Biểu Đồ Đình Trệ - Lưu Lượng Thứ Cấp Không Đổi - Nhiệt Độ Đầu Vào Không Đổi - Nhiệt Độ Đầu Ra Thay Đổi

Một phương pháp đơn giản để tính toán đình trệ là sử dụng biểu đồ đình trệ. Hướng dẫn này giải thích việc sử dụng biểu đồ để tính toán đình trệ cho lưu lượng thứ cấp không đổi với nhiệt độ đầu vào thay đổi

- Lưu Lượng Thứ Cấp Không Đổi - Nhiệt Độ Đầu Vào Thay Đổi - Nhiệt Độ Đầu Ra Không Đổi Theo định nghĩa, đình trệ sẽ xảy ra khi áp suất hơi trong bộ trao đổi nhiệt nhỏ hơn hoặc bằng áp suất ngược của ngưng tụ.

Kết quả tốt thu được từ các phép tính truyền nhiệt như thể hiện trong Mô-đun 13.4. Những người không muốn sử dụng phương pháp toán học có thể sử dụng phương pháp đơn giản hơn để đạt được kết quả thực tế.

Phương pháp này là đồ thị và liên quan đến việc sử dụng ‘biểu đồ đình trệ’. Nó cho kết quả kém chính xác hơn một chút, nhưng hoàn toàn đủ cho hầu hết các mục đích thực tế.

Giảm tải nhiệt thường do nhiệt độ đầu vào tăng hoặc lưu lượng chất lỏng thứ cấp giảm, và yêu cầu giảm áp suất hơi để duy trì điều khiển. Đôi khi đình trệ có thể do sự kết hợp của các yếu tố này, hoặc có thể do giảm nhiệt độ đầu ra do thay đổi điểm đặt. Lưu lượng thứ cấp không đổi với nhiệt độ đầu vào thay đổi Trong loại bộ trao đổi nhiệt này, lưu lượng thứ cấp và nhiệt độ đầu ra vẫn không đổi trong khi nhiệt độ đầu vào thay đổi theo sự thay đổi của tải nhiệt. Ở tải đầy đủ, nhiệt độ đầu vào sẽ ở mức thấp nhất. Với lưu lượng thứ cấp không đổi qua bộ trao đổi nhiệt, bất kỳ sự giảm tải nhiệt nào cũng sẽ khiến nhiệt độ đầu vào tăng. Biểu đồ đình trệ có thể cho thấy cách nhiệt độ hơi và nhiệt độ đầu vào thay đổi khi tải nhiệt thay đổi, và dự đoán nhiệt độ đầu vào tại điểm đình trệ và điều kiện tải tối thiểu.

Dưới điều kiện tải đầy đủ, chênh lệch nhiệt độ giữa hơi và chất lỏng thứ cấp sẽ lớn. Ngược lại, dưới điều kiện không tải, không có trao đổi nhiệt nên hơi và chất lỏng thứ cấp phải có cùng nhiệt độ, và chênh lệch nhiệt độ giữa chúng bằng không. Theo tỷ lệ, điều này có nghĩa là ở tải 50%, chênh lệch nhiệt độ này bằng 50% giá trị tối đa của nó.

Từ nguyên tắc tỷ lệ cơ bản này, hai đường thẳng có thể được vẽ trên biểu đồ để đại diện cho tất cả các điều kiện này. Ở tải đầy đủ, các đường cách xa nhau nhất, cho thấy chênh lệch nhiệt độ ở mức tối đa. Ở không tải, các đường hội tụ tại một điểm duy nhất, cho thấy chênh lệch nhiệt độ bằng không.

Đầu tiên, nhiệt độ hơi trong bộ trao đổi nhiệt dưới điều kiện tải đầy đủ (Điểm A) được đánh dấu trên trục dọc bên trái trong biểu đồ đình trệ ở Hình 13.5.2. Thứ hai, nhiệt độ đầu ra chất lỏng thứ cấp mong muốn được đánh dấu trên trục dọc bên phải (Điểm B). Nhiệt độ đầu vào chất lỏng thứ cấp (Điểm C) ở tải đầy đủ sau đó được đánh dấu trên trục dọc bên trái.

Nếu một đường thẳng nối các điểm A và B, đường AB sẽ đại diện cho cách nhiệt độ hơi thay đổi tương ứng với thay đổi tải nhiệt. Tương tự, nếu một đường thẳng nối các điểm B và C, đường BC sẽ đại diện cho sự thay đổi nhiệt độ đầu vào của chất lỏng thứ cấp khi tải nhiệt thay đổi. Sau đó cần thêm một đường ngang để đại diện cho nhiệt độ bão hòa hơi tương đương của áp suất ngược ngưng tụ. Nhiệt độ này nên được đánh dấu trên trục dọc bên phải, như thể hiện trong Hình 13.5.3 (Điểm D). Sau đó một đường thẳng nên được vẽ để nối điểm này với cùng nhiệt độ trên trục dọc bên trái tại điểm E. Áp suất ngược ngưng tụ tính đến áp suất trong hệ thống ngưng tụ cộng với bất kỳ áp suất tĩnh nào có thể do độ nâng trong đường xả ngưng tụ từ đáy bộ trao đổi nhiệt. Một cột chất lỏng sẽ tạo ra áp suất tại đáy của nó do khối lượng riêng của nó. Điều này thường được gọi là ‘nâng tĩnh’ khi nó tác động lên đầu ra của bẫy hơi.

