4.7. THIÃÚT BË LAÛNH DUÌNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT
TRÅÌI
Trong säú nhæîng æïng duûng cuía nàng læåüng màût tråìi thç laìm laûnh
vaì âiãöu hoaì khäng khê laì æïng duûng háúp dáùn nháút vç nåi naìo khê háûu
noïng nháút thç nåi âoï coï nhu cáöu vãö laìm laûnh låïn nháút, âàûc biãût laì åí
nhæîng vuìng xa xäi
heïo laïnh thuäüc caïc
næåïc âang phaït triãøn
khäng coï læåïi âiãûn
quäúc gia vaì giaï nhiãn
liãûu quaï âàõt so våïi thu
nháûp trung bçnh cuía
ngæåìi dán. Våïi caïc
maïy laûnh laìm viãûc
nhåì Pin màût tråìi
(photovoltaic) laì
thuáûn tiãûn nháút (hçnh
Hçnh 4.104. Tuí laûnh duìng Pin màût tråìi.
4.104), nhæng trong
giai âoaûn hiãûn nay giaï thaình Pin màût tråìi coìn quaï cao. Ngoaìi ra caïc hãû
thäúng laûnh coìn âæåüc sæí duûng nàng læåüng màût tråìi dæåïi daûng nhiãût nàng
âãø chaûy maïy laûnh háúp thuû, loaûi thiãút bë naìy ngaìy caìng âæåüc æïng duûng
nhiãöu trong thæûc tãú, tuy nhiãn hiãûn nay caïc hãû thäúng naìy váùn chæa
âæåüc thæång maûi hoïa vaì sæí duûng räüng raîi vç giaï thaình coìn ráút cao hiãûu
suáút coìn tháúp nãn diãûn têch làõp âàût bäü thu cáön ráút låïn chæa phuì håüp våïi
yãu cáöu thæûc tãú. Âaî coï mäüt säú nhaì khoa hoüc nghiãn cæïu täúi æu hoaï bäü
thu nàng læåüng màût tråìi kiãøu häüp phàóng moíng cäú âënh coï gæång phaín
xaû âãø æïng duûng trong kyî thuáût laûnh (hçnh 4.63), våïi loaûi bäü thu naìy coï
169
thãø taûo âæåüc nhiãût âäü cao âãø cáúp nhiãût cho maïy laûnh háúp thuû, nhæng
diãûn têch màût bàòng cáön làõp âàût hãû thäúng cáön phaíi räüng.
Maïy laûnh háúp thuû sæí duûng nàng læåüng màût tråìi thæåìng coï hai
loaûi: Maïy laûnh háúp phuû ràõn, tæïc laì duìng cháút háúp phuû ràõn nhæ Than
hoaût tênh, Silicagel ... ; Maïy laûnh háúp thuû duìng caïc càûp mäi cháút háúp
thuû loíng nhæ Amäniàõc - Næåïc, Næåïc - Brämuality ...
4.7.1. Maïy laûnh háúp phuû ràõn duìng nàng læåüng màût tråìi
Âäúi våïi maïy laûnh háúp phuû thç viãûc læûa choün váût liãûu laìm cháút háúp
phuû vaì mäi cháút laûnh laìm cháút bë háúp phuû laì ráút quan troüng. Váût liãûu
háúp phuû thæåìng laì caïc loaûi váût liãûu daûng haût tæì 6 âãún 12 mm, coï âäü
räùng låïn âæåüc hçnh thaình do caïc maûch mao quaín li ti nàòm bãn trong
khäúi váût liãûu. Âæåìng kênh cuía mao quaín chè låïn hån mäüt säú êt láön
âæåìng kênh phán tæí cuía cháút bë háúp phuû thç váût liãûu måïi coï taïc duûng
täút. Do chæïa nhiãöu mao quaín nãn bãö màût tiãúp xuïc cuía váût liãûu ráút låïn.
Vê duû nhæ than hoaût tênh coï bãö màût hiãøu quaí lãn âãún 1500m2/g. Ngoaìi
bãö màût tiãúp xuïc ra, váût liãûu háúp phuû coìn coï mäüt säú tênh cháút hoaï hoüc
cáön thiãút tuyì thuäüc vaìo thaình pháön hoaï hoüc cuía chuïng. Vê duû nhæ than
hoaût tênh coï aïi læûc ráút maûnh våïi hydrocacbon, trong luïc silicagel laûi coï
tênh cháút huït næåïc ráút maûnh. Than hoaût tênh vaì caí silicagel âãöu coï khaí
nàng häöi phuûc täút.Váût liãûu háúp phuû cáön âaïp æïng caïc yãu cáöu:
+ Coï khaí nàng háúp phuû cao tæïc laì huït âæåüc mäüt læåüng låïn caïc khê cáön
khæí tæì pha khê.
+ Phaûm vi háúp phuû räüng, khæí âæåüc nhiãöu loaûi khê khaïc nhau.
+ Coï âäü bãön cå hoüc cáön thiãút.
+ Coï khaí nàng hoaìn nguyãn dãù daìng.
+ Giaï thaình reí.
