Nghiên cứu kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải để gia nhiệt không khí

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ NHIỆT THẢI VÀ VIỆC THU HỒI NHIỆT THẢI

1.1.1. KHÁI NIỆM CHUNG

1.1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC THU HỒI NHIỆT THẢI

1.1.2.1. Lượng nhiệt thu hồi

1.1.2.2. Nhiệt thế nguồn nhiệt

1.1.2.3. Thành phần hóa học của nhiệt thải

1.1.2.4. Nhiệt độ tối thiểu cho phép

1.1.2.5. Mục đích, quy mô công nghệ và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

1.2. TỔNG QUAN VỀ ỐNG NHIỆT VÀ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG

1.2.1. Cấu tạo vào nguyên lý làm việc

1.2.2. Ưu điểm của ống nhiệt

1.2.3. Môi chất làm việc trong ống nhiệt

1.2.4. Vật liệu làm ống nhiệt

1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI

1.4. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG Ở TRONG NƯỚC

1.5. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG NHIỆT

1.5.1. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRUYỀN THỐNG

1.5.1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn

1.5.1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt

1.5.1.3. Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp

1.6. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG NHIỆT

1.7. KẾT LUẬN

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỐNG NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG NHIỆT ĐỂ TẬN DỤNG NHIỆT THẢI

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG

2.1.1. Khái niệm chung

2.1.2. Chênh lệch áp suất do lực trọng trường

2.1.3. Ứng suất bề mặt và hiện tượng dính ướt

2.1.4. Tổn thất áp suất dòng hơi

2.2. CÔNG SUẤT NHIỆT VÀ GIỚI HẠN CÔNG SUẤT CỦA ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG

2.2.1. Công suất nhiệt của ống nhiệt trọng trường

2.2.2. Các loại giới hạn công suất của ống nhiệt trọng trường

2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG NHIỆT ĐỂ TẬN DỤNG NHIỆT THẢI NHÀ MÁY

2.4. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

2.4.1. Phương trình cân bằng nhiệt

2.4.2. Phương trình truyền nhiệt

2.5. THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

2.6. TRỞ KHÁNG THỦY LỰC CỦA THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ CHO ỐNG NHIỆT TRỌNG TRƯỜNG

3.1. LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ ỐNG NHIỆT

3.2. THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA ỐNG NHIỆT

3.3. LỰA CHỌN MÔI CHẤT NẠP

3.4. LỰA CHỌN VẬT LIỆU LÀM ỐNG

3.5. XÂY DỰNG MỘT SỐ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ỐNG NHIỆT

3.5.1. LƯU ĐỒ CỦA CHƯƠNG TRÌNH

3.5.2. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA CỦA CHƯƠNG TRÌNH

3.6. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ỐNG NHIỆT

3.7. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ỐNG NHIỆT ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA ỐNG NHIỆT

3.7.1. ĐIỀU KIỆN ĐỂ ỐNG NHIỆT HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG

3.7.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ GIÓ ĐẾN HỆ SỐ TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU CỦA KHÓI VÀ KHÔNG KHÍ

3.7.3. ĐÁNH GIÁ CÁC THÀNH PHẦN NHIỆT TRỞ CỦA ỐNG NHIỆT

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ỐNG NHIỆT

4.1. GIA CÔNG VÀ CHẾ TẠO ỐNG NHIỆT

4.2. NẠP MÔI CHẤT VÀO TRONG ỐNG NHIỆT

4.3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ỐNG NHIỆT

4.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN

4.4.1. SỰ PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ DỌC CHIỀU DÀI ỐNG

4.4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NẠP ĐẾN HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA ỐNG NHIỆT

4.4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC NGHIÊNG ĐẾN HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA ỐNG NHIỆT

5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG NHIỆT ĐỂ TẬN DỤNG NHIỆT KHÓI THẢI NHÀ MÁY

5.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN

5.1.1. KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ VÀ RA KHỎI THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

5.1.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ GIÓ ĐẾN HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

5.1.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ DÀN CÁNH

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1. KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Nghiên cứu kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải

Nghiên cứu kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải bằng ống nhiệt trọng trường nhằm gia nhiệt không khí là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ nhiệt. Nhiệt khói thải từ các quá trình công nghiệp thường bị lãng phí, gây tổn thất năng lượng và ô nhiễm môi trường. Việc thu hồi và tái sử dụng nguồn nhiệt này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao hiệu suất năng lượng. Công nghệ xử lý khói thải hiện nay đang được phát triển mạnh mẽ, với mục tiêu tối ưu hóa năng lượng tái tạo và giảm thiểu ô nhiễm. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phân tích hiệu quả của việc sử dụng ống nhiệt trọng trường trong việc thu hồi nhiệt khói thải để gia nhiệt không khí, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện và ứng dụng thực tiễn.

II. Cơ sở lý thuyết về ống nhiệt trọng trường

Ống nhiệt trọng trường là thiết bị chuyển giao nhiệt hiệu quả, sử dụng nguyên lý đối lưu và bốc hơi để truyền nhiệt từ nguồn nóng đến nguồn lạnh. Hệ thống sưởi ấm bằng ống nhiệt có thể đạt được hiệu suất cao nhờ vào khả năng truyền nhiệt nhanh chóng và hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy, việc lựa chọn môi chất làm việc bên trong ống nhiệt ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hoạt động. Các yếu tố như tỷ lệ nạp, góc nghiêng và nhiệt độ hoạt động là những yếu tố quan trọng cần được tối ưu hóa để đạt hiệu suất tối đa. Đặc biệt, việc cải thiện hiệu quả năng lượng trong các hệ thống này không chỉ giảm thiểu chi phí vận hành mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm từ khí thải công nghiệp.

2.1 Nguyên lý hoạt động của ống nhiệt

Nguyên lý hoạt động của ống nhiệt trọng trường dựa trên sự thay đổi trạng thái của môi chất bên trong ống. Khi môi chất ở trạng thái lỏng tiếp xúc với nhiệt độ cao, nó sẽ bốc hơi và di chuyển lên phần trên của ống. Tại đây, môi chất sẽ giải phóng nhiệt và ngưng tụ thành dạng lỏng, sau đó trở về phần dưới để tiếp tục chu trình. Hiệu suất năng lượng của hệ thống này được cải thiện đáng kể nhờ vào khả năng truyền nhiệt liên tục và hiệu quả. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, bằng cách tối ưu hóa các thông số thiết kế của ống nhiệt, có thể đạt được hiệu suất năng lượng lên đến 90%.

III. Ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải

Kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải bằng ống nhiệt trọng trường đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Các nhà máy sản xuất, đặc biệt là trong ngành luyện kim và sản xuất năng lượng, đã triển khai hệ thống này để gia nhiệt không khí và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần vào việc giảm thiểu lượng khí thải công nghiệp ra môi trường. Hệ thống này cũng được xem là một giải pháp bền vững trong việc phát triển năng lượng tái tạo, giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ này trong các nhà máy có thể giảm tới 30% lượng nhiệt độ không khí thải ra, đồng thời cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị.

3.1 Lợi ích kinh tế và môi trường

Việc áp dụng kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn có tác động tích cực đến môi trường. Các nhà máy có thể giảm đáng kể chi phí năng lượng nhờ vào việc sử dụng lại nguồn nhiệt thải. Hơn nữa, việc giảm thiểu lượng nhiệt độ không khí thải ra không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Nghiên cứu cho thấy, việc đầu tư vào công nghệ này sẽ mang lại lợi nhuận cao trong dài hạn, đồng thời góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.

IV. Kết luận và kiến nghị

Kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải bằng ống nhiệt trọng trường đang cho thấy tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất năng lượng và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng công nghệ này có thể giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm chi phí cho các nhà máy. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa các thông số thiết kế và cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống. Các kiến nghị cho việc phát triển công nghệ này bao gồm việc nâng cao nhận thức về năng lượng tái tạo, khuyến khích đầu tư vào công nghệ mới và phát triển các chính sách hỗ trợ cho việc ứng dụng kỹ thuật này trong các ngành công nghiệp.

Luận văn thạc sĩ về kỹ thuật tận dụng nhiệt khói thải cho không khí