Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
Đề tài:
THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
GVHD : Th.S. Huỳnh Thế Viên
SVTH : Khưu Thị Tú Anh 60300035
Nguyễn Ngọc Hân 60300853
Dương Thị Hoa Tươi 60303300
Tp Hồ Chí Minh, 03/2008
MỤC LỤC
Trang 1
1
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
A. SỰ TRUYỀN NHIỆT NĂNG 1
I. KHÁI NIỆM 1
II. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT 1
B. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TRỰC TIẾP 1
I. CÁC THIẾT BỊ ĐỐT NÓNG TRỰC TIẾP 1
II. CÁC THIẾT BỊ NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP 4

C. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT GIÁN TIẾP 15
I. THIẾT BỊ HAI VỎ 15
II. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT LOẠI XOẮN ỐC 27
III. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 30
IV. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TẤM BẢN 45
V. THIẾT BỊ ỐNG LỒNG ỐNG 49
VI. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT KIỂU DÀN ỐNG 54
VII. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT KIỂU ỐNG XOẮN RUỘT GÀ 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Trang 2
2
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
A. SỰ TRUYỀN NHIỆT NĂNG
I. Khái niệm
Truyền nhiệt là sự truyền năng lượng nhiệt từ môi trường (có thể là chất rắn, lỏng hoặc khí) có nhiệt
độ cao sang mội trường có nhiệt độ thấp hơn. Khi nhiệt độ của hai môi trường xấp xỉ nhau thì truyền
nhiệt yếu đi nhưng không bao giờ kết thúc hẳn.
II. Thiết bị truyền nhiệt
Thiết bị truyền nhiệt là phương tiện dùng để tiến hành các quá trình trao đổi nhiệt giữa các chất tải
nhiệt có nhiệt độ khác nhau.
Đối với các thiết bị truyền nhiệt nói chung phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Đáp ứng yêu cầu công nghệ, hiệu suất truyền nhiệt cao. Thiết bị càng có khả năng
tự điều chỉnh càng tốt.
+ Tăng cường độ trao đổi nhiệt bằng cách tăng hệ số tỏa nhiệt α và tăng sự chênh
lệch nhiệt độ giữa các lưu thể.
+ Hiệu suất kinh tế cao. Vấn đề này có liên quan đến việc lựa chọn thiết bị nào cho
một quá trình cụ thể là phù hợp nhất, ít lãng phí nhất. Ngoài ra còn cần phải chú ý tận
dụng nhiệt thải của quá trình khác để tiến hành trao đổi nhiệt.
+ Thiết bị làm việc ổn định, an toàn, kết cấu gọn nhẹ, dễ vận hành, lắp đặt, sửa chữa
nhanh, lau chùi, vệ sinh thuận tiện.
Căn cứ vào phương thức truyền nhiệt giữa các lưu thể, ta chia thiết bị truyền nhiệt làm hai nhóm
chính như sau:
+ Thiết bị truyền nhiệt trực tiếp.
+ Thiết bị truyền nhiệt gián tiếp.
B. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TRỰC TIẾP
Thiết bị trao đổi nhiệt trực tiếp dùng để tiến hành quá trình trao đổi nhiệt giữa hai lưu thể trộn lẫn
vào nhau được. Khi đi vào thiết bị loại trực tiếp hai lưu thể có nhiệt độ khác nhau truyền nhiệt cho
nhau bằng tiếp xúc trực tiếp mà không cần vách truyền nhiệt. Chẳng hạn dùng hơi nước nóng xả vào

chất lỏng (thường là nước hoặc dung dịch có nước) để đun nóng chất lỏng đó, hoặc dùng chất lỏng
để làm nguội và làm ngưng tụ hơi thứ từ các thiết bị bốc hơi tới.
I. CÁC THIẾT BỊ ĐỐT NÓNG TRỰC TIẾP
1. Sơ lược về thiết bị
Các thiết bị đốt nóng trực tiếp thường được dùng để đun nóng chất lỏng. Nguyên tắc chung của các
thiết bị này là: dùng hơi nước nóng (thường là hơi nước bão hòa khô hoặc hơi quá nhiệt (phun thẳng
vào chất lỏng nước hoặc dung dịch nước) để đun nóng chất lỏng. Hơi nước sau khi truyền nhiệt cho
chất lỏng thì ngưng tụ và hòa vào với chất lỏng làm một.
Trang 3
3
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Thiết bị đun nóng chất lỏng bằng hơi nước nóng thường nâng nhiệt độ chất lỏng đến mức chưa bằng
nhiệt độ sôi. Vì nếu ta cho chất lỏng sôi thì có nghĩa là hơi nước nóng sẽ ngưng tụ không hoàn toàn.
Như vậy tổn thất nhiệt sẽ nhiều lên do hơi nước nóng chưa ngưng thoát ra ngoài.
2. Cấu tạo, nguyên lý vận hành
Cấu tạo của thiết bị loại này rất đơn giản, gồm một bình chứa chất lỏng cần đun nóng, bộ phận phun
hơi nước nóng vào, bộ phận nhập và tháo chất lỏng (xem hình I-1.1, 1.2 và 1.3).
Hình I-1.1. Sơ đồ đun nóng chất lỏng bằng hơi nước nóng:
1- ống dẫn hơi nước nóng; 2 – bình tách hơi nước đã ngưng trên đường ống (nếu cần);
3 – cửa nạp chất lỏng; 4 – cửa xả; 5 – bình đun nóng; 6 – cửa xả nước đã ngưng.
Hình I-1.2. Thiết bị đun nóng chất lỏng
bằng hơi nước nóng sục trực tiếp:
1 – bình; 2 - ống có khoan lỗ.
Hình I-1.3. Thiết bị đun nóng chất lỏng
trực tiếp có sử dụng vòi phun:
1 – bình chứa; 2 – vòi phun; 3 - ống
dẫn hơi nước nóng
4 - ống xả chất lỏng; 5 – cửa xả.
Trang 4
4

Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Phương pháp cấp hơi nóng như ở hình I-1.1 là đơn giản nhất. Hơi nước nóng theo đường ống đến
bình 5, nuớc đã ngưng tụ trên đường ống được tháo qua van 6 ra ngoài, hơi nước tiếp tục đi qua van
một chiều 4, van số 3 rồi theo đường ống 2 phun vào lòng chất lỏng. Van một chiều 4 nhằm tránh
cho chất lỏng trong bình 1 tràn về đường ống hơi khi có hiện tượng áp suất trong đường ống giảm
xuống thấp hơn áp suất trong bình số 1. Van 3 nhằm mục đích điều chỉnh lượng hơi vào cho phù hợp
và đóng kín đường ống hơi khi cần. Van 6 còn dùng để thổi sạch đường ống hơi trước khi xả hơi vào
bình 1. Phương pháp cấp hơi như hình I-1.1 không đều và gây ồn. Muốn cấp hơi ta dùng ống sủi bọt
(hình I-1.2). Ống sủi bọt cũng giống như ống dẫn hơi nhưng được khoan nhiều lỗ nhỏ và uốn lại thành
vòng tròn (cũng có thể là hình chữ nhật, tùy thuộc vào dạng bình). Ta có thể làm thành nhiều ống
hình tròn có đường kính khác nhau hoặc cuốn ống thành hình xoáy ốc.
Phương pháp cấp hơi nước như hình I-1.2 có đều hơn so với phương pháp ở hình I-1.1, song vẫn còn
ồn. Để khắc phục ồn và hòa trộn hơi vào chất lỏng đều ta dùng vòi phun (hình I-1.3). Vòi phun có cấu
tạo như bơm tuye. Khi luồng hơi đi qua vòi phun nó cuốn theo chất lỏng ở xung quanh miệng vòi,
hòa trộn đều vào nhau rồi được đẩy qua ống côn vào lòng chất lỏng.
3. Tính toán và thiết kế
Để tính được lượng hơi cần cho quá trình đun nóng chất lỏng ta dùng phương trình cân bằng nhiệt
sau đây:
D.i

h
+ G. C. t
1
= D. C
n.
t
2
+ G. C. t
2
+ Q

Trong đó:
D : lượng hơi nước tiêu tốn.
i

h :
entanpy của hơi nước nóng.
G : khối lượng chất lỏng cần đun nóng.
C : nhiệt dung riêng của nước.
t
1,
t
2 :
nhiệt độ đầ và cuối của chất lỏng.
C
n
:

nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ.
Q : tổn thất nhiệt trong quá trình đun nóng.
Từ phương trình cân bằng nhiệt, ta dễ dàng tính được lượng hơi nước tiêu tốn theo:
nh
ii
QttCG
D
−
+−
=
).(.
12
Trong đó: i

n
- là entanpy của nước ngưng.
Nếu ta dùng hơi bão hòa khô thì i
h
–

i
n
≈ r.
r- là ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất tương ứng.
Trang 5
5
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
4. Ứng dụng và thiết bị hiện có trên thị trường
Các thiết bị đốt nóng trực tiếp thường ứng dụng trong sấy, đun nóng chất lỏng, trong các thiết bị
hấp, tiệt trùng…
Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: hóa chất, thực phẩm, dược phẩm…Những
nguyên liệu phù hợp cho sấy như sau: polymer và nhựa thông, chất màu, Gốm, thủy tinh, deruster,
Chất diệt nấm, thuốc diệt cỏ, tổng hợp các bon, các sản phẩm bơ sữa, các sản phẩm từ thịt, các sản
phẩm từ cá, từ huyết, bột tẩy rửa, xử lý bề mặt, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ…
Thân máy sấy, đường ống và toàn bộ thiết bị tiếp xúc nguyên liệu được làm bằng thép không gỉ
0cr19Ni9(304), bảo đảm chắc chắn không bị hư hại. Chủng loại máy sấy phun khuyếch tán này nhìn
chung được dùng cho sấy phun các loại sản phảm dung dịch có độ hàm ẩm cao khoảng 50-80%. Một
số loại nguyên liệu đặc biệt, thậm chí khi độ hàm ẩm lên đến 90%, thiết bị máy có thể sấy 1 lần mà
không cô đặc chúng.
II. CÁC THIẾT BỊ NGƯNG TỤ TRỰC TIẾP
1. Sơ lược về thiết bị
Ngưng tụ là quá trình chuyển từ pha hơi sang pha lỏng của vật chất. Thiết bị mà trong đó tiến hành
quá trình ngưng tụ gọi là thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ có thể là loại gián tiếp hoặc trực tiếp
(trộn lẫn).

Thiết bị ngưng tụ trực tiếp có ưu điểm chính là năng suất cao, đồng thời tạo được áp suất trong thiết
bị hay hơi thấp hơn áp suất khí quyển, cấu tạo đơn giản, dễchống oxy hóa, chống ăn mòn.
Căn cứ vào cấu tạo và hình thức tiếp xúc trộn lẫn giữa hơi nước và nước mà ta có thể chia thiết bị
ngưng tụ thành các loại sau:
- Thiết bị ngưng tụ kiểu tháp đĩa.
- Thiết bị ngưng tụ có vòi phun.
- Thiết bị ngưng tụ luồng hút.
- Thiết bị ngưng tụ có ống thủy lực.
Trang 6
6
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
2. Cấu tạo, nguyên lý vận hành
Nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ trực tiếp là: hơi nước và nước được trộn lẫn vào nhau theo
dòng cùng chiều hay ngược chiều, khi ấy hơi nước truyền nhiệt cho nước nên ngưng tụ lại rồi hòa
cùng với nước. Khi đã hoàn thành quá trình trao đổi nhiệt thì nước và nước ngưng đi theo cửa khác
đến bơm chân không. Hoặc cả nước, nước ngưng, không khí và không khí ngưng đều ra theo một cửa
để bơm roto vòng nước.
a. Thiết bị ngưng tụ kiểu tháp đĩa
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ kiểu tháp đĩa được thể hiện ở hình I-2.1. Thân
thiết bị có thể đúc liền bằng gang hoặc đúc thành từng đoạn rồi ghép lại bằng các bích. Bên trong
thân 1 có gờ đỡ các đĩa chảy tràn 2. Nước được đưa từ đường ống vào bộ phận phân đều 3 ở đỉnh
tháp rồi chảy tràn xuống phía dưới. Các đĩa 2 có cấu tạo hình bán nguyệt. Nước chảy tràn từ đĩa
xuống đĩa dưới. Hơi nước từ thiết bị cô đặc được đưa vào đỉnh tháp rồi chuyển động cùng chiều với
nước. Hơi nước tiếp xúc với bề mặt của lớp nước, sau khi đã truyền nhiệt cho nước, hơi nước ngưng
tụ hòa cùng nước chảy xuống đáy tháp. Từ đáy tháp, cả nước, nước ngưng và các khí không ngưng
được bơm chân không loại rôto cánh trượt hút và đưa ra ngoài. Do cả nước và khí không ngưng cùng
ra 1 cửa, nên thiết bị này còn có tên là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại ẩm.
Đường kính của đĩa khuyết 2, đúng bằng đường kính trong D của thân thiết bị. Khoảng cách từ giữa
cạnh bằng đến điểm giữa của cạnh tròn của đĩa là
DH

