CHƯƠNG I. Tổng quan thiết bị trao đổi nhiệt 1. Khái niệm thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị trao đổi nhiệt là phương tiện dùng để tiến hành các quá trình trao đổi nhiệt giữa các chất tải nhiệt có nhiệt độ khác nhau. Trong kỹ thuật, thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các quá trình công nghệ ví dụ như: lò hơi để sản sinh hơi nước, thiết bị ngưng tụ và bốc hơi trong thiết bị lạnh, thiết bị hồi nhiệt, tháp giải nhiệt, bình làm mát, tủ cấp đông… Thường phân ra hai loại: thiết bị trao đổi nhiệt liên tục (bình ngưng, calorife) và thiết bị làm việc theo chu kỳ (nồi nấu, thiết bị sấy theo mẻ).
Đối với thiết bị trao đổi nhiệt cần đucowj thỏa mãn các yêu cầu sau: – Đáp ứng nhu cầu công nghệ , hiệu suất truyền nhiệt cao, thiết bị có khả năng tự điều chỉnh. – Tăng cường trao đổi nhiệt bằng cách tăng hệ số tỏa nhiệt α và tăng sự chệnh lệch nhiệt độ giữa các lưu thể – Hiệu suất kinh tế cao. Vấn đề này liên quan đến việc chọn loại thiết bị nào cho một quá trình cụ thể là phù hợp nhất và ít lãng phí nhất. Ngoài ra còn cần phải chú ý tận dụng nhiệt thải của quá trình khác để tiến hành trao đổi nhiệt.
– Thời gian làm việc ổn định, an toàn, kết cấu gọn nhẹ, dễ vận hành lắp đặt, sữa chữa, lau chùi và vệ sinh thuận tiện. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt theo công dụng – Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm (Ví dụ nồi nấu, lò hơi). – Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường (Ví dụ tháp giải nhiệt nước, bình làm mát dầu) – Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ sản phẩm đến nhiệt độ nhỏ hơn môi trường (Ví dụ tủ cấp đông, tủ lạnh). Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt theo nguyên lý làm việc – Thiết bị trao đổi nhiệt tiếp xúc (hay hỗn hợp), là loại thiết bị trao đổi nhiệt trong đó chất gia công và môi chất tiếp xúc nhau, thực hiện cả quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, tạo ra một hỗn hợp.
Ví dụ bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi.S Hồ Tấn Thành KHOA.boc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat KHOA.boc Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học – Thiết bị trao đổi nhiệt hồi nhiệt, là loại thiết bị TĐN có mặt trao đổi nhiệt được quay, khi tiếp xúc chất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt toả nhiệt. Quá trình TĐN là không ổn định và trong mặt trao đổi nhiệt có sự dao động nhiệt. Ví dụ: bộ sấy không khí quay trong lò hơi nhà máy nhiệt điện. −¿Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách rắn ngăn cách chất lỏng nóng và chất lỏng lạnh và 2 chất lỏng trao đổi nhiệt theo kiểu truyền nhiệt.
Loại thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn bảo đảm độ kín tuyệt đối giữa hai chất, làm cho chất gia công được tinh khiết và vệ sinh, an toàn, do đó được sử dụng rộng rãi trong mọi công nghệ. −¿Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt, là loại thiết bị trao đổi nhiệt dùng ống nhiệt để truyền tải nhiệt từ chất lỏng nóng đến chất lỏng lạnh. Môi chất trong các ống nhiệt nhân nhiệt từ chất lỏng 1, sôi và hoá hơi thành hơi bão hoà khô, truyền đến vùng tiếp xúc chất lỏng 2, ngưng thành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình. Trong ống nhiệt, môi chất sôi, ngưng và chuyển động tuần hoàn, tải 1 lượng nhiệt lớn từ chất lỏng 1 đến chất lỏng 2.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng nồi hai vỏ Hình 1. 1 Thiết bị trao đổi nhiệt nồi hai vỏ 8 GVHD: Th.S Hồ Tấn Thành KHOA.boc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat KHOA.boc Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Cấu tạo: vỏ ngoài được ghép chắc chắn với vỏ thiết bị bằng mặt bích (hoặc hàn liền), giữa hai lớp vỏ tạo thành khoảng trống kín, chất tải nhiệt sẽ vào khoảng trống đó để thực hiện đun nóng hoặc làm nguội. Quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện qua bề mặt vỏ trong thiết bị bao bởi vỏ ngoài. Phần lớn các thiết bị hai vỏ dùng hơi nước nóng ngưng tụ ở không gian giữa hai vỏ để cấp nhiệt cho dung dịch trong vỏ.
cũng có thể cho nước lạnh hoặc dung dịch tải lạnh đi qua không gian giữa hai vỏ để làm lạnh dung dịch ở trong vỏ trong. Để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt ta lắp thêm cánh khuấy cho dung dịch ở vỏ trong. Quá trình làm việc của thiết bị có thể là liên tục hoặc gián đoạn. Để thiết bị sử dụng được cho chất tải nhiệt có áp suất cao hơn ta có thể chế tạo thành thiết bị theo cơ cấu đặc biệt.
Thiết bị có ống xoắn hàn bên ngoài. Chiều cao của vỏ ngoài không được thấp hơn mực chất lỏng trong thiết bị. Thông thường các loại thiết bị vỏ bọc ngoài có bề mặt truyền nhiệt không quá 10 m 2, và áp suất làm việc của hơi đốt không quá 10at −¿Ưu điểm: Ứng dụng rộng rãi trong quá trình vừa gia nhiệt vừa khuấy, có thể làm sạch bề mặt trao đổi nhiệt ở không gian 2 vỏ bằng cơ học. −¿Nhược điểm: Việc bịt kín khó khăn và đắt tiền, không chịu được áp suất lớn.
Tổng quan về matlab 1. Giới thiệu về matlab MATLAB hay còn gọi là matrix laboratory (ma trận thí nghiệm) là một môi trường đa mô hình tính toán số và lập trình được phát triển bởi MathWorks. MATLAB cho phép thao tác ma trận, vẽ đồ thị dựa theo công thức và dữ liệu, thực hiện các thuật toán, sáng tạo giao diện và tương tác với chương trình được viết bởi các ngôn ngữ lập trình khác. Mặc dù MATLAB ban đầu được dự định để tính toán số nhưng các tiện ích tùy chọn sử dụng phần mềm tính toán số học MUPAD cho phép tiếp cận đến những khả năng tính toán số học.
Ngoài ra còn có Simulink, bổ sung mô phỏng đa miền đồ họa và thiết kế dựa trên mô hình cho các hệ nhiệt động và nhúng. Tính đến năm 2020, MATLAB có hơn 4 triệu người dùng trên toàn thế giới. Người dùng MATLAB đến từ nhiều nền tảng khác nhau về kỹ thuật, khoa học và kinh tế. MATLAB là viết tắt từ “MATrix LABoratory”, được Cleve Moler phát minh vào cuối thập niền 1970, và sau đó là chủ nhiệm khoa máy tính Đại học New Mexico, được phát triển bắt đầu vào cuối những năm 1970.
Ông thiết kế nó để đưa cho học sinh truy cập vào LINPACK và EISPACK mà không học Fortran. Điều này đã lan đến những trường đại học khác và tìm thấy một lượng khán giả mạnh mẽ trong cộng đồng 9 GVHD: Th.S Hồ Tấn Thành KHOA.boc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat KHOA.boc Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học toán học ứng dụng. Jack Little, một kĩ sư đã viết lại MATLAB bằng ngôn ngữ C và nó được xây dựng thêm các thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống hộp công cụ (tool box), mô phỏng,… Jack xây dựng MATLAB trở thành mô hình ngôn ngữ lập trình trên cơ sở ma trận. Steve Bangert là người đã viết trình thông dịch cho MATLAB.
Công việc này kéo dài gần 1 năm rưỡi. Sau này, Jack Little kết hợp với Moler và Steve Bangert quyết định đưa MATLAB thành dự án thương mại – công ty The MathWorks ra đời thời gian này – năm 1984. 2 Chân dung của Cleve Moler và Jack Little (từ trái sang phải) – hai người đồng sáng lập ra phần mềm MATLAB 1. Ứng dụng của phần mềm matlab MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công ty MathWorks thiết kế.
MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác.S Hồ Tấn Thành KHOA.boc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat KHOA.boc Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Hình 1. 3 Biểu tượng của phần mềm MATLAB Thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật. MATLAB được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm xử lý tín hiệu và ảnh, truyền thông, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mô hình tài chính, hay tính toán sinh học. Với hàng triệu kĩ sư và nhà khoa học làm việc trong môi trường công nghiệp cũng như ở môi trường hàn lâm, MATLAB là ngôn ngữ của tính toán khoa học.
Ứng dụng MATLAB được xây dựng dựa trên ngôn ngữ lập trình MATLAB. Ứng dụng thường xuyên sử dụng trong MATLAB liên quan đền việc sử dụng “Command Window” như là một vỏ toán học tương tác hoặc những tệp tin thực thi có chứa các lệnh MATLAB. Các ứng dụng của MATLAB bao gồm: ‒ Tính toán số: Tính toán số xử lý những giá trị kiểu số và dựa vào những tính toán vector và ma trận. Nó cũng sử dụng rộng rãi đồ họa máy tính, bao gồm các giải trình đồ họa tương tác với các thuật toán số.
‒ Phân tích dữ liệu và trực quan hóa : Nó cho phép phân tích và trực quan hóa dữ liệu trong một bộ phận. Dữ liệu từ những tệp tin khác nhau có thể được truy cập đồng thời khi sử dụng phần mềm này. ‒ Phát triển chương trình và thuật toán: Đó là chương trình máy tính cấp cao được cân nhắc tốt hơn cho việc sáng tạo ra những ngôn ngữ thế hệ thứ 3 như C,C++ và Java. Bạn có thể viết và phát triển những phần mềm nhanh hơn bằng việc sử dụng vector và ma trận.
Điều này có thể cho kết quả ngay lập tức thông qua việc kết hợp tương tác.S Hồ Tấn Thành KHOA.boc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat KHOA.boc Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học ‒ Phát triển ứng dụng: Những ứng dụng và thành phần có thể được triển khai cho nhiều nền tảng khác nhau. Sử dụng các hàm MATLAB, giao diện gười dùng đồ họa có thể được tạo rất dễ dàng. Có thể tạo một ứng dụng có giao diện tích hợp. 4 Cửa sổ command window của MATLAB 1.
Các tính năng của matlab MATLAB là ngôn ngữ lập trình cao cấp, cho phép tính toán các con số, hình dung và phát triển ứng dụng.