KT quá trình thiết bị - Chương 2:Các thiết bị truyền nhiệt

Nhược điểm: Cồng kềnh, tốn vật liệu chế tạo, khó 6 Loại ống xoắn shell-and-coil Loại thiết bị vỏ ống shell-tube heat exchanger 7 Loại ống xoắn Ưu điểm: chế tạo đơn giản, có thể làm bằng

Trang 1

KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH VÀ

THIẾT BỊ 2 Chương 2: Các thiết bị truyền

nhiệt

TS BÙI TẤN NGHĨA btnghia109@gmail.com

1

Nội dung chương 2 2.1 Các thiết bị trao đổi nhiệt

2.2 Tổ chức dòng chảy 2.3 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt Bài tập chương 2

2

Các thiết bị trao đổi nhiệt

Heat Transfer Equipment

3

1 Loại thiết bị vỏ ống (shell-tube heat exchanger)

 Ống lồng ống (tube – in – tube)

 Loại ống xoắn (shell-and-coil)

 Loại ống chùm (shell-and-tube)

2 Loại tấm (brazed-plate)

3 Loại vỏ bọc (vỏ áo, jacketed vessel heat transfer)

4 Loại hình xoắn ốc (spiral heat exchanger)

5 Loại ống có cánh tản nhiệt (Finned Coil Heat Exchanger)

Loại thiết bị vỏ ống (shell-tube heat exchanger)

4

Loại ống lồng ống (tube – in – tube)

Trang 2

5

Loại ống lồng ống

Ưu điểm:chế tạo đơn giản, diện tích truyền nhiệt lớn

Nhược điểm: Cồng kềnh, tốn vật liệu chế tạo, khó

6

Loại ống xoắn (shell-and-coil) Loại thiết bị vỏ ống (shell-tube heat exchanger)

7

Loại ống xoắn

Ưu điểm: chế tạo đơn giản, có thể làm bằng vật liệu chống

ăn mòn, dễ kiểm tra

Nhược điểm: cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ, khó làm sạch phía trong ống, trở lực lớn

Heat exchanger AirWater.wmv

8

Loại ống chùm (shell-and-tube)

Trang 3

Loại ống chùm

Ưu điểm: cấu tạo gọn, chắc chắn, tốn

sạch phía trong ống trừ thiết bị hình chữ U

Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu không dẻo và

silic )

10

Loại ống chùm 1- 1

Ống chùm ngược chiều 1 - 1

ong chum 1-1.wmv

SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER BEM-TYPE.wmv

11

Loại ống chùm 1-2

Ống chùm 1 - 2 Shell Tube Type Heat Exchanger.wmv

12

Loại ống chùm 1-2 chữ U (Kettle type reboiler) Loại thiết bị vỏ ống (shell-tube heat exchanger)

Trang 4

Loại tấm (brazed-plate)

Ưu điểm: Cấu tạo gọn nhẹ, diện tích truyền nhiệt lớn

Nhược điểm: Khó ghép kín, nên không làm việc áp suất cao

Plate heat exchangers - Tempco.wmv

14

Loại vỏ bọc (vỏ áo, jacketed vessel heat transfer)

15

Loại vỏ bọc (vỏ áo, jacketed vessel heat transfer)

16

Loại ống gấp khúc

Ưu điểm : cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm :cồng kềnh, tốn nhiều vật liệu chế tạo, khó làm sạch phía trong ống.

Trang 5

Loại ống tưới

Ưu điểm:cấu tạo đơn giản, dễ quan sát,

ống, dễ sửa chữa

lỏng có tính chất ăn mòn hoá cao

Nhược điểm:Cồng

ống

18

Loại hình xoắn ốc (spiral heat exchanger)

Alfa Laval Spiral Heat Exchanger for Liquid-Liquid Heating-Cooling.wmv

19

Loại hình xoắn ốc (spiral heat exchanger)

Ưu điểm: Thiết bị gọn nhẹ; tốc độ truyền nhiệt lớn, trở lực nhỏ hơn ống chùm

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, khó sửa chữa, không

Loại ống có cánh tản nhiệt (Finned Coil Heat Exchanger)

Trang 6

Tổ chức dòng chảy

Bố trí lưu chất đi bên trong ống, có đặc điểm:

 Dễ gây nhiều bẩn

 Gây ăn mòn bề mặt nhiều hơn

 Có áp suất lớn

 Đun nóng một môi chất nào đó

22

Bố trí lưu chất đi bên ngoài ống (phía vỏ):

- Đối với chất lỏng:

+ Khi : nên bố trí dòng chảy dọc ống.

+ Khi : nên bố trí dòng chảy cắt ngang các ống.

- Đối với chất khí, nếu Re nằm trong khoảng 4.103÷4.104, nên để dòng cắt ngang ống.