Một cột nước cao 1 mét dưới áp suất khí quyển sẽ tạo ra áp suất ở đáy cột khoảng 10 kPa hoặc 0,1 bar g (thực tế là 9,806 65 kPa hoặc 0,098 066 5 bar). Bất kỳ độ nâng nào trong đường xả ngưng tụ sẽ do đó tạo ra nâng tĩnh do cột ngưng tụ giữ trong đường ống, ngoài bất kỳ áp suất nào trong hệ thống ngưng tụ.

Đường ngang DE sẽ giao cắt đường AB, hoặc sẽ nằm trên điểm A trên biểu đồ. Điểm giao nhau giữa các đường AB và DE đại diện cho ‘điểm đình trệ’, nơi áp suất hơi và áp suất ngược bằng nhau. Nếu đường DE nằm trên hoặc tại điểm A, hệ thống hoạt động liên tục trong điều kiện đình trệ. (Trong hệ thống ngưng tụ chân không, hoặc khi B lớn hơn 100°C, điểm D cũng có thể nằm dưới điểm B, nếu trường hợp này xảy ra, hệ thống sẽ không đình trệ ở bất kỳ tải nhiệt nào). Sau đó một đường dọc nên được thả xuống từ điểm đình trệ. Điểm mà đường dọc này cắt trục ngang dưới cùng (Điểm F) đánh dấu tỷ lệ phần trăm tải đình trệ so với tải nhiệt đầy đủ. Tỷ lệ phần trăm tải đình trệ cũng có thể được tính nhanh bằng Phương trình 13.5.1. Đường dọc nối điểm đình trệ với điểm F cũng sẽ giao cắt đường BC. Nếu một đường ngang được vẽ từ điểm giao cắt này đến trục dọc bên trái, nó sẽ đánh dấu nhiệt độ đầu vào thứ cấp tại đó đình trệ xảy ra (Điểm G).

Ví dụ 13.5.1 Áp suất hơi trong bộ trao đổi nhiệt ở tải đầy đủ được quan sát là 7 bar g. Áp suất ngưng tụ là 1 bar g, và có độ nâng sau bẫy hơi là 10 m. Ở tải đầy đủ, chất lỏng thứ cấp đi vào bộ trao đổi nhiệt ở 25°C và rời bộ trao đổi nhiệt ở 80°C.

1. Tỷ lệ phần trăm tải nhiệt tại điểm đình trệ là bao nhiêu?
2. Nhiệt độ đầu vào thứ cấp tại điểm đình trệ là bao nhiêu? Nhiệt độ bão hòa của hơi bão hòa ở 7 bar g là 170°C. Do đó, nhiệt độ hơi trong bộ trao đổi nhiệt ở tải đầy đủ là 170°C. Giá trị này sau đó được vẽ là điểm A trong Hình 13.5.4: 1. Tỷ lệ phần trăm tải nhiệt tại điểm đình trệ là bao nhiêu? Nhiệt độ đầu ra chất lỏng thứ cấp 80°C nên được vẽ là điểm B trong Hình 13.5.4, trong khi nhiệt độ đầu vào chất lỏng thứ cấp ở tải đầy đủ 25°C nên được vẽ là điểm C.

Độ nâng trong đường ngưng tụ 10 m tạo ra áp suất ngược 1 bar, ngoài áp suất 1 bar g trong hệ thống ngưng tụ. Do đó, tổng áp suất ngược hệ thống là 2 bar g. Vì nhiệt độ bão hòa của hơi ở 2 bar g là 135°C, đường ngang DE đại diện cho áp suất ngược được thêm vào ở nhiệt độ này.

Biểu đồ đình trệ trong Hình 13.5.4 cho thấy tỷ lệ phần trăm tải nhiệt tại điểm đình trệ (Điểm F) là khoảng 61%. Phép tính toán học có thể được xác nhận bằng cách sử dụng Phương trình 13.5.1: 2. Nhiệt độ đầu vào thứ cấp tại điểm đình trệ là bao nhiêu? Biểu đồ đình trệ trong Hình 13.5.4 cũng cho thấy nhiệt độ đầu vào tại điểm đình trệ (Điểm G) là khoảng 46°C hoặc 47°C. Phép tính toán học có thể được xác nhận bằng cách sử dụng Phương trình 13.4.1: