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ÂAÛI HOÜC ÂAÌ NÀÔNG TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA PHAÛM THANH GIAÏO TRÇNH LOÌ CÄNG NGHIÃÛP Âaì Nàông 2007 --0-- LÅÌI NOÏI ÂÁÖU Giaïo trçnh Loì cäng nghiãûp ( LCN ) trçnh baìy nhæîng neït cå baín vãö : - Caïc âàûc træng cå baín cuía LCN; - Caïc váún âãö truyãön nhiãût, cå hoüc cháút khê trong LCN; - Kyî thuáût âäút nhiãn liãûu vaì thiãút bë âäút nhiãn liãûu; - Váût liãûu xáy loì vaì kãút cáúu caïc thãø xáy; - Hãû thäúng cáúp gioï vaì thoaït khoïi cuía loì; - Phæång phaïp tênh toaïn cán bàòng nhiãût vaì xaïc âënh læåüng tiãu hao nhiãn liãûu - Mäüt säú daûng loì cå baín âæåüc duìng phäø biãún trong cäng nghiãûp. Våïi näüi dung trãn, saïch âæåüc laìm giaïo trçnh giaíng daûy cho sinh viãn âaûi hoüc, cao âàóng, hoüc sinh trung cáúp caïc ngaình: Kyî thuáût nhiãût vaì maïy laûnh, Luyãûn kim, Silicat, Cå khê reìn dáûp vaì caïc ngaình coï liãn quan. Giaïo trçnh chàõc khäng traïnh khoíi sai soït.Ráút mong nháûn âæåüc nhæîng yï kiãún âoïng goïp cuía caïc âäöng nghiãûp vaì baûn âoüc âãø këp thåìi chènh lyï bäø sung trong nhæîng láön taïi baín sau.Thæ tæì goïp yï xin gæíi vãö âëa chè: Khoa Cäng nghãû nhiãût âiãûn laûnh-Træåìng Âaûi hoüc Baïch khoa-Âaûi hoüc Âaì Nàòng.Xin chán thaình caïm ån. TAÏC GIAÍ --1-- Chæång 1: CAÏC ÂÀÛC TRÆNG CÅ BAÍN CUÍA LOÌ CÄNG NGHIÃÛP 1.1. PHÁN LOAÛI LOÌ CÄNG NGHIÃÛP 1.1.1 KHAÏI NIÃÛM Loì cäng nghiãûp ( LCN ) laì thiãút bë nhiãût taûo ra mäi træåìng coï nhiãût âäü cao âãø thæûc hiãûn caïc quaï trçnh cäng nghãû nung noïng, náúu chaíy, sáúy... Trong saín xuáút, LCN thæåìng gàûp nhæ:loì cao, loì nung, loì luyãûn theïp âãø caïn, reìn dáûp, loì náúu thuyí tinh, loì äúng quay saín xuáút ximàng, loì sáúy, loì âiãûn. Trong LCN, læåüng nhiãût cáúp cho loì laì nhiãût nàng toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu hoàûc nhiãût toaí ra tæì váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût hoàûc âiãûn nàng biãún âäøi thaình nhiãût nàng.Sæû trao âäøi nhiãût, cáúu truïc loì, viãûc sæí duûng nhiãn liãûu våïi thiãút bë âäút cuîng nhæ chãú âäü nhiãût vaì nhiãût âäü phuì håüp yãu cáöu cäng nghãû laì nhæîng nhán täú coï aính hæåíng nhiãöu tåïi: - Cháút læåüng saín pháøm; - Nàng suáút cuía loì cuìng våïi caïc thiãút bë liãn quan tåïi loì; - Giaím tyí lãû phãú pháøm, chi phê váût liãûu, suáút tiãu hao nhiãn liãûu; - Khäng laìm ä nhiãùm mäi træåìng. 1.1.2 PHÁN LOAÛI LCN Ngæåìi ta chia LCN thaình 4 nhoïm loì theo caïc âàûc âiãøm sau : 1.1.2.1. LCN theo âàûc âiãøm nguäön nhiãût. Dæûa vaìo caïc daûng nàng læåüng coï thãø biãún âäøi thaình nhiãût nàng LCN âuåüc phán laìm 3 loaûi: a - Caïc loì nhiãn liãûu. Âáy laì caïc loì coï sæí duûng nhiãn liãûu. Nhiãût læåüng sinh ra trong caïc loì naìy laì do quaï trçnh âäút chaïy nhiãn liãûu vç thãú chuïng coìn âæåüc goüi laì loì coï ngoün læía. b- Caïc loì âiãûn. Âáy laì caïc loì sæí duûng âiãûn nàng. Theo nguyãn lyï biãún âäøi âiãûn nàng thaình nhiãût nàng, caïc loì âiãûn âæåüc phán thaình loì âiãûn tråí, loì âiãûn häö quang, loì âiãûn caím æïng, loì nung âiãûn mäi vaì loì Plazma.(Pháön naìy seî âæåüc trçnh baìy kyî trong chæång 8 ) c - Caïc loì tæû phaït nhiãût. Âáy laì caïc loì khäng cáön cung cáúp nàng læåüng tæì bãn ngoaìi. Trong caïc loì naìy nhiãût âæåüc toaí ra tæì baín thán váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût. Vê --2-- duû nhæ loì luyãûn theïp LD, trong quaï trçnh cäng nghãû, ngæåìi ta roït vaìo loì gang loíng coï chæïa tæì 2 âãún 4 % caïcbon. Khi thäøi gioï vaìo gang loíng seî xaíy ra caïc phaín æïng hoaï hoüc coï toaí nhiãût giæîa oxy våïi cacbon : [ C ] + O2 = CO2 + Q 1.1.2.2 LCN theo âàûc âiãøm cäng nghãû. Phuû thuäüc vaìo tênh cháút quaï trçnh gia cäng nhiãût váût liãûu ngæåìi ta phán thaình 2 loaûi : a - Caïc loì náúu chaíy. Trong caïc loì naìy váût liãûu gia cäng âæåüc náúu chaíy.Vê duû nhæ loì náúu thuyí tinh, loì náúu chaíy men, loì náúu chaíy kim loaûi âen âãø âuïc hoaûc håüp kim hoaï... b - Caïc loì nung. Trong caïc loì naìy váût liãûu gia cäng âæåüc nung noïng nhæng khäng hoaï loíng. Vê duû nhæ loì nung theïp âãø reìn, âãø caïn; caïc loì nhiãût luyãûn kim loaûi ( loì täi, uí, ram ) 1.1.2.3 LCN theo chãú âäü nhiãût. Theo âàûc âiãøm quaï trçnh trao âäøi nhiãût tæì nguäön nhiãût tåïi bãö màût váût gia cäng, coï sæû tham gia trao âäøi nhiãût cuía tæåìng loì, ngæåìi ta phán LCN thaình 3 nhoïm: a - Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü bæïc xaû