Giáo trình mô đun Thiết bị trao đổi nhiệt - Nghề: Khai thác máy tàu biển
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU BIỂN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
Hải Phòng, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Thiết bị trao đổi nhiệt là môn học chuyên môn nghề rất quan trọng thuộc các
môn học, mô đun đào tạo nghề. Giáo trình này gồm 5 bài nhằm cung cấp cho học
viên các kiến thức lý thuyết về các thiết bị trao đổi nhiệt trên tàu thủy. Ngoài ra,
giáo trình còn đưa ra các biện pháp vận hành, khai thác an toàn, hiệu quả nhất.
Đồng thời cũng giới thiệu những hư hỏng thường gặp và đưa ra các biện pháp bảo
dưỡng, sửa chữa cơ bản nhất.
Các thiết bị trao đổi nhiệt thường gặp trên tàu thủy: Bầu làm mát (bầu bầu
làm mát); bầu ngưng tụ; bầu hâm và thiết bị trưng cất nước ngọtđược lắp đặt
trong các hệ thống như: Hệ thống làm mát nước; hệ thống làm mát dầu nhờn; hệ
thống lạnh, điều hòa không khí; hệ thống hâm nhiên liệu (FO); hệ thống nước sinh
hoạt.
Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu trong
và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế. Mặc dù có nhiều cố gắng,
nhưng không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của
độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chia sẻ của tập thể giáo viên Khoa Máy
Khai thác đã có những góp ý quý báu để giáo trình được hoàn thiện.
Hải Phòng, ngày16 tháng 10 năm 2017
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Th.s Trần Xuân Biển
3
MỤC LỤC
Nội dung
TT
1
Trang
Tuyên bố bản quyền
Lời giới thiệu
Mục lục
2
3
4
5
2
3
Bảng danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên
4
nhành
5
6
Danh mục bảng biểu
5
6
Danh mục hình vẽ
Nội dung
8
Bài 1. Khai quát về thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy
Bài 2. Bầu ngưng tụ
9
14
30
41
59
69
7
8
Bài 3: Bầu Hâm
Bài 4: Bầu bầu làm mát
Bài 5. Thiết bị chưng cất nước ngọt
Tài liệu tham khảo
4
BẢNGDANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ CHUYÊN
NGÀNH
Ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên
Giải thích
ngành
BLM
Bầu làm mát
LM
Làm mát
TBTĐN
ĐHHH
NXB
Thiết bị trao đổi nhiệt
Đại học Hàng hải
Nhà xuất bản
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Tt
Tên bảng, biểu
Trang
1
Bảng 1. Một số hư hỏng thường gặp của bầu làm mát,
56
nguyên nhân và biện pháp khắc phục
2
Bảng 2. Một số hư hỏng thường gặp của thiết bị chưng cất
nước ngọt tàu thủy, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
63
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Thứ tự
Tên hình vẽ
Trang
11
1
2
3
4
Hình 1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
Hình 1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.
Hình 2.1. Phân loại bầu ngưng theo quá trình trao đổi nhiệt
11
15
Hình 2.2. Phân loại bầu ngưng theo chiều chuyển động nước
làm mát.
15
5
6
Hình 2.3. Phân loại bầu ngưng theo quá trình trao đổi nhiệt
Hình 2.4. Cấu tạo bầu ngưng hơi nước
16
17
18
18
19
20
22
22
7
Hình 2.5. Lắp ghép mặt sàng bầu ngưng
Hình 2.6. Nắp bầu ngưng
8
9
Hình 2.7: Lắp ghép ống lên mặt sàng
10
11
12
Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý của bầu ngưng hơi nước
Hình 2.9. Đặc tính của bầu ngưng khi thay đổi phụ tải.
Hình 2.10. Đặc tính bầu ngưng khi thay đổi lượng không khí
hút ra.
13
Hình 2.11. Kiểm tra miếng kẽm chống ăn mòn ở nắp bầu
25
ngưng.
14
15
16
Hình 2.12. Lớp cáu cặn bám trên bề mặt trao nhiệt.
Hình 2.13. Vệ sinh bầu ngưng bằng chổi chuyên dụng.
26
27
28
Hình 2.14. Ống và mặt sàng trước và sau khi được ngâm hóa
chất tẩy rửa.