Hiãûn nay coï hai loaûi váût liãûu háúp phuû phäø biãún laì Than hoaût tênh
vaì Silicagel
Than hoaût tênh
170
Nguyãn liãûu âãø laìm than hoaût tênh laì nhæîng váût coï chæïa caïcbon nhæ
gäù, than buìn, xæång âäüng váût. Than hoaût tênh laì mäüt cháút háúp phuû ráút
täút, noï âæåüc æïng duûng chuí yãúu trong viãûc thu häöi caïc dung mäi hæîu cå
vaì âãø laìm saûch khê. Nhæåüc âiãøm cuía than hoaût tênh laì dãù chaïy åí nhiãût
âäü cao, thæåìng khäng âæåüc duìng than åí nhiãût âäü låïn hån 2000C. Âãø
khàõc phuûc nhæåüc âiãøm âoï, ngæåìi ta thæåìng träün silicagel våïi than hoaût
tênh nhæng âiãöu âoï laûi giaím hoaût tênh cuía than. Våïi âàûc tênh vãö âæåìng
kênh mao quaín than hoaût tênh thæåìng coï thãø háúp thuû caïc cháút sau âáy:
- Håi axêt, Metanol , benzen, toluen etylaxetat våïi mæïc âäü háúp phuû
bàòng 50% troüng læåüng baín thán.
- Axeton ,acrolein ,Cl , H2S våïi mæïc âäü 10 âãún 25%.
- CO2 , etylen : mæïc âäü tháúp.
Silicagel
Silicagel laì axit silic kãút tuía khi cho taïc duûng våïi H2SO4 hay HCl
hay laì muäúi cuía chuïng våïi silicat natri, kãút tuía âoï âem ræía saûch vaì sáúy
åí nhiãût âäü 115 âãún 1300C, âãún âäü áøm 5 ÷ 7%. Silicagel âæåüc æïng duûng
åí daûng haût coï kêch thæåïc tæì 0,2 âãún 0,7mm. Bãö màût háúp phuû âaût âãún
600m2/g. ÆÏng duûng chuí yãúu cuía Silicagel laì âãø sáúy khê (huït håi næåïc
trong häùn håüp khê).
Baíng 4.7 Caïc säú liãûu kyî thuáût cuía caïc cháút háúp phuû thäng duûng.
Khäúi læåüng
Thãø têch läù Bãö màût läù
âån vë âäø Âæåìng kênh
Váût liãûu räùng täøng räùng ,
âäúng, läù räùng, m 3
2 cäüng, cm /g m2/g
kg/m
Than (20 ÷ 40).10- 500 ÷
380 ÷ 600 10 0,6 ÷ 0,8
hoaût tênh 1500
(30 ÷
400 ÷ 900 ~ 0,4 200 ÷ 600
Silicagel 200).10-10
Alumoge
1000 90.10-10 0,39 175
l
171
Cháút bë háúp phuû thæåìng duìng laì Metanol. Metanol (CH3OH) laì
ræåüu metylic khäng maìu, ráút âäüc, dãù chaïy, pha våïi næïåc thaình dung
dëch coï muìi cäön, âæåüc saín suáút bàòng phæång phaïp täøng håüp xuïc taïc åí
aïp suáút cao (250bar, 3800C) tæì cacbon monoäxit vaì hydro.
- Æu âiãøm: khäng àn moìn kim loaûi chãú taûo maïy.
- Nhæåüc âiãøm: âàõt tiãön, dãù bay håi, täøn tháút vaìo khäng khê khi hãû
thäúng khäng hoaût âäüng vaì dãù chaïy, näø cuîng nhæ nhiãöu træåìng håüp coï
tênh cháút âäüc haûi.
Trong maïy laûnh háúp phuû duìng nàng læåüng Màût tråìi ngæåìi ta
thæåìng duìng nháút laì càûp váût liãûu - mäi cháút Than hoaût tênh - Metanol.
Cáúu taûo thiãút bë maïy laûnh háúp phuû
Hçnh 4.105 laì hãû thäúng maïy laûnh háúp thuû duìng cháút háúp phuû ràõn
kiãøu giaïn tiãúp (nàng læåüng màût tråìi cáúp nhiãût cho mäi cháút trung gian
laì næåïc vaì næåïc noïng cáúp nhiãût cho bäü háúp thuû). Täø håüp hãû thäúng gäöm
4 5
3
6
2
7
1
8
11
10
9
Hçnh 4.105. Så âäö nguyãn lyï hãû thäúng maïy laûnh háúp phuû ràõn NLMT
1- Bæïc xaû màût tråìi 2- Bäü thu NLMT 3- Âæåìng láúy næåïc noïng
4- Bäü háúp thuû 5- Næåïc laûnh vaìo 6- Van chàûn
7- Bäü pháûn ngæng tuû 8- Buäöng laûnh 9- Daìn laûnh
10- Bçnh chæïa 11- Bçnh næåïc noïng
172
2 hãû thäúng âun næåïc vaì hãû thäúng laìm laûnh kiãøu háúp thuû gheïp våïi nhau.
Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi åí âáy duìng
collector kiãøu äúng coï gæång parbolic phaín xaû âãø næåïc noïng thu âæåüc
âaût âãún nhiãût âäü 800C âãún 900C. Cháút háúp phuû laì Than hoaût tênh vaì
Mäi cháút laûnh laì Methanol.