nhiãût. Trong caïc loì naìy sæû trao âäøi nhiãût chuí yãúu bàòng bæïc xaû nhiãût, nhiãût âäü loì thæåìng ≥ 600 0 C. Caïc loì naìy laûi âæåüc chia thaình 3 nhoïm : bæïc xaû phán bäú âãöu, bæïc xaû træûc tiãúp vaì bæïc xaû giaïn tiãúp. Thê duû nhæ caïc loì nung nhiãût luyãûn, loì nung trong xæåíng caïn vaì reìn. b- Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü âäúi læu. Trong caïc loì naìy sæû trao âäøi nhiãût chuí yãúu bàòng trao âäøi nhiãût âäúi læu, nhiãût âäü loì nhoí hån 600 0 C. Thê duû nhæ caïc loì sáúy, loì muäúi, loì nung gioï... c - Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü theo låïp. Trong caïc loì naìy váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût åí daûng cuûc, daûng haût hoàûc buûi vaì âæåüc cháút trong khäng gian laìm viãûc cuía loì. Khê noïng chuyãøn âäüng giæîa caïc haût liãûu vaì täön taûi âäöng thåìi caí ba daûng trao âäøi nhiãût : dáùn nhiãût, âäúi læu, bæïc xaû. ÅÍ chãú âäü theo låïp coï 3 daûng : - Låïp chàût : åí âáy váût liãûu nàòm thaình låïp, cháút âáöy trong khäng gian loì vaì chuyãøn âäüng tæì trãn xuäúng. Khê noïng âæåüc thäøi tæì dæåïi lãn, chuyãøn âäüng qua khe håí giæîa caïc haût liãûu. Vê duû: loì cao luyãûn gang, loì âæïng náúu gang. - Låïp säi : åí âáy caïc haût liãûu âæåüc xaïo träün maûnh meî trong traûng thaïi giäúng nhæ sæû säi dæåïi taïc âäüng cuía doìng khê coï täúc âäü cao. Vê duû:caïc loì nung manhãdit, oxyt keîm. --3-- - Låïp lå læîng : åí âáy váût liãûu âæåüc nghiãön nhoí vaì lå læíng trong khäng gian loì dæåïi taïc âäüng thäøi cuía doìng khê. Vê duû: caïc loì nung quàûng sunfua, loì nung dung dëch cä cuía sunfua keîm. 1.1.2.4 LCN theo âàûc âiãøm cáúu truïc. Dæûa vaìo hçnh daûng, cáúu truïc coï caïc loaûi loì nhæ: loì buäöng, loì bãø, loì äúng quay, loì háöm, loì nung liãn tuûc. 1.2. CAÏC ÂÀÛC TRÆNG CÅ BAÍN CUÍA LCN Âãø âaïnh giaï, so saïnh vãö cáúu taûo, chãú âäü nhiãût, cháút læåüng thiãút bë cáön xeït âãún caïc thäng säú kyî thuáût vaì kinh tãú âàûc træng nháút. Âäúi våïi LCN coï caïc thäng säú sau : 1.2.1. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT ÂÄÜ CUÍA LOÌ 1.2.1.1.Nhiãût âäü loì. Âáy laì nhiãût âäü trung bçnh trong khäng gian laìm viãûc cuía loì. Nhiãût âäü naìy mang tênh quy æåïc, thæåìng nhoí hån nhiãût âäü cuía nguäön nhiãût vaì låïn hån nhiãût âäü cuía tæåìng, noïc loì; kyï hiãûu :tk hoàûc Tk ; tloì hoàûc Tloì . Nhiãût âäü loì phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü chaïy lyï thuyãút cuía nhiãn liãûu, phuû taíi nhiãût, cáúu truïc vaì caïch nhiãût cuía loì; âæåüc xaïc âënh gáön âuïng theo cäng thæïc : tloì = η . tlt , o C ( 1- 1 ) åí âáy: - tlt: nhiãût âäü chaïy lyï thuyãút cuía nhiãn liãûu, oC - η :hãû säú nhiãût âäü, phuû thuäüc vaìo cáúu truïc vaì cháút læåüng caïch nhiãût cuía loì; thæåìng coï giaï trë tæì 0, 65 âãún 0, 85 tuyì thuäüc vaìo kiãøu loì [ 1 ] 1.2.1.2.Chãú âäü nhiãût âäü cuía loì . Phuû thuäüc vaìo cäng nghãû gia cäng váût liãûu, nhiãût âäü cuía loì coï thãø thay âäøi theo thåìi gian, theo khäng gian laìm viãûc cuía loì. Sæû thay âäøi nhiãût âäü loì theo thåìi gian goüi laì chãú âäü nhiãût âäü cuía loì: tloì = f ( τ ) Khi nhiãût âäü khäng thay âäøi, ta coï chãú âäü nhiãût âäü loì äøn âënh. Khi nhiãût âäü loì thay âäøi theo thåìi gian laì chãú âäü nhiãût âäü khäng äøn âënh. 1.2.2. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT CUÍA LOÌ Trong quaï trçnh gia cäng váût liãûu, phuû thuäüc vaìo cäng nghãû maì læåüng nhiãût cung cáúp cho loì coï thãø thay âäøi åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau ( coìn goüi laì phuû taíi nhiãût ).Sæû thay âäøi phuû taíi nhiãût theo thåìi gian âæåüc goüi laì chãú âäü nhiãût cuía loì.Q = f ( τ ) --4-- Khi phuû taíi nhiãût khäng thay âäøi ta coï chãú âäü nhiãût äøn âënh; coìn khi phuû taíi nhiãût thay âäøi laì chãú âäü nhiãût khäng äøn âënh. Chãú âäü nhiãût coï quan hãû máût thiãút våïi chãú âäü nhiãût âäü cuía loì. Âãø âaím baío âuïng chãú âäü nhiãût âäü theo yãu cáöu cäng nghãû, cáön tiãún haình tênh toaïn cáúp nhiãût dæûa trãn cå såí tênh cán bàòng nhiãût. 