19
20
21
22
23
24
25
Hình 3.1. Cấu tạo mặt sàng bầu hâm
Hình 3.2. Cấu tạo nắp bầu hâm
32
33
34
37
37
38
38
Hình 3.3. Sơ đồ cấu tạo bầu hâm dầu
Hình 3.4. Xác định bề dày lớp cáu cặn bầu hâm
Hình 3.5. Dụng cụ tẩy lớp cáu cặn bầu hâm
Hình 3.6.Sơ đồ bơm tuần hoàn hóa chất
Hình 3.7. Kiểm tra và xử lý lớp cáu cặn bám trên các bề mặt
6
trao đổi nhiệt
28
29
30
31
32
Hình 4.1. Cấu tạo bầu làm mát dạng ống
Hình 4.2. Kết cấu các bộ phận bầu làm mát dạng ống
Hình 4.3. Kết cấu bầu làm mát dầu nhờn (dạng ống)
Hình 4.4. Kết cấu bầu làm mát dạng tấm
42
43
44
46
46
Hình 4.5. Kết cấu các tấmvà cách bố trí kênh trên bề mặt trao
đổi nhiệt
33
34
Hình 4.6. Nguyên lý trao nhiệt giữa 2 chất lỏng trong bầu làm
mát dạng tấm
47
47
Hình 4.7.Gioăng cao su lắp giữa các tấm của bầu làm mát dạng
tấm
35
36
37
38
39
40
41
42
44
Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bầu làm mát dạng tấm
Hình 4.9. Chuẩn bị tháo bầu làm mát
48
50
51
53
54
55
55
56
61
Hình 4.10. Đặt ruột của bầu làm mát lên giá đỡ sau khi tháo
Hình 4.11. Đút nút các ống sau khi phát hiện bị bục
Hình 4.12. Chuẩn bị tháo bầu làm mát dạng tấm
Hình 4.13. Tháo bầu làm mát dạng tấm
Hình 4.14. Kiểm tra, sửa chữa sinh hàn dạng tấm
Hình 4.15. Kiểm tra kín bầu làm mát dạng tấm sau sửa chữa
Hình 5.1. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị chưng cất nước ngọt
7
GIÁO TRÌNH MÔĐUN: THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Tên mô đun: Thiết bị trao đổi nhiệt
Mã mô đun: MĐ27
Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành: 36 giờ;
Kiểm tra: 04 giờ)
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí: Môn học được thực hiện sau khi học xong các môn học, mô đun:
Động cơ đốt trong; Trang trí Hệ động lực Diesel tàu thủy.
- Tính chất: Thiết bị trao đổi nhiệt là mô đun chuyên ngành này nhằm trang bị
cho sinh viên kiến thức, kỹ năng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vận hành và khai
thác hiệu quả các thiết bị trao đổi nhiệt trên tàu thuỷ.
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun:
+ Trang bị kiến thức cho người học về thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy;
+ Tạo kỹ năng nhận biết, vận hành, bảo dưỡng sửa chữa các thiết bị trao đổi
nhiệt tàu thủy.
Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức: Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động;Quy trình vận
hành và theo dõi sự hoạt động; Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa của các thiết bị trao
đổi nhiệttrên tàu.
- Kỹ năng:Vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa được các thiết bị trao đổi nhiệt
tầu thủy theo đúng quy trình đảm bảo an toàn và hiệu quả cao nhất.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có kiến thức tổng hợp về vận hành và bảo
trì, sửa chữa thiết bị, luôn tuân thủ các quy tắc an toàn, vệ sinh lao động và bảo vệ
môi trường.
Nội dung mô đun:
8
BÀI 1.KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TÀU THỦY
Mã Bài:MĐ.6840111.27.01
Giới thiệu:
Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện sự trao đổi nhiệt giữa
chất cần trao đổi nhiệt với chất mang nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp.
Mục tiêu:
- Kiến thức:Trình bày được công dụng và cách phân loại của các thiết bị trao
đổi nhiệt dưới tàu thuỷ.
- Kỹ năng: Nhận biếtvà biết so sánh đặc điểm về cấu tạo cũng như nguyên lý
hoạt động của các thiết bị trao đổi nhiệt nhanh nhất.
