1. Ưu và nhược điểm:
Ưu điểm
- Lượng nhiệt cung cấp lớn, tương đương với nhiệt hóa hơi;
- Đun nóng đồng đều vì hơi ngưng tụ trên toàn bộ bề mặt truyền nhiệt ở cùng nhiệt độ;
- Hệ số cấp nhiệt lớn khoảng 10.000 - 15.000W/m2.độ, do đó bề mặt truyền nhiệt nhỏ, kích thước thiết bị trao đổi nhiệt nhỏ gọn hơn so với thiết bị đun nóng bằng chất tải nhiệt khác;
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ đun nóng bằng cách điều chỉnh áp suất hơi;
- Vận chuyển đi xa được bằng đường ống.
Nhược điểm
- Nhiệt độ đun nóng hạn chế, không thể đun nóng tới nhiệt độ cao vì nhiệt độ càng cao thì nhiệt hóa hơi giảm;
Ví dụ: Hơi nước bão hoà ở 150oC, áp suất là 4,89 atm có nhiệt hóa hơi là 506 Kcal/kg và ở nhiệt độ tới hạn 374oC, áp suất là 225 atm thì nhiệt hóa hơi bằng 0. Vì vậy trong thực tế đun nóng bằng hơi nước bão hoà thì chỉ thực hiện đun nóng không quá 180oC.
- Phải có lò hơi để tạo ra hơi nước bão hòa.
2. Các phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hòa:
Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp
Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp là quá trình đun nóng đơn giản nhất, trong đó hơi nước sục trực tiếp vào chất lỏng cần đun nóng và nước ngưng tụ trộn lẫn với chất lỏng.
- Đun nóng chất lỏng bằng hơi trực tiếp đơn giản nhất là dùng ống có đầu cuối ống hở, sục vào trong thùng chứa chất cần đun nóng. (Hình 1)
- Khi đun nóng có khuấy trộn chất lỏng thì người ta cho hơi trực tiếp đi qua những ống xoắn hoặc một số ống thẳng song song đặt phía đáy thùng gọi là ống phun sủi bọt. (Hình 2)
- Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp thường có tiếng ồn, để giảm tiếng ồn khi hơi phun ra khỏi đầu ống với tốc độ lớn, người ta dùng loa giảm âm. (Hình 3)
Hơi phun ra khỏi đầu ống dẫn hơi với tốc độ rất lớn, do áp suất tĩnh học trong loa giảm xuống, chất lỏng bên ngoài loa ập vào các lỗ cạnh của loa và vừa pha trộn, vừa luồng hơi phun ra làm tắt tiếng ồn.
Phương pháp đun nóng bằng hơi nước rất đơn giản, nhưng lại làm pha loãng chất lỏng cần đun. Do đó phương pháp này chỉ dùng trong trường hợp cho phép pha loãng chất lỏng và không có phản ứng xảy ra giữa chất lỏng với nước. Thường người ta chỉ dùng đun nóng nước và dung dịch nước.
Để xác định lượng hơi nước tiêu hao trong quá trình đun nóng theo từng mẻ người ta dựa vào phương trình cân bằng nhiệt lượng:
Từ đó ta có lượng hơi cần thiết:
Trong đó:
G2: Lượng chất lỏng cần đun nóng, (kg);
C2: Nhiệt dung riêng của chất lỏng cần đun nóng, (J/kg.độ);
t2d,t2c : Nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của chất lỏng, (oC);
D: Luợng hơi cần thiết, (kg);
I: Nhiệt lượng riêng của hơi nước, (J/kg);
Qtt: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh, (W);
T: Thời gian đun nóng, (s).
Đun nóng bằng hơi nước gián tiếp
Phương pháp đun nóng gián tiếp được dùng khi chất lỏng cần đun không được phép pha loãng. Quá trình truyền nhiệt giữa hơi nước với chất cần đun nóng qua tường ngăn cách, nhiệt từ hơi sẽ truyền qua tường để cấp cho chất cần đun nóng.
Đun nóng gián tiếp được thực hiện trong nhiều loại thiết bị khác nhau như thiết bị loại ống xoắn, loại ống chùm, loại vỏ bọc... Hơi nước sau khi cấp nhiệt qua tường sẽ bị ngưng tụ rồi chảy ra khỏi thiết bị qua đường ống riêng.
Lượng hơi nước sử dụng trong đun nóng gián tiếp cũng giống trong trường hợp đun nóng trực tiếp và xác định dựa vào phương trình cân bằng nhiệt lượng:
Trong đó:
G2: Lượng chất lỏng cần đun nóng, (kg);
C2: Nhiệt dung riêng của chất lỏng cần đun nóng, (J/kg.độ);
t2d,t2c : Nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của chất lỏng, (oC);
Qtt: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh, (W);
T: Thời gian đun nóng, (s);
I: Nhiệt lượng riêng của hơi nước, (J/kg);
tn: nhiêt độ của nước ngưng tụ; (oC );
Cn: nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ; (J/kg.độ)./.
VnFT.net