1.2.3. CÄNG SUÁÚT NHIÃÛT CUÍA LOÌ Cäng suáút nhiãût cuía loì laì phuû taíi nhiãût låïn nháút maì loì coï thãø tiãúp nháûn âæåüc trong mäüt âån vë thåìi gian; âæåüc kyï hiãûu bàòng Q hoàûc P, âån vë âo kW. 1.2.4. NÀNG SUÁÚT CUÍA LOÌ Âáy laì læåüng váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût cuía loì tênh trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu laì G ; âån vë âo : t / h hoàûc kg / h hay t / ngaìy hoàûc kg / ngaìy. Nàng suáút loì phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü buäöng loì, nhiãût âäü khoïi ra khoíi loì, cæåìng âäü, âàûc âiãøm quaï trçnh truyãön nhiãût tæì khê loì tåïi váût liãûu vaì cáúu truïc cuía loì. Khi so saïnh caïc loì khaïc nhau coìn coï khaïi niãûm nàng suáút riãng cuía loì ( cæåìng âäü âaïy loì ). Âáy laì læåüng saín pháøm gia cäng âæåüc tênh trãn mäüt meït vuäng diãûn têch âaïy loì trong mäüt âån vë thåìi gian; kyï hiãûu laì “ h “ ; âån vë kg / m2.h 1.2.5. CAÏC HIÃÛU SUÁÚT 1.2.5.1. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãût coï êch. Âáy laì tyí säú giæîa læåüng nhiãût coï êch âãø gia cäng váût liãûu vaì toaìn bäü læåüng nhiãût cung cáúp cho loì. η coï êch = Qcoich .100 % Q∑ cáp (1-2) åí âáy : - Qcoich bao gäöm nhiãût âãø gia cäng váût liãûu QVL, kJ/h ; nhiãût âãø gia cäng cho xè khi cäng nghãû coï taûo xè QX, kJ/h ; nhiãût cuía caïc phaín æïng hoaï hoüc QPUHH, kJ/h . - QΣcap bao gäöm læåüng nhiãût toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu QC, kJ/h ; læåüng nhiãût váût lyï cuía khäng khê âæåüc nung noïng QKK, kJ/h ; læåüng nhiãût váût lyï cuía nhiãn liãûu âæåüc nung noïng ( thæåìng chè tênh âäúi våïi nhiãn liãûu laì cháút khê ) QNL, kJ/h. Cuû thãø caïc læåüng nhiãût naìy âæåüc trçnh baìy trong chæång 6 . 1.2.5.2. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãût. Âáy laì tyí säú giæîa täøng læåüng nhiãût coï êch vaì læåüng nhiãût täøn tháút trong khu væûc loì våïi toaìn bäü læåüng nhiãût cung cáúp cho loì. --5-- ηq = Qcoich + Qtonthat Q∑ cap . 100 % (1-3) åí âáy : - Qtonthat laì læåüng nhiãût täøn tháút dæåïi táút caí caïc daûng ( dáùn nhiãût qua tæåìng, bæïc xaû qua cæía måí, do næåïc laìm maït... ), kJ/h. 1.2.5.3. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãn liãûu. Âáy laì tyí säú giæîa læåüng nhiãût coï êch âãø gia cäng váût liãûu Qcoich vaì læåüng nhiãût toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu QC. ηnl = Qcoich . 100 % Qc (1-4) So saïnh cäng thæïc (1-2) vaì (1-4) ta tháúy : khi khäng nung noïng træåïc khäng khê, QKK = 0 vaì khäng nung noïng træåïc nhiãn liãûu, QNL =0 thç η coï êch = ηnl . 1.2.6. SUÁÚT TIÃU HAO NHIÃN LIÃÛU TIÃU CHUÁØN Do viãûc sæí duûng caïc loaûi nhiãn liãûu khaïc nhau hoàûc tuy cuìng mäüt daûng nhæng nhiãn liãûu laûi coï nhiãût trë khaïc nhau nãn âãø âaïnh giaï vaì so saïnh caïc LCN vãö phæång diãûn sæí duûng nhiãût ngæåìi ta duìng mäüt âàûc træng cå baín : suáút tiãu hao nhiãn liãûu tiãu chuáøn, kyï hiãûu : b .Âáy chênh laì læåüng nhiãn liãûu tiãu chuáøn âãø gia cäng mäüt âån vë khäúi læåüng váût liãûu. b = B.QT , 29300.G kg nhiãn liãûu tiãu chuáøn / kg váût liãûu (1-5) åí âáy : - B laì læåüng tiãu hao nhiãn liãûu , kg / h hoàûc m3 / h ; - QT laì nhiãût trë tháúp cuía nhiãn liãûu, kJ / kg hoàûc kJ / m3 - 29300 laì nhiãût trë cuía 1 kg nhiãn liãûu tiãu chuáøn ( quy æåïc ), kJ / kg - G laì nàng suáút cuía loì, kg / h . Theo [ 1 ], giaï trë caïc hiãûu suáút sæí duûng nhiãn liãûu vaì giaï trë suáút tiãu hao nhiãn liãûu tiãu chuáøn cuía LCN hiãûn nay nhæ sau : ηnl , % b , kg / kg Loì nung liãn tuûc 30 ÷ 50 0, 05 ÷ 0, 15 Loì buäöng âãø caïn vaì reìn 15 ÷ 30 0, 1 ÷ 0, 25 Loì buäöng âãø nhiãût luyãûn 5 ÷ 20 0, 1 ÷ 0, 50 Loaûi loì --6-- Chæång 2 - CAÏC CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC CUÍA LCN Quaï trçnh trao âäøi nhiãût ( QTTÂN ) trong khäng gian laìm viãûc cuía loì âæåüc chia laìm 2 thaình pháön : - QTTÂN bãn ngoaìi : giæîa ngoün læía, khê loì vaì bãö màût trong cuía tæåìng, noïc loì våïi bãö màût váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût. - QTTÂN bãn trong : tæì bãö màût ngoaìi vaìo trong tám cuía váût liãûu. Phuû thuäüc vaìo cäng nghãû, âäúi våïi LCN coï 3 chãú âäü laìm viãûc : chãú âäü laìm viãûc bæïc xaû (CÂLVBX), chãú âäü laìm viãûc âäúi læu (CÂLVÂL) vaì chãú âäü laìm viãûc åí traûng thaïi låïp (CÂLVÅTTL). 