3
2
=
. Nếu giá trị của
DH
3
2
>
thì chiều rộng
của lớp nước chảy tràn sẽ nhỏ đi làm hiệu suất của tháp giảm. Ngựơc lại nếu
DH
3
2
<
thì sự chảy
chuyền bị phá vỡ. Đĩa có thể đúc bằng gang hay chế tạo từ thép tấm có khoan lỗ.
Bề mặt tiếp xúc của nước và hơi nước ở trường hợp này đúng bằng tổng diện tích các mặt thoáng
của lớp nước. Để tính nhiệt ta sử dụng các phương trình truyền nhiệt trong trường hợp hơi nước
ngưng tụ trên bề mặt thoáng của nước.
Trang 7
7
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình I-2.1. Thiết bị ngưng tụ kiểu tháp
đĩa: 1- thân; 2 – đĩa;
3 – đĩa phân phối nước; 4 – hơi nước
cần ngưng tụ; 5 – nước và nước ngưng.
b. Thiết bị ngưng tụ khô, có vòi phun
c. So với thiết bị ngưng tụ loại tháp đĩa thì thiết bị có vòi phun có bề mặt tiếp xúc pha lớn hơn.
Với cùng 1 lượng nước nếu ta cho thành màng mỏng mấy đi nữa thì diện tích mặt thoáng của nó
cũng không thể nào bằng diện tích bề mặt của các hạt nước cộng lại. Nguyên lý cấu tạo và làm việc

của thiết bị ngưng tụ có vòi phun được thể hiện ở hình I-2.2.
d. Nước có áp lực vào khoang chứa nước ở đỉnh thiết bị, sau đó đi qua vòi phun để thành các
hạt bay xuống khoang giữa. Hơi nước đi vào cửa 4, khi gặp các hạt nước sẽ ngưng tụ lại và cùng với
nước chảy xuống đáy thiết bị. Sau đó cả nước và nước ngưng được bơm 7 hút rồi đẩy ra ngoài (cũng
có thể xả ra ngoài, nếu không cần áp suất thấp trong thiết bị cô đặc). Vách chắn 6 nhằm tránh cho các
hạt nước bay theo không khí. Thiết bị này cũng còn có tên gọi là thiết bị ngưng tụ có bơm chân không
khô.
e. Khi tính toán ta căn cứ vào lưu lượng hơi cần ngưng tụ để xác định lưu lượng, số vòi phun,
đường kính và chiều cao của thiết bị. Việc kết cấu, lắp ráp thiết bị sao cho gọn, dễ thay thế, sửa chữa,
nhất là vòi phun.
Trang 8
8
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình I-2.2. Thiết bị ngưng tụ khô có
vòi phun: 1 – thân; 2 – vòi phun nước;
3 – nước; 4 – cửa cấp hơi cần ngưng; 5
– khí không ngưng; 6 – vách ngăn;
7 – bơm xả nước và nước ngưng.
f. Thiết bị ngưng tụ ẩm, có vòi phun.
g. Qúa trình tiếp xúc pha trong thiết bị ở hình I-2.3 cũng giống như ở thiết bị ngưng tụ khô có
vòi phun. Nước lạnh có áp lực theo cửa 3 vào khoang nước, sau đó đi qua vòi phun 2 xuống buồng
hòa trộn (là không gian giữa các nón cụt 7 đặt ngược và lõi 5). Hơi nước nóng đi vào buồng hòa trộn
bằng cửa số 1. Sau đó hơi nước theo khe hở hình vành khăn giữa các hình nón để vào trong buồng
hòa trộn. Khi gặp các hạt nước từ vòi phun đi xuống thì hơi nước ngưng tụ rồi theo nước chảy xuống
dưới theo ống côn 8 ra ngoài. Do cấu tạo đặc biệt của buồng hòa trộn mà sự tận dụng bề mặt tiếp
xúc của các hạt nước được triệt để hơn so với loại thiết bị khô ở hình I-2.2. Gọi là thiết bị ẩm vì: sau
quá trình trao đổi nhiệt, cả nước và nước ngưng và khí không ngưng đầu đi ra theo cửa số 8.
Hình I-2.3. Thiết bị ngưng tụ ẩm có vòi
phun: 1 – cửa cho hơi nước cần ngưng;
2 – vòi phun; 3 – cửa cấp nước; 4 –