- Năng lực tự chủvà trách nhiệm: Có khả năng làm việc độc lập, làm việc
nhóm, luôn tuân thủ các quy tắc an toàn, vệ sinh lao động và bảo vệ môi trường.
Nội dung chính:
1. Khái niệm về các thiết bị trao đổi nhiệttàu thủy
Thiết bị trao đổi nhiệttàu thủy là thiết bị được lắp đặt trên tàu thủy dùng để
truyền nhiệt từ chất mang nhiệt có nhiệt độ cao sang chất mang nhiệt có nhiệt độ
thấp. Thiết bị trao đổi nhiệt lắp đặt trên tàu thủy chủ yếu là thiết bị trao đổi nhiệt
kiểu bề mặt, nghĩa là các chất mang nhiệt được ngăn cách với nhau qua bề mặt rắn.
2. Công dụng và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt
1.2.Công dụng thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy
Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu nói chung và thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy nói
riêng được sử dụngrộng rãi nhất trong tất cả các ngành công nghiệp, trong đó có
lĩnh vực máy tàu thủy. Ứng dụng của thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy:
- Hâm nóng nhiên liệu nặng (HFO) trước khi cấp vào cho động cơ Diesel và
nồi hơi;
- Hâm nước cấp cho nồi hơi;
- Sấy nóng không khí trước khi cấp vào buồng đốt nồi hơi;
- Làm mát dầu bôi trơn cho động cơ và các thiết bị máy móc phụ;
- Làm mát nước ngọt tuần hoàn làm mát cho động cơ;
- Làm mát gió tăng áp cho động cơ Diesel;
- Làm mát không khí nén trước khi nạp vào chai gió;
9
- Làm ngưng tụ hơi nước và công chất lạnh;
- Phục vụ cho sinh hoạt thuyền viên như làm mát không khí về mùa hè, sưởi
nóng không khí về mùa đông, hâm nóng nước sinh hoạt.
1.3. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệttàu thủy
Thiết bị trao đổi nhiệt được lắp đặt trên tàu thủy có rất nhiều chủng loại và
mẫu mã khác nhau, tuy nhiên có thể phân thành một số loại như sau:
- Phân loạitheo chiều chuyển động của môi chất: loại cùng chiều, loại ngược
chiều;
- Phân loạitheo công dụng của thiết bị: bình ngưng, bình bốc hơi, bình làm
mát, bầu hâm, thiết bị chưng cất….;
- Phân loạitheo sự hoạt động của môi chất: môi chất trong thiết bị hoạt động
theo chu kỳ hoặc liên tục;
- Phân loạitheo nguyên lý làm việc của thiết bị:
+ Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn hoạt động liên tục;
+ Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động theo chu kỳ;
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt;
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt;
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tiếp xúc;
+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp.
3.Một sꢀ thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng ở trên tàu thủy
3.1.Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ꢀng
Đây là thiết bị trao nhiệt mà trong đó các công chất trao đổi nhiệt với nhau
thông qua các vách trụ (ống), ước tính có tới 60% số thiết bị trao đổi nhiệt hiện nay
là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống. Các chất lỏng thường có hệ số toả nhiệt chênh
nhau không lớn, do vậy dạng thiết bị trao nhiệt dạng này thường có diện tích trao
nhiệt về phía chất nóng và chất lạnh bằng nhau.
Để tránh sự kết tủa của các muối bám lên bề mặt ống, làm giảm sự trao đổi
nhiệt thì nhiệt độ của nước ra khỏi bầu phải nhỏ hơn 550C.
Trên tàu thuỷ thiết bị trao nhiệt giữa chất lỏng với chất lỏng thường là các
bầu làm mát nước, bầu làm mát dầu nhờn, chúng thường được cấu tạo thành các
khối hình trụ, bên trong là các cụm ông, hai đầu của cụm ống được gắn cứng trên
hai mặt sàng, ở giữa là các vách ngăn. Việc bố trí lối đi của các chất trao nhiệt
10
thường cho chất trao chất trao nhiệt kém đi ngoài ống còn chất trao nhiệt có độ tinh
khiết đi trong ống.