Nguyãn lyï hoaût âäüng
Collector (2) háúp thuû nàng læåüng màût tråìi laìm noïng næåïc. Nhiãût
âäü næåïc trong bçnh chæïa næåïc noïng (11) tàng lãn vaì laìm tàng nhiãût âäü
cuía thiãút bë háúp thuû (4). Nhiãût âäü mäi cháút trong bäü háúp thuû tàng lãn
âãún nhiãût âäü Tg1 (nhiãût âäü bàõt âáöu bäúc håi cuía mäi cháút laûnh cuía cháút
háúp thuû) vaì laìm cho aïp suáút trong hãû thäúng tàng âãún aïp suáút ngæng tuû
pk. Khi âoï håi mäi cháút thoaït ra âæåüc ngæng tuû laûi åí bäü pháûn ngæng tuû
(7) vaì âæåüc dáùn vãö pháön chæïa loíng mäi cháút (10). Nhiãût âäü cuía næåïc
vaì bäü pháûn háúp thuû tiãúp tuûc tàng lãn do nháûn nhiãût tæì bæïc xaû màût tråìi
vaì âaût dãún nhiãût âäü cæûc âaûi Tg2 khoaíng 800C âãún 900C. Næåïc noïng
trong bçnh chæïa âæåüc dáùn âi sæí duûng vaìo ban âãm hoàûc dáùn âãún 1 bçnh
chæïa khaïc khi muän lam lanh, næåïc trong bçnh chæïa (11) âæåüc bäø sung
nguäön næåïc laûnh bãn ngoaìi, næåïc laûnh âæåüc dáùn vaìo vaì laìm laûnh bäü
pháûn háúp thuû. Nhiãût âäü bäü pháûn háúp thuû giaím xuäúng mäüt caïch âäüt ngäüt
tæì Tg2 âãún Ta1, aïp suáút mäi cháút trong bäü háúp thuû giaím xuäúng âãún aïp
suáút bay håi p0, quaï trçnh bay håi cuía mäi cháút xaíy ra vaì næåïc âaï seî
âæåüc taûo thaình trong bäü pháûn laìm laûnh. Do quaï trçnh laìm laûnh bäü pháûn
háúp thuû vaì hån næîa do quaï trçnh háúp thuû coï thaíi ra mäüt læåüng nhiãût nãn
nhiãût âäü næåïc laûnh trong bçnh chæïa seî tàng lãn tæì T0 âãún Ta2, tuy nhiãn
læåüng nhiãût naìy khäng aính hæåíng nhiãöu âãún quaï trçnh háúp thuû vaì noï coï
thãø täút hån âäúi våïi caïc thiãút bë háúp thuû laìm maït kiãøu âäúi læu tæû nhiãn
bçnh thæåìng do voìng tuáön hoaìn ngæåüc cuía bäü thu xaíy ra laìm cho næåïc
cuía bçnh chæïa âæåüc laìm maït. Quaï trçnh laìm laûnh seî tiãúp tuûc xaíy ra
trong suäút âãm cho âãún khi collector coï thãø nháûn nhiãût tæì bæïc xaû màût
tråìi vaìo ngaìy häm sau. Chu trçnh cæï làûp laûi nhæ váûy.
173
Chu trçnh nhiãût
P
âäüng cuía maïy laûnh coï
thãø biãøu diãùn trãn âäö
Pk
2 3
thë p-T nhæ hçnh 4.106.
Giai âoaûn 1: 1 - 2 Cáúp
nhiãût âàóng khäúi læåüng
1 4
Po Nhiãût âäü vaì aïp suáút
cuía hãû thäúng tàng do
nháûn nhiãût tæì bäü háúp
Ta2 Ta1 Tg1 Tg2 T thuû.
Giai âoaûn 2: 2 - 3 Nhaí
Hçnh 4.106. Âäö thë p - T.
mäi cháút vaì ngæng tuû
Metanol bàõt âáöu taïch ra khoíi than hoaût tênh vaì ngæng tuû trong thiãút bë
ngæng tuû räöi chaíy xuäúng bçnh chæïa.
Giai âoaûn 3: 3 - 4 Laìm maït âàóng khäúi læåüng
Bæïc xaû màût tråìi giaím, bäü háúp thuû âæåüc laìm maït nhåì næåïc laûnh. Nhiãût
âäü vaì aïp suáút cuía hãû thäúng giaím.
Giai âoaûn 4: 4 - 1 Bay håi vaì Háúp phuû.
Mäi cháút bay håi trong thiãút bë bay håi nháûn nhiãût cuía næåïc cáön laìm âaï
vaì bë huït vãö than hoaût tênh trong bäü háúp thuû.
Tênh nhiãût cho daìn bay håi
Tênh nhiãût thiãút bë bay håi laì tênh toaïn cäng suáút laûnh cáön thiãút
cung cáúp cho daìn bay håi vaì læåüng mäi cháút cáön thiãút phaíi naûp vaìo hãû
thäúng.