2.1. CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC BÆÏC XAÛ Âäúi våïi nhæîng loì laìm viãûc åí nhiãût âäü cao ( hån 600 OC) thç QTTÂN bãn ngoaìi bàòng bæïc xaû nhiãût âoïng vai troì quyãút âënh. Cæåìng âäü trao âäøi nhiãût phuû thuäüc nhiãöu vaìo caïc yãúu täú : tênh cháút cuía ngoün læía, säú læåüng vaì caïch bäú trê caïc moí âäút cuîng nhæ miãûng kãnh khoïi. Bãö màût trong cuía tæåìng loì nháûn nhiãût bæïc xaû tæì ngoün læía sau âoï bæïc xaû tåïi váût liãûu âæåüc gia cäng. ÅÍ chãú âäü nhiãût äøn âënh, cho caïc hãû säú goïc bæïc xaû tæång häù ϕ =1, giaíi hãû caïc phæång trçnh trao âäøi nhiãût giæîa : ngoün læía - váût liãûu - tæåìng loì, ta coï caïc phæång trçnh cán bàòng sau : qV = Q VN + QT ( 1-εN) - QV (2-1) qT = Q TN + QV ( 1-εN) - QT (2-2) åí âáy : - qV, qT laì caïc doìng nhiãût täøng håüp cuía váût liãûu vaì tæåìng loì; - Q VN , Q TN laì caïc doìng nhiãût tæì ngoün læía tåïi váût liãûu vaì tæåìng loì; - QV , QT laì caïc doìng nhiãût hiãûu quaí æïng våïi bãö màût váût liãûu vaì tæåìng loì ; - εN laì âäü âen ngoün læía. Phuû thuäüc tæång quan giæîa Q VN vaì Q TN ngæåìi ta chia CÂLVBX laìm 3 chãú âäü: a - Chãú âäü bæïc xaû phán bäú âãöu khi : Q VN = Q TN b - Chãú âäü bæïc xaû træûc tiãúp khi : Q VN > Q TN --7-- c - Chãú âäü bæïc xaû giaïn tiãúp khi : Q VN < Q TN . 2.1.1. CHÃÚ ÂÄÜ BÆÏC XAÛ PHÁN BÄÚ ÂÃÖU (CÂBXPBÂ) 2.1.1.1. Sæû truyãön nhiãût. ÅÍ CÂBXPBÂ Q VN = Q TN , træåìng nhiãût âäü vaì âäü âen ngoün læía phán bäú âãöu hoàûc âäúi xæïng vãö phêa váût liãûu vaì tæåìng loì.Âäü âen ngoün læía âoïng vai troì quan troüng vç noï xaïc âënh khaí nàng bæïc xaû cuîng nhæ háúp thuû cuía ngoün læía. Âãø tàng cæåìng trao âäøi nhiãût cho bãö màût váût liãûu cáön phaíi tàng âäü âen ngoün læía, tàng nhiãût âäü tæåìng loì. 2.1.1.2.Choün nhiãn liãûu vaì phæång phaïp âäút. Âãø taûo CÂBXPBÂ cáön choün phæång phaïp âäút nhiãn liãûu taûo nhiãût âäü, âäü saïng cuía ngoün læía (εN) coï giaï trë cao vaì âäöng âãöu. Cacbua hydro (CH4, CnHm) coï trong nhiãn liãûu caìng nhiãöu thç εN caìng cao vç trong quaï trçnh chaïy taûo ra caïc haût cacbon coï âäü saïng cao. Cuîng nhæ nhiãn liãûu buûi, nhiãn liãûu loíng thêch håüp våïi CÂBXPBÂ ( træì dáöu mazut coï âäü chæïa áøm låïn ). Cáön taûo ra sæû cacbon hoaï tæû nhiãn cuía ngoün læía trong quaï trçnh chaïy nhiãn liãûu. Âiãöu naìy âæåüc thæûc hiãûn bàòng viãûc nung noïng træåïc khê âäút vaì khäng khê. Chuï yï khäng tiãún haình häùn håüp træïåc khê âäút vaì khäng khê, vç âiãöu naìy laûi ngàn chàûn quaï trçnh cacbon hoaï. Cho nãn khäng sæí duûng caïc loaûi moí âäút coï häùn håüp træåïc. Trong thæûc tãú thæåìng duìng moí âäút läöng äúng vaì äúng phun tháúp aïp. Caïc moí âäút coï cäng suáút nhoí våïi säú læåüng nhiãöu âæåüc bäú trê thaình nhiãöu haìng; åí haìng dæåïi coï säú læåüng moí âäút hoàûc cäng suáút låïn hån haìng trãn. Cáön âaím baío træåìng nhiãût âäü âäöng âãöu trong khäng gian laìm viãûc cuía loì, traïnh taûo ra caïc vuìng khäng coï khê loì luán chuyãøn. Caïc miãûng kãnh khoïi khäng nãn âàût âäúi diãûn våïi moí âäút ( coï thãø âæåüc khi khoaíng caïch giæîa miãûng kãnh khoïi vaì moí âäút låïn hån chiãöu daìi ngoün læía ). Miãûng kãnh khoïi coï thãø âàût phêa trãn hoàûc phêa dæåïi buäöng loì vaì thæoìng âàût åí gáön âaïy loì trong træåìng håüp khi cæía thao taïc âàût åí dæåïi ( âãø khäng khê laûnh loüt vaìo loì thoaït ra dãù daìng). 2.1.1.3. Lénh væûc sæí duûng. CÂBXPBÂ phuì håüp khi cáön nung váût daìy våïi täúc âäü cao vaì nung âãöu (nung caïc thoíi theïp trong loì giãúng). --8-- 2.1.2. CHÃÚ ÂÄÜ BÆÏC XAÛ TRÆÛC TIÃÚP (CÂBXTT). 2.1.2.1. Sæû truyãön nhiãût. ÅÍ CÂBXTT Q VN > Q TN , nguäön nhiãût vaì træåìng nhiãût âäü âæåüc phán bäú gáön vãö phêa váût liãûu hån so våïi tæåìng loì, ngoün læía hæåïng saït bãö màût váût nung.Nhiãût âäü vaì âäü âen cuía ngoün læía âoïng vai troì låïn trong quaï trçnh trao âäøi nhiãût, cáön coï giaï trë cao.Ngoaìi ra phaíi tàng âäü âen cuía låïp khê giæîa ngoün læía våïi bãö màût váût nung.Khäng taûo vuìng khê chuyãøn âäüng tuáön hoaìn vç noï laìm giaím täúc âäü cuía doìng chênh, tàng âäü traíi räüng vaì laìm âäöng âãöu âàûc tênh quang hoüc cuía ngoün læía (âäü âen, nhiãût âäü). Chæïc nàng cäng taïc nhiãût cuía tæåìng loì khäng âoïng vai troì quan troüng. 2.1.2.2. Choün nhiãn liãûu vaì phæång phaïp âäút . Viãûc choün nhiãn liãûu cuîng giäúng nhæ åí CÂBXPBÂ. Cáön phaíi taûo cho nhiãn liãûu chaïy hoaìn toaìn hoàûc chaïy pháön låïn åí vuìng ngoün læía phêa váût nung. Ngoün læía thæåìng laì ngoün læía phun. Muäún duy trç ngoün læía saït bãö màût váût cáön sæí duûng thiãút bë âäút nhiãn liãûu taûo nãn doìng nhiãn liãûu vaì khäng khê coï täúc âäü cao, hæåïng tåïi váût nung mäüt goïc α .