Ch−¬ng VII
ThiÕt bÞ bay h¬i
7.1. vai trß, vÞ trÝ vµ ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i
7.1.1 Vai trß, vÞ trÝ cña thiÕt bÞ bay h¬i
ThiÕt bÞ bay h¬i cã nhiÖm vô ho¸ h¬i gas b·o hoµ Èm sau tiÕt l−u
®ång thêi lµm l¹nh m«i tr−êng cÇn lµm l¹nh. Nh− vËy cïng víi thiÕt
bÞ ng−ng tô, m¸y nÐn vµ thiÕt bÞ tiÕt l−u, thiÕt bÞ bay h¬i lµ mét trong
nh÷ng thiÕt bÞ quan träng nhÊt kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong c¸c hÖ
thèng l¹nh. Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ bay h¬i ¶nh h−ëng ®Õn thêi
gian vµ hiÖu qu¶ lµm l¹nh. §ã lµ môc ®Ých chÝnh cña hÖ thèng l¹nh.
V× vËy, dï toµn bé trang thiÕt bÞ hÖ thèng tèt ®Õn ®©u nh−ng thiÕt bÞ
bay h¬i lµm viÖc kÐm hiÖu qu¶ th× tÊt c¶ trë nªn v« Ých.
Khi qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt ë thiÕt bÞ bay h¬i kÐm th× thêi gian lµm
l¹nh t¨ng, nhiÖt ®é phßng kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu, trong mét sè tr−êng
hîp do kh«ng bay h¬i hÕt láng trong dµn l¹nh dÉn tíi m¸y nÐn cã thÓ
hót Èm vÒ g©y ngËp láng.
Ng−îc l¹i, khi thiÕt bÞ bay h¬i cã diÖn tÝch qu¸ lín so víi yªu cÇu,
th× chi phÝ ®Çu t− cao vµ ®ång thêi cßn lµm cho ®é qu¸ nhiÖt h¬i ra
thiÕt bÞ lín. Khi ®é qu¸ nhiÖt lín th× nhiÖt ®é cuèi qu¸ tr×nh nÐn cao,
t¨ng c«ng suÊt nÐn.
Lùa chän thiÕt bÞ bay h¬i dùa trªn nhiÒu yÕu tè nh− hiÖu qu¶ lµm
viÖc, ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt s¶n phÈm cÇn lµm l¹nh.
7.1.2 Ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i
ThiÕt bÞ bay h¬i sö dông trong c¸c hÖ thèng l¹nh rÊt ®a d¹ng. Tuú
thuéc vµo môc ®Ých sö dông kh¸c nhau mµ nªn chän lo¹i dµn cho thÝch
hîp. Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i.
- Theo m«i tr−êng cÇn lµm l¹nh:
+ B×nh bay h¬i, ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh chÊt láng nh− n−íc, n−íc
muèi, glycol vv..
+ Dµn l¹nh kh«ng khÝ, ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh kh«ng khÝ.
276
+ Dµn l¹nh kiÓu tÊm, cã thÓ sö dông lµm l¹nh kh«ng khÝ, chÊt láng
hoÆc s¶n phÈm d¹ng ®Æc. VÝ dô nh− c¸c tÊm l¾c trong tñ ®«ng tiÕp xóc,
trèng lµm ®¸ trong tñ ®¸ v¶y vv
+ Dµn lµm l¹nh chÊt láng: dµn l¹nh x−¬ng c¸, panen trong c¸c hÖ
thèng l¹nh m¸y ®¸ c©y.
- Theo møc ®é chøa dÞch trong dµn l¹nh:
Dµn l¹nh kiÓu ngËp láng hoÆc kh«ng ngËp láng.
Ngoµi ra ng−êi ta cßn ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt kÝn hë cña m«i tr−êng
lµm l¹nh
7.2. THIÕT BÞ bay h¬i
7.2.1 ThiÕt bÞ bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng
7.2.1.1 B×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng
a. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng
B×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng cã cÊu t¹o t−¬ng tù b×nh ng−ng tô
èng chïm n»m ngang. Cã thÓ ph©n b×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng
thµnh 02 lo¹i:
- B×nh bay h¬i hÖ thèng NH3 : §Æc ®iÓm c¬ b¶n cña b×nh bay h¬i
kiÓu nµy lµ m«i chÊt l¹nh bay h¬i bªn ngoµi c¸c èng trao ®æi nhiÖt, tøc
kho¶ng kh«ng gian gi÷a c¸c èng, chÊt láng cÇn lµm l¹nh chuyÓn ®éng
bªn trong c¸c èng trao ®æi nhiÖt.
