Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu thiết bị ngưng tụ kiểu kiểu ống lồng có cánh sử dụng trong kỹ thuật lạnh

24<br /> <br />  CÁC ĐÓNG GÓP C A TÁC GI<br /> 1- Tổng h p đư c các kết quả nghiên cứu về các loại ng có cánh<br /> khác nhau có trong thực tế, qui trình chế tạo ng có cánh, ng lồng ng<br /> loại trơn và loại có cánh, các nghiên cứu về TĐN trong không gian hẹp.<br /> 2- Nghiên cứu đánh giá, so sánh khả năng TĐN khi ngưng t của<br /> các môi chất lạnh khác nhau, khẳng định sự cần thiết phải làm cánh về<br /> phía môi chất lạnh có khả năng TĐN kém, xác định đư c tỉ lệ làm cánh<br /> h p lý khi sử d ng thiết bị ngưng t ng lồng ng dùng các loại môi<br /> chất lạnh freon khác nhau với nước là môi trư ng giải nhiệt.<br /> 3- Đưa ra phương pháp mới để tính toán TĐN trên vách tr có cánh<br /> bằng cách xác định bán kính tương đương, từ đó tính toán đư c các loại<br /> cánh có biên dạng phổ biến hay đư c sử d ng trong thực tế hiện nay.<br /> 4- Giải bài toán tính TĐN của các thiết bị ng lồng ng có cánh<br /> ngang thân, ng có cánh thẳng và cánh xoắn dọc thân sử d ng trong<br /> TBTĐN kiểu ng lồng ng, đặc biệt đã xây dựng đư c công thức để<br /> tính toán mật độ dòng nhiệt q và hệ s truyền nhiệt k của các thiết bị<br /> ng lồng ng có cánh mà chưa có tài liệu nào công b .<br /> 5- Xây dựng đư c mô hình thí nghiệm thực nghiệm để so sánh với<br /> tính toán lý thuyết. Chứng minh đư c tính ưu việt của TBNT kiểu ng<br /> lồng ng có cánh so với các loại TBNT khác. Trên cơ s tính toán đó có<br /> thể ứng d ng triển khai vào thực tế ( Hệ th ng sấy dầu kiểu ng lồng<br /> ng dùng năng lư ng mặt tr i, dàn lạnh TĐN trong hệ th ng ĐHKK<br /> dùng nước biển, hệ th ng thanh trùng dùng cho các loại đồ u ng…)<br /> 6- Nghiên cứu áp d ng phần mềm DHEX để tính thiết bị TĐN ng<br /> lồng ng trơn lẫn ng có cánh (Loại ng có cánh ngang) với các qui mô<br /> khác nhau về kích thước, chủng loại, thay đổi các loại môi chất khác<br /> nhau thư ng dùng trong thực tế, tiết kiệm đư c th i gian trong tính toán<br /> thiết kế với kết quả dùng để tham khảo tương đ i chính xác. Tác giả đã<br /> kết h p đư c việc áp d ng phần mềm DHEX để tính toán, so sánh với<br /> thiết bị thí nghiệm ng lồng ng thực tế tại TUCEB, Rumani.<br /> <br /> 1<br /> M<br /> <br /> Đ U<br /> <br /> 1. Lý do ch n đ tài<br /> Để nâng cao hiệu quả làm việc của các thiết bị trao đổi nhiệt đòi<br /> h i thiết bị cần phải có kích thước nh gọn, tiêu t n ít nguyên vật liệu<br /> nhưng công suất truyền nhiệt lớn, do vậy các TBTĐN có cánh ngày<br /> càng đư c sử d ng phổ biến, đặc biệt là trong các hệ th ng lạnh. Cho<br /> nên lý do chính để tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết bị ngưng tụ<br /> kiểu ng lồng ng có cánh sử dụng trong kỹ thuật l nh” này là:<br /> - Thiết bị TĐN là một trong những thiết bị quan trọng, vì vậy nghiên<br /> cứu tăng cư ng hiệu quả làm việc của TBTĐN là rất cần thiết.<br /> - Mu n tăng cư ng khả năng truyền nhiệt mà không thể tăng  và<br /> t=(tw - tf), thì biện pháp hiệu quả nhất là tăng diện tích TĐN bằng cách<br /> làm cánh về phía MC có  nh như freon TBNT trong hệ th ng lạnh.<br /> - TBNT kiểu ng lồng ng hiện nay chỉ là các ng trơn, không có<br /> cánh do đó hiệu quả TĐN ít nhiều còn bị hạn chế.<br /> - TBTĐN ng lồng ng có kết cấu nh gọn, hiệu quả TĐN cao, dễ<br /> dàng thay đổi công suất nhiệt(Q) và năng suất(G) của sản phẩm, dễ thay<br /> thế, sửa chữa lắp đặt, dễ thay đổi chuyển động của các dòng MCL và<br /> MC giải nhiệt, nâng cao hiệu suất làm việc, giảm giá thành sản phẩm.