Cäng suáút laûnh cuía thiãút bë bay håi âæåüc xaïc âënh bàòng cäng thæïc:
Q = Q1 + Q2 , [W] (4.81)
Trong âoï
Q1 - doìng nhiãût täøn tháút qua kãút cáúu bao che cuía thiãút bë, [W]
Q2 - doìng nhiãût do âäng âaï vaì laìm laûnh khuän (nãúu hãû thäúng
laìm âaï), [W]
174
Doìng nhiãût âi qua kãút cáúu bao che Q1
Q1 bao gäöm caí täøn tháút nhiãût do dáùn nhiãût âäúi læu vaì bæïc xaû. ÅÍí
âáy täøn tháút do bæïc xaû bàòng 0 vç quaï trçnh laìm laûnh chè diãùn ra khi tråìi
làûn. Do váûy täøn tháút nhiãût qua kãút cáúu bao che âæåüc tênh theo cäng
thæïc cuía âäúi læ:
Q1 = K . F . ∆t, [W] (4.82)
Trong âoï k - hãû säú truyãön nhiãût cuía kãút cáúu, [W/m2K]
F - Diãûn têch cuía kãút cáúu, [m2] .
∆t - Âäü chãnh nhiãût âäü giæîa mäi træåìng bãn ngoaìi vaì bãn trong.
Täøn tháút nhiãût do laìm âäng âaï vaì laìm laûnh khuän Q2
q0 C (t − t )
Q2 = Qâ + Qkh = G + M kh k1 k 2 , [W] (4.83)
τ τ
Trong âoï: Qâ - täøn tháút nhiãût do laìm âäng âaï, [W]
Qkh - täøn tháút nhiãût do laìm laûnh khuän, [W]
G - nàng suáút laìm âaï, [kg]
τ - thåìi gian laìm âäng âaï, [s]
q0 - nhiãût læåüng cáön laìm laûnh 1 kg næåïc tæì nhiãût âäü ban
âáöu âãún khi âäng âaï hoaìn toaìn, [J/kg]
M - täøng khäúi læåüng khuän, [kg]
Ckh - nhiãût dung riãng cuía khuän, [J/kg]
tk1 - nhiãût âäü khuän luïc ban âáöu
tk2 - nhiãût âäü khuän luïc âaï âaî hoaìn thiãûn láúy -130C.
Váûy nàng suáút laûnh cuía hãû thäúng coï thãø xaïc âënh bàòng cäng
thæïc:
k .Q
Q0 = , [W] (4.84)
b
Trong âoï:
k - hãû säú tênh âãún täøn tháút trãn âæåìng äúng vaì thiãút bë hãû thäúng. Hãû
säú naìy âäúi våïi hãû thäúng laìm laûnh træûc tiãúp phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü bay
håi cuía mäi cháút, våïi t0 = -15 choün k = 1,05.
175
b - hãû säú thåìi gian laìm viãûc. Âäúi våïi hãû thäúng laûnh nhoí choün b = 0,7
Nhiãût læåüng cáön thiãút âãø cung cáúp cho daìn bay håi trong suäút
thåìi gian laìm viãûc cuía hãû thäúng:
Q’ = Q0 . τ , [J] (4.85)
Tæì âoï ta coï thãø suy ra læåüng Methanol cáön cung cáúp laì:
Q'
M mc = , [kg] (4.86)
r
trong âoï, r - nhiãût áøn hoaï håi cuía Methanol, [J/kg]
Tênh toaïn thiãút bë ngæng tuû
Nhiãût âäü ngæng tuû phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü mäi træåìng laìm maït
cuía thiãút bë ngæng tuû. Muûc âêch cuía hãû thäúng laì khäng phaíi täún thãm
nguäön nàng læåüng ngoaìi nãn choün thiãút bë bay håi laì daìn ngæng giaíi
nhiãût bàòng gioï tæû nhiãn.
Do âoï hiãûu nhiãût âäü ngæng tuû ∆tk giæîa mäi cháút laûnh ngæng tuû
vaì khäng khê choün: ∆tk = tk - tmt= 150C
Diãûn têch trao âäøi nhiãût cuía thiãút bë ngæng tuû coï thãø têch theo
cäng thæïc:
Qk
F= , [m2] (4.87)
k .∆t
Trong âoï: Qk - phuû taíi nhiãût cuía thiãút bë ngæng tuû.
våïi hãû thäúng naìy ta láúy Qk = Q0 , [W]
k - hãû säú truyãön nhiãût, choün k = 30 W/m2K
F - diãûn têch bãö màût trao âäøi nhiãût cuía daìn ngæng, [m2]
Tênh toaïn quaï trçnh háúp phuû
Theo lê thuyãút cuía Eucken vaì Poljani, ngæåìi ta coï thãø tênh âæåüc
âàóng nhiãût háúp phuû cuía håi åí nhiãût âäü T2 nãúu âaî biãút âàóng nhiãût háúp
phuû cuía mäüt thaình pháön håi báút kyì åí nhiãût âäü T1. Âæåìng háúp phuû âàóng
nhiãût háúp phuû âæåüc biãøu thë theo âäö thë p-a.
Tênh tung âäü a:
176
V1
a 2 = a1
V2 (4.88)
trong âoï:
a1 - tung âäü cuía cáúu tæí chuáøn, thæåìng choün laì benzen, [kg/kg than]
a2 - tung âäü cáúu tæí cáön tênh, kg/kg than.
V1, V2 - thãø têch mol cuía cáúu tæí chuáøn vaì cáúu tæí cáön tênh, [m3/kmol]
M
V =
ρ (4.89)
Våïi, M - khäúi læåüng phán tæí, [kg/kmol]
Khäúi læåüng phán tæí cuía benzen laì M1 = 78 kg/kmol
Khäúi læåüng phán tæí cuía metanol laì M2 = 32 kg/kmol
ρ- khäúi læåüng riãng, [kg/m3]
Khäúi læåüng riãng cuía benzen laì ρ1 = 879 kg/m3
Khäúi læåüng riãng cuía metanol laì ρ2 = 792 kg/m3.