Hình 1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
3.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là thiết bị trao nhiệt mà trong đó các công
chất trao đổi nhiệt với nhau thông qua các vách phẳng (tấm),gồm nhiều tấm kim
loại xếp với nhau. Giữa các tấm kim loại có gioăng làm kín thường làm bằng cao
su. Các tấm được dập gợn sóng.
Hình 1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.
11
Môi chất nóng và nước làm mát được bố trí đi xen kẽ nhau trong các rãnh
giữa hai tấm cận kề nhau có khe hở giữa các tấm từ (2÷6)mm.
Cấu tạo gợn sóng của các tấm trao đổi nhiệt có tác dụng làm rối dòng
chuyển động của môi chất và tăng hệ số truyền nhiệt đồng thời tăng độ bền của nó.
Các tấm bản có chiều dày khá mỏng nên nhiệt trở dẫn nhiệt bé, trong khi diện tích
trao đổi nhiệt rất lớn. Thường cứ hai tấm được hàn ghép với nhau thành một khối.
Môi chất trao nhiệt chuyển động bên trong các tấm, nước làm mát chuyển động
bên ngoài ở khoảng hở giữa các khối khi lắp đặt.
4. Các yêu cầu đꢀi với thiết bị trao đổi nhiệt trên tàu thuꢁ
Các thiết bị trao đổi nhiệt đều có chung đặc điểm là thực hiện trao nhiệt giữa
công chất có nhiệt độ cao là công chất nhiệt độ thấp (công chất có thể là chất khí
hoặc hơi với chất lỏng hay chất lỏng với chất lỏng). Do vậy, kết cấu thường phức
tạp, dễ gây nứt vỡ thậm chí nổ, bỏng ... nếu việc vận hành khai thác không tốt. Các
yêu cầu cụ thể đối với thiết bị trao đổi nhiệt tàu thủy là:
- An toàn cao trong thời gian công tác;
- Đơn giản trong vận hành, bảo quản, sửa chữa;
- Kích thước nhỏ gọn;
- Giá thành chấp nhận được;
- Sức cản thủy lực càng nhỏ càng tốt;
- Các bề mặt đảm bảo trao nhiệt tốt;
- Có các thiết bị an toàn: áp kế, nhiệt kế,van xả khí...;
- Có thiết bị chống ăn mòn;
- Các thiết bị trao đổi nhiệt tàu thuỷ có nhiệt độ bề mặt ngoài cao hơn 60oC
cần bọc cách nhiệt (lớp bảo ôn);
- Vận tốc chuyển động của các chất công tác nằm trong giới hạn;
- Sau khi lắp đặt, bảo dưỡng,sửa chữa thiết bị trao đổi nhiệt được tiến hành
thử nghiệm theo đúng quy định.
12
CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 1
1. Nêu định nghĩa, công dụng và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt trên tàu thủy.
2. Trên tàu thủy thường sử dụng những thiết bị trao đổi nhiệt nào? Nêu đặc điểm
của từng loại.
3. Trình bày yêu cầu đối với thiết bị trao đổi nhiệt trên tàu thuỷ
13
BÀI 2.BẦU NGƯNG
Mã Bài:MĐ.6840111.27.02
Giới thiệu:
Bầu ngưng là thiết bị trao đổi nhiệt, nó có nhiệm vụ ngưng tụ khí hoặc hơi
công chất thành công chất lỏng, tức là biến công chất từ dạng hơi sang dạng lỏng.
Đây là dạng thiết bị trao nhiệt giữa chất lỏng với chất khí. Chất lỏng và chất khí
thường có hệ số toả nhiệt chênh nhau lớn, do vậy dạng thiết bị trao nhiệt dạng này
thường có diện tích trao nhiệt về phía chất nóng và chất lạnh khác nhau.
Mục tiêu:
- Kiến thức:Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động;Quy trình vận
hành và theo dõi sự hoạt động; Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa của bầu ngưng trên
tàu.
- Kỹ năng: Vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa được bầu ngưng tầu thủy theo
đúng quy trình đảm bảo an toàn và hiệu quả cao nhất.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có kiến thức tổng hợp về vận hành và bảo trì,
sửa chữa thiết bị, luôn tuân thủ các quy tắc an toàn, vệ sinh lao động và bảo vệ môi
trường.
