Chương 2: Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội
Độ giảm nhiệt độ rất lớn, do đó đun nóng không được đồng đều và khó điều chỉnh nhiệt độ. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa học 1 giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Quá trình và thiết bị CNTP 2
Trường: Đại học Bách Khoa Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
Chương 2
Đun nóng – Làm Nguội – Ngưng tụ
ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ 2
ĐUN NÓNG BẰNG KHÓI LÒ
Sơ lược các bước tính toán quá trình đun nóng bằng khói lò
Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu: Q = f(C, H, O, S), J/kg (tra sổ tay) c
Lượng không khí lý thuyết để dùng đốt cháy 1 kg nhiên liệu: 𝐿0 = 𝜑(𝐶, 𝐻, 𝑂, 𝑆)
Lượng không khí thực tế cần dùng: 𝐿 = 𝐿0. 𝛼, kg không khí/kg nhiên liệu Tính I của khói lò: 𝑄 𝐼
𝑐𝜂 + 𝐶𝑛𝑡𝑛 + 𝛼𝐿0𝐼0 − 𝑊′𝑖′ 𝑘 = 𝐺𝑘
Cân bằng nhiệt lượng lượng nhiên liệu cần dung trong quá trình đun nóng
Kích thước của lò đốt:
Nhiên liệu rắn: bề mặt ghi lò, thể tích, kích thước phòng đốt
Nhiên liệu lỏng: thể tích, kích thước phòng đốt 3
ĐUN NÓNG BẰNG DÒNG ĐIỆN
Biến điện năng thành nhiệt năng để đun nóng vật liệu
- Lò hồ quang: điện năng tạo thành tia lửa điện đốt nóng môi trường
+ Tia hồ quang có thể tập trung công suất lớn trong thể tích nhỏ, do
đó đạt được nhiệt độ rất cao( từ 1500 0C đến 2000 oC và cao hơn nữa)
+ Độ giảm nhiệt độ rất lớn, do đó đun nóng không được đồng đều và
khó điều chỉnh nhiệt độ
+ Lò hồ quang thường dùng làm chảy các kim loại, sản suất canxi cacbua, phốt pho - Lò điện trở
+ Lò điện trở trực tiếp: vật liệu đun nóng được nối trực tiếp với mạch
điện hoặc qua máy biến thế cho dòng điện vào để đốt nóng (lò thuỷ tinh , lò sứ.. .)
+ Lò điện trở gián tiếp, trong đó nhiệt được toả ra do dòng điện đun
nóng dây điện trở rồi truyền nhiệt cho vật liệu bằng bức xạ, dẫn nhiệt hoặc đối lưu
- Lò điện cảm ứng vật liệu cần đun nóng đặt trong từ trường xoay chiều
hoặc điện trường xoay chiều, khi đó trong vật liệu sẽ xuất hiện dòng điện cảm
ứng (dòng xoay chiều) để đốt nóng vật liệu. 4
ĐUN NÓNG BẰNG DÒNG ĐIỆN Lò điện trở
Đun nóng được đồng đều và điều chỉnh nhiệt độ rất chính xác nhờ thay đổi
điện thế của dòng điện vào hoặc đóng mở dòng điện đi vào từng phần của điện trở
Nhiệt độ có thể đạt tới 1000-1100 ° C 5
ĐUN NÓNG BẰNG DÒNG ĐIỆN Lò điện cảm ứng 6
ĐUN NÓNG BẰNG CHẤT TẢI NHIỆT ĐẶC BIỆT
-Thường được sử dụng trong trường hợp :
+ Đun nóng ở nhiệt độ cao + Đun nóng đồng đều
- Chất tải nhiệt: các chất lỏng có nhiệt độ sôi cao hoặc hơi của nó làm chất
tải nhiệt trung gian, các chất này lấy nhiệt từ khói lò hoặc dòng điện rồi
truyền cho thiết bị cần đun nóng
- Quá trình tuần hoàn chất tải nhiệt có thể dùng bơm hoặc tuần hoàn tự nhiên
- Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt cho phép điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng
- Nhiệt độ lớn nhất để đun nóng phụ thuộc vào tính chất của chất tải nhiệt :
có thể từ 360 đến trên 500 ° C 7
ĐUN NÓNG BẰNG CHẤT TẢI NHIỆT ĐẶC BIỆT
Đun nóng bằng dầu khoáng Sử dụng khi:
- cần đun nóng đồng đều
- Tránh quá nhiệt cho sản phẩm Nhược điểm:
- Hiệu số nhiệt độ không lớn
(khoảng từ 15 đến 20°C) nên lượng
nhiệt truyền qua không được lớn và
khó điều chỉnh nhiệt độ
- Nhiệt độ giới hạn đun nóng của
dầu thấp (~ 250 ° C) vì nhiệt độ cháy
của dầu không vượt qua 300-310 ° C 8
ĐUN NÓNG BẰNG CHẤT TẢI NHIỆT ĐẶC BIỆT
Đun nóng bằng nước quá nhiệt
Nhiệt độ tới hạn của nước là 374 ° C
tương ứng với áp suất 225 at.
