Phân loại chi tiết, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thiết bị bay hơi

Bài viết liên quan

Tổng quan về thiết bị bay hơi
a.Chức năng
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, thực hiện trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh sôi ở áp suất thấp và đối tượng cần làm lạnh.

b.Phân loại

Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng
1. Thiết bị bay hơi ống vỏ nằm ngang kiểu ngập
a.Cấu tạo

b.Nguyên lý làm việc
Lỏng môi chất tiết lưu vào bình theo đường số (10) , ngập đầy bên ngoài các ống trao đổi nhiệt, nhận nhiệt của chất lỏng cần làm lạnh chuyển động cưỡng bức bên trong ống sôi, hóa hơi. Hơi trước khi ra khỏi bình bay hơi sẽ đi qua bộ phận tách lỏng, lỏng được tách ra khỏi dòng hơi sau đó chảy trở lại bình, còn hơi sau khi lỏng được tách ra thành hơi bão hòa khô theo đường số (4) đi ra ngoài.

c.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
-Mật độ dòng nhiệt lớn nên tiêu hao ít kim loại, thiết bị chắc chắn, gọn nhẹ
-Dễ vệ sinh thiết bị về phía chất lỏng cần làm lạnh

Nhược điểm:
-Có khả năng nứt ống trao đổi nhiệt do chất lỏng đóng băng cho nên cần khống chế nghiêm ngặt nhiệt độ chất lỏng cần làm lạnh.
-Khó chế tạo, giá thành cao

2. Thiết bị bay hơi ống vỏ nằm ngang kiểu không ngập
a.Cấu tạo

b.Nguyên lí làm việc
Lỏng môi chất tiết lưu bình theo đường số (1), đi vào các ống trao đổi nhiệt, nhận nhiệt của chất lỏng cần làm lạnh chuyển động cưỡng bức bên ngoài ống sôi, hóa hơi. Hơi môi chất sau đó theo đường số (2) ra ngoài.

c.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Mật độ dòng nhiệt tương đối lớn nên tiêu hao ít kim loại, thiết bị chắc chắn gọn nhẹ
- Tránh được sự cố đóng băng gây nứt ống.

Nhược điểm
- Khó vệ sinh về phía chất tải lạnh.
- Khó chế tạo, giá thành cao.

3. Dàn lạnh tấm bản

Cấu tạo dàn lạnh kiểu tấm bản hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, gồm các tấm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng được ghép với nhau bằng đệm kín. Hai đầu là các tấm khung dày, chắc chắn được giữ nhờ thanh giằng và bulông. Đường chuyển động của môi chất và chất tải lạnh ngược chiều và xen kẻ nhau. Tổng diện tích trao đổi nhiệt rất lớn.

Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chất thực hiện qua vách tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao. Các lớp chất tải lạnh khá mỏng nên quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng.

b.Nguyên lí làm việc
Lỏng môi chất tiết lưu bình theo đường số (1), đi vào các ống trao đổi nhiệt, nhận nhiệt của chất lỏng cần làm lạnh chuyển động cưỡng bức bên ngoài ống sôi, hóa hơi. Hơi môi chất sau đó theo đường số (2) ra ngoài.

c.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Mật độ dòng nhiệt tương đối lớn nên tiêu hao ít kim loại, thiết bị chắc chắn gọn nhẹ.
-Thời gian làm lạnh rất nhanh.

Nhược điểm
- Khó vệ sinh về phía chất tải lạnh.
- Khó chế tạo, giá thành cao.
- Khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn.
- Có khả năng nứt ống trao đổi nhiệt do chất lỏng đóng băng cho nên cần khống chế nghiêm ngặt nhiệt độ chất lỏng cần làm lạnh.

