Nguyên lý truyền nhiệt - Truyền nhiệt là gì?

Nguyên lý truyền nhiệt

Truyền nhiệt là một quá trình mà năng lượng bên trong từ một chất chuyển sang chất khác. Nhiệt động lực học là nghiên cứu về truyền nhiệt và những thay đổi do sự truyền nhiệt gây ra. Sự hiểu biết về truyền nhiệt là rất quan trọng để phân tích một quá trình nhiệt động lực học, chẳng hạn như những quá trình diễn ra trong động cơ nhiệt và bơm nhiệt.

Nguyên lý truyền nhiệt

Sơ đồ truyền nhiệt trong nhà máy điện hạt nhân

Truyền nhiệt là gì?

Truyền nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi trường có nhiệt độ khác nhau qua vách ngăn cách. Đây là trường hợp trao đổi nhiệt phức tạp thường gặp trong thực tế.

Quá trình truyền nhiệt thường xảy ra theo các giai đoạn sau:

  • Trao đổi nhiệt giữa môi trường có nhiệt độ cao với bề mặt vách ngăn được thực hiện cơ bản bằng đối lưu hoặc đối lưu và bức xạ.

  • Dẫn nhiệt qua bề mặt vách ngăn.

  • Trao đổi nhiệt giữa bề mặt vách ngăn và môi trường có nhiệt độ thấp được thực hiện cơ bản bằng đối lưu.

Tùy theo dạng bề mặt vách ngăn, có các dạng truyền nhiệt như: truyền nhiệt qua vách phẳng, vách trụ hoặc vách có cánh.

Thiết bị truyền nhiệt

Thiết bị truyền nhiệt, hay còn gọi là thiết bị trao đổi nhiệt, là thiết bị dùng để thực hiện sự trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt có nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: các bình ngưng hay các dàn ngưng hơi, các calorife dùng trong các thiết bị sấy, các bộ hâm nước và các bộ sấy không khí trong nhà máy điện…

Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt:

Các thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật, công dụng và cấu tạo của nó có thể rất khác nhau nhưng về nguyên lý làm việc, chúng ta có thể chia thiết bị trao đổi nhiệt thành 3 loại:

Gia nhiệt là gì?

Trong những năm trở lại đây, thiết bị gia nhiệt được ứng dụng rộng rãi để gia nhiệt quy trình gián tiếp. Thiết bị này sử dụng dầu mỏ – nhiên liệu lỏng cơ bản làm trung gian truyền nhiệt, những bộ sấy này cung cấp nhiệt độ có thể duy trì liên tục cho thiết bị sử dụng.

Thiết bị gia nhiệt đốt dầu bao gồm một ống đôi, cấu trúc bậc ba và được lắp với một hệ thống vòi phun áp suất. Chất lưu hoạt động như là chất mang nhiệt, được gia nhiệt trong bộ sấy và tuần hoàn trong thiết bị sử dụng. Tại đó, chất lưu truyền nhiệt cho quy trình thông qua bộ trao đổi nhiệt và chất lưu quay trở lại bộ sấy. Lưu lượng của chất lưu tại điểm sử dụng cuối được điều chỉnh bằng van điều chỉnh bằng khí nén, dựa trên nhiệt độ vận hành. Người ta điều chỉnh công suất hoạt động của buồng đốt tùy theo nhu cầu về sử dụng nhiệt của nguyên liệu cần gia nhiệt.

Ưu Điểm Của Thiết Bị Gia Nhiệt

  • Thiết bị gia nhiệt vận hành theo chu trình khép kín với tổn thất tối thiểu so với lò hơi sử dụng hơi, thiết lập kiểm soát tự động, giúp vận hành linh hoạt, hiệu suất nhiệt tốt vì hệ thống thiết bị này không bị tổn thất do xả đáy, thải nước ngưng và hơi giãn áp.
  • Tính kinh tế của thiết bị gia nhiệt phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể. Thiết bị gia nhiệt đốt than có hiệu suất trong dải từ 55% – 65% và nó có thể so sánh được với hầu hết các lò hơi.

Hơi quá nhiệt là gì?

Hơi quá nhiệt là một dạng hơi ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của chất lỏng nguồn, hay còn gọi là điểm hóa hơi, ở một áp suất nhất định. Đó là một trạng thái tương đối gọi là trạng thái bão hòa.

Giải thích về các tính chất và công dụng của hơi quá nhiệt (như để phát điện). Bao gồm các giải thích về chu trình nhiệt động học Rankine và Carnot, bảng hơi quá nhiệt và biểu đồ Mollier (H-S).

Nếu hơi bão hòa được tạo ra trong nồi hơi tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn, nhiệt độ của nó sẽ tăng cao hơn nhiệt độ bay hơi.

Hơi nước sau đó được xem là hơi nước quá nhiệt bởi nhiệt độ mà nó đã được làm nóng trên nhiệt độ bão hòa.

