Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài nghiên cứu cứu nhằm xác định hệ số tỏa nhiệt khi ngưng của các MCL để khẳng định sự cần thiết phải tăng cường TĐN bằng cách làm cánh về phía MCl và xác định được tỉ lệ làm cách hợp lý ứng với các MCL khác nhau,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
24 CÁC ĐÓNG GÓP C A TÁC GI 1- Tổng h p đư c kết nghiên cứu loại ng có cánh khác có thực tế, qui trình chế tạo ng có cánh, ng lồng ng loại trơn loại có cánh, nghiên cứu TĐN không gian hẹp 2- Nghiên cứu đánh giá, so sánh khả TĐN ngưng t môi chất lạnh khác nhau, khẳng định cần thiết phải làm cánh phía mơi chất lạnh có khả TĐN kém, xác định đư c tỉ lệ làm cánh h p lý sử d ng thiết bị ngưng t ng lồng ng dùng loại môi chất lạnh freon khác với nước môi trư ng giải nhiệt 3- Đưa phương pháp để tính tốn TĐN vách tr có cánh cách xác định bán kính tương đương, từ tính tốn đư c loại cánh có biên dạng phổ biến hay đư c sử d ng thực tế 4- Giải tốn tính TĐN thiết bị ng lồng ng có cánh ngang thân, ng có cánh thẳng cánh xoắn dọc thân sử d ng TBTĐN kiểu ng lồng ng, đặc biệt xây dựng đư c cơng thức để tính tốn mật độ dòng nhiệt q hệ s truyền nhiệt k thiết bị ng lồng ng có cánh mà chưa có tài liệu cơng b 5- Xây dựng đư c mơ hình thí nghiệm thực nghiệm để so sánh với tính tốn lý thuyết Chứng minh đư c tính ưu việt TBNT kiểu ng lồng ng có cánh so với loại TBNT khác Trên s tính tốn ứng d ng triển khai vào thực tế ( Hệ th ng sấy dầu kiểu ng lồng ng dùng lư ng mặt tr i, dàn lạnh TĐN hệ th ng ĐHKK dùng nước biển, hệ th ng trùng dùng cho loại đồ u ng…) 6- Nghiên cứu áp d ng phần mềm DHEX để tính thiết bị TĐN ng lồng ng trơn lẫn ng có cánh (Loại ng có cánh ngang) với qui mơ khác kích thước, chủng loại, thay đổi loại môi chất khác thư ng dùng thực tế, tiết kiệm đư c th i gian tính tốn thiết kế với kết dùng để tham khảo tương đ i xác Tác giả kết h p đư c việc áp d ng phần mềm DHEX để tính tốn, so sánh với thiết bị thí nghiệm ng lồng ng thực tế TUCEB, Rumani M Đ U Lý ch n đ tài Để nâng cao hiệu làm việc thiết bị trao đổi nhiệt đòi h i thiết bị cần phải có kích thước nh gọn, tiêu t n ngun vật liệu cơng suất truyền nhiệt lớn, TBTĐN có cánh ngày đư c sử d ng phổ biến, đặc biệt hệ th ng lạnh Cho nên lý để tơi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết bị ngưng tụ kiểu ng lồng ng có cánh sử dụng kỹ thuật l nh” là: - Thiết bị TĐN thiết bị quan trọng, nghiên cứu tăng cư ng hiệu làm việc TBTĐN cần thiết - Mu n tăng cư ng khả truyền nhiệt mà khơng thể tăng t=(tw - tf), biện pháp hiệu tăng diện tích TĐN cách làm cánh phía MC có nh freon TBNT hệ th ng lạnh - TBNT kiểu ng lồng ng ng trơn, khơng có cánh hiệu TĐN nhiều bị hạn chế - TBTĐN ng lồng ng có kết cấu nh gọn, hiệu TĐN cao, dễ dàng thay đổi công suất nhiệt(Q) suất(G) sản phẩm, dễ thay thế, sửa chữa lắp đặt, dễ thay đổi chuyển động dòng MCL MC giải nhiệt, nâng cao hiệu suất làm việc, giảm giá thành sản phẩm M c tiêu nghiên c u Xác lập s khoa học để tính TBNT, cần đạt đư c m