4. Dàn lạnh xương cá
Dàn lạnh xương cá được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống làm lạnh nước, nước muối và được sử dụng nhiều trong sản xuất đá cây.
a.Cấu tạo

Về cấu tạo các ống trao đổi nhiệt được uốn cong dạng hình xương cá, do đó chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể. Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm nhiều cụm, mỗi cụm có 1 ống góp trên và 1 ống góp dưới và hệ thống dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống

b.Nguyên lý làm việc
Lỏng môi chất tiết lưu vào ống góp ngang dưới số (2) sau đó đi vào các ống góp dọc dưới rồi đi vào thiết ngập khoảng 2/3 ống trao đổi nhiệt, tại đây môi chất sẽ nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi. Sau đó hơi theo ống góp trên số (1) đi ra ngoài.

c.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo
- Dễ vệ sinh về phía chất môi trường làm lạnh.
- Tránh được sự cố đóng băng gây nứt ống.

Nhược điểm
- Mật độ dòng nhiệt không lớn nên tiêu hao nhiều kim loại, thiết bị cồng kềnh

Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí
1. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên
a.Cấu tạo

Dàn lạnh đối lưu tự nhiên không dùng quạt được sử dụng để làm lạnh không khí trong các buồng lạnh. Dàn có thể được lắp đặt áp trần hoặc áp tường, ống trao đổi nhiệt là ống thép trơn hoặc ống có cánh bên ngoài. Cánh tản nhiệt sử dụng là cánh thẳng hoặc cánh xoắn.

b.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.
- Dễ vệ sinh về phía chất môi trường làm lạnh.

Nhược điểm
- Mật độ dòng nhiệt không lớn nên tiêu hao nhiều kim loại, thiết bị cồng kềnh.

2. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức
a.Cấu tạo

Dàn lạnh đối lưu không khí cưỡng bức đây là thiết bị được sử dụng rất rộng rãi trong các kho lạnh, thiết bị cấp đông, trong điều hoà không khí vv…
Dàn lạnh thường được chế tạo bằng đồng hoặc thép. Thường các dàn lạnh đều được làm cánh nhôm hoặc cánh thép. Dàn lạnh có vỏ bao bọc, có quạt, ống khuyếch tán gió, khay hứng nước ngưng, điện trở xả băng, quạt tùy loại thiết bị mà có thể là quạt ly tâm hoặc là quạt hướng trục.

b.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo
- Dễ vệ sinh về phía chất môi trường làm lạnh.

Nhược điểm

- Mật độ dòng nhiệt lớn hơn mật độ dòng nhiệt thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên, tuy nhiên mật độ dòng nhiệt vẫn không lớn lắm nên vẫn tiêu hao nhiều kim loại, thiết bị cồng kềnh.

Tính toán thiết bị bay hơi

a.Tính diện tích trao đổi nhiệt

Q0 = k.F.Δttb = qF.F (8.1)

F= Q0/k.Δttb= Q0/qF (8.2)

Trong đó
k: Hệ số truyền nhiệt của thiết bị, W/m2K
qF : Mật độ dòng nhiệt (W/m2)
Qo: Năng suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi( W)
Hiệu nhiệt độ trung bình logarit (K):


Δtmax, Δtmin:Hiệu nhiệt độ lớn nhất và bé nhất ở đầu vào, ra thiết bị.

b. Xác định lưu lượng chất lỏng hoặc không khí làm lạnh
Lưu lượng khối lượng chất lỏng được làm lạnh ở thiết bị bay hơi
m=Qp/Cp.Δt (kg/s) (8.3)

Trong đó:
Cp: Nhiệt dung riêng của chất lỏng (kJ/kg.K)
Δt: Độ chênh nhiệt độ của chất lỏng vào, ra thiết bị bay hơi (oC).

Lưu lượng thể tích không khí được làm lạnh ở thiết bị bay hơi
Vkk= Q0/(Ckk.ρkk.Δtkk) (kg/s) (8.4)

Trong đó :
Ckk:Nhiệt dung riêng của không khí Cn= 1,0 kJ/kg.K
ρkk:Khối lượng riêng của không khí ρKK= 1,15÷1,2 (kg/m3)
Δtkk:Độ chênh nhiệt độ của không khí vào, ra thiết bị bay hơi (oC)

Chia sẻ bài viết