khoang nước; 5 – lõi; 6 – giá đỡ các
chóp nón cụt; 7 – các chóp nón cụt; 8 -
ống xả hình côn; 9 – giá đỡ.
Về kết cấu như hình I-2.3, ta dễ dàng tháo cả cụm gồm chi tiết 2, 5, 1 và 8 ra ngoài. Lõi 5 có dạng thoi
rỗng trong, nó có tác dụng tăng cường quá trình hòa trộn giữa nước và hơi. Các nón 7 được gắn liên
tiếp với nhau nhờ các đai treo 6. Khi cần đo nhiệt độ ta đặt nhiệt kế vào ổ đỡ tại vị trí cần đo.
h. Thiết bị ngưng tụ có ống thủy lực
Các bộ phận chính của thiết bị ngưng tụ có ống thủy lực (hình I-2.4) gồm: thân 2 là hình trụ rỗng, bên
trong có từ 4 đến 8 đĩa lưới khuyết 8 (đĩa chảy chuyền hình bán nguyệt có khoan lỗ cho nước chảy
nhằm tăng bề mặt tiếp xúc pha). Nếu đường kính D của thân 2 lớn thì có các cửa 3 để người chui vào
khi sửa chữa. Ống thủy lực 1 nhằm tạo thành khóa (van) thủy lực để duy trì áp suất trong thiết bị
ngưng tụ (đồng thời cũng là áp suất trong của nồi cô đặc chân không) và liên tục xả được nước và
Trang 9
9
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
nước ngưng ra ngoài. Ống thủy lực phải đủ dài tùy thuộc vào độ chân không trong thiết bị, miệng
dưới của nó luôn luôn ngập trong bể nước. Bộ phận 5 dùng để tách không khí đi theo nước lạnh. Bộ
phận 7 nhằm tách các hạt nước bay theo khí không ngưng tránh va đập thủy lực cho bơm chân
không.
Nói chung các thiết bị ngưng tụ loại khô lắp thêm ống thủy lực đều thu được thiết bị như hình I-2.4.
Thiết bị ở hình I-2.4 được lắp với thiết bị cô chân không qua cửa 10. Hoạt động của thiết bị này như
sau: hơi nước đi vào cửa số 10 rồi xông lên phía trên. Nước lạnh đi vào cửa số 4 rồi chảy vào đĩa lưới
trên cùng, sau đó chảy qua lỗ nhỏ và chảy xuống dưới qua phần khuyết. Nước chảy như mưa xối từ
trên, còn hơi nóng xông từ dưới lên. Hơi nước gặp nước thì ngưng tụ lại và chạy xuống dưới cùng với
nước, theo ống thủy lực 1 chảy ra ngoài. Khí không ngưng (chủ yếu là không khí) được bơm chân
không hút qua cửa 6. Các hạt nước từ thiết bị đi theo không khí sẽ được tách ra ở bộ phận 7, sau đó
theo ống 9 chảy xuống ống thủy lực.

Hình I-2.4. Thiết bị ngưng tụ có ống
thủy lực: 1 - ống thủy lực; 2 – thân;

3 – các cửa vệ sinh; 4 – cửa cấp nước
mát; 5 – bầu phân ly không khí lẫn
trong nước; 6 – cửa ra của khí không
ngưng (đến bơm chân không); 7 – bầu
phân ly; 8 – đĩa; 9 - ống dẫn nước; 10 –
cửa cho hơi nước cần ngưng; 11 – bể
nước thải.
Trang 10
10
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt

Hình I-2.5. Một kiểu cấu tạo của tháp
ngưng tụ có ống thủy lực: 1 – thân;
2 - ống tâm; 3 – các đĩa; 4 - cửa khí
không ngưng đi bơm chân không;
5 - cửa vào của hơi; 6 - cửa vào của
nước; 7 - cửa nối với ống thủy lực.
Thiết bị ngưng tụ có thể có cấu tạo như hình I-2.5 trong đó có các đĩa 3 cấu tạo theo hình vành
khuyên có đường kính khác nhau đặt xen kẽ. Nước vào cửa 6, chảy chuyền theo các đĩa chiều từ trên
xuống, hơi nước đi vào ống trung tâm từ trên sau đó xông từ dưới lên ngược chiều với nước. Nước
và nước ngưng theo cửa số 7 đi xuống ống thủy lực. Không khí theo cửa 4 đến bơm chân không.
Đường kính của thân thiết bị ngưng tụ loại này phụ thuộc vào năng suất của nồi cô và vận tốc của
hơi đi trong thiết bị là 0,2 - 2m/s. Chiều cao của thân phụ thuộc vào số đĩa và khoảng cách giữa các
đĩa. Đối với thiết bị có năng suất cao thì chiều cao của thân (không kể ống thủy lực) có thể lên đến
5m. Áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ thường vào khoảng 0,01- 0,02 MN/m
2
, với năng suất là
0,07 – 4,7kg/s.
Trang 11
11

Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
3. Tính toán và thiết kế
Hình I-2.6. Sơ đồ tính toán tháp ngưng
tụ có ống thủy lực.
Khi tính toán thiết bị ngưng tụ có ống thủy lực ta tiến hành từng bước như sau:
Xác định lượng nước lạnh, tính kích thước của thiết bị và xác định lượng khí không ngưng cần hút ra
khỏi thiết bị.
a. Xác định lưu lượng của nước lạnh
Muốn xác định lưu lượng nước lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ hơi nước nóng trong thiết bị, ta
dựa vào phương trình cân bằng nhiệt sau và hình I-2.2.
Q
1
+ Q
2
+ Q
3
= Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
7
Trong đó:
Q
1
:

nhiệt lượng do hơi nước mang vào.

Q
2
: nhiệt lượng do nước lạnh mang vào.
Q
3
: nhiệt lượng do không khí mang vào.
Q
4
: nhịêt lượng do nước mang ra.
Q
5
: nhiệt lượng do nước ngưng mang ra.
Q
6
: nhiệt lượng do không khí mang ra.
Trang 12
12
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Q
7
: nhiệt lượng tổn thất qua thành thiết bị.
Do sự chênh lệch nhiệt độ của không khí vào và lúc ra nhỏ, nhiệt dung riêng của không khí xem như
không thay đổi, nên nhiệt lượng mà nó mang vào và mang ra là bằng nhau nghĩa là Q
3
≈ Q
6
. Mặt khác,
do nhiệt độ không khí bên ngoài và nhiệt độ thành thiết bị ngưng tụ không khác nhau mấy, nên tổn
thất nhiệt Q
7

là rất nhỏ có thể bỏ qua được. vì vậy phương trình cân bằng nhiệt trở thành phương
trình sau:
Q
1
+ Q
2
= Q
4
+ Q
5

Trong đó:
Q
1
= Di
h
Q
2
=G
n
.C
n
.t
n1
Q
3
= Di
n. n
Q
4

=G
n
.C
n
.t
n2
D-lưu lượng hơi nước, kg/s.
I
h
– entanpy của hơi nước, kJ/kg.
G
n
– lưu lượng của nước, kg/s.
C
n
– nhiệt dung riêng của nước, kj/kg. độ.
t
n1
, t
n2
– nhiệt độ đầu , cuối của nước.
i
n. n
– entanpy của nước ngưng, kj/kg.
Thay các đại lượng này vào phương trình sẽ tính được lưu lượng nước
)(
)(
12
.
nnn

nnh
n
ttC
iiD
G
−
−
=
Nếu ta cần làm ngưng tụ D kg/s hơi nước cho một nồi cô đặc, hoặc một quá trình bay hơi nào đó, ta
dễ dàng tính được lưu lượng của nước lạnh G
n
. Entanpy của hơi i
h
phụ thuộc vào điều kiện áp suất
bay hơi. Entanpy của nước ngưng i
n. n
tính theo nhiệt độ của nước t
n2
. Nhiệt dung riêng của nước C
n

tính theo nhiệt độ trung bình của nước.
Trong thực tế đối với thiết bị ngưng tụ có ống thủy lực thì tỷ số giữa lưu lượng nước và hơi nước sẽ
là:
2518 ÷=
D
G
n
.
Đối với thiết bị ngưng tụ có vòi phun thì tỷ số