- B×nh bay h¬i frª«n : B×nh bay h¬i frª«n ng−îc l¹i m«i chÊt l¹nh cã
thÓ s«i ë bªn trong hoÆc ngoµi èng trao ®æi nhiÖt, chÊt láng cÇn lµm
l¹nh chuyÓn ®éng dÝch d¾c bªn ngoµi hoÆc bªn trong c¸c èng trao ®æi
nhiÖt.
* B×nh bay h¬i NH3
Trªn h×nh 7-1 tr×nh bµy b×nh bay h¬i NH3. B×nh sö dông c¸c trao ®æi
nhiÖt lµ thÐp ¸p lùc tr¬n C20 ®−êng kÝnh Φ38x3, Φ51x3,5 hoÆc
Φ57x3,5. C¸c chïm èng ®−îc bè trÝ so le, c¸ch ®Òu vµ n»m trªn c¸c
®Ønh tam gi¸c ®Òu, mËt ®é t−¬ng ®èi dµy ®Ó gi¶m kÝch th−íc b×nh,
®ång thêi gi¶m dung tÝch chøa NH3. Th©n vµ n¾p b×nh b»ng thÐp CT3.
§Ó b×nh cã h×nh d¸ng ®Ñp, hîp lý tû sè gi÷a chiÒu dµi vµ ®−êng kÝnh
cÇn duy tr× trong kho¶ng L/D=5÷8. C¸c mÆt sµng th−êng ®−îc lµm
b»ng thÐp c¸cbon hoÆc thÐp hîp kim vµ cã ®é dµy kh¸ lín 20÷30mm.
èng ®−îc nóc chÆt vµo mÆt sµng hoÆc hµn. Kho¶ng hë cÇn thiÕt nhá
nhÊt gi÷a c¸c èng ngoµi cïng vµ mÆt trong cña th©n b×nh lµ 15÷20mm.
277
PhÝa d−íi b×nh cã thÓ cã rèn ®Ó thu håi dÇu, tõ ®©y dÇu ®−îc ®−a vÒ
b×nh thu håi dÇu. M«i chÊt ®−îc tiÕt l−u vµo b×nh tõ phÝa d−íi, sau khi
trao ®æi nhiÖt h¬i sÏ ®−îc hót vÒ m¸y tõ b×nh t¸ch láng g¾n ë phÝa trªn
b×nh bay h¬i. §èi víi c¸c b×nh c«ng suÊt lín, láng ®−îc ®−a vµo èng
gãp råi ®−a vµo mét sè èng nh¸nh dÉn vµo b×nh, ph©n bè ®Òu theo
chiÒu dµi. H¬i ra b×nh còng ®−îc dÉn ra tõ nhiÒu èng ph©n bè ®Òu
trong kh«ng gian. B×nh bay h¬i cã trang bÞ van phao khèng chÕ møc
láng tr¸nh hót h¬i Èm vÒ m¸y nÐn. Van phao t¸c ®éng ®ãng van ®iÖn
tõ cÊp dÞch khi møc dÞch v−ît qu¸ møc cho phÐp. Tr−êng hîp muèn
khèng chÕ møc dÞch d−íi cã thÓ dïng thªm van phao thø 2 t¸c ®éng
më van ®iÖn tõ cÊp dÞch khi l−−äng dÞch qu¸ thÊp.
C¸c n¾p b×nh còng cã c¸c v¸ch ph©n dßng ®Ó chÊt t¶i l¹nh chuyÓn
®éng nhiÒu lÇn trong b×nh, t¨ng thêi gian lµm l¹nh vµ tèc ®é chuyÓn
®éng cña nã nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt.
1- n¾p b×nh; 2-Th©n b×nh; 3-T¸ch láng; 4- èng NH3 ra; 5- TÊm ch¾n
láng; 6- èng T§N; 7- èng láng ra; 8- èng láng vµo; 9- Ch©n b×nh;
10- Rèn b×nh; 11- èng nèi van phao
H×nh 7-1: B×nh bay h¬i NH3
C−êng ®é trao ®æi nhiÖt trong thiÕt bÞ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè
nh− chÕ ®é nhiÖt, tèc ®é chuyÓn ®éng, nhiÖt ®é vµ b¶n chÊt vËt lý cña
chÊt láng trong èng. §èi víi b×nh lµm l¹nh n−íc muèi khi tèc ®é
v=1÷1,5 m/s, ®é lµm l¹nh n−íc muèi kho¶ng 2÷3oC, hÖ sè truyÒn nhiÖt
k = 400÷520 W/m2.K; mËt ®é dßng nhiÖt qof = 2000÷4500 W/m2 .
ChÊt láng th−êng ®−îc lµm l¹nh lµ n−íc, glycol, muèi Nacl vµ
CaCl2. Khi lµm l¹nh muèi NaCl vµ CaCl2 th× thiÕt bÞ chÞu ¨n mßn ®Æc
278
biÖt khi ®Ó lät khÝ vµo bªn trong nªn thùc tÕ Ýt sö dông. Tr−êng hîp
nµy nªn sö dông c¸c dµn l¹nh kiÓu hë khi bÞ h− háng dÔ söa ch÷a vµ
thay thÕ. §Ó lµm l¹nh n−íc vµ glycol ng−êi ta th−êng sö dông b×nh
bay h¬i frª«n.
