫn nhiệt tốt

Thiết bị truyền nhiệt loại ống gân thường có hai kiểu: gân dọc 1 và gânngang Đôi khi truyền nhiệt giữa hai chất khí có hệ số cấp nhiệt đều nhỏ thì người tacấu tạo gân ở cả hai phía, trường hợp này gân thường có dạng hình kim 3, gọi làthiết bị truyền nhiệt hình kim

1.2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại đệm

Như đã nói ở trên, quá trình truyền nhiệt trong các thiết bị loại đệm thực hiệntrên cùng một bề mặt của đệm, đệm thường làm bằng gạch chịu lửa, lá kim loạihoặc bi kim loại

Quá trình xảy ra như sau: Giai đoạn 1 (đun nóng đệm): cho chất tải nhiệtnóng đi qua truyền nhiệt cho đệm, đệm sẽ được đun nóng lên đến nhiệt độ yêu cầu,khi đó ngừng cấp chất tải nhiệt nóng Giai đoạn 2 (làm nguội đệm): cho chất tảinhiệt lạnh vào, nó sẽ được đun nóng đến nhiệt độ cần thiết nhờ lượng nhiệt tíchtrong đệm truyền cho, đệm sẽ nguội đi Sau đó lại tiếp tục giai đoạn đun nóng Quá trình truyền nhiệt ở đây là quá trình không ổn định, thiết bị có thể làm việcgián đoạn hay liên tục Khi muốn làm việc liên tục thì cần phải có hai thiết bị làmviệc song song, một thiết bị cho chất tải nhiệt nóng đi qua, còn thiết bị kia cho chấttải lạnh đi qua, sau đó đổi ngược lại

Trong sơ đồ làm việc liên tục của hệ thống thiết bị loại đệm, đệm nằm yên,khoá 2 dùng để đổi chiều chất tải nhiệt Trong sơ đồ làm việc liên tục của thiết bịtruyền nhiệt loại đệm, đệm chuyển động (đệm làm bằng bi kim loại ), đệm từ thiết

bị 1 đi qua khoá 2 vào thiết bị 3 sau đó qua khoá 4 rồi lại được đưa vào thiết bị 1nhờ bộ phận vận chuyển 5 Trong thiết bị 1, cho chất tải nhiệt nóng đi qua, còn thiết

bị 3 cho chất tải nhiệt lanh đi qua, đệm được đun nóng ở thiết bị 1 khi sang thiết bị

3 sẽ đun nóng chất tải nhiệt lạnh Như vậy, quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệtnóng sang chất tải nhiệt lạnh nhờ đệm di chuyển liên tục qua 1 và 3

Ưu điểm: quá trình truyền nhiệt không cần bề mặt ngăn cách giữa các chất tảinhiệt, do đó cấu tạo thiết bị đơn giản hơn, sử dụng nhiệt tốt hơn và cho phép hiệu sốnhiệt độ giữa các chất tải nhiệt tương đối nhỏ Loại thiết bị này thường dùng trongtrường hợp nhiệt độ cao hơn 500oC, khi đó đệm được làm bằng vật kiệu chịu lửa.Nhược điểm: cần phải có bộ phận chuyển đổi chiều hoặc bộ phận vận chuyển

và không tránh khỏi tình trạng bị trộn lẫn chất tải nhiệt

Hiện nay thiết bị truyền nhiệt loại đệm cũng được dùng phổ biến trong truyềnnhiệt giữa các khí ở nhiệt độ rất thấp (-200oC), đệm làm bằng những lá tôn mỏng

Hình 1.12 Thiết bị trao đổi nhiệt loại

đệm nằm yên Hình 1.13 Thiết bị trao đổi nhiệt loại đệm chuyển động

1.2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt trực tiếp

1.2.3.1 Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp

Đây là phương pháp truyền nhiệt đơn giản nhất, cho hơi nước sục thẳng vàotrong lòng chất lỏng cần đun nóng Hơi nước ngưng tụ và cấp ẩn nhiệt cho chấtlỏng, nước ngưng tụ tạo thành lại trộn lẫn với chất lỏng Thiết bị gồm một bể chưachất lỏng cần đun nóng và một ống hơi Trên ống dẫn hơi có đặt các van đê rtaojthêm điều kiên chó quá trình làm việc tốt Van ngược chiều 5 dùng để ngăn khôngcho chất lỏng đi ngược lại trong trường hợp mà áp suất trong ống hơi thấp hơn ápsuất khí quyển Trước khi bắt đầu đun nóng, người ta mở van phụ 4 để tháo hếtnước ngưng đang tích tụ trong ống dẫn hơi

Khi cần thiết vừa đun nóng vừa khuấy trộn chất lỏng thì dùng thiết bị đunnóng loại sủi bọt Trong thiết bị này, hơi từ ống dẫn hơi vào được đi qua những ốngphun hình xoắn ốc, vòng tròn hoặc một số ống thẳng song song có những lỗ nhỏ,đặt nằm dưới đáy bể chứa chất lỏng Nhờ bố trí như thế nên hơi được phun đềutrong bể có tác dụng khuấy trộn

Loại thiết bị sủi bọt và loại sục làm việc có nhiều tiếng động Để tránh tiếngđộn, người ta dùng thiết bị đun nóng không tiếng động Loại này có lắp thêm mộtcái loa ở đầu ống dẫn hơi Khi làm việc, hơi phun ra khỏi đầu ống dẫn hơi với tốc

độ rất lớn, do đó áp suất tĩnh học trong loa giảm xuống, chất lỏng bên ngoài loa ậpvào các lỗ cạnh loa, vừa pha trộn với luồng hơi phun ra vừa làm tắt tiếng động

Điều kiện sử dụng: Phương pháp đun nóng bằng hơi nước trực tiếp nóichung là rất đơn giản, nhưng có nhược điểm là đưa thêm một lượng lớn nước ngưng

tụ vào trong chất lỏng cần đun nóng Do đó, phương pháp này chỉ dùng trongtrường hợp cho phép pha loãng chất lỏng cần đun và không có phản ứng xảy ra giữa