Ta coï
M1 78
V1 = = = 0,0887m3 / kmol
ρ1 879
M 32
V2 = 2 = = 0,0404m 3 / kmol
ρ 2 792
Hoaình âäü p âæåüc tênh theo cäng thæïc
T pS _1
lg p 2 = lg p S _ 2 − β a 1 lg
T2 p1 (4.90)
Trong âoï:
p1 , p2 - hoaình âäü cuía caïc âiãøm coï aïp suáút cuía cáúu tæí chuáøn vaì cáúu tæí
cáön tênh, [mmHg]
pS_1 - aïp suáút håi baîo hoaì cuía cáúu tæí benzen åí nhiãût âäü T1, [mmHg],
ta coï pS_1 = 75mmHg
pS2 - aïp suáút håi baîo hoaì cuía cáúu tæí cáön tênh åí nhiãût âäü T2 , [mmHg]
177
lgp= a0 + a1.(T-1 - (7,9151-2,6726.lgT).10-3 -8,625.10-7.T), [Pa] (4.91)
T - nhiãût âäü cuía metanol , K.
a0 = 9,1716 vaì a1 = -2,7596.103
T1 - nhiãût âäü háúp phuû cuía benzen, K . Choün T1 = 200C = 293K.
T2 - nhiãût âäü háúp phuû cuía metanol, K . Choün T2 = 300C = 303K.
Tæì tênh toaïn trãn ta veî âæåüc âæåìng háúp phuû âàóng nhiãût cuía than
hoaût tênh âäúi våïi Methanol vê duû coï daûng nhæ hçnh 4.7-4.
Vaì cuîng tæì âæåìng háúp phuû âàóng nhiãût naìy ta cuîng tênh âæåüc
læåüng than hoaût tênh bàòng caïch tênh aïp suáút bay håi cuía Methanol räöi
càn cæï vaìo âäö thë âæåìng háúp phuû âãø coï âæåüc hoaût âäü ténh a cuía
Methanol.
Vaì læåüng than cáön thiãút âãø háúp phuû hãút mäi cháút Methanol laì :
M
M than = MC , [kg] (4.92)
a
a (kg/kg)
0,2656
0,2528
0,2304
0,224
0,1952
0,1824
0,1344
0,0616
p (mmHg)
41,6486 66,1455
10,5974 23,9883 35,917 59,9515 87,7635 142,3639
Hçnh 4.107. Âæåìng háúp phuû âàóng nhiãût cuía Methanol.
178
4.7.1.1. Hãû thäúng laûnh saín suáút næåïc âaï
Nguyãn lyï hoaût âäüng cuía hãû thäúng
Hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï duìng nàng læåüng màût tråìi daûng maïy
laûnh háúp phuû laì thiãút bë hoaût âäüng theo chu ky,ì våïi nguyãn lyï nhæ sau:
Ban ngaìy hãû thäúng nháûn nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi âãø laìm bäúc håi
mäi cháút laûnh (Metanol) trong bäü háúp thuû, trong bäü háúp thuû coï chæïa
cháút háúp phuû ràõn (Than hoaût tênh), sau khi bäúc håi ra khoíi cháút háúp
phuû, mäi cháút laûnh âæåüc ngæng tuû taûi thiãút bë ngæng tuû nhåì trao âäøi
nhiãût våïi khäng khê âäúi læu tæû nhiãn bãn ngoaìi, mäi cháút laûnh loíng
âæåüc chaíy xuäúng bçnh chæïa, trong næía chu kyì naìy van tiãút læu âoïng
Bøc x¹
mÆt trêi
ThiÕt bÞ
ngung tô
Bé hÊp thô
Van chÆn
B×nh chøa
ThiÕt bÞ bay h¬i
Van tiÕt luu
Hçnh 4.108. Nguyãn lyï hoaût âäüng hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï
coìn van chàûn måí (hçnh 4.108). Ta phaíi tênh toaïn caïc thiãút bë cuía hãû
thäúng sao cho trong mäüt ngaìy mäi cháút laûnh âæûåc thoaït ra hãút tæì cháút
háúp phuû vaì ngæng tuû laûi trong bçnh chæïa. Næía chu kyì sau cuía mäi cháút
179
laì laìm viãûc vaìo ban âãm, khi hãút bæïc xaû màût tråìi thç ta âoïng van chàûn
laûi. Bäü háúp thuû báy giåì âoïng vai troì laì váût bæïc xaû nhiãût vaì nhåì quïa
trçnh bæïc xaû naìy maì nhiãût âäü cuía bäü háúp thuû gaím xuäúng, khaí nàng háúp
thuû cuía cháút háúp phuû tàng, aïp suáút trong hãû thäúng giaím xuäúng, âãún khi
nhiãût âäü toaìn bäü hãû thäúng âaût âãún nhiãût âäü mäi træåìng thç âãún luïc naìy
ta co thãø måí tæì tæì van tiãút læu luïc âoï loíng mäi cháút âæåüc tiãút læu vaìo
thiãút bë bay håi, åí âoï mäi cháút laûnh nháûn nhiãût cuía næåïc âãø bay håi vaì
âæåüc háúp thuû båíi cháút háúp phuû trong bäü háúp thuû. Næåïc chæïa trong thiãút
bë bay håi âæåüc laìm laûnh vaì tråí thaình næåïc âaï. Tuyì theo nhu cáöu sæí
duûng næåïc âaï maì ta coï thãø thiãút kãú hãû thäúng thêch håüp, coï thãø laì buäøi
saïng háúp thuû bæïc xaû màût tråìi âãø boïc håi mäi cháút laûnh coìn buäøi chiãöu
cho mäi cháút laûnh bay håi âãø laìm âaï.
