ngưn nhiãût âỉåüc sỉí dủng cọ thãø l chm tia bỉïc xả màût tråìi häüi tủ tải âáưu xilanh hồûc mäüt cạch âån gin l nhụng âáưu xilanh vo nỉåïc noùng, thỗ aùp suỏỳt vaỡ nhióỷt õọỹ khọng khờ bón tàng lãn, ạp sút cao s âáøy piston chuøn õọỹng vaỡ sinh cọng hổợu ờch (hỗnh 4.96) Bỏỳt kyỡ nguọửn nhióỷt naỡo cuợng sinh Hình: Quá trình giÃn nở áp cọng, nhổng vồùi suất không khí bên áp suất khí nguọửn coù nhióỷt õọỹ caỡng cao thỗ taỷo cọng caỡng lồùn ọỹng cồ khọng nhổợng chố chuyóứn nhióỷt thaỡnh Hình: Nêú ngừng cấp nhiệt mà thải nhiệt cọng mọỹt lỏửn õồn áp suất không khí bên giảm gin trãn m cáưn phi cọ kh nàng tiãúp tủc sinh cäng Cäng cọ thãø sinh tỉì khäng khờ noùng Hình: Piston chuyển động vào bên trong xilanh chổỡng áp suất không khí bên cao naỡo coỡn coù quaù trỗnh giaợn nồớ vaỡ õóỳn aùp Hỗnh 4.96b Nguyón lyù hoaỷt õọỹng suỏỳt bón giaớm xuọỳng bũng aùp suỏỳt khờ quyóứn thỗ quaù trỗnh sinh cọng kóỳt thuùc (piston dổỡng laỷi) Nóỳu piston chuøn âäüng âãún âáưu bãn phi ca xilanh, ta ngổỡng quaù trỗnh cỏỳp nhióỷt vaỡ tng quaù trỗnh thaới nhióỷt (laỡm maùt) thỗ nhióỷt õọỹ vaỡ aùp suỏỳt cuía khäng khê phêa xilanh giaím xuäúng âãún aïp suáút cuía khäng khê bãn tháúp hån aïp suỏỳt cuớa khờ quyóứn bón ngoaỡi thỗ piston seợ chuyóứn âäüng ngỉåüc lải v tråí lải vë trê ban âáưu (hỗnh 4.96b) 163 Vỏỳn õóử õỷt õọỳi vồùi õọỹng cå Stirling thỉûc tãú l lm thãú no âãø chụng hoảt âäüng mäüt cạch tỉû âäüng, tỉïc l xilanh nháûn, thi nhiãût âụng lục v liãn hãû chàût ch våïi Nháút l âäúi våïi âäüng cå Stirling sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi m ngưn nàng lỉåüng cung cáúp cho âäüng cå liãn tuûc Do váûy âãø õọỹng cồ Stirling hoaỷt õọỹng õổồỹc thổỷc tóỳ thỗ ngoaỡi xi lanh vaỡ piston nhổ trón thỗ õọỹng cồ cáưn phi cọ thãm cạc bäü pháûn phủ piston choạn chäù, bạnh â v.v v cạc bäü pháûn naỡy phaới kóỳt hồỹp vồùi cho quaù trỗnh nháûn v thi nhiãût ca mäi cháút âụng chu k 4.6.2 Âäüng cå stirling dng nàng lỉåüng màût tråìi Âäüng cå Stirling âỉåüc toạn thiãút kãú cå bn dỉûa trãn l thuút ca Schmidt Tỉì l thuút ny ngỉåìi ta xỏy dổỷng nón caùc mọ hỗnh tờnh toaùn cho õọỹng cồ Stirling nhióỷt õọỹ cao, nhióỷt õọỹ trung bỗnh Âäüng cå Stirling nhiãût âäü tháúp sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi âãún váùn chỉa cọ toạn l thuút cng kãút qu thỉûc nghiãûm âỉåüc cäng bäú Dỉûa vo cáúu trục ca âäüng cå Stirling m ngỉåìi ta chia âäüng cå Stirling thnh kiãøu cå bn α, β, γ Cạc kiãøu ny âãưu cọ mäüt âiãøm chung l cọ êt nháút bưng lm viãûc âọ l bưng nẹn v bưng gin nåí