Nội dung chính:
1. Phân loại và công dụng của bầu ngưng
1.1. Phân loại bầu ngưng
Bầu ngưng có rất nhiều loại và nguyên lý làm việc cũng rất khác nhau. Người
ta phân loại bầu ngưng căn cứ vào nhiều đặc tính khác nhau. Cụ thể như sau:
1.1.1. Theo môi trường làm mát.
-Bầu ngưng tụ làm mát bằng nước:Để làm mát bằng nước cấu tạo của thiết bị
thường có dạng bình hoặc dạng dàn ống nhúng trong các bể;
-Bầu ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí:Một số bầu ngưng tụ trong
đó kết hợp cả nước và không khí để giải nhiệt, trong bầu kiểu đó vai trò của nước
và không khí có khác nhau: Nước sử dụng để giải nhiệt cho môi chất lạnh và
không khí giải nhiệt cho nước.Ví dụ như dàn ngưng tụ bay hơi, dàn ngưng kiểu
tưới,…
-Bầu ngưng tụ làm mát bằng không khí:Không khí đối lưu cưỡng bức hoặc tự
nhiên qua thiết bị và trao đổi nhiệt với môi chất;
14
-Bầu ngưng tụ làm mát bằng chất khác:Có thể thấy thiết bị kiểu này trong các
hệ thống máy lạnh ghép tầng, ở đó dàn ngưng chu trình dưới được làm lạnh bằng
môi chất lạnh bay hơi của chu trình trên.
1.1.2. Theo đặc điểm cấu tạo:
-Bầu ngưng tụ giải nhiệt bằng nước;
-Dàn ngưng tụ bay hơi;
-Dàn ngưng kiểu tưới;
-Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí;
-Dàn ngưng kiểu ống lồng ống;
-Bầu ngưng tụ kiểu tấm bản.
1.1.3. Theo đặc điểm đối lưu của không khí:
-Bầu ngưng tụ làm mát nhờ đối lưu tự nhiên;
-Bầu ngưng tụlàm mát nhờ đối lưu cưỡng bức.
Hình 2.1. Phân loại bầu ngưng theo quá trình trao đổi nhiệt
Hình 2.2. Phân loại bầu ngưng theo chiều chuyển động nước làm mát.
15
1.1.4. Theo quá trình trao đổi nhiệt:
-Bầu ngưng hỗn hợp: Hơi ngưng tụ và nước làm mát trộn lẫn vào nhau;
-Bầu ngưng gián tiếp: Hơi ngưng truyền nhiệt cho nước làm mát qua bề
mặttrao đổi nhiệt, xem hình vẽ sơ đồ bầu ngưng gián tiếp.
1.1.5. Theo áp suất trong bầu ngưng:
-Bầu ngưng áp suất: ph ≥ pkq;
-Bầu ngưng chân không: ph< pkq;
- Theo hệ thống xả không khí và khí không ngưng tụ:
+ Bầu ngưng không có hệ thống xả khí;
+ Bầu ngưng có hệ thống xả khí.
a)b)
Hình 2.3. Phân loại bầu ngưng theo quá trình trao đổi nhiệt.
1, 2-Cụm làm mát;2-Cụm làm mát;
3-Ống nối thải không khívà khí không ngưng tụ; 4-Tấm chắn.
1.1.6. Theo chiều chuyển động của dòng nước làm mát:
-Bầu ngưng loại 1chiều;
-Bầu ngưng loại đổi chiều 1 lần;
-Bầu ngưng loại đổi chiều nhiều lần;
-Bầu ngưng với dòng hơi đi xuống (hình 1.3 a);
-Bầu ngưng với dòng hơi đi lên (hình 1.3 b);
16
-Bầu ngưng với dòng hơi đi sang hai bên;
-Bầu ngưng với dòng hơi đi về tâm.
Ngoài ra có thể có rất nhiều cách phân chia theo các đặc điểm khác như: Theo
chiều chuyển động của môi chất lạnh và môi trường giải nhiệt.
1.2. Công dụng của bầu ngưng:
Bầu ngưng có nhiệm vụ ngưng tụ hơi thừa hoặc hơi công chất thành công
chất lỏng, tức là biến công chất từ dạng hơi sang dạng lỏng. Đây là dạng thiết bị
trao nhiệt giữa chất lỏng với chất khí (hoặc hơi).