c tiêu: Xác định hệ s t a nhiệt ngưng MCL để khẳng định cần thiết phải tăng cư ng TĐN cách làm cánh phía MCL xác định đư c tỉ lệ làm cánh h p lý ứng với MCL khác Xác lập đư c cơng thức tính tốn hệ s truyền nhiệt k TBTĐN ng lồng ng với loại cánh khác nhau, từ tìm đư c loại ng có cánh thích h p để sử d ng cho TBNT ng lồng ng Xác định giá trị hệ s truyền nhiệt k TBNT ng lồng ng để khẳng định TBTĐN có mật độ dòng nhiệt thuộc loại cao Tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ th ng thiết bị thí nghiệm, làm thực nghiệm để kiểm chứng việc làm cánh TBTĐN ÔLÔ cần thiết 2 23 CH NG T NG QUAN 1.1 T NG QUAN V THI T B NG NG T TRONG H TH NG L NH 1.1.1 Vai trò c a thi t b ng ng t TBNT có nhiệm v ngưng t nhiệt thành MCL cao áp Quá trình làm việc TBNT làm ảnh hư ng đến yếu t c thể sau: - Năng suất lạnh hệ th ng giảm, tổn thất tiết lưu tăng lên - Nhiệt độ cu i tầm nén tăng, làm cháy dầu bôi trơn - Cơng nén tăng, mơ tơ bị q tải - Áp suất cao làm cho độ an toàn giảm, van an toàn hoạt động làm ảnh hư ng đến môi trư ng xung quanh, gây độc hại đến thể ngư i 1.1.2 Phân lo i thi t b ng ng t 1.1.2.1 Bình ngưng gi i nhiệt nước * Bình ngưng ống chùm nằm ngang: Dùng cho Amôniac cho Frêon, 4.5.4 Nhận xét kết luận - Kích thước dàn ngưng t ng lồng ng có cánh bé nhất, tiết kiệm đư c khơng gian lắp đặt, phù h p với mặt kiến trúc gian máy lạnh - Áp suất TBNT ng lồng ng có cánh thí nghiệm nh nhất, giúp hệ th ng hoạt động an tòan hơn, giảm thiểu rò rỉ mơi chất - Hệ s truyền nhiệt k TBNT ng lồng ng có cánh gấp 1,2 lần so với loại ng lồng ng trơn gấp gần 31 lần so với dàn ngưng KK - Mật độ dòng nhiệt q TBNT ng lồng có cánh gấp 1,12 lần so với loại ng lồng trơn gấp 20 lần so với dàn ngưng t khơng khí - So với loại TBNT ng chùm nằm ngang TBNT ng lồng ng có cánh có q lớn (1,242,48)lần, k lớn (2,02,5)lần 4.6 GI I PHÁP V SINH NG L NG NG VÀ GI I THỐT L NG NG NG GI I PHĨNG B M T TRAO Đ I NHI T 4.6.1 Gi i pháp vệ sinh cho thiết bị ngưng tụ ng lồng ng - Khi lắp đặt hệ th ng không đư c có cáu bẩn xỉ hàn tồn đọng - Hút chân không thật kỹ sâu, nạp MCL tinh khiết, khơng lẫn cáu bẩn - B trí phin lọc bẩn trước van hút MN, VTL trước ng lồng ng - Vệ sinh bể nước, xả cáu cặn, vệ sinh tháp giải nhiệt, thay nước bể 4.6.2 Gi i pháp gi i phóng l ng ngưng tụ cho TBNT ng lồng ng - Sử d ng TBNT ÔLÔ có cánh xoắn dọc thân có khả TĐN t t, tr lực mà lại giải phóng bề mặt TĐN nhanh - N i phần ƠLƠ bên ngồi xu ng ng hay BCCA - ƠLƠ chế tạo cần tạo độ d c 5% để l ng đư c giải thoát nhanh K T LU N VÀ NH NG ĐÓNG GÓP C A TÁC GI 1- TBNT kiểu ng lồng ng có k, q cao, có hiệu trao đổi nhiệt lớn, đứng sau thiết bị TĐN loại 2- Hầu hết TBNT sử d ng MCL freon có α ngưng nh , cần phải làm cánh phía MCL với tỉ lệ làm cánh h p lý 3- Đã xác định đư c trư ng h p c thể, TBTĐN ng lồng ng có cánh có qkf = 7.430W/m2, k= 2.010W/m2K 4- Mơ hình tốn để tính TĐN cho ng lồng ng có cánh phù h p q=(3000-6000)W/m2, k= (800-1000) W/m2.K * Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng: Để tiết