Xem mẫu
- Tuần 7
PHƯƠNG PHÁP SỐ
TRONG CÔNG NGHỆ HÓA
HỌC
Mã học phần: CH3454
TS. Nguyễn Đặng Bình Thành
BM:Máy & TBCN Hóa chất
Numerical Methods in Chemical Engineering
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng Dung
dịch
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt sau gia
nhiệt
Hơi nước
bão hòa
Nước
ngưng
Dung
dịch
cần gia
nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Cơ chế trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương trình trao đổi nhiệt cơ
bản:
Q = K .F .∆ttb
∆t1 − ∆t 2
∆ttb =
∆t1
ln
∆t 2
1
K=
1 δi 1 Biến thiên nhiệt độ trong
+∑ + thiết bị TĐN
α1 λi α 2
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Xác định diện tích bề mặt trao đổi
nhiệt và số ống của chùm ống:
Q = K .F .∆ttb
Q = G.C p (tc − t đ )
G.C p (tc − t đ )
F=
K .∆ttb Biến thiên nhiệt độ trong
thiết bị TĐN
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Để thuận tiện trong tính toán thiết
bị trao đổi nhiệt, sử dụng đại lượng
mật độ dòng nhiệt:
Q
q = = K .∆ttb
F
Giả thiết trao đổi nhiệt ổn định:
q = q1 = qd = q2
Cơ chế trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Giả thiết trao đổi nhiệt ổn định:
q = q1 = qd = q2
q1 = α1 (t1 − tT 1 )
λi
qd = ∑ (tT 1 − tT 2 )
δi
q2 = α 2 (tT 2 − t 2 )
Cơ chế trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Chọn sơ bộ kích thước ống chùm:
Chiều dài , đường kính
Chọn sơ bộ chế độ chuyển động:
Thường chọn trước Re ở chể độ
chảy rối (xoáy)
Xác định các hệ số cấp nhiệt trên
hai bề mặt của ống. Cơ chế trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Chọn sơ bộ kích thước ống chùm:
Chiều dài , đường kính
Chọn sơ bộ chế độ chuyển động:
Thường chọn trước Re ở chể độ
chảy rối (xoáy)
Xác định các hệ số cấp nhiệt trên
hai bề mặt của ống. Cơ chế trao đổi nhiệt
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Chọn giá trị đầu: tT 1
Xác định: q1 = α1 (t1 − tT 1 )
Xác định: tT 2 theo:
λi
qd = q1 = ∑ (tT 1 − tT 2 )
δi
Xác định: q2 = α 2 (tT 2 − t 2 ) Cơ chế trao đổi nhiệt
Kiểm tra sai số: q1 − q2 / q1 ≤ 5% ?
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Hệ số cấp nhiệt α1 phía hơi nước bão hòa
Ngưng tụ dọc
rnn ρ λ 2 3
theo vách đứng
α1 = 2,044 nn nn
µ nn ∆t1 H
∆t1 = t1 − tT 1
rnn , ρ nn , λnn , µ nn : Ẩn nhiệt (J/kg), khối lượng riêng (kg/m3), hệ số dẫn nhiệt
(W/m), độ nhớt (Ns/m2) của nước ngưng
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Hệ số cấp nhiệt α1 phía hơi nước bão hòa
Ngưng tụ dọc
rnn ρ λ 2 3
theo vách đứng
α1 = 2,044 nn nn
µ nn ∆t1 H
Chú ý: Tra sổ tay
(Dùng thuật toán nội suy)
rnn = f (tt )
t1 + tT 1
ρ nn , λnn , µ nn = f (t m ) t m = Nhiệt độ màng nước ngưng
2
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Phương pháp tính:
Hệ số cấp nhiệt α2 phía dung dịch
0 , 25
α 2do 0 , 43 Pr
Nu = = 0,021 Re Pr
0 ,8
Pr
εL
λdd T
C p ,dd µ dd ρ dd vd o
Pr = = f (t 2 ) Re = = f (v, d o , t 2 )
λdd µ dd
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Thuật toán:
1) Xác định q1:
Giả thiết: ∆t1 = t1 − tT 1 = ∆t10
∆t1 rnn
t m = t1 −
2
α1 q1 = α1∆t1
ρ nn , λnn , µ nn
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Thuật toán: (t1 − t 2,đ ) − (t1 − t 2,c )
∆ttb =
2) Xác định q2: t1 − t 2,đ
ln
Giả thiết: q1 = qd t1 − t 2,c
∆tT = tT 1 − tT 2 = q1rt tT 2 δT
rt = r1 + + r2
λT
t 2 = t1 − ∆ttb ∆t 2 = tT 2 − t 2
ρ dd , λdd , µ dd , C p ,dd Nu , Pr, PrT α2 q 2 = α 2 ∆t 2
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Thuật toán:
3) So sánh q1 và q2:
q1 − q2
≤ 0,03 ÷ 0,05
q1
4) Xác định mật độ truyền nhiệt q:
q1 + q2
q = qtb =
2
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Thuật toán:
5) Xác định diện tích bề mặt
trao đổi nhiệt F:
Q
F=
q
Q = GC p ,dd (t 2,c − t 2,đ )
F d o , n + d o ,t
6) Xác định số ống chùm n: n= d o ,tb =
πd o,tb H 2
- Chương 1. Các phương pháp giải phương
trình và hệ phương trình
1.3 Ứng dụng
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Chương trình:
NOISUY(tm,lamNN,lamN,tlamN);
NOISUY(tm,RoNN,RoN,tRoN);
NOISUY(tm,MuyNN,MuyN,tMuyN);
NOISUY(t1,rNN,rN,tRN);
…
nguon tai.lieu . vn
