- Lưu lượng thứ cấp thay đổi - Nhiệt độ đầu vào không đổi - Nhiệt độ đầu ra không đổi
Lưu lượng thay đổi với nhiệt độ đầu vào/đầu ra không đổi
Không phải tất cả bộ trao đổi nhiệt đều yêu cầu hoạt động với lưu lượng thứ cấp không đổi. Các ứng dụng điển hình có thể bao gồm cung cấp nước nóng cho các quá trình theo mẻ như bể và thùng. Việc cung cấp nước nóng cho mỗi bể được điều khiển bằng van bi đóng-mở hoặc van cầu điều chỉnh; không có nước tuần hoàn trở lại bộ trao đổi nhiệt. Nước bổ sung lạnh đơn giản được làm nóng theo nhu cầu nước nóng, như mô tả trong Hình 13.6.1. Van điều khiển điều chỉnh trên cấp hơi đến bộ trao đổi nhiệt điều chỉnh nhiệt độ nước nóng được lấy ra. Nước bổ sung lạnh có thể được cung cấp từ đường ống chính có áp lực, và nhiệt độ của nó có thể thay đổi theo mùa. Nhiệt độ thấp nhất có thể xảy ra cần được xem xét khi đánh giá điều kiện stall.
Biểu đồ stall cũng có thể được sử dụng trong các kiểu lắp đặt này, nhưng phương pháp xây dựng cho bộ trao nhiệt vỏ và ống hơi khác so với phương pháp dùng cho lưu lượng thứ cấp không đổi. Phương pháp này được mô tả dưới đây.
Phần đầu tiên của phương pháp này rất giống với Ví dụ 13.5.1. Tham chiếu đến Hình 13.6.2, nhiệt độ hơi trong bộ trao đổi nhiệt ở điều kiện tải đầy (Điểm A) cần được đánh dấu trên trục dọc bên trái. Nhiệt độ đầu ra mong muốn của chất lỏng thứ cấp sau đó cần được đánh dấu trên trục dọc bên phải (Điểm B).
Nhiệt độ đầu vào của chất lỏng thứ cấp (Điểm C) cũng cần được đánh dấu trên trục dọc bên trái.
Đường ngang đại diện cho áp suất phản hồi của hệ thống cũng phải được đánh dấu trên biểu đồ này. Nhiệt độ này cần được đánh dấu trên trục dọc bên phải tại điểm D, với một đường thẳng nối nó đến cùng nhiệt độ trên trục dọc bên trái tại điểm E.
Tham chiếu đến Hình 13.6.3, đường tải thứ cấp BC cần được vẽ nối các điểm B và C. Sau đó một đường ngang cần được vẽ từ nơi BC cắt tọa độ 50% tải, đến trục phải. Đường này đại diện cho nhiệt độ trung bình của chất lỏng thứ cấp, và được hiển thị là điểm F.
Nhiệt độ trung bình của chất lỏng thứ cấp điểm F sau đó cần được nối bằng đường thẳng chéo đến nhiệt độ hơi điểm A trong bộ trao đổi nhiệt ở tải đầy, tạo thành đường AF.
Đường áp suất phản hồi DE sẽ cắt đường hơi AF, hoặc nằm phía trên điểm A trên biểu đồ. Giao điểm giữa các đường AF và DE đánh dấu điểm stall, nơi áp suất hơi và áp suất phản hồi bằng nhau. Một đường dọc có thể được kẻ xuống từ điểm stall, để chỉ ra khi nào điều kiện stall xảy ra.
Điểm mà đường dọc này cắt trục ngang dưới (Điểm G) nên đánh dấu phần trăm tải. Như trong ví dụ trước, nếu đường DE nằm trên điểm A, stall xảy ra trong tất cả các điều kiện tải.
Phần trăm tải stall cũng có thể được tính bằng Phương trình 13.6.1:
Nhiệt độ hơi tối thiểu
Cần lưu ý rằng nhiệt độ hơi hoạt động thấp nhất bằng nhiệt độ đặt tại điểm B. Điều này xảy ra ở 70°C trong biểu đồ stall, Hình 13.6.4, và được đại diện bởi điểm H trên đường hơi AF.
Trong thực tế, khi tải nhiệt giảm, và nhiệt độ hơi tiến gần nhiệt độ điều khiển thứ cấp tại điểm H, sự thay đổi nhiệt độ hơi xảy ra chậm hơn thay vì thay đổi nhanh được đề xuất tại điểm H trong Hình 13.6.4. Nhiệt độ hơi có xu hướng giảm theo cách tương tự như thể hiện trong Hình 13.6.5. Khó và không cần thiết phải vẽ đường này trên biểu đồ stall, trong khi Hình 13.6.4 thực tế và dễ sử dụng.
Tham chiếu đến Hình 13.6.4, có thể thấy trong ví dụ này rằng nhiệt độ hơi ở bất kỳ tải nào dưới 37% là 70°C. Thực tế, sự giảm dần của nhiệt độ hơi giống hơn với Hình 13.6.5, nhưng sự khác biệt nhỏ đến mức không đáng kể trong việc chọn và định cỡ thiết bị xả ngưng.
Ví dụ 13.6.1
Áp suất hơi bên trong bộ trao nhiệt vỏ và ống với lưu lượng thứ cấp thay đổi ở tải đầy là 8 bar g, áp suất trong đường ngưng tụ là 0,5 bar g, và có độ nâng 7 mét sau bẫy hơi. Ở tải đầy, chất lỏng thứ cấp đi vào bộ trao đổi nhiệt ở 30°C và rời bộ trao đổi nhiệt ở 90°C với lưu lượng 3,64 L / s.
Phần trăm tải tại stall là bao nhiêu, và lưu lượng thứ cấp qua bộ trao đổi nhiệt tại stall là bao nhiêu?
Nhiệt độ bão hòa của hơi ở 8 bar g là 175°C. Do đó nhiệt độ hơi trong bộ trao đổi nhiệt ở tải đầy là 175°C. Giá trị này cần được vẽ là điểm A trong Hình 13.6.6.
Nhiệt độ đầu ra chất lỏng thứ cấp 90°C cần được vẽ là điểm B, trong khi nhiệt độ đầu vào chất lỏng thứ cấp 30°C cần được vẽ là điểm C.
Độ nâng trong đường ngưng tụ 7 m tạo ra hiệu áp suất 0,7 bar, cộng thêm áp suất 0,5 bar g trong đường ngưng tụ. Do đó, tổng áp suất phản hồi hệ thống là 1,2 bar g. Vì nhiệt độ bão hòa của hơi ở 1,2 bar g là 123°C, đường ngang DE đại diện cho áp suất phản hồi được vẽ ở nhiệt độ này trong Hình 13.6.6.
Trong ví dụ này phần trăm tải (Điểm G) xấp xỉ 55%. Điều này có nghĩa là lưu lượng chất lỏng thứ cấp phải giảm xuống 55% của lưu lượng tối đa để stall xảy ra, tức là 55% của 3,64 L / s = 2 L / s. Điều này có thể được xác minh bằng toán học bằng cách sử dụng Phương trình 13.6.1.
Hầu hết các ứng dụng bộ trao đổi nhiệt sẽ là lưu lượng thay đổi hoặc nhiệt độ thay đổi như mô tả ở trên và trong các Module trước đó trong Khối 13.
Tuy nhiên, cũng có thể có những trường hợp mà cả lưu lượng và nhiệt độ đầu vào của chất lỏng thứ cấp đều thay đổi. Trong những ví dụ này, việc xác định hiệu ứng kết hợp của chúng bằng cách diễn giải biểu đồ stall trở nên khó khăn hơn. Các hệ thống như vậy có thể được phân tích bằng cách so sánh kết quả từ cả hai phương pháp được trình bày ở trên và sử dụng trường hợp xấu nhất.