<br /> 2. M c tiêu nghiên c u<br /> Xác lập các cơ s khoa học để tính TBNT, cần đạt đư c m c tiêu:<br />  Xác định hệ s t a nhiệt khi ngưng của các MCL để khẳng định sự<br /> cần thiết phải tăng cư ng TĐN bằng cách làm cánh về phía MCL và<br /> xác định đư c tỉ lệ làm cánh h p lý ứng với các MCL khác nhau.<br />  Xác lập đư c các công thức tính toán hệ s truyền nhiệt k của<br /> TBTĐN ng lồng ng với các loại cánh khác nhau, từ đó tìm ra đư c<br /> loại ng có cánh thích h p nhất để sử d ng cho TBNT ng lồng ng.<br />  Xác định giá trị của hệ s truyền nhiệt k của TBNT ng lồng ng để<br /> khẳng định nó là TBTĐN có mật độ dòng nhiệt thuộc loại cao nhất.<br />  Tính toán, thiết kế, chế tạo hệ th ng thiết bị thí nghiệm, làm thực<br /> nghiệm để kiểm chứng việc làm cánh trong TBTĐN ÔLÔ là cần thiết.<br /> <br /> 2<br /> <br /> 23<br /> <br /> CH<br /> NG 1. T NG QUAN<br /> 1.1. T NG QUAN V THI T B NG NG T TRONG H<br /> TH NG L NH<br /> 1.1.1. Vai trò c a thi t b ng ng t<br /> TBNT có nhiệm v ngưng t hơi quá nhiệt thành MCL cao áp. Quá<br /> trình làm việc kém của TBNT làm ảnh hư ng đến các yếu t c thể sau:<br /> - Năng suất lạnh của hệ th ng giảm, tổn thất tiết lưu sẽ tăng lên.<br /> - Nhiệt độ cu i tầm nén tăng, làm cháy dầu bôi trơn.<br /> - Công nén tăng, mô tơ có thể bị quá tải.<br /> - Áp suất cao làm cho độ an toàn giảm, van an toàn hoạt động làm ảnh<br /> hư ng đến môi trư ng xung quanh, gây độc hại đến cơ thể con ngư i.<br /> 1.1.2. Phân lo i thi t b ng ng t<br /> 1.1.2.1. Bình ngưng gi i nhiệt bằng nước<br /> * Bình ngưng ống chùm nằm ngang: Dùng cho Amôniac và cho Frêon,<br /> <br /> 4.5.4. Nhận xét và kết luận<br /> - Kích thước dàn ngưng t ng lồng ng có cánh bé nhất, tiết kiệm đư c<br /> không gian lắp đặt, phù h p với mọi mặt bằng kiến trúc gian máy lạnh.<br /> - Áp suất trong TBNT ng lồng ng có cánh thí nghiệm trên là nh<br /> nhất, giúp hệ th ng hoạt động an tòan hơn, giảm thiểu rò rỉ môi chất.<br /> - Hệ s truyền nhiệt k của TBNT ng lồng ng có cánh gấp 1,2 lần so<br /> với loại ng lồng ng trơn và gấp gần 31 lần so với dàn ngưng KK.<br /> - Mật độ dòng nhiệt q của TBNT ng lồng có cánh gấp 1,12 lần so với<br /> loại ng lồng trơn và gấp hơn 20 lần so với dàn ngưng t không khí.<br /> - So với loại TBNT ng chùm nằm ngang thì TBNT ng lồng ng có<br /> cánh có q lớn hơn (1,242,48)lần, còn k lớn hơn (2,02,5)lần.<br /> 4.6. GI I PHÁP V SINH NG L NG NG VÀ GI I THOÁT<br /> L NG NG NG GI I PHÓNG B M T TRAO Đ I NHI T<br /> 4.6.1. Gi i pháp vệ sinh cho thiết bị ngưng tụ ng lồng ng<br /> - Khi lắp đặt hệ th ng không đư c có các cáu bẩn và xỉ hàn tồn đọng.<br /> - Hút chân không thật kỹ và sâu, nạp MCL tinh khiết, không lẫn cáu bẩn.<br /> - B trí phin lọc bẩn trước van hút MN, VTL và trước ng lồng ng.<br /> - Vệ sinh bể nước, xả cáu cặn, vệ sinh tháp giải nhiệt, thay nước bể.<br /> 4.6.2. Gi i pháp gi i phóng l ng ngưng tụ cho TBNT ng lồng ng<br /> - Sử d ng TBNT ÔLÔ có cánh xoắn dọc thân có khả năng TĐN rất t t,<br /> ít tr lực mà lại giải phóng bề mặt TĐN nhanh.<br /> - N i phần đuôi ÔLÔ bên ngoài trên xu ng ng dưới hay BCCA.<br /> - ÔLÔ khi chế tạo cần tạo độ d c 5% để l ng đư c giải thoát nhanh.<br /> K T LU N VÀ NH NG ĐÓNG GÓP C A TÁC GI<br /> 1- TBNT kiểu ng lồng ng có k, q rất cao, có hiệu quả trao đổi<br /> nhiệt lớn, chỉ đứng sau thiết bị TĐN loại tấm bản.<br /> 2- Hầu hết các TBNT sử d ng MCL freon đều có α khi ngưng rất<br /> nh , vì vậy cần phải làm cánh về phía MCL với tỉ lệ làm cánh h p lý.