Cáúu taûo caïc thiãút bë
Bäü háúp thuû: Thiãút bë quan troüng nháút trong hãû thäúng laì bäü háúp thuû,
sau khi tênh toaïn thiãút kãú våïi hãû thäúng laûnh saín xuáút næåïc âaï cäng suáút
1kgnæåïc âaï/ngaìy ta coï bäü háúp thuû coï cáúu taûo nhæ hçnh 4.109, âáy laì
èng tõ thiÕt bÞ èng ®ôc lç Than ho¹t tÝnh BÒ mÆt hÊp thô
bay h¬i ®Õn
50 ∅76
∅27
a)
900 ∅25 èng ®Õn thiÕt
bÞ ngung tô
BÒ mÆt ph¶n x¹
b) 120 120 120 120
Hçnh 4.109 Bäü háúp thuû nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi
180
thiãút bë háúp thuû træûc tiãúp, nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi chiãúu âãún bãö màût
háúp thuû cuía bäü háúp thuû, trong âoï coï chæïa cháút háúp phuû (than hoaût tênh).
Bäü háúp thuû gäöm caïc Module näúi song song våïi nhau (hçnh 4.109b),
mäùi Module coï kêch thæåïc nhæ hçnh 4.109a chæïa 2kg than hoaût tênh.
Thiãút bë bay håi.
§uêng h¬i ®Õn bé hÊp thô
Tênh toaïn thiãút kãú
N¾p ®Ëy
20
våïi hãû thäúng laûnh saín
xuáút næåïc âaï cäng suáút
120 2kgnæåïcâaï/ngaìy ta coï
cáúu thaûo thiãút bë bay håi
nhæ hçnh 4.110. Âáy
Láng tõ van tiÕt luu cuîng laì thiãút bë bay håi
PhÇn chøa nó¬c ®¸
C¸ch nhiÖt træûc tiãúp, mäi cháút laûnh
∅60 (Methanol) âæåüc tiãút læu
træûc tiãúp vaìo thiãút bë bay
∅80 håi (cuîng laì bãø âaï) vaì
nháûn nhiãût cuía næåïc âãø
bay håi.
Thiãút bë ngæng tuû.
Hçnh 4.110 Thiãút bë bay håi Cuîng tæång tæû khi Tênh
toaïn thiãút kãú våïi hãû
thäúng laûnh saín xuáút næåïc âaï cäng suáút 1kgnæåïcâaï/ngaìy ta coï cáúu thaûo
thiãút bë ngæng tuû nhæ hçnh 4.111.
Âáûy laì loaûi thiãút bë ngæng tuû kiãøu khäng khê âäúi læu tæû nhiãn, åí âáûy
chuïng täi coï làõp thãm caïch taín nhiãût âãø tàng cæåìng quaï trçnh trao âäøi
nhiãût.
181
C¸nh t¶n nhiÖt
èng ngung
m«i chÊt
700
èng gãp
50
690
Hçnh 4.111 Thiãút bë ngæng tuû
Thæûc tãú âaî chãú taûo hãû thäúng nhæ thiãút kãú åí trãn vaì âaî âæa vaìo sæí
duûng nhæ hçnh 4.12.
Hçnh 4.112 Hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï 2kg/ngaìy
182
4.7.1.2 Täø håüp hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï vaì næåïc noïng
Nguyãn lyï hoaût âäüng cuía hãû thäúng
Collector háúp thuû nàng læåüng màût tråìi vaì laìm noïng næåïc, nhiãût âäü
næåïc trong bçnh
chæïa tàng lãn vaì
Daìn ngæng Bçnh chæïa
laìm tàng nhiãût
Âæåìng næåïc
âäü cuía thiãút bë
Âæåìng næåïc noïng lãn
laûnh vaìo háúp thuû âàût
trong bçnh
Collector
chæïa. Khi nhiãût
Thiãút bë bay håi
Thuìng âaï âäü cháút háúp phuû
trong bäü pháûn
háúp thuû tàng thç
mäi cháút laûnh seî
Âæåìng næåïc bäúc håi khoíi
laûnh xuäúng cháút háúp phuû vaì
laìm cho aïp suáút
H×nh 4.113. Tæ hîp s¶n xuÊt n−íc ®¸ vµ n−íc nãng trong hãû thäúng
tàng lãn âãún aïp
suáút ngæng tuû. Håi mäi cháút thoaït ra âæåüc ngæng tuû laûi åí daìn ngæng vaì
chaíy xuäúng thiãút bë bay håi Nhiãût âäü cuía næåïc trong bçnh chæïa vaì bäü
pháûn háúp thuû tiãúp tuûc tàng do nháûn nhiãût bæïc xaû màût tråìi tæì collector
theo nguyãn lyï âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn vaì âaût âãún nhiãût âäü khoaíng
(80oC ( 95oC). Quaï trçnh bäúc håi vaì ngæng tuû xaíy ra tæì saïng âãún täúi
(luïc khäng coìn aïnh nàõng màût tråìi). Khi næåïc noïng trong bçnh chæïa
âæåüc dáùn di sæí duûng vaìo ban âãm hoàûc dáùn âãún mäüt bçnh chæïa khaïc
thç næåïc trong bçnh chæïa âæåüc tæû âäüng bäø sung bàòng nguäön næåïc laûnh
tæì bãn ngoaìi (nhiãût âäü næåïc laûnh khoaíng 25oC), næåïc laûnh vaìo laìm maït
bäü pháûn háúp thuû, nhiãût âäü bäü pháûn háúp thuû giaím xuäúng mäüt caïch âäüt
ngäüt, aïp suáút mäi cháút trong bäü pháûn háúp thuû cuîng giaím xuäúng âãún
183
dæåïi aïp suáút bay håi cuía mäi cháút laûnh luïc âoï quïa trçnh bay håi cuía
mäi cháút laûnh xaíy ra vaì næåïc âaï seî âæåüc taûo thaình trong thuìng âaï.