kiệm diện tích lắp đặt, q= 4500 W/m2, chênh nhiệt độ: t=(4-5)oK, hệ s truyền nhiệt k=(800-1000) W/m2.K * Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống: loại TBNT nghiên cứu, có hiệu TĐN lớn, cấu tạo gọn, chịu áp lực cao * Thiết bị ngưng tụ kiểu bản: Có diện tích TĐN lớn, cấu tạo gọn gàng, có mật độ dòng nhiệt cao nhất, q>7000W/m2 1.1.2.2 Thiết bị ngưng tụ gi i nhiệt nước khơng khí * Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi: q= (1900-2300) W/m2, hệ s truyền nhiệt k =(500-700)W/m2K, chênh nhiệt độ: t=(5-6)K Dễ vận hành, sửa chữa 1.1.2.3 Dàn ngưng gi i nhiệt khơng khí: *Dàn ngưng đối lưu tự nhiên: Loại có khả TĐN thấp, k khoảng 30W/m2.K, q= (240-300) W/m2 Cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh *Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức: khơng khí chuyển động cưỡng nh quạt q=(280-340)W/m2; k=(30-65)W/m2.K; t=(7-8)oC Chi phí cho vận hành giảm, tiết kiệm 22 B ng 4.5 K t qu xác đ nh m t độ dòng nhi t q đ i v i h th ng l nh s d ng môi ch t l nh freon R134a th i m khác ngày 18/09/2012 M t độ dòng nhi t qkf, W/m2 Mơi ch t l nh R134a Th i m ngày 18/09/2012 Dàn Dàn ngưng ng Dàn ngưng ng ngưng KK lồng ng trơn lồng ng có cánh 9h00 445 7.980 8.916 12h00 435 7.820 8.738 15h00 440 7.900 8.827 1.2 T NG QUAN V NG CÓ CÁNH VÀ THI T B TRAO Đ I NHI T NG L NG NG CĨ CÁNH TBTĐN ƠLƠ cấu tạo gọn gàng, hiệu TĐN cao, có ưu điểm: - Thư ng đư c sử d ng để TĐN chất l ng với chất l ng với môi chất sôi hay ngưng - Cả hai môi chất chuyển động đ i lưu cưỡng với t c độ lớn, thích h p cho hai lưu chất làm việc áp suất cao - Hai môi chất chảy chiều, ngư c chiều, n i tiếp, song song - Kết cấu gọn gàng, an toàn dễ chế tạo - Bảo đảm kín tuyệt đ i, khơng rò rỉ - Dễ dàng thay đổi cơng suất TĐN Q suất G sản phẩm 1.2.1 Ch ng lo i ng có cánh ch t o ng có cánh 1.2.1.1 ng có cánh ngang Ta có loại hình dạng cánh ngang sau: Hình 1.9 ng có cánh thẳng ngang 1.2.1.2 ng có cánh nan hoa: có hiệu TĐN t t Hình 4.8 Đ th so sánh q gi a dàn ng ng t khác th i m ngày 18/09/2012 s d ng freon R134a Hình 1.11 Các s n phẩm ng có cánh nan hoa 1.2.1.3 ng có cánh dọc thân bên bên ngòai ng Bên cạnh ng có cánh ngang bên ngồi ng ngư i ta chế tạo ng có cánh gắn dọc thân gắn bên bên ngồi ng Cánh dọc thân có biên dạng phong phú đa dạng 4 21 TRUY N NHI T 4.5 XÁC Đ NH H S 4.5.3 K t qu tính tốn B ng 4.4 K t qu xác đ nh k đ i v i h th ng l nh s d ng môi ch t l nh R134a 1.2.1.4 Hình 1.14 Các ch ng lo i ng có cánh khác ng có cánh đặc biệt Hình 1.15 Các s n phẩm có cánh đ c bi t khác th i m khác ngày 18/09/2012 H s n nhi t k, W/m2.K Môi ch t l nh R134a Th i m ngày 18/09/2012 Dàn ngưng KK 9h00 80 2.066 2.472 12h00 72 1.859 2.225 15h00 76 1.963 2.348 Dàn ngưng ng Dàn ngưng ng lồng ng trơn lồng có cánh 1.2.1.5 Cơng nghệ chế t o ng có cánh Việc gia cơng, chế tạo ng có cánh phức tạp t n kém, đòi h i cơng nghệ chế tạo với kỹ thuật cao Hình 1.17 Các trình gia cơng ch t o ng có cánh 1.2.2 T ng quan v thi t b TĐN ng l ng ng 1.2.2.1 Các chủng lo i ng