23

61

Pr 

Nu

61

Pr 

Nu

24

Chất lỏng ít nhớt và nước 1  3

Trang 7

1 Chiều chuyển động lưu thể

Lưu thể nóng nhiệt độ giảm t1đ– t1c Lưu thể nguội có nhiệt độ tăng t2đ– t2c Hiệu số nhiệt độ của hai lưu thể thay đổi dọc theo bề mặt truyền nhiệt

2 Hiệu số nhiệt độ trung bình

Lượng nhiệt lưu thể nóng truyền đến lưu thể nguội được tính như sau:

Q = K*F*Δtlog

26 2

1

2 1

t Δ

t Δ l

t Δ t Δ log

n



3 Trường hợp 2 lưu thể chuyển động xuôi chiều

27

Δt1= t1d– t2d

Δt2= t1c– t2c

t 1đ

t 2c

t 2đ

t 1c

2 1

t Δ

t Δ l

t Δ t Δ log

n



4 Trường hợp 2 lưu thể chuyển động ngược chiều

28

Δt1= t1d– t2c ; Δt2= t1c– t2d

t 1đ

t 1c

t 2c

t 2đ

2 1

t Δ

t Δ l

t Δ t Δ log

n



Trang 8

5 Trường hợp 2 lưu thể chuyển động chéo chiều

(truyền nhiệt của ống chùm chữ U)

29

min max

t log

t

t lg 3 , 2

t t

t





1 2

2 1

t t

T T R





1 1

1 2

t T

t t S





Trong đó:

30

Thiết bị trao đổi nhiệt 1 pass dòng phía vỏ hai hoặc nhiều pass dòng phía ống.

31

Thiết bị trao đổi nhiệt 2 pass dòng phía vỏ  4 pass dòng phía ống.

32

Trang 9

33

34

Thiết bị trao đổi nhiệt dòng chảy phía vỏ vuông góc với  1 dòng chảy song song phía ống.

6 Chọn chiều lưu thể

35

Quy ước tính toán quá trình

 Dòng nóng: 1

 Dòng lạnh: 2

 Lưu lượng dòng lỏng là G (kg/s)

 Lưu lượng dòng hơi là D (kg/s)

 Dòng đi vào là đ

 Dòng đi ra là c

36

Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

Trang 10

Cân bằng năng lượng

1 Trao đổi nhiệt giữa 2 dòng lỏng Dòng nóng: t1c< t1đ

Nhiệt lượng tỏa ra: Q1= G1C1(t1đ– t1c) (w)

Dòng lạnh: t2c> t2đ

Nhiệt lượng thu vào: Q2= G2C2(t2c–t2đ) (w)

Q1= Q2+ Qtt

37

2 1

t Δ

t Δ l

t Δ t Δ log

n



2 Trao đổi nhiệt giữa dòng lỏng và dòng hơi

Dòng nóng: hơi

Dòng lạnh: lỏng

Nhiệt lượng tỏa ra: Q1= D1r1= D1(i1– C1t1) (w)

Dòng lạnh: t 2c > t 2đ

Nhiệt lượng thu vào: Q2= G2C2(t2c–t2đ) (w)

Q1= Q2+ Qtt

r1: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hòa ( bằng ẩn nhiệt hóa hơi)

i1: hàm nhiệt (enthalpy) của hơi bão hòa

38

Quá trình ngưng tụ

2 Trao đổi nhiệt giữa dòng lỏng và dòng hơi

Dòng nóng: lỏng.

Dòng lạnh: lỏng - hơi

Nhiệt lượng tỏa ra: Q1= G1C1(t1đ– t1c) (w) Dòng lạnh: hóa hơi ở nhiệt độ không đổi t2(oC) Nhiệt lượng thu vào: Q2= D2r2= D2(i2– C2t2) (w)

Q1= Q2+ Qtt

39

Quá trình hóa hơi

2 1 2 1

t Δ t Δ l

t Δ t Δ log

n

t  



3 Trao đổi nhiệt giữa hai dòng hơi

Dòng nóng: hơi ngưng tụ → lỏng.

Dòng lạnh: lỏng bay hơi

Nhiệt lượng tỏa ra: Q1= D1r1= D1(i1– C1t1) (w) Nhiệt lượng thu vào:Q2= D2r2= D2(i2– C2t2) (w)

Q1= Q2+ Qtt

40

2 1

t Δ

t Δ l

t Δ t Δ log

n



Trang 11

 Một số lưu ý khi chọn chiều lưu thể

Khi 2 lưu thể xuôi chiều, tc của dòng lạnh luôn thấp hơn tccủa dòng nóng.

Khi 2 lưu thể ngược chiều, tc của dòng lạnh có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn tccủa dòng nóng.

Không bao giờ nhiệt độ cuối của dòng lạnh (t2C)

cao hơn nhiệt độ đầu dòng nóng (t1đ)

41

Tính toán bề mặt trao đổi nhiệt

 Xác định hệ số truyền nhiệt K theo công thức:

42

 Xác định bề mặt truyền nhiệt theo công thức:

















K

; 1 1

1

2

2 1 1

m

w

i









 2

;

K

Q F

tb





] [ , r

1 ln 1 r 1

1

2 2 1 2 1

1

K m W

r r K





  



Bố trí ống trong thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống

43

Building Heat Exchangers.wmv

HEAT EXCHANGER TUBE EXPANSION WITH MAUS MA500.mpg.wmv

Xếp theo hình 6 cạnh Xếp theo hình vuông Xếp theo hình tròn

44

I, II Nong III Hàn IV Đệm

Trang 12

45

Kết cấu loại vành đàn hồi

46

a Loại đầu phao hở b Loại hộp đệm c Loại chữ U

47

Thiết bị trao đổi nhiệt chia ngăn trong

Thiết bị trao đổi nhiệt chia ngăn ngoài

48

Cấu tạo các loại cửa thoát nước ngưng

Trang 13

49

Cấu tạo cửa dẫn hơi đốt vào thiết bị

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	3,51 MB