7.Cơ chế gia nhiệt bằng hơi nước
Làm thế nào để hơi nước cung cấp nhiệt ổn định, đều?
Không giống như truyền nhiệt bằng đối lưu (ví dụ nước nóng), truyền nhiệt bằng ngưng tụ (ví dụ hơi nước) không liên quan đến sự thay đổi nhiệt độ. Khi hơi nước ngưng tụ trên bề mặt truyền nhiệt, nó sẽ truyền nhiệt ẩn vào sản phẩm. Nước ngưng được hình thành sau đó vẫn chứa nhiệt lượng cảm nhận được của nó, vì vậy nó có cùng nhiệt độ với hơi nước mà nó được tạo ra. Điều này cho phép làm nóng đều trên toàn bộ bề mặt truyền nhiệt.
Nếu áp suất tại bề mặt truyền nhiệt (ví dụ: vỏ, vỏ hoặc cuộn dây) của thiết bị được giữ không đổi thì quá trình gia nhiệt liên tục ở nhiệt độ không đổi có thể diễn ra trên khắp mọi phần của bề mặt truyền nhiệt.
Mặt khác, khi đun nóng bằng nước nóng hoặc dầu, nhiệt độ của môi trường gia nhiệt sẽ giảm do nhiệt lượng được truyền từ môi trường gia nhiệt sang sản phẩm. Do đó, gradient nhiệt độ liên tục giảm vì mỗi đơn vị nhiệt truyền cũng sẽ làm giảm nhiệt độ của môi trường gia nhiệt. Điều này có thể dẫn đến việc làm nóng không đều, có thể ảnh hưởng xấu đến sản phẩm được làm nóng.
Hơi nước cung cấp khả năng làm nóng nhanh như thế nào?
Truyền nhiệt từ sự ngưng tụ (hơi nước)
Bí mật nằm ở sự truyền nhiệt do quá trình ngưng tụ.
Ẩn nhiệt chứa trong hơi nước được giải phóng ngay lập tức hơi nước ngưng tụ thành trạng thái lỏng. Lượng nhiệt ẩn được giải phóng lớn hơn từ 2 đến 5 lần so với lượng nhiệt hiện có từ nước nóng (nước bão hòa) sau khi ngưng tụ. Nhiệt ẩn này được giải phóng ngay lập tức và được truyền qua bề mặt truyền nhiệt đến sản phẩm được gia nhiệt.
Truyền nhiệt bằng đối lưu (nước nóng và dầu)
Ngược lại, nước nóng và dầu truyền nhiệt bằng cách gia nhiệt đối lưu, không liên quan đến sự thay đổi trạng thái. Nếu để đối lưu tự nhiên thì quá trình truyền nhiệt cực kỳ chậm. Vì vậy, máy bơm thường được sử dụng để tạo dòng chảy ngược lại bề mặt truyền nhiệt nhằm tăng tốc độ truyền nhiệt. Điều này được gọi là sưởi ấm đối lưu cưỡng bức.
Tốc độ truyền nhiệt
Tốc độ truyền nhiệt giữa chất lỏng chuyển động và chất rắn thường được biểu thị bằng hệ số truyền nhiệt đối lưu. Giá trị của nó được coi là đại khái là:
1000 — 6000 W/(m2°C) [176-1057 Btu/(hr-ft2°F)] đối với nước nóng và
6000 — 15000 W/(m2°C) [1057 - 2641 Btu/(hr-ft2°F)] đối với hơi nước.
Tuy nhiên, trong bộ trao đổi nhiệt, quá trình truyền nhiệt không thể được tóm tắt chỉ bằng hệ số truyền nhiệt đối lưu vì quá trình truyền nhiệt xảy ra qua một số phương tiện. Do đó, nó là sự kết hợp của ba cơ chế sau:
truyền nhiệt từ môi trường gia nhiệt đến bề mặt của bộ trao đổi nhiệt
truyền nhiệt trong các bức tường của bộ trao đổi nhiệt, và
truyền nhiệt từ bề mặt thành của bộ trao đổi nhiệt đến sản phẩm được làm nóng.
Do đó, việc đánh giá sự truyền nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt đòi hỏi hệ số truyền nhiệt tổng thể (tức là giá trị U), có tính đến cả ba cơ chế. Đơn vị của nó giống nhau: W/(m2°C), hoặc Btu/(hr-ft2°F).