lồng ng: chia làm loại ÔLÔ 1.2.2.1.1 Các loại ống lồng ống thẳng ÔLÔ thẳng loại TBTĐN sử d ng tương đ i phổ biến b i có cấu tạo tương đ i đơn giản, gồm có ÔLÔ thẳng bên bao bọc ng lồng thẳng bên trong, ng n i với b i cút cong ng đư c n i với b i đầu chuyển hướng chắn ba Hình 4.7 Đ th so sánh h s k c a dàn ng ng t khác th i m ngày 18/09/2012 s d ng freon R134a 20 Lưu lư ng nước giải nhiệt Gn kg/h 1.263 Áp suất hút môi chất lạnh R134a Ph Bar 2,83 Vận t c nước giải nhiệt ng ω m/s Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn ngưng t khơng khí Sm m2 0,29004 Sm m2 0,1604 Sm m2 0,112 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn ngưng ng lồng ng trơn 1.2.2.1.2 Các loại ống lồng ống cong, xoắn Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn ngưng ng lồng ng có cánh 4.4.2 K t qu đo đ c thí nghi m v i môi ch t l nh R134a ng v i thi t b ng ng t khác nhau: Ngày 18/09/2012: TH I ĐI M NGÀY 18/09/2012 TT Đ IL NG 9h00 12h00 15h00 Đ i v i dàn ng ng t khơng khí Nhiệt độ khơng khí vào dàn ngưng 26,4 31 29,1 Nhiệt độ KK kh i dàn ngưng 27,8 32,5 30,6 Nhiệt độ môi chất lạnh ngưng t t’f1 ( C) 46,7 52 49,6 Áp suất ngưng t P(bar) 12,13 13,87 12,67 Đ i v i dàn ng ng t ng l ng ng tr n Nhiệt độ nước lạnh vào dàn ngưng t’f2 26 30,8 28,5 Nhiệt độ nước lạnh kh i dàn t” 29,2 34 32,1 f2 Nhiệt độ môi chất lạnh ngưng t t’f1 (0C) 44,3 49,1 46,7 Áp suất ngưng t P (bar) 11,40 13,09 12,13 Đ i v i dàn ng ng t ng l ng ng có cánh Nhiệt độ nước lạnh vào dàn ngưng t’f2 26 30,8 28,5 10 Nhiệt độ nước lạnh kh i dàn t”f2 29,5 34,4 31,9 11 Nhiệt độ môi chất lạnh ngưng t t’f1 (0C) 43 47,8 45,4 12 Áp suất ngưng t P (bar) 11,02 12,48 11,73 Hình 1.19 Ghép n i module ng l ng ng thẳng Hình 1.20 ng l ng ng hình tròn,vng, ch nh t xoắn 1.2.2.2 Cấu t o phân lo i thiết bị ng lồng ng 1.2.2.2.1 TBNT ống lồng ống dạng thẳng loại ống trơn [98] Hơi môi chất vào Nước giải nhiệt Nước giải nhiệt vào L ng môi chất ngưng t Hình 1.24 Mơi ch t chuy n động ng l ng ng thẳng 1.2.2.2.2 Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống dạng thẳng có cánh a- Lo i ng có cánh ngang: ng bên đư c chế tạo với ng có cánh ngang thân để tăng cư ng diện tích bề mặt TĐN A A-A A Hình 1.26 ng l ng ng d ng thẳng có cánh ngang 19 4.2.2 Thi t b đo s d ng thí nghi m b- Lo i ng có cánh dọc thẳng cánh xoắn B B-B 4.2.2.1 Thiết bị đo nhiệt độ: Sử d ng điều khiển đo nhiệt độ kỹ thuật s Eurotherm 2132 B Hình 1.27 ng l ng ng d ng thẳng có cánh d c thân Cánh dọc thân nên dòng MC di chuyển chiều, ngưng khó chảy xu ng ng nên khắc ph c cách dùng ng có cánh xoắn Loại vừa có khả tạo r i lại bị cản tr dòng chuyển động Hình 4.6 Nhi t k nhi t n tr Hình 1.30 ng l ng ng bên có cánh xoắn d c thân CH NG NGHIÊN C U, ĐÁNH GIÁ KH NĂNG TĐN KHI NG NG C A CÁC MÔI CH T L NH VÀ CÁC Y U T NH H NG Đ N QUÁ TRÌNH TĐN KHI NG NG T 2.1 NGHIÊN C U, ĐÁNH GIÁ KH NĂNG TRAO Đ I NHI T KHI NG NG C A CÁC MÔI CH T L NH Như biết, để tăng đư c diện tích bề mặt TĐN ngư i ta làm cánh bề mặt TĐN Việc làm cánh phổ biến đư c b trí phía mơi chất có cư ng độ toả nhiệt đ i lưu bé với tỉ lệ làm cánh tuỳ thuộc vào tương quan cư ng độ toả nhiệt hai phía - Thiết bị đo nhiệt độ loại nhiệt kế nhiệt điện tr Điện tr đặc tính vật lý vật liệu có quan hệ mật thiết với nhiệt độ Nh m i quan hệ có 4.2.2.2 Đặc điểm thiết bị đo nhiệt độ - Dễ dàng xem trạng thái hoạt động vị trí đo - Đọc trạng thái hoạt động nhanh, thay đổi đặc tính giá trị - Dễ sử d ng, dễ dàng cài đặt thông s điều chỉnh - Dễ kết n i, đấu dây vị trí đo cảm biến nhiệt độ khác - Thiết bị có 14 đầu cảm biến để đo nhiệt độ vị trí lúc - Có ba tập h p điểm báo nội đư c cung cấp báo động cao, thấp độ chênh lệch nhiệt độ điểm 4.4 K T QU ĐO Đ C 4.4.1 K t qu đo đ c chung Xác định thí nghiệm đ i với môi chất lạnh freon R134a: B ng 4.2 K t qu thí nghi m, đo đ c chung đ i v i HTL R134a Đ il TT ng K/ hi u Đ/v Giá tr 2.1.1 Môi ch t l nh Nguồn điện áp U V 220 * Các môi ch t l nh truy n th ng Các MCL truyền th ng phổ biến gồm: NH3, MCL frêôn chất CFCs (CmFnClk), gây hiệu ứng nhà kính lớn, chất HCFC * Mơi ch t l nh m i thay th Dòng điện I Ampe 4,1 Lưu lư ng gió thổi qua dàn ngưng t khơng khí G0 m3/p 20 18 B ng 4.1 Các thơng s đ c tr ng mơ hình thí nghi m th c nghi m S Giá tr TT Đ i l ng Ký hi u Đ n v L Công suất lạnh P Btu/h 9.000 Công suất động máy nén Pw W 745 Đư ng ng hút hệ th ng dh mm 12,7 Đường ống công nghệ dàn ngưng tụ khơng khí: - S cánh trao đổi nhiệt - Kích thước cánh - Bước cánh - Đư ng kính ng - Diện tích bề mặt TĐN N R/C/δc S d Sm Đường ống công nghệ TB ngưng tụ ống lồng ống trơn: - Đư ng kính ng ngòai - Đư ng kính ng - Hệ s t a nhiệt đ i lưu - Chiều dài ng - Chiều dài ng ngòai - Diện tích bề mặt TĐN D1 D2 α Lt Ln Sm mm mm W/m2.K m m m2 - 28,8 19,9 3745,5 2,70 3,12 0,1604 Dc L S δ λ α Sm mm mm mm mm W/m.K W/m2.K m2 - 21,2 3,2 1,81 0,6 21,2 5654,5 0,112 Đường ống công nghệ TB ngưng tụ ống lồng ống có cánh: - Đư ng kính trung bình - Chiều cao cánh - Bước cánh - Chiều dày cánh - Hệ s dẫn nhiệt - Hệ s t a nhiệt đ i lưu - Diện tích bề mặt TĐN Chiếc 298 298 mm - 35/330/0,3 mm mm 9,5 m2 - 0,29004 B ng 2.2 B ng môi ch t l nh m i thay th [26] Môi Thay th Ch độ ODP GWP PRC ch t cho nhi t độ R11=1 CO =1 CH4=1 Độ tr t nhi t độ,K Tính độc TLV, ppm Môi ch t l nh t R134a R12(R22) R404A R502 ng lai (không ch a chlorine) C,M,(F) 1.200 0 1.000 M,F 3.520 0,7 1.000 R407a R502 M,F 1.960 * 6,6 1.000 R407b R502 M,F 2.680 * 4,4 1.000 R407C R22 C,M 1.600 7,4 1.000 R507 R502/R22 M,F 3.600 * 1.000 Môi ch t l nh t nhiên R290 R22/R502 C,M,F 0 300 1.000 R600a R12 C,M,F 0 400 1.000 R717 R22 C,M,F 0 * 50 2.1.2 Xác đ nh h s t a nhi t đ i l u c a n c chuy n động bên đ ng ng - chế độ chảy tầng Re < 2300: Pr Nu f ,d 0,15 Re , 33 Pr , 43 Gr ,1 ( f ) , 25 l R Pr w - chế độ chảy r i : Ref > 104 : Pr Nu ,021 Re , Pr , 43 ( f ) , 25 l R Pr w * Nh n xét k t lu n: hệ s t a nhiệt nước TBNT lớn, tùy theo t c độ nhiệt độ, trung bình đạt 6.000W/m2K 8 2.1.3 Xác đ nh h s t a nhi t đ i l u ng ng c a mơi ch t l nh * M c đích: xác định