10020 ÷=
D
G
n
.
b. Xác định lưu lượng của không khí xâm nhập vào thiết bị
Do áp suất trong hệ thống nồi bốc hơi và trong thiết bị ngưng tụ thấp hơi hơn áp suất khí quyển, nên
không khí từ ngoài tràn vào qua khe hở ở mối ghép các bộ phận của thiết bị và nồi bốc hơi. Lượng
Trang 13
13
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
không khí còn đi theo nguyên liệu vào nồi bốc hơi, hoặc theo nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ. Do vậy
mối ghép hở nhiều sẽ có nhiều không khí tràn vào. Theo thực nghiệm, nếu thiết bị được ghép nối kín
tốt thì lượng L không khí chui vào thiết bị ngưng tụ trực tiếp được tính theo công thức sau (chỉ có
không khí hòa tan sẵn trong nước và hơi).
L = 0,010025. D + 0,000025. G
n
, kg/s.
Đối với thiết bị ngưng tụ có bề mặt truyền nhiệt (loại trao đổi nhiệt gián tiếp) thì L được tính theo
công thức
L = 0,010025. D , kg/s.
Trong đó : D - lưu lượng hơi từ nồi bốc hơi tới, kg/s.
G
n
- lưu lượng nước lạnh được đưa vào thiết bị ngưng tụ, kg/s.
Từ khối lượng L của không khí, dựa vào phương trình của Klapâyrôn ta tính được lưu lượng thể tích
V
k
của không khí như sau:
hk

k
k
PP
tL
V
−
+
=
)273.(.287
m
3
/s
Trong đó: 287 là hệ số const của không khí, J/kg. độ.
t
k
– nhiệt độ không khí ra từ thiết bị ngưng tụ,
0
C.
P
k
– áp suất của không khí trong thiết bị ngưng tụ, N/m
2
.
P
h
– áp suất riêng của hơi nước trong không khí đi đến bơm chân không.
Nhiệt độ không khí t
k
phụ thuộc vào loại thiết bị ngưng tụ. Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp dòng
cùng chiều thì nhiệt độ t

k
lấy bằng nhiệt độ lúc ra t
n2
của nước. Với thiết bị ngưng tụ dòng ngược
chiều thì nhiệt độ t
k
tính theo công thức:
t
k
= t
n1
+ 0,1(t
n2
– t
n1
) + 4
0
C
Trong đó t
n1
, t
n2
là nhiệt độ của nước lúc vào, và ra khỏi thiết bị ngưng tụ,
0
C.
Nếu là thiết bị ngưng tụ bề mặt (gián tiếp) thì t
k
= t
n1
.

Căn cứ vào lưu lượng thể tích V
k
của không khí, ta tra hoặc thiết kế bơm chân không. Chú ý: các công
thức tính chưa đề cập tới lượng không khí xâm nhập qua mối ghép bị hở và các chất khí không ngưng
khác có sẵn trong nước hoặc trong nguyên liệu của nồi cô, hoặc là sản phẩm của các quá trình phản
ứng hóa học xảy ra trong hệ thống.
c. Xác định kích thước của thiết bị ngưng tụ trực tiếp có ống thủy lực
Việc xác định các kích thước của thiết bị ngưng tụ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt của
nó. Do ta dùng nước để ngưng tụ hơi nước đống thời đem theo nước ngưng ra cùng, nên nhiệt độ
của nước lúc ra t
n2
bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ lúc vào t
n1
. Sự khác nhau giữa t
n1
và t
n2
phụ thuộc
vào hàng loạt các yếu tố như: kích thước của thiết bị, kích thước của dòng nước, hệ số tỏa nhiệt α
của hơi nước cho bề mặt của dòng hay lớp nước, hệ số dẫn nhiệt λ của nước, thời gian tiếp xúc τ giữa
Trang 14
14
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
nước và hơi. Giá trị của (t
n2
–t
n1
) gọi là mức độ bị nung nóng của nước, nó có thể biểu diễn bằng
phương trình chuẩn số sau đây:
) . F2 F1, Fo, (Bi, f

)t- (t
)t- (t
n1h
n1
2
n
…=
Trong đó:
λ
α
l
Bi
.
=
là chuẩn số Bio.
2
.
l
a
Fo
τ
=
là chuẩn số Furie.
Г
1
, Г
2
- là đơn nguyên đồng dạng hình học.
l - là đặc tính tuyến tính của kích thước (chẳng hạn chiều dày lớp nước, đường kính
tia nước, hoặc đường kính của giọt nước).

a - số dẫn nhiệt của nước.
Thời gian tiếp xúc τ giữa hơi nước và nước phụ thuộc vào khoảng cách h (xem hình I-2.6) giữa các đĩa
và nó được biểu diễn bằng quan hệ:
g
h2
≈
τ
, s
Mức độ của nước đối với từng trường hợp cụ thể đã được xác định bằng thực nghiệm và lập bảng
hoặc dựng đồ thị.
Bảng I-2.1 biểu diễn mức độ bị đun nóng của nước trong thiết bị ngưng tụ tháp đĩa khuyết có khoan
lỗ ở đĩa.
Số đĩa Khoảng cách h
(mm)
Mức độ nung nóng đối với đường kính lỗ (tia) nước, mm
2 3 5
4
6
8
4
6
8
300
300
300
400
400
400
0. 538
0. 645