Trên tàu thuỷ, thiết bị trao đổi nhiệt dạng này thường lắp trên đường hơi hồi
của hệ thống nồi hơi, trong hệ thống lạnh thực phẩm, điều hòa không khí.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bầu ngưng
2.1. Cấu tạo bầu ngưng
Hình 2.4. Cấu tạo bầu ngưng hơi nước(Nguồn: TBTĐN-ĐHHH 2014).
1- Đường nước làm mát ra; 2- Đường hút không khí ra; 3- Bộ làm lạnh không khí;
4- Đường nước làm mát vào; 5- Cửa thải nước ngưng; 6- Bộ phận bù trừ;
7- Đường hơi vào; 8- Vách ngăn; 9, 11- Nắp trước và nắp sau; 10- Mặt sàng.
2.1.1. Kết cấu phần thân hơi
Thông thường phần thân hơi thường được chế tạo bằng thép hàn. Trong thời
gian làm việc, thân hơi chịu tác dụngứng suất cơ do sự chênh áp giữa áp suất của
khí quyển và áp suất hơi trong bầu ngưng và ứng suất nhiệt
17
Vìvậy, yêu cầu cơ bản đối với thân bầu là cứng, vững chắc và kín, cho nên
thân bầu ngưng chính của tàu được chế tạo bằng thép lá với độ dày từ (10÷16)mm
và có các gờ cứng gia cường bố trí phía bên trong và bên ngoài.
Để bề mặt bên trong của thân bầu ngưng không bịăn mòn người ta phủ một
lớp bảo vệ như sơncó thêm thành phần nhôm.
2.1.2.Mặt sàng
Được dùng để cố định cụm ống trao đổi nhiệt trong thân bầu, nó được chế
tạo từ thép cán hoặc đồng. Để đảm bảo độ cứng, độ kẹp chặt, độ kín ống thì bề dày
mặt sàng thường từ 20÷35mm. Bích nối của thân bầu ngưng (3), mặt sàng (2) và
nắp (1) được cố định nhờ bulông như hình vẽ.
Hình 2.5. Lắp ghꢀp mặt sàng bầu ngưng
1- Nắp bầu; 2-Mặt sàng; 3-Thân bầu
2.1.3.Nắp bầu
Các nắp bầu do tiếp xúc với nước biển nên thường được chế tạo bằng gang
có độ bền cao (Ví dụ loại BY 45-5), để giảm sự ăn mòn người ta phủ một lớp
chống ăn mòn lên bề mặt tiếp xúc với phía nước biển và có gắn các miếng kẽm
chống ăn mòn.
Ở các bầu ngưng mà đường nước biển đi theo hai hành trình, thì nắp trước
không có vách ngăn và không có các ống nối nước làm mát vào, ra, còn nắp sau
chia thành hai phần bằng một vách ngăn, nhờ vậy mà chia các ống thành hành trình
(1) và (2), ở mỗi phần của nắp có bố trí ống nối nước làm mát vào hoặc ra.
Hình 2.6. Nắp bầu ngưng
18
2.1.4.Mặt sàng trung gian
Với các bầu ngưng lớn và dài, để ngăn ngừa các ống bị võng xuống, người
ta thường bố trí các mặt sàng trung gian, nó được chế tạo từ thép không gỉ hoặc
đồng thau với độ dày từ (15÷20)mm và được cố định trong thân bầu nhờ các
bulông hay hàn với các miệng góc bố trí trên (4÷6) điểm theo chu vi thân bầu
ngưng, sự bố trí lỗ ống trong mặt sàng trung gian giống hệt như sự bố trí lỗ ống
trong mặt sàng chính, đường kính lỗ ống trên mặt sàng trung gian lớn hơn đường
kính ngoài của ống là (0,2÷0,3)mm.
2.1.5.Các ống trao đổi nhiệt và phương pháp cố định ống lên mặt sàng
Để chống lại sự ăn mòn của nước biển, các ống trao đổi nhiệt thường được
chế tạo từ hợp kim của kim loại màu chống ăn mòn như hợp kim đồng-niken,
ngoài ra người ta còn sử dụng các ống chế tạo từ đồng hoặc nhôm.