ngưng MCL, từ xác định tỉ lệ làm cánh thích h p đ i với loại MCL khác 2.1.3.1 Các c s lý thuy t: Ta xét trư ng h p ngưng t như: ngưng t bên ng trơn nằm ngang, ng có cánh nằm ngang 2.1.3.2 K t qu xác đ nh h s t a nhi t ng ng Xác định thông s nhiệt vật lý môi chất lạnh khác 2.1.3.3 So sánh h s t a nhi t ng ng bên ngồi ng đ n 1,600 17 3.3.4.3 Phương trình truyền nhiệt q Hệ số tỏa nhiệt ngưng, W/m2.K NH3 R134a 600 R404a R407C f ln rc r1 F l NG NGHIÊN C U TH C NGHI M VÀ ĐÁNH GIÁ, NG L NG NG - Xác định hệ s truyền nhiệt k, môi chất lạnh freon R134a Hình 2.14 So sánh ng ng c a môi ch t l nh, W/m2.K 30 35 40 45 50 2.1.4 Xác đ nh t l di n tích TĐN làm cánh h p lý s d ng n t - Đo đạc thông s nhiệt độ nước giải nhiệt vào, Đường kính ngồi, mm 25 4.1 M C ĐÍCH THÍ NGHI M 200 20 f NG NG T 400 15 t NÂNG CAO KH NĂNG TRAO Đ I NHI T C A THI T B R22 R502 800 r1 CH R12 1,000 ( ).h (2r2 )2 Px2 2 (r2 h) Px2 r22 2Px 2 1 2 r 2 ln r1 1 k (2r (2r )2 P2 (2r )2 P2 2 (r h)2 P2 4h2 ( )2 x x x 2 2 2 2 Px 2Px 1,400 1,200 l - Đánh giá khả trao đổi nhiệt ngưng 4.2 THI T B THÍ NGHI M 4.2.1 Mơ t chung h th ng thi t b thí nghi m c làm MC gi i nhi t ng, MCL ng đ n Dựa vào kết tính hệ s t a nhiệt đ i lưu nước ng MCL bên ng đơn trư ng h p ngưng t chế độ nhiệt độ tương ứng tk=35 C, ta xác định đư c tỉ lệ làm cánh h p lý cho o loại MCL sau dựa vào phương trình cân ( lựa chọn đư ng kính 21/27 ): t Ft n Fc Từ ta suy ra: FC t Ft n Hình 4.1 S đ nguyên lý h th ng l nh thí nghi m Hình 4.5 Hình nh h th ng l nh thí nghi m th c nghi m 1 16 B ng 2.14 T l F làm cánh so v i F bên ng có đ 3.3.3 Tính tốn cho TBTĐN ki u ƠLƠ có cánh thẳng d c thân 3.3.3.1 Mơ hình tổng qt ÔLÔ cánh thẳng hình thang dọc thân 21/27 ng v i lo i MCL khác M C Hình 3.14 Thi t b TĐN ng l ng ng có cánh thẳng d c thân 3.3.3.3 Phương trình truyền nhiệt ql k tf1 tf r 1 ln c 2 r11 2 r1 F2l T c độ n c nhi t độ n ng kính c 35oC Mơi ch t l nh ng, m/s R12 R22 R502 NH3 R134a R404A R407C T l làm cánh h p 1.0 23.2 18.8 25.2 4.2 19.0 24.4 17.6 1.5 29.6 24.0 32.1 5.3 24.2 31.2 22.5 2.0 35.1 28.5 38.2 6.3 28.8 37.0 26.7 2.5 40.2 32.6 43.6 7.2 32.9 42.4 30.5 lý 3.0 44.8 36.4 48.7 8.0 36.7 47.2 34.1 2.4.5 K t lu n NH3 có hệ s t a nhiệt lớn, nhiên thấp nước Tất MCL freon có ngưng nh so với NH3 nước (4.100) TBNT sử d ng freon có nước mơi trư ng giải nhiệt cần làm cánh phía MCL với tỉ lệ làm cánh h p lý bảng tổng kết 2.16 2.2 NGHIÊN C U CÁC Y U T NH H NG Đ N QUÁ = k.t k ( t f t f ) r nl(1 ) / 2 1 ln 2.r11 2 r1 [2.r2 n (1 ) n 4l (1 ) ] TRÌNH TRAO Đ I NHI T KHI NG NG T C A MƠI CH T Nghiên cứu dòng mơi chất hai pha trình ngưng t trình nghiên cứu vơ phức tạp 2.2.1 Q trình ng ng t c a h i môi ch t 3.3.4 Tính tốn TBTĐN ki u ng l ng ng có cánh xoắn d c thân 3.3.4.1 Mơ hình tổng qt ƠLƠ có cánh xoắn dọc thân 2.2.1.1 Phân b dòng mơi chất hai pha ng nằm ngang Hình 3.15 Thi t b TĐN ng l ng ng có cánh xoắn d c thân 3.3.4.2 Phương trình tính tốn 2 (2r2)2 Px2 2(r2 h) Px2 2 4h2 (1 2 )2 F2l = 2r2 (2r2) Px 1 Px 2Px Hình 2.14 Mơ hình