Âäúi våïi nhiãn liãûu loíng thæåìng duìng moí phun cao aïp vç chuïng taûo ra ngoün læía goün vaì daìi. Säú læåüng moí âäút åí loì laìm viãûc theo CÂBXTT khäng nhiãöu nhæng coï cäng suáút låïn vaì âæåüc bäú trê vãö mäüt phêa âãø traïnh phaï hoíng ngoün læía phun. Do tênh cháút chuyãøn âäüng thàóng cuía khê coï låüi åí CÂBXTT nãn caïc miãûng kãnh khoïi bäú trê âäúi diãûn våïi moí âäút. 2.1.2.3. Lénh væûc sæí duûng. Thæåìng âæåüc æïng duûng trong caïc loì âiãûn häö quang, loì náúu chaíy, loì nung, luyãûn theïp. Chãú âäü naìy âæåüc sæí duûng âãø nung caïc váût moíng cuîng nhæ váût daìy. Âäúi våïi caïc váût moíng, cáön coï mäüt khoaíng caïch nháút âënh giæîa ngoün læía våïi bãö màût váût liãûu âãø váût khäng bë quaï nhiãût. Âäúi våïi caïc váût daìy, nãn coï mäüt goïc thêch håüp giæîa ngoün læía våïi bãö màût váût vaì chè nãn aïp duûng âäúi våïi váût khäng dãù daìng bë quaï nhiãût, khäng coï yãu cáöu nung âãöu. 2.1.3. CHÃÚ ÂÄÜ BÆÏC XAÛ GIAÏN TIÃÚP (CÂBXGT). 2.1.3.1. Sæû truyãön nhiãût. ÅÍ CÂBXGT Q VN < Q TN , vuìng nhiãût âäüü cæûc âaûi nàòm saït noïc vaì tæåìng loì vç váûy noïc, tæåìng loì cáön coï âäü âen låïn, âäü bãön nhiãût cao. Âãø cæåìng hoaï quaï trçnh truyãön nhiãût tæì tæåìng loì coï thãø phuí lãn tæåìng mäüt låïp váût liãûu âàûc biãût taûo khaí nàng bæïc xaû cao. Coï 3 daûng bæïc xaû giaïn tiãúp : --9-- - Khi ngoün læía nàòm åí gáön tæåìng, noïc loì. Nhiãût âäü vaì âäü saïng cuía ngoün læía åí phêa tæåìng loì cao hån åí phêa váût nung. - Cáúp nhiãn liãûu khê qua moí âäút âàût taûi noïc loì, nhiãn liãûu chaïy taûo thaình låïp moíng saït noïc loì, laìm cho thãø xáy noïc coï nhiãût âäü cao nháút ; Hoàûc sæí duûng caïc moí âäút coï bãö màût gäúm âàût åí noïc, voìm loì, khi cæåìng hoaï thç bãö màût gäúm âæåüc nung noïng tåïi nhiãût âäü gáön bàòng nhiãût âäü chaïy cuía nhiãn liãûu. - Tæåìng, noïc loì âæåüc thay bàòng caïc bãö màût phaín xaû coï hãû säú phaín xaû låïn ( 0, 95÷0, 97) ÅÍ CÂBXGT thç tæåìng loì coï nhiãût âäü cao hån vaì âoïng vai troì têch cæûc trong quaï trçnh trao âäøi nhiãût. Ngoaìi ra, khi âäü âen cuía khoïi loì caìng nhoí thç hiãûu quaí trao âäøi nhiãût caìng cao. 2.1.3.2. Choün nhiãn liãûu vaì phæång phaïp âäút. ÅÍ chãú âäü naìy cáön âaïp æïng yãu cáöu cå baín laì taûo ra ngoün læía coï nhiãût âäü cao nháút åí gáön noïc, tæåìng loì. Nhiãn liãûu phaíi coï nhiãût trë låïn, ngæåìi ta thæåìng duìng nhiãn liãûu khê vaì nhiãn liãûu loíng nhoïm nheû; khäng duìng nhiãn liãûu loíng loaûi nàûng vaì nhiãn liãûu khê giaìu cacbua hydro. Âãø caïc doìng saín pháøm chaïy khäng quaï maûnh laìm aính hæåíng sæû phán bäú nhiãût yãu cáöu trong buäöng loì ngæåìi ta thæåìng duìng loaûi moí âäút coï täúc âäü thäøi häùn håüp chaïy nhoí : moí phun tháúp aïp hoàûc moí phun coï sæû biãún buûi cå hoüc. Caïc thiãút bë âäút âæåüc bäú trê åí dæåïi voìm noïc loì. Caïc miãûng kãnh khoïi cáön phán bäú âãöu åí pháön dæåïi cuía khäng gian loì. 2.1.3.3. Lénh væûc sæí duûng. CÂBXGT âæåüc sæí duûng räüng raîi âäúi våïi caïc váût liãûu khäng âoìi hoíi nhiãût âäü cao; váût xãúp trong khäng gian loì baío âaím nhiãût bæïc xaû âãöu âãún bãö màût váût. Hçnh 2-1 cho tháúy loì nung kim loaûi maìu laìm viãûc åí chãú âäü naìy. Hçnh 2-1. Loì nung liãn tuûc phäi kim loaûi maìu laìm viãûc åí CÂBXGT: 1. Moí âäút; 2. Miãûng caïc kãnh khoïi ; 3. Phäi nung. - - 10 - - 2.2. CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC ÂÄÚI LÆU Âäúi våïi caïc loì laìm viãûc åí nhiãût âäü khäng cao ( nhoí hån 600 OC ), læång nhiãût trao âäøi bàòng bæïc xaû khäng låïn, coï thãø boí qua thç coï thãø coi loì laìm viãûc åí chãú âäü laìm viãûc âäúi læu (CÂLVÂL) . Khi âoï sæû trao âäøi nhiãût âäúi læu âoïng vai troì chuí yãúu. Phæång trçnh cå baín âã øtênh læåüng nhiãût trao âäøi bàòng âäúi læu laì cäng thæïc Newton : Q = αâl.∆t.FV , W Åí âáy: (2-3) - Q.læåüng nhiãût trao âäøi bàòng âäúi læu; - αâl.hãû säú trao âäøi nhiãût âäúi læu, W/m2.OC ; - ∆t = tK - tV. hiãûu nhiãût âäü giæîa khê loì vaì váût liãûu, OC; - FV. diãn têch bãö màût trao âäøi nhiãût cuía váût liãûu, m2. Hãû säú trao âäøi nhiãût âäúi læu (αâl) phuû thuäüc vaìo ráút nhiãöu yãúu täú: tênh cháút chuyãøn âäüng cuía doìng khê (tæû nhiãn hay cæåîng bæïc); täúc âäü våïi caïc âaûi læåüng váût lyï cuía doìng chaíy; hçnh daûng, kêch thæåïc, tênh cháút bãö màût cuía váût liãûu vaì âæåüc xaïc âënh bàòng phæång trçnh tiãu chuáøn coï daûng: Nu = ARenGrmPrk (2-4) Phæång phaïp xaïc âënh αâl âæåüc trçnh baìy cuû thãø trong [1], [2]; åí âáy khäng âãö cáûp âãún. ÅÍ CÂLVÂL caïc doìng cháút mang nhiãût thãø loíng coï αâl låïn hån so våïi thãø khê .Våïi cháút mang nhiãût thãø khê thæåìng sæí duûng laì saín pháøm chaïy, khäng khê vaì caïc vuìng cäng nghãû, vuìng sinh nhiãût âæåüc ngàn caïch, nhiãn liãûu chaïy ngoaìi buäöng loì. Cháút mang nhiãût thãø loíng thæåìng laì næåïc, dáöu hoàûc caïc muäúi noïng chaíy. 2.2.1. TRAO ÂÄØI NHIÃÛT ÂÄÚI LÆU TRONG CHÁÚT LOÍNG. 2.2.1.1. Khaïi niãûm. Trong caïc nhaì maïy cå khê, luyãûn kim viãûc nung noïng hoàûc laìm nguäüi caïc chi tiãút kim loaûi thæåìng âæåüc tiãún haình trong cháút loíng, våïi caïc æu âiãøm: täúc âäü nung låïn, âãöu vaì traïnh âæåüc oxy hoaï. Quy luáût trao âäøi nhiãût âäúi læu trong cháút loíng cuîng giäúng nhæ trong cháút khê. Caïc cháút mang nhiãût thãø loíng âæåüc chia thaình 2 nhoïm: - Caïc kim loaûi hoàûc håüp kim noïng chaíy. Nhoïm naìy coï âàûc tênh dáùn âiãûn, dáùn nhiãût låïn nhæng khi thay âäøi chãú âäü chuyãøn âäüng chaíy táöng qua chaíy räúi thç cæåìng âäü trao âäøi nhiãût âäúi læu thay âäøi khäng nhiãöu. - - 11 - - - Næåïc, dáöu vaì caïc muäúi hoàûc oxyt noïng chaíy. Caïc cháút naìy coï tênh dáùn nhiãût keïm vaì coï giaï trë nhæ tênh dáùn nhiãût cuía khäng khê. 2.2.1.2. Hãû säú trao âäøi nhiãût âäúi læu. Khi nung noïng hoàûc laìm nguäüi caïc váût coï kêch thæåïc âuí låïn trong cháút loíng, âaûi læåüng naìy âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc dæåïi âáy cuía V.Nusselt : ρ 2 .λ2 .C.β .∆t , η αâl = B W/m2.âäü (2-5) ÅÍ âáy: B - hãû säú thæûc nghiãûm; ρ - khäúi læåüng riãng cuía cháút loíng, kg/m3; λ - hãû säú dáùn nhiãût cuía cháút loíng, W/m.âäü; C - nhiãût dung riãng cuía cháút loíng, kJ/kg.âäü β - hãû säú giaîn nåí thãø têch cuía cháút loíng, 1/âäü η - hãû säú nhåït âäüng læûc hoüc cuía cháút loíng, kg/m.s hoàûc Pa.s ; ∆t - âäü chãnh nhiãût âäü giæîa bãö màût váût vaì cháút loíng, OC. Táút caí caïc thäng säú váût lyï trong phæång trçnh trãn âæåüc tênh theo nhiãût âäü trung bçnh ttb giæîa nhiãût âäü bãö màût váût tW vaì nhiãût âäü cuía cháút loíng tf . ttb = tw + t f 2 , O C Hçnh 2-2 biãøu thë quan hãû giæîa αâl vaì âäü quaï nhiãût cuía cháút loíng (so våïi nhiãût âäü noïng chaíy) khi nung noïng cuîng nhæ laìm nguäüi caïc chi tiãút bàòng theïp trong caïc muäúi noïng chaíy. - - 12 - - Hçnh 2-2. Hãû säú trao âäøi nhiãût âäúi læu αâl khi nung noïng vaì laìm nguäüi caïc chi tiãút bàòng theïp trong caïc muäúi noïng chaíy. 2.2.1.3. Nháûn xeït. Tæì âäö thë trãn ta nháûn tháúy ràòng : a- Hãû säú trao âäøi nhiãût khi laìm nguäüi váût trong muäúi loíng låïn hån nhiãöu so våïi khi nung noïng cuîng trong muäúi âoï.Båíi vç khi nung noïng, åí giai âoaûn âáöu hçnh thaình låïp muäúi kãút tinh trãn bãö màût váût, laìm giaím khaí nàng trao âäøi nhiãût giæîa muäúi loíng vaì váût. Coìn khi laìm nguäüi, khäng nhæîng khäng coï hiãûn tæåüng hçnh thaình låïp muäúi kãút tinh maì coìn coï nhæîng âiãöu kiãûn thuáûn låüi thuïc âáøy âäúi læu tæû nhiãn. Khi nhiãût âäü cuía muäúi loíng tàng, âäü nhåït cuía noï giaím, quaï trçnh âäúi læu seî täút hån. b - Hãû säú trao âäøi nhiãût khi laìm nguäüi âaût giaï trë cæûc âaûi åí phaûm vi âäü quaï nhiãût bàòng 150 ÷ 200 OC, båíi vç åí âäü quaï nhiãût âoï, têch säú (Gr.Pr) coï giaï trë låïn nháút. c - Hãû säú trao âäøi nhiãût khi nung noïng tàng tuyãún tênh våïi âäü quaï nhiãût. - - 13 - - Do coï cáúu truïc tinh thãø giäúng nhau, nãn khi nhiãût âäü gáön våïi nhiãût âäü noïng chaíy (âäü quaï nhiãût = 0), caïc muäúi âãöu coï cuìng hãû säú trao âäøi nhiãût nhæ nhau : αâl ≈ 200 ÷ 220 W/m2.âäü 2.2.2.QUAÏ TRÇNH LAÌM NGUÄÜI VÁÛT TRONG KHÄNG KHÊ. Trong saín xuáút, váût pháøm kim loaûi thæåìng âæåüc nung noïng âãún nhiãût âäü cao, sau âoï âæåüc laìm nguäüi trong khäng khê. Læåüng nhiãût trao âäøi giæîa váût vaì khäng khê âæåüc tênh theo cäng thæïc Newton : q lng = α lng ( t V - t KK ) = (α bx + αâl ) (t V - t KK ) ÅÍ âáy: ( 2-6) α lng - hãû säú laìm nguäüi ( caí bæïc xaû vaì âäúi læu ), W/m2.âäü ; α bx - hãû säú trao âäøi nhiãût bæïc xaû, W/m2.âäü ; α âl - hãû säú trao âäøi nhiãût âäúi læu, W/m2.âäü ; t V - nhiãût âäü bãö màût cuía váût laìm nguäüi, OC; t KK - nhiãût âäü cuía khäng khê bao quanh váût, OC. Gêa trë cuía hãû säú laìm nguäüi α lng coï thãø tênh gáön âuïng theo âäö thë sau : Hçnh 2-3 . Hãû säú α lng phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü bãö màût váût t V Muäún chênh xaïc ta tênh α bx vaì αâl theo caïc cäng thæïc sau: α bx = qbx , W/m2.âäü tV − t KK (2-7) Âäúi våïi chãú âäü âäúi læu tæû nhiãn thç αâl âæåüc tênh tæì phæång trçnh tiãu chuáøn : n (2-8) Nu = C. (Gr.Pr ) - - 14 - - Våïi : C= 0, 450 vaì n = 0 khi têch säú (Gr.Pr) < 10 C= 1, 180 vaì n = 0, 125 khi têch säú (Gr.Pr) = 10 C= 0, 540 vaì n = 0, 25 -3 -3 ÷ 5.102 2 khi têch säú (Gr.Pr) = 5.10 ÷ 2.107 7 C= 0, 135 vaì n = 0, 333 khi têch säú (Gr.Pr) > 2.10 Trong mäüt säú træåìng håüp ta coï thãø sæí duûng cäng thæïc thæûc nghiãûm sau : α âl = D 4 tV − t KK , W/ m2.