¦u ®iÓm cña b×nh bay h¬i lµ chÊt t¶i l¹nh tuÇn hoµn trong hÖ thèng
kÝn kh«ng lät kh«ng khÝ vµo bªn trong nªn gi¶m ¨n mßn.
* B×nh bay h¬i frª«n
Trªn h×nh 7-2 giíi thiÖu 02 lo¹i b×nh bay h¬i kh¸c nhau lo¹i m«i
chÊt s«i ngoµi èng vµ bªn trong èng trao ®æi nhiÖt. B×nh bay h¬i frª«n
m«i chÊt s«i trong èng th−êng ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh c¸c m«i chÊt
cã nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cao nh− n−íc trong c¸c hÖ thèng ®iÒu hoµ
water chiller.
a) M«i chÊt s«i ngoµi èng: 1) èng ph©n phèi láng, 2,3- ChÊt t¶i
l¹nh vµo, ra; 4- Van an toµn; 5- H¬i ra; 6- ¸p kÕ; 7- èng thuû
b) M«i chÊt s«i trong èng (d¹ng ch÷ U)
c) TiÕt diÖn èng cã c¸nh trong gåm 02 líp: líp ngoµi lµ ®ång
niken, trong lµ nh«m
H×nh 7-2: B×nh bay h¬i frª«n
279
Khi x¶y ra ®ãng b¨ng Ýt nguy hiÓm h¬n tr−êng hîp n−íc chuyÓn
®éng bªn trong èng. §èi víi b×nh m«i chÊt s«i trong èng khèi l−îng
m«i chÊt gi¶m 2 ÷3 lÇn so víi s«i ngoµi èng. §iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa
®èi víi hÖ thèng frª«n v× gi¸ thµnh frª«n cao h¬n NH3 nhiÒu. §Ó n©ng
cao hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt ®èi víi b×nh frª«n, ®Æc biÖt R12 ng−êi ta
lµm c¸nh vÒ phÝa m«i chÊt. Khi m«i chÊt chuyÓn ®éng bªn trong ng−êi
ta chÕ t¹o èng cã c¸nh b»ng 02 líp vËt liÖu kh¸c nhau, bªn ngoµi lµ
®ång, bªn trong lµ nh«m.
HÖ sè truyÒn nhiÖt b×nh ng−ng sö dông m«i chÊt R12 kho¶ng
230÷350 W/m2.K, ®é chªnh nhiÖt ®é kho¶ng 5÷8K. §èi víi m«i chÊt
R22 «ng trao ®æi nhiÖt cã thÓ lµ èng dång nh½n v× hÖ sè truyÒn nhiÖt
cña nã cao h¬n so víi R12 tõ 20÷30%.
7.2.1.2 Dµn l¹nh panen
§Ó lµm l¹nh c¸c chÊt láng trong chu tr×nh hë ng−êi ta sö dông c¸c
dµn l¹nh panen
CÊu t¹o cña dµn gåm 02 èng gãp lín n»m phÝa trªn vµ phÝa d−íi,
nèi gi÷a hai èng gãp lµ c¸c èng trao ®æi nhiÖt d¹ng èng tr¬n th¼ng
®øng. M«i chÊt chuyÓn ®éng vµ s«i trong c¸c èng, chÊt láng cÇn lµm
l¹nh chuyÓn ®éng ngang qua èng. C¸c dµn l¹nh panen ®−îc cÊp dÞch
theo kiÓu ngËp láng nhê b×nh gi÷ møc- t¸ch láng. M«i chÊt l¹nh ®i vµo
èng gãp d−íi vµ ®i ra èng gãp trªn.
Tèc ®é lu©n chuyÓn cña n−íc muèi trong bÓ kho¶ng 0,5÷0,8 m/s, hÖ
sè truyÒn nhiÖt k=460÷580 w/m2.K. Khi hiÖu nhiÖt ®é gi÷a m«i chÊt
vµ n−íc muèi kho¶ng 5÷6K, mËt ®é dßng nhiÖt cña dµn bay h¬i panen
kh¸ cao kho¶ng 2900÷3500 W/m2
Dµn l¹nh panen kiÓu èng th¼ng cã nh−îc ®iÓm lµ qu¶ng ®−êng ®i
cña dßng m«i chÊt trong c¸c èng trao ®æi nhiÖt kh¸ ng¾n vµ kÝch
th−íc t−¬ng ®èi cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu ®ã ng−êi ta lµm dµn
l¹nh theo kiÓu x−¬ng c¸.
280