âọ mäi cháút khê cäng tạc âỉåüc âiãưn kên Nàng lỉåüng màût tråìi l ngưn nàng lỉåüng sảch v vä táûn Tuy nhiãn âàûc âiãøm ca nàng lỉåüng màût tråìi l phán bäú khäng táûp trung v cỉåìng âäü nàng lỉåüng màût tråìi phủ thüc vo giåì ngy v thay âäøi theo ma Cỉåìng âäü bỉïc xả màût tråìi âãún bãư màût trãn màût âáút cao nháút khoaíng 1000W/m2 Do váûy loải âäüng cå Stirling kiãøu γ dng nàng lỉåüng màût tråìi laì phuì håüp nháút Âäúi våïi âäüng cå Stirling kióứu thỗ Piston laỡm vióỷc vaỡ Piston choaùn chọự âỉåüc bäú trê vo xy lanh riãng biãût Sỉû liãn kãút giỉỵa cạc Piston ny cọ thãø thỉûc hiãûn theo cạc dảng sau: - Liãn kãút lảnh : Piston lm viãûc åí phêa nhiãt âäü tháúp - Liãn kãút nọng : Piston lm viãûc åí phêa nhiãût âäü cao - Lión kóỳt trung bỗnh: Piston laỡm vióỷc nọỳi vaỡo bäü pháûn hon nhiãût 164 Qua nghiãn cỉïu v so sạnh cạc dảng khạc ca loải âäüng cå Stirling kióứu thỗ thỏỳy mỏựu õọỹng cồ Stirling sổớ dủng nàng lỉåüng Màût tråìi ph håüp nháút âọ l õọỹng cồ vồùi cọng suỏỳt nhoớ (hỗnh 4.97) Cỏỳp nhióỷt Cáúp nhiãût Piston choạn chäø Piston lỉûc Thi nhiãût Thi nhióỷt Truỷc õọỹng cồ Hỗnh 4.97 ọỹng cồ Stirling sổớ dủng nàng lỉåüng màût tråìi dng âãø chảy quảt hay cạc båm cäng sút nh Âäüng cå stirling cn cọ thãø dng âãø chảy mạy båm nỉåïc cọ cáúu tảo nhổ hỗnh 4.99 ọỹng cồ naỡy coù thóứ sổớ duỷng cho nhiãưu mủc âêch khạc nhau, âọ båm nỉåïc l mäüt cạc ỉïng dủng âọ Båm nỉåïc sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi ny cọ thãø sỉí dủng hióỷu quaớ caùc trổồỡng hồỹp nhổ bồm Hỗnh 4.98 Âäüng cå Stirling nàng lỉåüng màût tråìi cäng sút 5W täúc âäü 1000 v/ph 165 nỉåïc tỉì bãø lãn bäưn chỉïa hồûc dng båm nỉåïc tỉì ao häư, säng ngi duỡng tổồùi tióu cho caùc nọng trổồỡng Hỗnh 4.99 Cáúu tảo âäüng cå Stirling sỉí dủng NLMT båm nỉåïc 1- Bãư màût háúp thủNLMT - Cạnh tn nhiãût 3- Piston chọan chäø 4, - Bäü pháûn hon nhiãût 6- Thán âäüng cå 7- Bäü pháûn gii nhiãût 8- Táúm chàõn mãưm 9- Bạnh â 10- Piston lỉûc Bäü pháûn quan trng nháút ca âäüng cå stirling sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi l bäü pháûn háúp thủ (âáưu nọng), bäü pháûn gii nhiãût (âáưu lảnh) v cạch liãn kãút giỉỵa âáưu nọng v âáưu lảnh cho hiãûu qu nháút (thỉåìng dng bäü pháûn hon nhiãût) Bäü pháûn háúp thủ nàng lỉåüng màût tråìi cọ thãø dng gổồng phaớn xaỷ tỏỷp trung vaỡo bọỹ thu nhổ hỗnh 4.98 hồûc bãư màût chm cáưu cọ låïp ph suọỳt taỷo loỡng Hỗnh 4.100 Bọỹ phỏỷn hỏỳp thuỷ NLMT kờnh nhổ hỗnh 4.100 166 Hỗnh 4.101 Bọỹ phỏỷn giaới nhiãût khäng khê Bäü pháûn gii nhiãût cọ thãø