âäü (2-9) Hãû säú D = 2, 56 khi táúm âàût âæïng; D = 3, 25 khi táúm âàût nàòm ngang, màût laìm nguäüi hæåïng lãn trãn; D = 1, 33 khi táúm âàût nàòm ngang, màût laìm nguäüi hæåïng xuäúng dæåïi; D = 5, 65 khäúi truû âàût nàòm ngang coï âæåìng kênh 5 mm ; D = 4, 10 khäúi truû âàût nàòm ngang coï âæåìng kênh 10 mm ; D = 2, 25 khäúi truû âàût nàòm ngang coï âæåìng kênh 50 mm ; D = 2, 09 khäúi truû âàût nàòm ngang coï âæåìng kênh 100 mm ; D = 2, 01 khäúi truû âàût nàòm ngang coï âæåìng kênh 200 mm ; Âäúi våïi chãú âäü âäúi læu cæåîng bæïc khi åí chãú âäü chaíy táöng, váût coï daûng táúm thç ta coï: 0,5 α dl ⎛ ρ OKK .ω 0 ⎞ ⎟ , l ⎝ ⎠ = A1 ⎜ W/ m2.âäü (2-10) W/ m2.âäü (2-11) khi åí chãú âäü chaíy räúi : 0 ,8 α dl ⎛ ρ OKK .ω 0 ⎞ ⎟ , l ⎝ ⎠ = A2 ⎜ våïi : - ρ 0 , ω 0 laì khäúi læåüng riãng vaì täúc âäü cuía khäng khê åí âiãöu kiãûn tiãu chuáøn - l laì chiãöu daìi cuía váût laìm nguäüi - A1 vaì A2 laì caïc hãû säú, âæåüc choün theo baíng sau: Nhiãût âäü Chãú âäü chaíy 0 50 100 200 300 500 1000 Chaíy táöng A1 3, 42 3, 68 3, 93 4, 33 4, 71 5, 36 6, 47 Chaíy räúi A2 4, 37 4, 52 4, 66 4, 88 5, 09 5, 41 6, 04 - - 15 - - 2.2.3.LÉNH VÆÛC SÆÍ DUÛNG CHÃÚ ÂÄÜ TRAO ÂÄØI NHIÃÛT ÂÄÚI LÆU. Sæû trao âäøi nhiãût âäúi læu âæåüc æïng duûng åí nhæîng loì coï nhiãût âäü khäng låïn hån 400 OC, thê duû nhæ trong caïc loì sáúy, loì âiãûn tråí nhiãût âäü tháúp, pháön trãn cuía loì cao . . . ÅÍ nhæîng vuìng coï nhiãût âäü cao hån thç vai troì trao âäøi nhiãût bæïc xaû laì chuí yãúu nhæng váùn coìn aính hæåíng cuía trao âäøi nhiãût âäúi læu, âàûc biãût laì khi khoïi loì chuyãøn âäüng våïi váûn täúc låïn. Âäúi våïi caïc loì sæí duûng chãú âäü trao âäøi nhiãût âäúi læu viãûc âäút nhiãn liãûu trong buäöng loì laì khäng cho pheïp vç åí nhiãût âäü tháúp thç khäng baío âaím û äøn âënh quaï trçnh chaïy vaì sæû âäöng âãöu trao âäøi nhiãût trong khäng gian loì. Ngæåìi ta thæåìng âäút nhiãn liãûu åí mäüt buäöng riãng, âäüc láûp våïi khäng gian buäöng loì, nãn coï thãø âäút âæåüc moüi daûng nhiãn liãûu. Sæí duûng âiãûn nàng laì thêch håüp nháút vç dãù daìng âiãöu chènh vaì khäúng chãú nhiãût âäü nhæng nàng suáút khäng låïn maì giaï thaình saín pháøm laûi cao. Âãø giaím kêch thæåïc buäöng âäút ngæåìi ta thæåìng sæí duûng caïc moí âäút coï ngoün læía ngàõn, moí phun tháúp aïp (khi âäút nhiãn liãûu loíng ) vaì traïnh sæû bæïc xaû tæì buäöng âäút sang buäöng loì. Âãø ï sæû trao âäøi nhiãût täút, yãu cáöu cháút mang nhiãût phaíi coï täúc âäü låïn vaì chuyãøn âäüng bao quanh váût. Sæû taïi tuáön hoaìn khê thaíi âæåüc sæí duûng nhiãöu trong caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü naìy do nhiãût âäü yãu cáöu cuía cäng nghãû tháúp hån so våïi nhiãût âäü cuía saín pháøm chaïy. Khi âoï ta coï quaï trçnh häùn håüp giæîa saín pháøm chaïy våïi khê thaíi taïi tuáön hoaìn laì : VKCKtK + VthCthtth = VhhChhthh Åí âáy:-VK, Vth, Vhh (2-12) laì thãø têch cuía khoïi(saïn pháøm chaïy), khê thaíi taïi tuáön hoaìn vaì häùn håüp (tênh åí âiãöu kiãûn tiãu chuáøn), m3 / s ; -CK, Cth, Chh laì nhiãût dung riãng cuía khoïi(saïn pháøm chaïy), khê thaíi taïi tuáön hoaì vaì häùn håüp, KJ / m3.âäü -tK, , tth, thh laì nhiãût âäü cuía khoïi(saïn pháøm chaïy), khê thaíi taïi tuáön hoaì vaì häùn håüp, 0C. 2.3.CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC THEO LÅÏP Âáy laì chãú âäü laìm viãûc åí caïc loì nung noïng, náúu chaíy hoàûc laìm nguäüi caïc váût liãûu daûng haût, daûng cuûc hoàûc daûng buûi. Váût liãûu âæåüc cháút âáöy hoàûc mäüt pháön trong khäng gian laìm viãûc cuía loì. Khê noïng chuyãøn âäüng qua låïp váût liãûu. Loì thæåìng coï cáúu taûo - - 16 - - thàóng âæïng. Phuû thuäüc vaìo tênh cháút cuía váût liãûu, sæû chuyãøn âäüng tæång âäúi giæîa váût liãûu våïi doìng khê, cäng nghãû saín xuáút ngæåìi ta phán ra ba daûng låïp : -1. Låïp chàût : váût liãûu coï daûng cuûc, xãúp thaình låïp âæåüc coi nhæ khäng chuyãøn âäüng tæång âäúi våïi nhau. Khê loì chuyãøn âäüng qua låïp váût liãûu tæì dæåïi lãn hoàûc tæì trãn xuäúng. Loì coï cáúu taûo daûng thàóng âæïng. -2. Låïp säi : váût liãûu coï daûng haût nhoí, âäöng âãöu åí traûng thaïi bë xaïo träün giäúng nhæ “säi” båíi doìng khê coï täúc âäü låïn thäøi tæì dæåïi lãn. Thê duû : caïc loì thiãu quàûng, loì sáúy táöng säi. -3. Låïp lå læíng: váût liãûu ráút nhoí, åí daûng buûi bay lå læíng trong khäng gian loì dæåïi taïc âäüng cuía doìng khê coï täúc âäü låïn. Thê duû caïc loì daûng âaìi phun, xyclon Chãú âäü laìm viãûc theo låïp coï hai âàûc âiãøm näøi báût : -Bãö màût trao âäøi nhiãût ráút låïn nhæng khäng äøn âënh -Trong loì täön taûi âäöng thåìi caí ba daûng dáùn nhiãût, âäúi læu vaì bæïc xaû nhiãût. 