Trong quaï trçnh saín xuáút næåïc âaï collector âoïng vai troì laì thiãút bë giaíi
nhiãût. Quaï trçnh laìm laûnh seî tiãúp tuûc xaíy ra trong suäút âãm âãún khi
collector coï thãø nháûn nhiãût tæì bæïc xaû màût tråìi vaìo ngaìy häm sau, luïc
âoï coï thãø láúy næåïc âaï ra âãø duìng.
Neït æu viãût âàûc træng cuía hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng vaì laìm
laûnh kiãøu naìy laì collector âoïng vai troì hai muûc âêch: væìa háúp thuû nhiãût
tæì bæïc xaû màût tråìi âãø laìm noïng næåïc ban ngaìy, væìa giaíi nhiãût cho quaï
trçnh háúp thuû vaìo ban âãm (maì âáy chênh laì nhæåüc âiãøm laìm giaím hiãøu
quaí cuía caïc hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng bàòng nàng læåüng màût tråìi
bçnh thæåìng). Do váûy háöu nhæ toaìn bäü nàng læåüng màût tråìi âãöu âæåüc
sæí duûng mäüt caïch coï êch.
Cáúu taûo caïc thiãút bë
Thiãút bë háúp thuû - bçnh chæïa
Täø håüp hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï vaì næåïc noïng coï thiãût bë háúp
thuû âæåüc cáúu taûo nhæ hçnh 4.114, cháút háúp thuû âæåüc gia nhiãût båíi næåïc
noïng vaì âæåüc laìm maït bàòng næåïc laûnh. Thiãút bë háúp thuû âæåüc tênh toaïn
§uêng nuíc vµo L¾p ¸p kÕ L¾p nhiÖt kÕ Than ho¹t tÝnh §uêng h¬i ®Õn
22 thiÕt bÞ ngung tô
20 20
20
420
500
360
20
§uêng h¬i m«i chÊt lªn §uêng nuíc ra
25
1220
Hçnh 4.114. Täø håüp bçnh chæïa - Bäü háúp thuû
184
thiãút kãú dæûa trãn læåüng than hoaût tênh, læåüng than naìy phaíi háúp phuû hãút
læåüng mäi cháút Methanol âãø laìm âäng 5kg næåïc âaï.
Thiãút bë bay håi
Thiãút bë bay håi cuía täø håüp hãû thäúng coï cáúu taûo tæång tæû nhæ
hçnh 4.110 nhæng kêch thæåïc âæåüc tênh toaïn thiãút kãú våïi saín læåüng 5kg
næåïc âaï/ngaìy.
Thiãút bë ngæng tuû
Thiãút ngæng tuû håi cuía täø håüp hãû thäúng cuîng coï cáúu taûo tæång
tæû nhæ hçnh 4.111 nhæng kêch thæåïc âæåüc tênh toaïn thiãút kãú våïi saín
læåüng 5kg næåïc âaï/ngaìy.
Bäü thu nàng læåüng màût tråìi (Collector)
Bäü thu nàng læåüng màût tråìi trong hãû thäúng âæåüc thiãút kãú chãú taûo
våïi loaûi bäü thu kiãøu äúng coï gæång phaín xaû daûng parabol truû cäú âënh
Hçnh 4.115. Hãû thäúng saín xuáút næåïc âaï vaì næåïc noïng
185
âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn. Våïi loaûi bäü thu naìy hãû thäúng hoaût âäüng
khäng cáön thãm báút kyì nguäön nàng læåüng naìo ngoaìi nàng læåüng màût
tråìi. Tênh toaïn våïi saín læåüng 5kg næåïc âaï/ngaìy, ta coï kêch thæåïc bäü
thu cáön thiãút laì 2m2. Hçnh 4.115 laì täø håüp hãû thäúng saín suáút næåïc âaï vaì
næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi våïi cäng suáút mäüt ngaìy 5kg næåïc
âaï vaì 60kg næåïc noïng 90oC.