bàịng nỉåïc, nhỉng thỉûc tãú gii nhiãût bàịng khäng khê tổỷ nhión õồn giaớn vaỡ thuỏỷn lồỹi hồn (hỗnh 4.101) óứ tng hióỷu quaớ hoaỷt õọỹng cuớa õọỹng cồ thỗ phaới coù thóm bọỹ phỏỷn Hỗnh 4.102 Bọỹ phỏỷn hoaỡn nhiãût dng phoi kim loải 167 hon nhiãût âàût giỉỵa pháưn nọng v pháưn lảnh Bäü pháûn hon nhiãût thỉåìng laỡm bũng sồỹi kim loaỷi (phoi kim loaỷi) Hỗnh 4.103 l båm nỉåïc sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi cäng sút 5m3/ngy â âỉåüc chãú tảo v sỉí dủng Mặt hấp thụ Cánh tản nhiệt Piston lực Bánh đà Đầu bm Hỗnh 4.103 Bồm nổồùc duỡng nng lổồỹng mỷt trồỡi cäng sút 5m3/ngy 168 169 4.7 THIÃÚT BË LẢNH DNG NNG LặĩNG MT TRèI Trong sọỳ nhổợng ổùng duỷng cuớa nng lổồỹng mỷt trồỡi thỗ laỡm laỷnh vaỡ õióửu hoaỡ khọng khờ laỡ ổùng duỷng hỏỳp dỏựn nhỏỳt vỗ nồi naỡo khờ hỏỷu noùng nhỏỳt thỗ nồi õoù coù nhu cáưu vãư lm lảnh låïn nháút, âàûc biãût l åí nhỉỵng vng xa xäi hẹo lạnh thüc cạc nỉåïc âang phạt triãøn khäng cọ lỉåïi âiãûn qúc gia v giạ nhión lióỷu quaù õừt so vồùi thu nhỏỷp trung bỗnh ca ngỉåìi dán Våïi cạc mạy lảnh lm viãûc nhåì Pin mỷt trồỡi (photovoltaic) laỡ thuỏỷn tióỷn nhỏỳt (hỗnh Hỗnh 4.104 T lảnh dng Pin màût tråìi 4.104), nhỉng giai âoản hiãûn giạ thnh Pin màût tråìi cn quạ cao Ngoi cạc hãû thäúng lảnh cn âỉåüc sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi dỉåïi dảng nhiãût nàng âãø chảy mạy lảnh háúp thủ, loải thiãút bë ny ngy cng âỉåüc ỉïng dủng nhiãưu thỉûc tãú, nhiãn hiãûn cạc hãû thäúng ny váùn chỉa âỉåüc thổồng maỷi hoùa vaỡ sổớ duỷng rọỹng raợi vỗ giaù thaình coìn ráút cao hiãûu suáút coìn tháúp nãn diãûn têch làõp âàût bäü thu cáưn ráút låïn chỉa ph håüp våïi u cáưu thỉûc tãú  cọ mäüt säú nh khoa hc nghiãn cỉïu täúi ỉu hoạ bäü thu nàng lỉåüng màût tråìi kiãøu häüp phàóng mng cäú âënh cọ gỉång phn xả âãø ỉïng dủng k thût laỷnh (hỗnh 4.63), vồùi loaỷi bọỹ thu naỡy coù 169 thãø tảo âỉåüc nhiãût âäü cao âãø cáúp nhiãût cho mạy lảnh háúp thủ, nhỉng diãûn têch màût bàịng cáưn làõp âàût hãû thäúng cáưn phi räüng Mạy lảnh háúp thủ sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi thỉåìng cọ hai loải: Mạy lảnh háúp phủ ràõn, tỉïc l dng cháút háúp phủ ràõn Than hoảt tênh, Silicagel ; Mạy lảnh háúp thủ dng cạc càûp mäi cháút háúp thủ lng Amäniàõc - Nỉåïc, Nỉåïc - Brämuality 4.7.1 Mạy lảnh háúp phủ ràõn dng nàng lỉåüng màût trồỡi ọỳi vồùi maùy laỷnh hỏỳp phuỷ thỗ vióỷc lổỷa chn váût liãûu lm cháút háúp phủ v mäi cháút lảnh lm cháút bë háúp phủ l ráút quan trng Váût liãûu háúp phủ thỉåìng l cạc loải váût liãûu dảng