<br /> 3- Đã xác định đư c trong một trư ng h p c thể, TBTĐN ng<br /> lồng ng có cánh có qkf = 7.430W/m2, k= 2.010W/m2K.<br /> 4- Mô hình toán để tính TĐN cho ng lồng ng có cánh là phù h p.<br /> <br /> q=(3000-6000)W/m2, k= (800-1000) W/m2.K.<br /> * Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng: Để tiết kiệm diện tích lắp đặt, q= 4500<br /> <br /> W/m2, chênh nhiệt độ: t=(4-5)oK, hệ s truyền nhiệt k=(800-1000) W/m2.K.<br /> <br /> * Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống: là loại TBNT đang nghiên cứu, có hiệu<br /> quả TĐN khá lớn, cấu tạo gọn, chịu áp lực cao.<br /> * Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản: Có diện tích TĐN khá lớn, cấu tạo gọn gàng,<br /> có mật độ dòng nhiệt là cao nhất, q>7000W/m2 .<br /> <br /> 1.1.2.2. Thiết bị ngưng tụ gi i nhiệt bằng nước và không khí<br /> * Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi: q= (1900-2300) W/m2, hệ s truyền nhiệt<br /> k =(500-700)W/m2K, chênh nhiệt độ: t=(5-6)K. Dễ vận hành, sửa chữa.<br /> <br /> 1.1.2.3. Dàn ngưng gi i nhiệt bằng không khí:<br /> *Dàn ngưng đối lưu tự nhiên: Loại này có khả năng TĐN rất thấp, k<br /> khoảng 30W/m2.K, q= (240-300) W/m2. Cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh.<br /> *Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức: không khí chuyển động cưỡng bức nh<br /> quạt. q=(280-340)W/m2; k=(30-65)W/m2.K; t=(7-8)oC. Chi phí cho vận hành<br /> giảm, tiết kiệm hơn.<br /> <br /> 22<br /> B ng 4.5. K t qu xác đ nh m t độ dòng nhi t q đ i v i h th ng<br /> l nh s d ng môi ch t l nh freon R134a<br /> <br /> các th i đi m khác nhau<br /> <br /> trong ngày 18/09/2012<br /> M t độ dòng nhi t qkf, W/m2<br /> <br /> Môi ch t l nh R134a<br /> Th i đi m trong<br /> ngày 18/09/2012<br /> <br /> Dàn<br /> Dàn ngưng ng Dàn ngưng ng<br /> ngưng KK lồng ng trơn lồng ng có cánh<br /> <br /> 9h00<br /> <br /> 445<br /> <br /> 7.980<br /> <br /> 8.916<br /> <br /> 12h00<br /> <br /> 435<br /> <br /> 7.820<br /> <br /> 8.738<br /> <br /> 15h00<br /> <br /> 440<br /> <br /> 7.900<br /> <br /> 8.827<br /> <br /> 3<br /> 1.2. T NG QUAN V<br /> NG CÓ CÁNH VÀ THI T B TRAO<br /> Đ I NHI T NG L NG NG CÓ CÁNH<br /> TBTĐN ÔLÔ cấu tạo gọn gàng, hiệu quả TĐN cao, có ưu điểm:<br /> - Thư ng đư c sử d ng để TĐN giữa các chất l ng với nhau hoặc<br /> chất l ng với môi chất đang sôi hay đang ngưng.<br /> - Cả hai môi chất đều chuyển động đ i lưu cưỡng bức với t c độ rất<br /> lớn, thích h p cho cả hai lưu chất làm việc áp suất cao.<br /> - Hai môi chất có thể chảy cùng chiều, ngư c chiều, n i tiếp, song song.<br /> - Kết cấu gọn gàng, an toàn và dễ chế tạo.<br /> - Bảo đảm kín tuyệt đ i, không rò rỉ.<br /> - Dễ dàng thay đổi công suất TĐN Q và năng suất G của sản phẩm.<br /> 1.2.1. Ch ng lo i ng có cánh và ch t o ng có cánh<br /> 1.2.1.1. ng có cánh ngang<br /> Ta có các loại hình dạng cánh ngang sau:<br /> <br />  <br /> <br /> Hình 1.9.<br /> <br /> ng có cánh thẳng ngang<br /> <br /> 1.2.1.2. ng có cánh nan hoa: có hiệu quả TĐN rất t t<br />  <br /> <br /> Hình 4.8. Đ th so sánh q gi a các dàn ng ng t khác nhau<br /> th i đi m trong ngày 18/09/2012 khi s d ng freon R134a<br /> <br /> các<br /> <br /> Hình 1.11. Các s n phẩm ng có cánh nan hoa<br /> 1.2.1.3. ng có cánh dọc thân bên trong và bên ngòai ng<br /> Bên cạnh ng có cánh ngang bên ngoài ng ngư i ta còn chế tạo<br /> ng có cánh gắn dọc thân gắn bên trong hoặc bên ngoài ng. Cánh<br /> dọc thân có biên dạng rất phong phú và đa dạng.<br /> <br />