0. 727
0. 580
0. 687
0. 774
0. 368
0. 466
0. 533
0. 410
0. 500
0. 568
0. 214
0. 263
0. 310
0. 233
0. 289
0. 346
Nói chung khoảng cách h giữa các đĩa phụ thuộc vào năng suất của thiết bị và có thể lấy từ 300-
500mm. Do hơi bị ngưng tụ nên khối lượng của nó giảm dần theo chiều cao của tháp đĩa (hoặc ngược
dòng). Vì vậy khoảng cách giữa các đĩa giảm dần với giá trị là 50mm theo chiều cao của thiết bị.
Trang 15
15
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Chiều cao H
1
của thiết bị (hình I-2.6) bằng tổng các khoảng cách các đĩa cộng với chiều cao của nắp,
đáy …v. v. (không kể chiều cao của ống thủy lực).
Đường kính trong D
1
của thiết bị phụ thuộc vào lưu lượng thể tích và tốc độ của hơi nước, nó được
xác định từ phương trình sau:

h
h
T
W
vD
D
.
13,1
=
, m.
Trong đó:
D - lưu lượng thể tích và tốc độ của hơi nước, kg/s.
V
h
- thể tích riêng của hơi nứơc, m
3
/kg.
W
h
- vận tốc của hơi nứơc ở tiết diện tự do của tháp, m/s.
W
h
= (0,2
÷
2) m/s.
Đường kính của đĩa lý thuyết lấy nhỏ hơn đường kính trong của thiết bị một chút. Khoảng cách từ
điểm giữa của cạnh thẳng đến điểm giữa của cạnh cong của đĩa là H.
Ta có thể xác định H theo quan hệ
3
2

=
T
D
H
hoặc
mm
D
H
T
50
2
+=
(xem hình I-2.6)
Đĩa được khoan nhiều lỗ có đường kính d, nếu nước sạch thì d = 2
÷
4mm, với nước bẩn d = 5
÷
10mm. Tâm các lỗ nằm trên đỉnh các tam giác đều, cạnh của tam giác là t được tính theo công thức:
f
f
dt
T
.95,0=
, mm.
Trong đó: d - đường kính của lỗ để nước chảy, mm.
f
T
- diện tích tiết diện ngang của thiết bị;
4
2

T
T
D
f
π
=
, m
2
.
f – tổng diện tích của các lỗ khoan trên đĩa, m
2
n
d
f .
4
2
π
=
, m
2
Trang 16
16
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Ta có thể tính f theo công thức trên hoặc lấy theo điều kiện
1,0025,0
÷=
T
f
f
đối với thiết bị ngưng

tụ có tỷ số giữa lưu lượng nước G
n
trên lưu lượng hơi D là G
n
/D = 15
÷
60
Chiều cao chảy chuyền vào khoảng 40mm.
d. Xác định chiều cao của ống thủy lực
Chiều cao H
II
của ống thủy lực được tính theo công thức:
H
II
= H
1
+ H
2
+ H
3
+ H
4
, m
Trong đó:
H
1
– chiều cao của cột nước trong ống để cân bằng chênh lệch áp suất ở trong và
ngoài thiết bị , m.
g
PP

H
Ta
ρ
−
=
1
, m.
Với:
P
a
– áp suất không khí bên ngoài thiết bị, N/m
2
.
P
T
– áp suất trong thiết bị, N/m
2
.
ρ – khối lượng riêng của nước, kg/m
3
.
g – gia tốc trọng trường , m/s
2
.
H
2
là chiều cao cột chất lỏng cần thiết để thắng ma sát khi nước chảy trong ống thủy lực:
∑
+= )
'

(
2
4
2
2
ξλ
d
H
g
W
H
; m.
Trong đó: W - vận tốc của nước chảy trong ống thủy lực, m/s.
λ – hệ số ma sát của ống thủy lực.
H
’
chiều cao cột nước trong ống thủy lực tính từ mặt thoáng bể nước, m.
d
4
đường kính trong của ống thủy lực, m.
Σξ – tổng hệ số trở lực cục bộ:
Σξ = ξ
1
+ ξ
2
= 0,5 + 1
ξ
1
– trở lực cục bộ ở đầu trên của ống.
ξ

2
– trở lực ở đầu ra của ống.
Trang 17
17
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
H
3
chiều cao dự trữ đầ phòng dao động áp suất trong và ngoài thiết bị, m.
H
3
≈ 0,5m
H
4
là chiều cao của đoạn ống thủy lực ngập trong bể nước
H
4
= 0,4
÷
0,5m
Đường kính d
4
của ống thủy lực được tính từ điều kiện bảo đảm dòng chảy liên tục:
W
DG
d
n
.
13,1
4
ρ

+
=
, m
Trong đó: G
n
: lưu lượng của nước, kg/s.
D : lưu lượng của nước ngưng, kg/s.
ρ : khối lượng riêng của nước và nước ngưng, kg/m
3
.
W: vận tốc nước đi trong ống, m/s.
W= 1
÷
2 m/s.
Các đường kính ống dẫn hơi (d
1
), dẫn nước (d
2
), dẫn không khí (d
3
) hình I-2.6 được tính dựa trên
phương trình lưu lượng tương ứng, sao cho đảm bảo vận tốc hơi nước là 40
÷
50m/s, vận tốc không
khí là 30m/s và vận tốc của nước là 2m/s.
4. Ứng dụng và thiết bị hiện có trên thị trường
Thiết bị ngưng tụ trực tiếp chỉ để ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của các chất lỏng không có giá trị kinh
tế hoặc không ta trong nước, vì chất lỏng ngưng tụ sẽ trộn lẫn với nước làm nguội. Thường được ứng
dụng để làm ngưng tụ hơi nước bốc lên từ các thiết bị cô đặc, khi mà hơi nước ấy không dùng vào
việc gì khác.

5. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT GIÁN TIẾP
III. Thiết bị hai vỏ
1. Sơ lược về thiết bị
Thiết bị kiểu này thường dùng để làm thiết bị phản ứng kết hợp cấp nhiệt hay thải nhiệt phản ứng.
Trong vỏ áo là khoảng không gian dành cho chất tải nhiệt (lòng, hơi bão hoà) hay cho chất tải lạnh
(tác nhân lạnh). Tuỳ theo điều kiện và tính chất của lưu chất phía áo có thể tạo thành loại tháo lắp để
dễ kiểm tra, làm sạch khoang vỏ áo.
2. Cấu tạo, nguyên lý vận hành
Nguyên tắc cấu tạo chung của thiết bị trao đổi nhiệt hai vỏ là: gồm có vỏ trong và vỏ ngoài lắp ghép
với nhau tạo thành một không gian giữa hai vỏ và không gian ở trong vỏ trong, trong mỗi không gian
như vậy có một chất tải nhiệt. Quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện qua bề mặt của vỏ trong bị
bao bởi vỏ ngoài. Phần lớn các thiết bị hai vỏ dùng hơi nước nóng ngưng tự ở không gian giữa hai vỏ
Trang 18
18
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
để cấp nhiệt cho dung dịch ở trong vỏ trong. Cũng có thể cho nước lạnh hoặc dung dịch tải lạnh đi
qua không gian giữa hai vỏ để làm lạnh dung dịch ở trong vỏ trong. Để tăng cường quá trình trao đổi
nhiệt, ta lắp cánh khuấy cho dung dịch ở trong vỏ trong. Quá trình làm việc của thiết bị hai vỏ có thể
là liên tục hoặc gián đoạn.
Thiết bị hai vỏ có thể chia làm hai loại chính: tháo rời và không tháo rời hai vỏ. Loại tháo rời có thể
làm sạch bề mặt trao đổi nhiệt ở phía không gian giữa hai vỏ bằng cơ học, thay thế dễ dàng khi có bộ
phận bị hỏng nhưng việc bịt kín khó khăn hơn và đắt tiền.
a. Loại không tháo rời
Hình II-1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt loại
nồi hai vỏ: 1 - cửa nàp liệu gián đoạn;
2 - cửa lắp chân không kế; 3 - nắp; 4 -
thân trong; 5 - cửa cho hơi nước nóng
vào; 6 - giá đỡ; 7 - vỏ ngoài; 8 - đáy
ngoài; 9 - cửa nước ngưng ra; 10 - cửa
tháo sản phẩm; 11 - cửa lắp áp kế; 12 -

cửa nối với bơm chân không.
Hình II-1.1 thể hiện cấu tạo của thiết bị hai vỏ loại không tháo rời. Vỏ trong 4 và vỏ ngoài 7 được hàn
liền với nhau. Hơi nước nóng đi vào cửa 5, nước ngưng theo cửa 9 đi đến van tháo nước ngưng. Cửa
11 để lắp áp kế quan sát áp lực hơi nước đang ngưng tụ ở không gian giữa hai vỏ. Ngoài ra còn có
cửa xả khí không ngưng lắp gần ở cửa 1. Vỏ trong 4 có nắp 3 tháo rời được để cọ rửa bề mặt truyền
nhiệt khi cần thiết. Thiết bị này làm việc gián đoạn. Nguyên liệu được nạp vào qua cửa 1, sản phẩm
được tháo ra qua cửa 10. Hơi thứ bốc lên được bơm chân không hút qua cửa 12. Áp suất chân không
được quan sát bằng chân không kế lắp ở cửa 2. Bơm chân không có thể là loại tupe, pittông, chân
không vòng nước. Muốn quan sát quá trình sôi ở trong vỏ trong ta làm cao phần cổ của vỏ 4 rồi lắp
kính vào. Để tháo sản phẩm được nhanh ta có thể lắp thêm đường ống dẫn hơi nước có áp lực vào
qua vỏ 4.
Thiết bị loại này dùng để cô đặc một dung dịch nào đó mà ta muốn.
Hình II-1.2 thể hiện một số kết cấu của vỏ trong và vỏ ngoài. Hình II-1.2a và II-1.2c cho ta thấy vỏ
ngoài 2 được hàn vào vành bích 3, và vành bích 3 hàn vào thân 1(vỏ trong). Trường hợp bề mặt
Trang 19
19
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
truyền nhiệt không lớn, mà không gian tạo bọt bên trong cần nhiều thì ta nên dùng kết cấu như hình
II-1.2a và II-1.2e.

Hình II-1.2. Loại không tháo rời:
1-vỏ trong; 2-vỏ ngoài; 3-vành bích.
Hình II-1.3. Kết cấu ống tháo sản
phẩm.
Ống tháo thành phẩm có thể hàn vào đáy vỏ trong như hình II-1.1 hoặc hàn vào cả hai đáy của hai vỏ
như hình II-1.3.
b. Loại tháo rời
Trong kết cấu tháo rời, ta dùng bích và bulông hoặc gudông để lắp vỏ ngoài và vỏ trong lại với nhau.
Nếu vật liệu chế tạo cả hai vỏ đều là thép thì ta có thể kết cấu bích theo hình II-1.4a và II-1.4b.
Trường hợp vỏ trong chế tạo từ gang thì bích của nó được đúc liền (hình II-1.4c).

Trang 20
20
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình II-1.4. Phương pháp ghép vỏ trong và vỏ ngoài:
a, b) 1-vỏ trong; 2-vít cấy; 3-bích của vỏ trong; 4-bích của vỏ ngoài; 5-vỏ ngoài;
c) 1-vỏ trong đúc liền bích; 2-vỏ ngoài.
Hình II-1.5 biểu diễn cấu tạo hộp đệm kín cho ống tháo liệu của vỏ trong. Hình II-1.5a dùng cho
trường hợp thân (vỏ trong) là gang, ống tháo liệu được đúc liền với thân. Trong trường hợp này thì
miệng của ống tháo liệu có làm rãnh đặc biệt để cài bulông. Hình II-1.5b dùng trong trường hợp vật
liệu của thiết bị đều là thép.
Hệ số truyền nhiệt của thiết bị hai vỏ vào khoảng từ 600 ÷ 1900 W/m
2

độ.
Thiết bị hai vỏ nói chung không chịu được áp suất lớn, tối đa là 3 MN/m
2
.
Nếu áp suất là 0,5 MN/m
2
và vật liệu chế tạo có ứng suất cho phép là 50 MN/m
2
thì độ dày của vỏ
vào khoảng 11 mm. Tương tự: nếu áp suất cho phép là 1,5 MN/m
2
thì độ dày vỏ là 30 mm; áp suất là
3 MN/m
2
thì độ dày là 56 mm.
Trang 21
21

Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình II-1.5. Phương pháp lắp ghép ống
tháo liệu:
a) vỏ trong là gang; b) vỏ trong là thép.
c. Một số kết cấu đặc biệt của thiết bị hai vỏ
d. Để thiết bị có thể sử dụng được chất tải nhiệt có áp suất cao hơn ta chế tạo thành của nó có
cấu tạo đặc biệt.
e. Vỏ ngoài được dập thủng thành các lỗ để tạo gân tròn rồi hàn vào vỏ trong (xem hình II-1.6).
Bước lỗ vào khoảng 100 mm, đường kính của lỗ đủ lớn để có thể hàn được. Thiết bị loại này có hệ số
truyền nhiệt cao hơn hẳn loại hai vỏ trơn: K = 1300 ÷ 2600 W/m
2
độ. Thành thiết bị được xem như vỏ
trong đã được làm thêm gân truyền nhiệt vậy. Áp suất giữa hai vỏ có thể đạt đến 7. 5 MN/m
2
. Mối
hàn trong thiết bị này nhiều, giá thành đắt hơn.
f. Loại thứ hai là thân thiết bị được đúc bằng gang bọc lấy ống xoắn hình lò xo (hình II-1.7). Ống
xoắn có đường kính từ 20 ÷ 30 mm, bước xoắn từ 60 ÷ 100 mm, đường kính vòng xoắn phụ thuộc
đường kính thiết bị. Độ dày của thân thiết bị lên tới 70 mm. Thiết bị này chịu được áp lực lớn, song
có những nhược điểm cơ bản như: nặng nề, hệ số giãn nở vì nhiệt giữa vỏ gang và ống thép khác
nhau nên dễ hỏng nếu tiến hành đốt nóng nhanh, hệ số truyền nhiệt không cao, đắt tiền. Thiết bị này
trước đây được dùng nhiều trong công nghiệp hóa chất, ngày nay được thay thế bằng thiết bị vỏ
thép có hàn ống xoắn lò xo bên ngoài.
Trang 22
22
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình II-1.6. Cấu tạo đặc biệt của thiết
bị hai vỏ:
1- vỏ trong; 2-vỏ ngoài.
Hình II-1.7. Cấu tạo đặc biệt của thiết

bị hai vỏ:
1-cửa xả; 2-các cửa vào của ống xoắn;
3-đai đỡ; 4-ống cắm nhiệt kê; 5-nắp; 6-
cửa nạp liệu; 7-thân cúc bọc lấy ống
xoắn; cửa ra của ống xoắn.
Hình II-1.8. Thiết bị có ống xoắn hàn
bên ngoài.
Thiết bị có ống xoắn hàn ở bên ngoài được thể hiện ở hình II-1.8 và hình II-1.9. Loại này chế tạo đơn
giản rẻ tiền, áp suất trong ống xoắn có thể lên tới 25 MN/m
2
. Điểm cần chú ý là sự tiếp xúc tốt giữa
ống và vỏ thiết bị. Ta có thể dùng kim loại mềm làm đệm giữa ống và vỏ (hình II-1.9b), hoặc vừa dùng
đệm vừa hàn (hình II-1.9a), hay chỉ hàn không (hình II-1.9c). Hệ số truyền nhiệt trong trường hợp này
vào khoảng 550 ÷ 990 W/m
2
độ. Để tăng cường hệ số truyền nhiệt ta có thể chỉ dùng nửa ống xoắn
bổ theo dọc ống (hình II-1.9d) hoặc dùng thanh thép góc uốn lại (hình II-1.9e). Hệ số truyền nhiệt
trong trường hợp này lên tới từ 950 ÷ 2600 W/m
2
độ, nhưng áp suất chỉ nên trong rãnh xoắn là 6
MN/m
2
. Nhược điểm chính ở đây là mối hàn dài, dễ bị hở.
Trang 23
23
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
Hình II-1.9. Cấu tạo đặc biệt của thiết
bị hai vỏ:
a) vừa có đệm vừa hàn; b) chỉ lót đệm;
c) chỉ hàn;

d) vỏ ngoài là ống bổ đôi; vỏ ngoài là
thanh thép góc.
3. Tính toán và thiết kế
a. Tính công nghệ
4. Tính công nghệ là dựa vào tính chất của nguyên liệu, năng suất cần có để xác định các kích
thước cơ bản của thiết bị.
5. Chẳng hạn trong quá trình làm việc gián đoạn, lượng nguyên liệu ban đầu nạp vào thiết bị
là G
n. l
kg, nguyên liệu có khối lượng riêng là ρ
n. l
kg/m
3
, thì thể tích của nó là V
n. l
m
3
, được tính theo
công thức sau:
1.
1.
1.
n
n
n
G
V
ρ
=
6. Nếu trong quá trình gia công cần có nước thì thiể tích nước được tính từ quan hệ sau đây:

n
n
n
n
n
GaG
V
ρρ
1.
.
−=
, m
3
7. Trong đó:
8. V
n
– thể tích của nước, m3.
9. G
n
– khối lượng của nước, kg.
10. ρ
n
– khối lượng riêng của nước, kg/m3.
11. a – là tỷ số khối lượng nước và nguyên liệu.
1.n
n
G
G
a =
Trang 24

24
Đề tài : Thiết bị truyền nhiệt
12. Thể tích có ích V
c
của thiết bị đúng bằng tổng thể tích của nguyên liệu và thể tích của
nước:
V
c
= V
n. l
+ V
n
, m
3
13. Thể tích của thiết bị V phụ thuộc vào thể tích có ích V
c
và hệ số chứa đầy α
c
:
C
C
V
V
α
=
, m
3
14. α
c
– là hệ số chứa đầy, nó phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu có tạo bọt hay

không tạo bọt, phụ thuộc vào thiết bị đặt đứng hay nằm ngang…(tra bảng II-1.2)
15. Từ thể tích của thiết bị V, ta tính đường kín D và chiều cao H của vỏ trong (chưa kể
chiều dày của vỏ).
16. Đường kính vỏ trong của tiết bị hai vỏ hình trụ đặt đứng được xác định như sau:
3
'
4
KK
V
D
+
=
π
, m.
17. Trong đó:
18. K = H / D lấy theo cấu tạo;
19. K’ – là tỷ số phụ thuộc vào hình dạng của đáy, tra ở bảng II-1.1.
Bảng II-1.1. Giá trị của K’ phụ thuộc vào dạng đáy
20. Hình dạng
đáy
21. K’
22.Phẳng
23.Nón
24.Cầu
25. 0
26.
0
24
α
π

tg
27. 0,071
28. Chiều cao của vỏ trong đặt đứng là H được tính từ công thức:
H = K. D , m.
29. Chiều cao mức chất lỏng H
o
phải thấp hơn vị trí mà vỏ ngoài ôm lấy vỏ trong một
khoảng.
Trang 25
25