dòng mơi ch t hai pha ng nằm ngang 10 3.1.2 Mơ hình l u l ng dòng ch y pha ng nằm ngang - Dòng chảy bong bóng: bong bóng phân tán chủ yếu nửa - Dòng chảy phân tầng: vào phía chất l ng đáy ng cách bề mặt nằm ngang - Dòng chảy phân tầng lượn sóng: sóng đư c hình thành bề mặt - Dòng chảy chặn: l ng chạy liên t c dọc theo phía ng - Dòng chảy chậm: dòng chảy có biên độ sóng lớn - Dòng chảy hình khun: chất l ng tạo thành màng hình khun 15 3.3.2 Tính tốn cho TBTĐN ki u ng l ng ng có cánh ngang 3.3.2.1 Mơ hình tổng qt ng lồng ng có cánh ngang Mơ hình tốn đư c miêu tả hình 4.11: Hình 3.10 ng l ng ng có cánh ngang Hình 2.15 Các ch độ dòng ch y 2.2.2 Các y u t nh h ng đ n trình trao đ i nhi t ng ng 2.2.2.1 nh hưởng nhiệt Khi ngưng nhiệt, nhiệt ẩn hoá hơi: r’= r+qqn ; qqn= i - i’’, độ chênh lệch nhiệt độ t lấy giá trị: Δt= (ts – tw) 2.2.2.2 nh h ng c a tr ng thái b m t - Nếu bề mặt xù xì, nhám: hệ s t a nhiệt giảm - Nếu bề mặt có bám dầu mỡ, lúc hệ s t a nhiệt tăng Từ thực nghiệm cho thấy: ngưng ng đặt nằm ngang hiệu ngưng t cao hẳn so với đặt đứng 2.2.2.3 nh h ng c a khí khơng ng ng l n h i Khi có lẫn khơng khí khí khơng ngưng khác q trình t a nhiệt ngưng giảm mạnh Cư ng độ t a nhiệt giảm gần 60% có lẫn 1% khí khơng ngưng [33] Hình 4.11 Thi t b TĐN ng l ng ng có cánh ngang hình thang 3.3.2.3 Phương trình truyền nhiệt ql k 2r11 t f1 t f l l n n ( ) 1 2 r ln r2 ln c r1 r1 F21 k f ( t f t f ) k f 1t 1 1 2.r11 2 [2 r (l- n ) + 2 r n + n(r r ) 4r r 2 ( )2 ] c c c 2 1 n n( ) 2 2 r ln r2 2ln c r1 r1 14 2.2.2.4 nh h 3.2.4 Tính truy n nhi t c a lo i ng vách tr có cánh xoắn 3.2.4.1 Vách trụ có cánh xoắn dọc thân y L h 1 1 px Q t f2 t f1 px 2 2 F2 =2πr2 L-L xmin δ1 r r1 r2 Hình 3.7 Vách tr cánh xoắn hình thang tf1- tf2 ,W r 1 ln c α1.F1 2πλL r1 α2.F2 ,m (δ -δ ) +L x δ +2 h + 3.3 XÂY D NG BÀI TỐN TÍNH NG L NG NG 3.3.1 Tính tốn cho thi t b TĐN ki u ng l ng ng tr n 3.3.1.1 Mơ hình tổng qt ng lồng ng trơn Hình 3.8 D2 d22 4f dtd Dd2 D d2 u ; ng l ng ng tr n 3.3.1.2 Phương trình tính tốn 11 ng c a t c độ h ng chuy n động c a dòng h i - T c độ dòng làm q trình chuyển động chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ sóng chảy r i - Nếu dòng chuyển động chiều với màng ngưng lúc chiều dày màng ngưng giảm, hệ s t a nhiệt tăng ngư c lại - Khi ngưng áp suất lớn t c độ ảnh hư ng đến α 2.2.2.5 nh h ng c a cách b trí b m t ng ng T a nhiệt ngưng bề mặt ng đặt nằm ngang lớn so với bề mặt đặt đứng (trư ng h p ng đơn hay với dãy ng đầu tiên) Để tăng cư ng khả t a nhiệt, đ i với chùm ng đặt nằm ngang, ngư i ta b trí so le, lúc có khả tạo r i lớn CH NG TÍNH TỐN THI T B TRAO Đ I NHI T KI U NG L NG NG 3.1 C S TÍNH TỐN THI T B TRAO Đ I NHI T 3.1.1 Các yêu c u kỹ thu t chung cho thi t b trao đ i nhi t - Qui định dòng trao đổi nhiệt Cl1 t1’ Cl1 t1’’ Cl2 t2’’ Cl2 t2’ Hình 3.1 Qui đ nh dòng trao đ i nhi t Prf Nuf 0,42.(Ga.Pr.K)0,28 Prw 0,25 3.3.1.3 Phương trình truyền nhiệt Mật độ dòng nhiệt tính cho bề mặt bên F1 t f1 t f Q Q qf k f 1.(t f t f ) k f 1.t F1 d1.L d1 d d1 ,W/m2 ln 1 2 d1 d 2 Ta chọn TBNT kiểu ng lồng ng lọai TBTĐN kiểu liên t c - Đảm bảo đư c yêu cầu kỹ thuật chung cho TBTĐN - Đảm bảo nguyên tắc lựa chọn môi chất (4.47) - Các nguyên tắc chọn chất l ng chảy ng - Chọn t c độ dòng mơi chất 3.1.2 Ph ng trình c b n c a thi t b trao đ i nhi t (TBTĐN) 3.1.2.1 Phương trình cân nhiệt (CBN): Tổng quát có dạng ΣQ = ( ΔI1 + ΔI2 + Qm) τ + ΔU = 3.1.2.2 Phương trình truyền nhiệt 13 12 - Dạng vi phân: δQ = k(t1 – t2)dFx = k Δtx dFx , W F - Dạng tích phân: Q kt x Fx dFx k t x Fx dFx kF t 3.1.3 Tính nhi t cho thi t b trao đ i nhi t 3.1.3.1 Các bước tính thiết kế thiết bị TĐN Khi tính tốn thiết kế TBTĐN cần phải tn thủ theo bước sau: tính cơng nghệ, tính chọn sơ bộ, tính nhiệt thiết kế, tính kết cấu, tính sức bền, tính thuỷ lực, điều khiển, tính kinh tế 3.1.3.2 Tính thiết kế nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt : Bao gồm phần tính nhiệt độ đầu hai chất l ng theo phương trình: Q Q va t2" t2 Q Wva t1' t1" W2 t2' t2" t1" t1 W2 W1 - Tính Δt theo sơ đồ chọn: t t0 ln tf - Tính α1, α2 chất l ng 1,2 theo thực nghiệm - Tính hệ s truyền nhiệt k = k( α1, α2, δi, λi ) - Tính diện tích q trình trao đổi nhiệt: t t f t 3.2.1.3 Tính vách trụ phương pháp tính Ta thấy gắn thêm cánh vào vách tr , nhiệt tr dẫn nhiệt Rλ r tăng lên Khi nhiệt lư ng dẫn qua 1m r2 dài vách ng là: r1 r max c qλ = Hình 3.2.M t cắt vng góc tr c vách tr có cánh t f1 - t f2 Cơng thức tính truyền nhiệt ql = , W/m rc 1 qua vách đư c đề xuất : + ln + α1.u1 2πλ r1 α F2l Tính truy n nhi t c a ng vách tr có cánh ngang thân 3.2.2 3.2.2.1 Vách trụ có cánh ngang thân y Sử d ng phương pháp tính r = r(y L ta tính đư c : tf1 F Q k t , W/m t f1 - t f2 r 1 ln α1.u1 2πλ r1 α F2l r1 V2 Hình 3.3 Truy n nhi t qua vách rc = πL tr có cánh ngang 3.2.3 Tính truy n nhi t c a ng vách tr có cánh d c thân 3.2.3.1 Vách trụ có cánh dọc thân (4.24)r1 rc V(rc V (r( 3.2.1.2 Vách trụ có cánh Cơng thức tính truyền nhiệt qua vách là: ql = tf2 r 3.2 TÍNH TỐN NHI T CHO CÁC LO I NG CĨ CÁNH 3.2.1 C s lý thuy t đ tính toán truy n nhi t qua vách tr 3.2.1.1 Vách trụ khơng có cánh Nhiệt lư ng truyền qua 1m dài vách tr : t f1 - t f2 1 r ln α1.u1 2πλ r1 α u 2 1 ql = t w1 - t w2 t -t w1 w2 , W/m r Rλ ln c 2πλ r1 L , W/m Hình 3.5 Vách tr có cánh d c v i m t cắt vng góc v i tr c cánh d c ql = tf1- tf2 r 1 ln c α1.u1 2πλ r1 α2.u2 rc = f2 π ... chọn đề tài: Nghiên cứu thiết bị ngưng tụ kiểu ng lồng ng có cánh sử dụng kỹ thuật l nh” là: - Thiết bị TĐN thiết bị quan trọng, nghiên cứu tăng cư ng hiệu làm việc TBTĐN cần thiết - Mu n tăng... W/m2.K * Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống: loại TBNT nghiên cứu, có hiệu TĐN lớn, cấu tạo gọn, chịu áp lực cao * Thiết bị ngưng tụ kiểu bản: Có diện tích TĐN lớn, cấu tạo gọn gàng, có mật độ... c kết nghiên cứu loại ng có cánh khác có thực tế, qui trình chế tạo ng có cánh, ng lồng ng loại trơn loại có cánh, nghiên cứu TĐN không gian hẹp 2- Nghiên cứu đánh giá, so sánh khả TĐN ngưng