Việc cố định ống lên mặt sàng cần đảm bảo độ kín, mối liên kết phải chặt và
chỗ vào các ống làm mát phải nhẵn, phương pháp cố định ống lên mặt sàng hiện
nay là nong ống, phần nong ống phải thực hiện theo chiều sâu là (0,8÷0,9) độ dày
mặt sàng, còn mép lỗ trên mặt sàng thì làm cong hoặc vát mép.
Độ bền của mối nong được tăng lên khi gấp mép đầu ống sau khi nong. Ở
hình c là một dạng liên kết giữa ống với mặt sàng đang được sử dụng rộng rãi. Ở
phương pháp này, người ta làm kín ống bằng một vòng sợi (1) và 2 vòng kim loại
(2) được chế tạo từ thiếc hoặc chì, ống lót (3) chế tạo bằng đồng có miệng xẻ rãnh
để dùng tua vít vặn đẩy ống lót vào để ép vòng kim loại cùng vòng sợi chặt lại. Khi
sử dụng kiểu làm kín ống như vậy thì ống có thể giãn nở không phụ thuộc vào thân
bầu ngưng, do vậy lực dọc trục trong chúng không phát sinh.
Phương pháp nong ống được trình bày trên hình vẽ dưới đây.
Hình 2.7. Lắp ghꢀp ống lên mặt sàng
1-Vòng sợi,; 2-Vòng kim loại mếm; 3-Ống lót
a. Nong ống có gấp mꢀp; b. Nong ống không gấp mꢀp; c. Lắp ống với mặt sàng
bằng bộ làm kín
19
2.2. Nguyên lý hoạt động của bầu ngưng
Quá trình trao đổi nhiệt từ hơi nước đến nước biển làm mát được thực hiện
qua bề mặt trao đổi nhiệt của chùm ống. Hơi trong bầu ngưng được ngưng tụ trên
bề mặt ngoài của ống còn nước biển chảy phía trong ống.
Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý của bầu ngưng hơi nước
1- Đường nước biển vào; 2- Đường nước biển ra; 3- Đường hơi nước vào
4- Ống nước làm mát; 5- Mặt sang 6- Nắp bầu; 7- Bơm nước ngưng
8- Bơm nước biển; 9- Bơm chân không; 10- Bộ làm lạnh không khí.
Hơi nước có nhiệt độ cao được cấp vào bầu ngưng từ cửa (3) sẽ trao nhiệt
cho nước biển có nhiệt độ thấp trong cụm ống (4) được bơm (8) đẩy vào qua cửa
(1). Nước biển sau khi nhận nhiệt của hơi nước sẽ được đẩy ra qua cửa (2). Hơi
nước sau khi truyền nhiệt cho nước biển sẽ biến thành nước và được bơm (7) hút
đưa đến nơi tiêu thụ. Để nâng cao hiệu suất truyền nhiệt và sự lưu thông tốt giữa
các công chất trong bầu thì trước khi đưa bầu ngưng vào làm việc ta phải bật bơm
(9) hút hết phần không khí trong bầu ra ngoài. Quá trình trên được diễn ra liên tục
từ khi đưa bầu ngưng vào hoạt động đến khi ngừng bầu ngưng.
Để ngưng tụ hơi sau khi đi công tác dùng cho các thiết bị phụ như: Hâm sấy,
điều hòa nhiệt độ, tua bin lai bơm hàng (trên các tàu chở dầu) và các cơ cấu khác…
thì người ta sử dụng các bầu ngưng không cần có độ chân không, tức là áp suất
trong bầu ngưng lớn hơn áp suất khí quyển.
Để ngưng tụ hơi nước sau khi đi công tác về ở các tua bin hơi chính, cần
phải có độ chân không trong bình ngưng, do đó không khí có thể dò lọt vào trong
bình ngưng qua các mối nối, mối lắp ghép. Do vậy để tạo ra và duy trì độ chân
không trong bình ngưng cần phải có các hệ thống phục vụ cho thiết bị ngưng tụ.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
69 trang
23643
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Thiết bị trao đổi nhiệt - Nghề: Khai thác máy tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_thiet_bi_trao_doi_nhiet_nghe_khai_thac_may.pdf