- Nước được đun nóng bằng khói lò trong
thiết bị gia nhiệt ở lò đốt
- Khối lượng riêng của nước sẽ giảm và
được đẩy lên trên vào ống xoắn để đun nóng
- Sau khi đun nóng xong nước sẽ nguội đi,
khối lượng riêng tăng lên và đi về lò đốt
- Cường độ tuần hoàn phụ thuộc vào độ
giảm nhiệt độ của nước ttrong ống xoắn và
hiệu số chiều cao của thiết bị truyền nhiệt ở
lò đốt và thiết bị đun nóng (0,1- 0,2 m/s) 9
LÀM NGUỘI – NGƯNG TỤ LÀM NGUỘI
Tác nhân làm nguội phổ biến: nước và không khí. Làm nguội trực tiếp Làm nguội gián tiếp
Bằng nước lạnh hoặc nước đá
- Làm nguội tới nhiệt độ thường: nước, không khí Phương
- Nếu nhiệt độ làm nguội cần phải đạt pháp tự bay hơi
thấp hơn 15 30oC thì dùng tác nhân làm
nguội có nhiệt độ thấp
Làm nguội khí: kèm theo rửa khí
- Nếu dùng nước để làm nguội thì nên lấy
t2c < 40 - 50oC để ngăn ngừa hiện tượng
kết tủa các muối hoà tan trong nước trên bề mặt trao đổi nhiệt 10
LÀM NGUỘI – NGƯNG TỤ NGƯNG TỤ Ngưng tụ trực tiếp Ngưng tụ gián tiếp
- Ngưng tụ trực tiếp, hay còn gọi là
*Ngưng tụ gián tiếp, hay còn
ngưng tụ hỗn hợp, tức là quá trình tiến
gọi là ngưng tụ bề mặt, tức là
hành bằng cách cho hơi và nước tiếp xúc
quá trình tiến hành trong thiết
trực tiếp với nhau. Hơi cầp ẩn nhiệt
bị trao đổi nhiệt có tường ngăn
ngưng tụ cho nước và ngưng tụ lại, nước
cách giữa hơi và nước. Hơi
lấy nhiệt của hơi và nóng lên, cuối cùng
được ngưng tụ lại trên bề mặt
tạo thành một hỗn hợp chất lỏng đã trao đổi nhiệt ngưng tụ và nước. 11
NGƯNG TỤ GIÁN TIẾP
Ngưng tụ hơi quá nhiệt có làm nguội nước ngưng
Giai đoạn 1: làm nguội hơi quá nhiệt đến nhiệt độ bão hoà.
Giai đoạn 2: ngưng tụ hơi bão hoà ở nhiệt độ không đổi.
Giai đoạn 3: làm nguội chất lỏng đã ngưng tụ đến nhiệt độ cần thiết. 12
NGƯNG TỤ GIÁN TIẾP
𝑄1 = 𝐷𝐶ℎ 𝑡1đ − 𝑡𝑏ℎ 𝑄2 = 𝐷𝑟
𝑄3 = 𝐷𝐶𝑙 𝑡𝑏ℎ − 𝑡1𝑐
CBNL: 𝑊𝐶 𝑡2𝑐 − 𝑡2đ = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 = 𝑄
Lượng nước làm nguội cần dùng: 13
NGƯNG TỤ GIÁN TIẾP
𝑄1 = 𝐾1𝐹1∆𝑡𝑡𝑏1
𝑄2 = 𝐾2𝐹2∆𝑡𝑡𝑏2
𝑄3 = 𝐾3𝐹3∆𝑡𝑡𝑏3 𝐹 = 𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹 Xác định t , t x y
𝑄1 = 𝑊𝐶 𝑡2𝑐 − 𝑡𝑦 𝑡𝑦
𝑄3 = 𝑊𝐶 𝑡𝑥 − 𝑡2đ 𝑡𝑥 14
NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP
Phân loại: thiết bị loại ướt và loại khô
+ Trong thiết bị loại ướt: chất lỏng ngưng tụ, nước làm nguội và khí
không ngưng được dẫn ra cùng một đường bằng một bơm << không khí - ướt >>
+Trong thiết bị loại khô, nước ngưng và nước làm nguội được dẫn đi
chung một đường, còn khí không ngưng được hút ra theo một đường khác
Khi làm việc, giữa hơi và nước cần phải có bề mặt tiếp xúc lớn thì hiệu quả ngưng tụ mới cao
phun nước qua những vòi phun hoặc cho chảy qua nhiều ngăn nằm ngang có lỗ nhỏ 15
NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP Loại khô
Thiết bị ngưng tụ xuôi chiều loại thấp 16
NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP
Thiết bị ngưng tụ ngược chiều loại cao Nguyên lý làm việc
Ưu điểm là nước tự chảy ra được, không
cần bơm nên tốn ít năng lượng, năng suất lớn.
Thường được dùng trong hệ thống cô đặc
nhiều nồi, đặt ở vị trí cuối hệ thống vì các nồi
cuối thường làm việc ở áp suất chân không. 17
NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP Loại ướt
Thiết bị ngưng tụ loại ướt, xuôi chiều - Hơi đi từ trên xuống
- Nước được phun ra từ vòi hoa sen từ trên
xuống cùng chiều với hơi chảy qua các ngăn
-Chất lỏng đã ngưng tụ, nước và khí không
ngưng được hút ra ở phía dưới thiết bị bằng bơm không khí ướt
Chỉ dùng trong trường hợp không đặt được ống barômét 18
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TĐN GIÁN TIẾP 19