2.3.1.CHÃÚ ÂÄÜ LÅÏP CHÀÛT Khi nghiãn cæïu vãö trao âäøi nhiãût trong låïp chàût ngæåìi ta coï khaïi niãûm hãû säú trao âäøi nhiãût thãø têch α V - læåüng nhiãût trao âäøi æïng våïi mäüt âån vë thãø têch loì coï chæïa váût liãûu -, W/m3.âäü : αV = α .F V = α .F0 1 , W/m3.âäü (2-13) ÅÍ âáy : α -hãû säú trao âäøi nhiãût bãö màût, W/m2.âäü - V laì thãø têch khäng gian loì coï chæïa váût liãûu, m3; - F laì diãûn têch bãö màût cuía váût liãûu, m2 ; - F0 laì diãûn têch bãö màût cuía váût liãûu æïng våïi 1 m3 váût liãûu, m2 ; - 1 coï nghéa laì xeït khi V = 1 m3 Hãû säú trao âäøi nhiãût thãø têch α V phuû thuäüc vaìo tênh cháút cuía váût liãûu maì coï thãø âæåüc tênh våïi caïc cäng thæïc khaïc nhau. Ngæåìi ta chia váût liãûu laìm hai loaûi : váût liãûu moíng vaì váût liãûu daìy. - Váût liãûu moíng laì loaûi coï nhiãût tråí cuía noï gáön bàòng khäng : - - 17 - - R λ →0 - Váût liãûu daìy laì loaûi coï nhiãût tråí cuía noï khaïc khäng : R λ ≠0 ÅÍ âáy - R : baïn kênh cuía váût liãûu, m ; - λ : hãû säú dáùn nhiãût cuía váût liãûu, W/m.âäü Âäúi våïi váût liãûu moíng ta coï: αV = 2 AT 0,3 .ω 00,7 .101,68 f −3,56 f m d , W/m3.âäü (2-14) , W/m3.âäü (2-15) Âäúi våïi váût liãûu daìy ta coï : αV = 2 B.T 0,3 .ω 00,9 .101,68 f −3,56 f 0 , 75 d Trong caïc cäng thæïc trãn: T - nhiãût âäü tuyãût âäúi cuía váût liãûu, 0K; ω 0 - täúc âäü khê åí âiãöu kiãûn tiãu chuáøn khi loì hoaìn toaìn räùng, m/s ; d - âæåìng kênh cuía váût liãûu, m ; f -âäü räùng cuía váût liãûu, f = 0 ÷ 1; m = 1, 3 khi laìm nguäüi caïc cuûc than cäúc m = 0, 9 caïc træåìng håüp khaïc A - hãû säú thæûc nghiãûm, phuû thuäüc vaìo váût liãûu vaì cäng nghãû theo baíng sau : Váût liãûu Nung noïng Laìm nguäüi Quàûng sàõt 115 135 Âaï väi 65 75 Sa mäút 85 135 Kim loaûi daûng cáöu 70 70 B - hãû säú thæûc nghiãûm, phuû thuäüc vaìo váût liãûu khi nung noïng, coï caïc giaï trë sau: Våïi quàûng sàõt B= 160 Âaï väi B= 166 Sa mäút B= 135 Than cäúc B= 170 Caïc loì laìm viãûc theo chãú âäü låïp chàût âæåüc phán thaình ba nhoïm âàûc træng: - - 18 - - -Nhoïm thæï nháút bao gäöm nhæîng loì âæïng coï buäöng âäút riãng, trong loì khäng coï caïc phaín æïng toaí nhiãût hoàûc thu nhiãût. Thê duû nhæ caïc loì âæïng náúu chaíy quàûng âäöng, gang vaì håüp kim, loì nung váût liãûu sa mäút daûng hat. . . Âàûc træng cuía nhoïm naìy laì loì âæïng náúu gang. -Nhoïm thæï hai bao gäöm nhæîng loì coï buäöng âäút riãng hoàûc khäng gian âäút riãng nhæng åí caïc vuìng coìn laûi cuía loì váùn xaíy ra caïc phaín æïng thu nhiãût hoàûc toaí nhiãût mang yï nghéa cäng nghãû. Thê duû nhæ caïc loì nung âaï väi, nung manhedit, loì cao luyãûn gang. Âàûc træng cuía nhoïm naìy laì loì cao -Nhoïm thæï ba bao gäöm nhæîng loì maì quaï trçnh âäút chaïy nhiãn liãûu xaíy ra trong toaìn bäü khäng gian chæïa liãûu vaì âäöng thåìi coï caïc phaín æïng thu nhiãût hoàûc toaí nhiãût mang yï nghéa cäng nghãû. Thê duû nhæ caïc loì náúu chaíy tinh quàûng cuía âäöng. 2.3.2. CHÃÚ ÂÄÜ LÅÏP SÄI. 2.3.2.1.Mäüt säú âàûc tênh cuía låïp säi ÅÍ chãú âäü låïp säi, caïc váût liãûu coï kêch thæåïc nhoí vaì tæång âäúi âäöng âãöu âæåüc âáøy lãn båíi doìng khê våïi täúc âäü låïn, coï giaï trë thêch håüp. Máût âäü haût trong låïp säi coï giaï trë nhoí, læûc ma saït giæîa caïc haût yãúu hån nhiãöu so våïi låïp chàût. Bãö màût trao âäøi nhiãût cuía váût liãûu trong låïp säi låïn hån nhiãöu so våïi låïp chàût vaì goüi laì bãö màût hoaût tênh Sht, âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc : Sht = H .S . f πd 2 6 Hf = . dτ 0,523d 3τ S , m2 /m2.s (2-16) Våïi H - chiãöu cao låïp váût liãûu, m ; S - tiãút diãûn ngang cuía loì, m2 ; f - âäü räùng cuía låïp váût liãûu ; d - âæåìng kênh cuía haût váût liãûu, m ; τ - thåìi gian vát liãûu åí trong låïp säi, s Täúc âäü cáön thiãút âãø hçnh thaình låïp säi phuû thuäüc chuí yãúu vaìo kêch thæåïc, khäúi læåüng cuía haût váût liãûu. Âáy laì täúc âäü doìng khê qua màût càõt ngang cuía loì ( coi nhæ loì hoaìn toaìn räùng, khäng chæïa váût liãûu.), kyï hiãûu laì ω S . Låïp säi täön taûi khi : ω min < ω S < ω max ω min - giaï trë täúc âäü täúi thiãøu âãø bàõt âáöu hçnh thaình låïp säi; - - 19 - -