Số liệu thực nghiệm
Giá trị U có thể khác nhau rất nhiều từ ứng dụng trao đổi nhiệt này sang ứng dụng trao đổi nhiệt khác, nhưng dữ liệu thử nghiệm đã chỉ ra rằng sưởi ấm bằng hơi nước có thể đạt giá trị U lên tới 1,7 lần so với sưởi ấm bằng nước nóng. Dưới đây là một ví dụ về những cải tiến liên quan đến việc thay đổi môi trường làm nóng của ấm đun nước có vỏ bọc từ nước nóng sang hơi nước chân không tại công ty A:
Nhiệm vụ: Cải thiện tốc độ sản xuất bằng cách giảm thời gian xử lý cần thiết để cô đặc chất hóa học được pha loãng trong dung môi.
Lĩnh vực: Hóa chất tinh khiết
Thiết bị: Ấm đun nước có vỏ bọc thủy tinh (10m3)
Hệ số truyền nhiệt đối lưu | Hệ số truyền nhiệt tổng thể | Tiến trình thời gian | |
---|---|---|---|
Nước nóng | 500 W/m2°C [88.1 Btu/(hr-ft2°F)] | 213 W/m2°C [37.5 Btu/(hr-ft2°F)] | 10 h |
Hơi nước chân không | 10000 W/m2°C [1761 Btu/(hr-ft2°F)] | 356 W/m2°C [62.7 Btu/(hr-ft2°F)] | 7 h |
Như dữ liệu minh họa, giá trị U tăng theo hệ số 1,7, giúp giảm đáng kể thời gian sản xuất.
Để biết thêm các phép tính và phương trình chi tiết liên quan đến Hệ số truyền nhiệt tổng thể, hãy đọc bài viết tại đây.
Bài viết liên quan
Van công nghiệp là gì?
25/04/2024
Van công nghiệp là gì? Van công nghiệp (Industrial Valves) là thiết bị cơ khí được sử dụng trong các hệ thống đường ống trong các môi trường sản xuất công nghiệp, dùng để điều chỉnh và kiểm soát dòng chảy lưu chất đi qua bên trong đường ống. Van công nghiệp được sản xuất đa dạng về mẫu mã và chủng loại, tuỳ vào môi chất sử dụng, vị trí lắp đặt và nhu cầu sử dụng van trong thực tế. IWISU phân phối ra thị trường các loại van công nghiệp nhập khẩu chính hãng với giá thành cạnh tranh nhất, giúp khách hàng trải nghiệm và sử dụng được các dòng van chất lượng nhất thị trường.
Tư vấn và cung cấp van công nghiệp Sài Gòn chất lượng cao
11/10/2023
Bạn đang tìm kiếm một đối tác tin cậy trong việc cung cấp và tư vấn về van công nghiệp Sài Gòn? Công ty Phúc Minh chúng tôi tự hào là địa chỉ đáng tin cậy cho mọi nhu cầu về van và thiết bị công nghiệp. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, chúng tôi cam kết mang đến cho bạn những giải pháp tối ưu và sản phẩm chất lượng cao.
Van công nghiệp giá bao nhiêu? Hướng dẫn lựa chọn đúng giá
11/10/2023
Một trong những thách thức quan trọng khi tìm mua van công nghiệp là làm thế nào để biết được giá cả hợp lý và lựa chọn đúng sản phẩm cho nhu cầu cụ thể của bạn. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về vấn đề "Van công nghiệp giá bao nhiêu?" và cung cấp hướng dẫn lựa chọn đúng giá.
Tìm hiểu về các cty van công nghiệp hàng đầu và uy tín
11/10/2023
Trong ngành công nghiệp, van công nghiệp đóng một vai trò không thể thiếu trong việc điều khiển dòng chảy của các chất lỏng, khí, và hơi nước trong các hệ thống sản xuất và quản lý. Để đảm bảo tính an toàn, hiệu suất và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường, việc lựa chọn các cty van công nghiệp hàng đầu và uy tín là quyết định quan trọng.
Các hãng van công nghiệp tiêu biểu: Lựa chọn đáng tin cậy cho doanh nghiệp
11/10/2023
Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc lựa chọn các thiết bị van công nghiệp đáng tin cậy là một phần quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống sản xuất. Các hãng van công nghiệp hàng đầu đã thiết lập một tiêu chuẩn cao về chất lượng và độ tin cậy, và dưới đây là một số hãng tiêu biểu bạn có thể tin cậy cho doanh nghiệp của bạn.