4.7.2. Maïy laûnh háúp thuû duìng nàng læåüng màût tråìi
Nàng læåüng màût tråìi cuîng coï thãø cáúp nhiãût cho maïy laûnh háúp thuû,
hçnh 4.116 laì så âäö nguyãn lyï maïy laûnh háúp thuû H2O-LiBr loaûi taïc duûng
Næåïc laìmm maùt
Nöôùc laø maït
B
A
Nguäön nhiãûtnhieät
Hôi gia
ÄÚng giaím aïp
Nöôùc caàn laøm laïnh
OÁn g giaûm aùp
C
Næåïc cáön laìm laûnh
D Næåïc laøm maùt t
Nöôù c laìm maï
HE
OÁng choùng keát tinh
Båm chánnkhäng
Bôm chaâ khoâng
ÄÚng chäúng kãút tinh
Hçnh 4.116 Maïy laûnh háúp thuû H2O-LiBr loaûi taïc duûng âån
186
âån (Single Effect). Trong så âäö naìy, A laì bçnh phaït sinh (Generator), B
laì bçnh ngæng tuû (Condenser), C laì bçnh bay håi (Evaporator), D laì bçnh
háúp thuû (Absorber), HE laì thiãút bë trao âäøi nhiãût vaì E laì båm dung dëch.
Quaù trình thöïc hieän cuûa maùy laïnh haáp thuï H2O-LiBr döïa
vaøo ñaëc tính cuûa dung dòch H2O-LiBr ôû nhieät ñoä thaáp noù
haáp thuï hôi nöôùc raát maïnh, coøn ôû nhieät ñoä cao laïi giaûi
phoùng hôi nöôùc ñaõ haáp thuï. Döïa vaøo ñaëc tính naøy ñeå hoaøn
thaønh chu trình coâng taùc.
Dung dòch loaõng trong bình haáp thuï D ñöôïc bôm qua HE vaøo
bình phaùt sinh A, dung dòch ñöôïc hôi nöôùc gia nhieät, vì nöôùc
coù nhieät ñoä soâi raát thaáp so vôùi LiBr do ñoù dung dòch loaõng
ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä nhaát ñònh. Hôi taùc nhaân laïnh ôû
traïng thaùi quaù nhieät bay ra töø bình phaùt sinh vaøo bình ngöng
tuï B ñöôïc laøm maùt baèng nöôùc giaûi nhieät vaø ngöng tuï thaønh
loûng taùc nhaân laïnh.
h pk Loûng taùc nhaân
4'
laïnh ñi qua oáng tieát löu
3' p0 chöõ U vaøo bình bay hôi
5' C vaø ñöôïc bôm leân
phun thaønh gioït nhoû
1' treân beà maët chuøm
pk oáng bay hôi.
3 Nöôùc taùc nhaân
p0
laïnh haáp thuï nhieät
5 4 cuûa nöôùc caàn laøm
1 7 laïnh vaø bay hôi, hôi
9 8 taùc nhaân laïnh ñi qua
2 10
taám chaén phaân ly
nöôùc roài ñi xuoáng
cw ci cs c
bình haáp thuï D. Dung
Hçnh 4.117. Âäö thë h-c cuía maïy laûnh dòch trung gian trong
bình haáp thuï ñöôïc bôm
H2O-LiBr loaûi taïc duûng âån ñaåy phun gioït nhoû ñeå
haáp thuï hôi taùc nhaân
187
laïnh vaø trôû thaønh dung dòch loaõng, trong quaù trình haáp thuï
coù saûn sinh ra nhieät neân caàn phaûi laøm maùt cho bình haáp thuï.
Chu trình maùy laïnh âæåüc theå hieän treân ñoà thò h-c nhö hình
4.117.
Nguäön nhiãût cáúp cho maïy laûnh háúp thuû sæí duûng nàng læåüng màût
tråìi laì nguäön nàng læåüng màût tråìi, mäi cháút taíi nhiãût åí âáy coï thãø duìng
næåïc hoàûc håi næåïc. Nãúu cháút taíi nhiãût laì næåïc thç ta coï thãø duìng caïc
bäü thu cung cáúp næåïc noïng nhiãût âäü cao trong pháön 4.3.2, coìn nãúu cháút
taíi nhiãût laì håi næåïc thç ta coï thãø duìng hãû thäúng cung cáúp håi næåïc
(hçnh 4.40).
Maïy laûnh háúp thuû duìng nàng læåüng màût tråìi coï thãø sæí duûng åí nhiãöu
muûc âêch khaïc nhau nhæ laìm laûnh saín pháøm trong cäng nghiãûp (cáúp
âäng hoàûc baío quaín) hoàûc âiãöu hoìa khäng khê.
Thiãút bë ngæng tuû Thiãút bë bay håi
Âãún khäng
Nguäön nàng læåüng Van tiãút læu gian laìm laûnh
phuû tråü
Collector Thiãút bë hoaìn
nhiãût
Thaïp
giaîi
Bçnh nhiãût
Chæïa
Bçnh
sinh håi
Bçnh
háúp thuû
Van 3 ngaî Båm dung dëch
háúp thuû
Hçnh 4.118. Hãû thäúng laìm maït khäng khê duìng nàng læåüng màût
188
Copyright by webtailieu.net