Ứng dụng của hơi nước quá nhiệt

Sử dụng hơi quá nhiệt để khử trùng

Hơi quá nhiệt được sử dụng làm chất khử trùng tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế mà ứng dụng này của hơi quá nhiệt không được sử dụng rộng rãi như:

  • Nơi sử dụng phải gần nơi sản xuất ra hơi quá nhiệt.
  • Nhiệt độ cao quá ảnh hưởng đến vị trí cần khử trùng.
  • Phải trang bị những thiết bị chứa và phân phối ở nhiệt độ và áp suất cao.

Sử dụng hơi nước quá nhiệt để quay tuabin phát điện

Hơi nước quá nhiệt được xem là ứng dụng hoàn hảo trong lĩnh vực nhiệt điện. Nguồn năng lượng rất lớn bên trong bản thân hơi quá nhiệt được dùng cho các phản ứng động học thông qua sự giãn nở cơ học làm quay tua bin và phát điện trong nhà máy nhiệt điện.

Hơi nước quá nhiệt được ưu tiên hơn hơi bão hòa vì nó có thể giải phóng rất nhiều năng lượng ở cùng một trạng thái thông số về nhiệt độ và áp suất của hơi nước.

Hơi nước quá nhiệt còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện hạt nhân.

Dùng hơi nước quá nhiệt trong động cơ hơi nước

Hơi quá nhiệt được sử dụng rộng rãi trong đầu máy hơi nước và các động cơ hơi nước khác. Nó được chứng minh là kinh tế và hiệu quả hơn so với hơi nước bão hòa để lái đầu máy.

Vì có độ khô cao nên hơi nước quá nhiệt ít có khả năng ngưng tụ bên trong các xy lanh của đầu máy làm giảm nhu cầu thoát nước theo định kỳ.

Sử dụng hơi quá nhiệt trong công nghiệp

Hơi quá nhiệt cũng được sử dụng cho các ứng dụng trong công nghiệp như: các hệ thống sấy nông sản, thủy sản, các nhà máy bia, nhà máy bánh kẹo, nhà máy thực phẩm…

Áp lực là gì?

Áp lực (ký hiệu: vector N hoặc F) là lực ép vuông góc lên một mặt hoặc một diện tích tiếp xúc của đối tượng chịu lực.

Áp lực là lực tác động trên diện tích bề mặt của một vật. Lực ép vuông góc với diện tích bề mặt chịu lực. Theo nghĩa chung, cũng như khái niệm lực tổng quát, áp lực là đại lượng véc-tơ. Tuy nhiên vì đã xác định được phương (vuông góc với bề mặt chịu lực) và chiều (hướng vào mặt chịu lực) nên khi nói về áp lực, người ta có thể chỉ nói về độ lớn (cường độ).

Đơn vị đo lường của áp lực là: Newton(N)

Áp suất là gì?

Áp suất là đại lượng được tính bằng giá trị tỉ số giữa lực tác động theo hướng vuông góc lên một bề mặt với diện tích bề mặt đó. Hiểu một cách đơn giản hơn, áp suất là độ lớn của áp lực (lực ép có phương vuông góc với mặt phẳng bị ép) trên một đơn vị diện tích bị ép:

Công thức tính áp suất: P = F/S

Trong đó:

F là áp lực tác dụng lên mặt bị ép, đơn vị Newton: N

S là diện tích mặt bị ép m2.

P là áp suất( N/m2)

Đơn vị áp suất: 1 Pa = 1 N/m2

1 Bar = 105Pa.

Áp suất thủy tĩnh là gì?

Áp suất thủy tĩnh là áp suất thống nhất trong tất cả các hướng, tương ứng với áp suất gây lên thành bình khi chất lỏng không chuyển động.

Công thức tính áp suất thủy tĩnh:

P = Po + ρgh

Trong đó:

Po là áp suất khí quyển

ρ là khối lượng riêng chất lưu

g là gia tốc trọng trường

Áp suất dư là gì?

Áp suất dư, hay còn gọi là áp suất tương đối là áp suất tại một điểm trong chất lỏng và chất khí khi lấy mốc là áp suất khí quyển.

Công thức tính áp suất dư:

Pd = P – Pa

Trong đó:

P là áp suất tuyệt đối

Pa là áp suất khí quyển

Pd là áp suất dư

Chênh lệch áp suất

Hiện nay áp suất chia làm hai dòng chính đó là : Áp suất tuyệt đối và áp suất tương đối. 

  • Áp suất tương đối là áp suất trong môi trường không khí xung quanh chúng ta.. do đó, nó bằng áp suất tuyệt đối trừ áp suất khí quyển.
  • Áp suất tuyệt đối là áp suất  tiêu chuẩn đo trong môi trường chân không, vì vậy nó bằng áp suất tương đối cộng với áp suất khí quyển.
  • Chênh lệch áp suất là sự khác biệt áp suất giữa hai điểm.

CÔNG TY TNHH NĂNG LƯỢNG NHIỆT BÁCH KHOA

Thông tin liên hệ:

Địa chỉ: Thôn 3, Xã Vạn Phúc, Huyện Thanh Trì, Tp Hà Nội

Di động: 091 775 40 59 - 097 384 04 68

E-mail: hex.boilers@gmail.com        

Website: https://hex-boilers.com/

0917 754 059