hảt tỉì âãún 12 mm, cọ âäü räùng lồùn õổồỹc hỗnh thaỡnh caùc maỷch mao quaớn li ti nàịm bãn khäúi váût liãûu Âỉåìng kênh ca mao qun chè låïn hån mäüt säú êt láưn âỉåìng kờnh phỏn tổớ cuớa chỏỳt bở hỏỳp phuỷ thỗ vỏỷt liãûu måïi cọ tạc dủng täút Do chỉïa nhiãưu mao qun nãn bãư màût tiãúp xục ca váût liãûu ráút låïn Vê dủ than hoảt cọ bãư màût hiãøu qu lãn âãún 1500m2/g Ngoi bãư màût tiãúp xục ra, váût liãûu háúp phủ cn cọ mäüt säú cháút hoạ hc cáưn thiãút tu thüc vo thnh pháưn hoạ hc ca chụng Vê dủ than hoảt cọ ại lỉûc ráút mảnh våïi hydrocacbon, lục silicagel lải cọ cháút hụt nỉåïc ráút mảnh Than hoảt v c silicagel âãưu cọ kh nàng häưi phủc täút.Váût liãûu háúp phủ cáưn âạp ỉïng cạc u cáưu: + Cọ kh nàng háúp phủ cao tỉïc l hụt âỉåüc mäüt lỉåüng låïn cạc khê cáưn khỉí tỉì pha khê + Phảm vi háúp phủ räüng, khỉí âỉåüc nhiãưu loải khê khạc + Cọ âäü bãưn cå hc cáưn thiãút + Cọ kh nàng hon ngun dãù dng + Giạ thnh r Hiãûn cọ hai loải váût liãûu háúp phủ phäø biãún l Than hoảt v Silicagel Than hoảt 170 Ngun liãûu âãø lm than hoảt l nhỉỵng váût cọ chỉïa cạcbon gäù, than bn, xỉång âäüng váût Than hoảt l mäüt cháút háúp phủ ráút täút, âỉåüc ỉïng dủng ch úu viãûc thu häưi cạc dung mäi hỉỵu cå v âãø lm sảch khê Nhỉåüc âiãøm ca than hoảt l dãù chạy åí nhiãût âäü cao, thỉåìng khäng âỉåüc dng than åí nhiãût âäü låïn hån 2000C Âãø khàõc phủc nhỉåüc âiãøm âọ, ngỉåìi ta thỉåìng träün silicagel våïi than hoảt nhỉng âiãưu âọ lải gim hoảt ca than Våïi âàûc vãư âỉåìng kênh mao qun than hoảt thỉåìng cọ thãø háúp thủ cạc cháút sau âáy: - Håi axêt, Metanol , benzen, toluen etylaxetat våïi mỉïc âäü háúp phủ bàịng 50% trng lỉåüng bn thán - Axeton ,acrolein ,Cl , H2S våïi mỉïc âäü 10 âãún 25% - CO2 , etylen : mæïc âäü tháúp Silicagel Silicagel l axit silic kãút ta cho tạc dủng våïi H2SO4 hay HCl hay l múi ca chụng våïi silicat natri, kãút ta âọ âem rỉía sảch v sáúy åí nhiãût âäü 115 âãún 1300C, âãún âäü áøm ÷ 7% Silicagel âỉåüc ỉïng dủng åí dảng hảt cọ kêch thỉåïc tỉì 0,2 âãún 0,7mm Bãư màût háúp phủ âảt âãún 600m2/g ỈÏng dủng ch úu ca Silicagel l âãø sáúy khê (hụt håi nỉåïc häùn håüp khê) Bng 4.7 Cạc säú liãûu k thût ca cạc cháút háúp phủ thäng dủng Khäúi lỉåüng Thãø têch läù Bãư màût läù Âỉåìng kênh âån vë âäø räùng , räùng täøng Váût liãûu läù räùng, m âäúng, m2/g cäüng, cm /g kg/m Than 500 ÷ (20 ÷ 40).100,6 ÷ 0,8 380 ÷ 600 10 hoảt 1500 (30 ÷ ~ 0,4 200 ÷ 600 400 ÷ 900 Silicagel 200).10-10 Alumoge 0,39 175 1000 90.10-10 l 171 Cháút bë háúp phủ thỉåìng dng l Metanol Metanol (CH3OH) l rỉåüu metylic khäng mu, ráút âäüc, dãù chạy, pha våïi nỉïåc thnh dung dëch cọ mi cäưn, âỉåüc sn sút bàịng phỉång phạp täøng håüp xục tạc åí ạp sút cao (250bar, 3800C) tỉì cacbon monộxit v hydro - Ỉu âiãøm: khäng àn mn kim loải chãú tảo mạy - Nhỉåüc âiãøm: âàõt tiãưn, dãù bay håi, täøn tháút vo khäng khê hãû thäúng khäng hoảt âäüng v dãù chạy, näø cng nhiãưu trỉåìng håüp cọ cháút âäüc hải Trong mạy lảnh háúp phủ dng nàng lỉåüng Màût tråìi ngỉåìi ta thỉåìng dng nháút l càûp váût liãûu - mäi cháút Than hoaût - Metanol Cỏỳu taỷo thióỳt bở maùy laỷnh hỏỳp phuỷ Hỗnh 4.105 l hãû thäúng mạy lảnh háúp thủ dng cháút háúp phủ ràõn kiãøu giạn tiãúp (nàng lỉåüng màût tråìi cáúp nhiãût cho mäi cháút trung gian l nỉåïc v nỉåïc nọng cáúp nhiãût cho bäü háúp thủ) Täø håüp hãû thäúng gäöm 11 10 Hỗnh 4.105 Sồ õọử nguyón lyù hãû thäúng mạy lảnh háúp phủ ràõn NLMT 1- Bỉïc xả màût tråìi 2- Bäü thu NLMT 3- Âỉåìng láúy nỉåïc nọng 4- Bäü háúp thủ 5- Nỉåïc lảnh vo 6- Van chàûn 7- Bäü pháûn ngỉng tủ 8- Bưng laỷnh 9- Daỡn laỷnh 10- Bỗnh chổùa 11- Bỗnh nổồùc nọng 172 hãû thäúng âun nỉåïc v hãû thäúng lm lảnh kiãøu háúp thủ ghẹp våïi Hãû thäúng cung cáúp nỉåïc nọng dng nàng lỉåüng màût tråìi åí âáy dng collector kiãøu äúng cọ gỉång parbolic phn xả âãø nỉåïc nọng thu âỉåüc âảt âãún nhiãût âäü 800C âãún 900C Cháút háúp phủ l Than hoảt v Mäi cháút lảnh l Methanol Ngun l hoảt âäüng Collector (2) háúp thủ nàng lỉåüng màût tråìi lm nọng nỉåïc Nhióỷt õọỹ nổồùc bỗnh chổùa nổồùc noùng (11) tng lãn v lm tàng nhiãût âäü ca thiãút bë háúp thuû (4) Nhiãût âäü mäi cháút bäü háúp thuû tàng lãn âãún nhiãût âäü Tg1 (nhiãût âäü bàõt âáöu bäúc håi ca mäi cháút lảnh ca cháút háúp thủ) v lm cho ạp sút hãû thäúng tàng âãún ạp sút ngỉng tủ pk Khi âọ håi mäi cháút âỉåüc ngỉng tủ lải åí bäü pháûn ngỉng tủ (7) v âỉåüc dáùn vãư pháưn chỉïa lng mäi cháút (10) Nhiãût âäü ca nỉåïc v bäü pháûn háúp thủ tiãúp tủc tàng lãn nháûn nhiãût tỉì bỉïc xả màût tråìi v âảt dãún nhiãût âäü cỉûc âải Tg2 khoaớng 800C õóỳn 900C Nổồùc noùng bỗnh chổùa âỉåüc dáùn âi sỉí dủng vo ban âãm hồûc dáùn õóỳn bỗnh chổùa khaùc muọn lam lanh, nổồùc bỗnh chổùa (11) õổồỹc bọứ sung nguọửn nổồùc laỷnh bãn ngoi, nỉåïc lảnh âỉåüc dáùn vo v lm lảnh bäü pháûn háúp thuû Nhiãût âäü bäü pháûn háúp thuû gim xúng mäüt cạch âäüt ngäüt tỉì Tg2 âãún Ta1, ạp sút mäi cháút bäü háúp thủ gim xúng õóỳn aùp suỏỳt bay hồi p0, quaù trỗnh bay hồi ca mäi cháút xy v nỉåïc âạ s âỉåüc taỷo thaỡnh bọỹ phỏỷn laỡm laỷnh Do quaù trỗnh lm lảnh bäü pháûn háúp thủ v hån nỉỵa quaù trỗnh hỏỳp thuỷ coù thaới mọỹt lổồỹng nhióỷt nón nhióỷt õọỹ nổồùc laỷnh bỗnh chổùa seợ tng lãn tỉì T0 âãún Ta2, nhiãn lỉåüng nhiãût ny khọng aớnh hổồớng nhióửu õóỳn quaù trỗnh hỏỳp thuỷ vaỡ cọ thãø täút hån âäúi våïi cạc thiãút bë hỏỳp thuỷ laỡm maùt kióứu õọỳi lổu tổỷ nhión bỗnh thỉåìng vng tưn hon ngỉåüc ca bäü thu xy laỡm cho nổồùc cuớa bỗnh chổùa õổồỹc laỡm maùt Quaù trỗnh laỡm laỷnh seợ tióỳp tuỷc xaớy suäút âãm cho âãún collector coï thãø nháûn nhiãût tỉì bỉïc xả màût tråìi vo ngy häm sau Chu trỗnh cổù lỷp laỷi nhổ vỏỷy 173 Chu trỗnh nhióỷt âäüng ca mạy lảnh cọ thãø biãøu diãùn trãn âäư Pk thở p-T nhổ hỗnh 4.106 Giai õoaỷn 1: - Cáúp nhiãût âàóng khäúi lỉåüng Nhiãût âäü v ạp sút Po ca hãû thäúng tàng nháûn nhiãût tỉì bäü háúp Ta2 Tg2 Ta1 Tg1 T thủ Giai âoản 2: - Nh Hỗnh 4.106 ọử thở p - T chỏỳt vaỡ ngỉng tủ Metanol bàõt âáưu tạch than hoảt v ngỉng tủ thiãút bë ngỉng tủ räưi chaớy xuọỳng bỗnh chổùa Giai õoaỷn 3: - Lm mạt âàóng khäúi lỉåüng Bỉïc xả màût tråìi gim, bäü háúp thủ âỉåüc lm mạt nhåì nỉåïc lảnh Nhiãût âäü v ạp sút ca hãû thäúng gim Giai âoản 4: - Bay håi v Háúp phủ Mäi cháút bay håi thiãút bë bay håi nháûn nhiãût ca nỉåïc cáưn lm âạ v bë hụt vãư than hoảt bäü háúp thủ Tênh nhiãût cho dn bay håi Tênh nhiãût thiãút bë bay håi laì toạn cäng sút lảnh cáưn thiãút cung cáúp cho dn bay håi v lỉåüng mäi cháút cáưn thiãút phi nảp vo hãû thäúng Cäng sút lảnh ca thiãút bë bay håi âỉåüc xạc âënh bàịng cäng thỉïc: (4.81) Q = Q1 + Q2 , [W] Trong âọ Q1 - dng nhiãût täøn tháút qua kãút cáúu bao che cuía thiãút bë, [W] Q2 - dng nhiãût âäng âạ v lm lảnh khn (nãúu hãû thäúng lm âạ), [W] P 174 Doìng nhiãût âi qua kãút cáúu bao che Q1 Q1 bao gäưm c täøn tháút nhiãût dáùn nhiãût âäúi lỉu v bỉïc xả ÅÍí âáy täøn tháút bổùc xaỷ bũng vỗ quaù trỗnh laỡm laỷnh chố diãùn tråìi làûn Do váûy täøn tháút nhiãût qua kãút cáúu bao che âæåüc theo cäng thæïc ca âäúi lỉ: (4.82) Q1 = K F ∆t, [W] Trong âọ k - hãû säú truưn nhiãût cuía kãút cáúu, [W/m2K] F - Diãûn têch cuía kãút cáúu, [m2] ∆t - Âäü chãnh nhiãût âäü giỉỵa mäi trỉåìng bãn ngoi v bãn Täøn tháút nhiãût lm âäng âạ v lm lảnh khn Q2 q0 C (t − t ) Q2 = Qâ + Qkh = G + M kh k1 k , [W] (4.83) τ τ Trong âoï: Qâ - täøn tháút nhiãût lm âäng âạ, [W] Qkh - täøn tháút nhiãût lm lảnh khn, [W] G - nàng sút lm âạ, [kg] τ - thåìi gian lm âäng âạ, [s] q0 - nhiãût lỉåüng cáưn lm lảnh kg nỉåïc tỉì nhiãût âäü ban âáưu âãún âäng âạ hon ton, [J/kg] M - täøng khäúi lỉåüng khn, [kg] Ckh - nhiãût dung riãng cuía khuän, [J/kg] tk1 - nhiãût âäü khn lục ban âáưu tk2 - nhiãût âäü khn lục âạ â hon thiãûn láúy -130C Váûy nàng sút lảnh ca hãû thäúng cọ thãø xạc âënh bàịng cäng thæïc: Q0 = k Q , [W] b (4.84) Trong âoï: k - hãû säú âãún täøn tháút trãn âỉåìng äúng v thiãút bë hãû thäúng Hãû säú ny âäúi våïi hãû thäúng lm lảnh trỉûc tiãúp phủ thüc vo nhiãût âäü bay håi ca mäi cháút, våïi t0 = -15 choün k = 1,05 175 b - hãû säú thåìi gian lm viãûc Âäúi våïi hãû thäúng lảnh nh chn b = 0,7 Nhiãût lỉåüng cáưn thiãút âãø cung cáúp cho daìn bay håi suäút thåìi gian lm viãûc ca hãû thäúng: (4.85) Q’ = Q0 τ , [J] Tỉì âọ ta cọ thãø suy lỉåüng Methanol cáưn cung cáúp l: Q' M mc = , [kg] (4.86) r âoï, r - nhiãût áøn hoạ håi ca Methanol, [J/kg] Tênh toạn thiãút bë ngỉng tủ Nhiãût âäü ngỉng tủ phủ thüc vo nhiãût âäü mäi trỉåìng lm mạt ca thiãút bë ngỉng tủ Mủc âêch ca hãû thäúng l khäng phi täún thãm ngưn nàng lỉåüng ngoi nãn chn thiãút bë bay håi l dn ngỉng gii nhiãût bàịng giọ tỉû nhiãn Do âọ hiãûu nhiãût âäü ngỉng tủ ∆tk giỉỵa mäi cháút lảnh ngỉng tủ v khäng khê chn: ∆tk = tk - tmt= 150C Diãûn têch trao âäøi nhiãût cuía thiãút bë ngỉng tủ cọ thãø têch theo cäng thỉïc: F= Qk , [m2] k ∆t (4.87) Trong âọ: Qk - phủ ti nhiãût ca thiãút bë ngỉng tủ våïi hãû thäúng naìy ta láúy Qk = Q0 , [W] k - hãû säú truyãön nhiãût, choün k = 30 W/m2K F - diãûn têch bãư màût trao âäøi nhiãût ca dn ngổng, [m2] Tờnh toaùn quaù trỗnh hỏỳp phuỷ Theo lờ thuút ca Eucken v Poljani, ngỉåìi ta cọ thãø âỉåüc âàóng nhiãût háúp phủ ca håi åí nhiãût âäü T2 nãúu â biãút âàóng nhiãût háúp phủ ca mäüt thnh pháưn håi báút k åí nhiãût âäü T1 Âỉåìng háúp phủ âàóng nhiãût háúp phủ âỉåüc biãøu thë theo âäö thë p-a Tênh tung âäü a: 176 a = a1 V1 V2 (4.88) âoï: a1 - tung âäü ca cáúu tỉí chøn, thỉåìng chn l benzen, [kg/kg than] a2 - tung âäü cáúu tỉí cáưn tênh, kg/kg than V1, V2 - thãø têch mol ca cáúu tỉí chøn v cáúu tỉí cáưn tênh, [m3/kmol] V = Våïi, M ρ (4.89) M - khäúi lỉåüng phán tỉí, [kg/kmol] Khäúi lỉåüng phán tỉí ca benzen l M1 = 78 kg/kmol Khäúi lỉåüng phán tỉí ca metanol l M2 = 32 kg/kmol ρ- khäúi læåüng riãng, [kg/m3] Khäúi læåüng riãng ca benzen l ρ1 = 879 kg/m3 Khäúi lỉåüng riãng ca metanol l ρ2 = 792 kg/m3 Ta cọ M1 78 = 0,0887m3 / kmol ρ1 879 M 32 V2 = = = 0,0404m / kmol ρ 792 Honh âäü p âỉåüc theo cäng thỉïc pS _1 T lg p = lg p S _ − β a lg T2 p1 V1 = = (4.90) Trong âọ: p1 , p2 - honh âäü ca cạc âiãøm cọ ạp sút ca cáúu tỉí chøn v cáúu tỉí cáưn tênh, [mmHg] pS_1 - ạp sút håi bo ho ca cáúu tỉí benzen åí nhiãût âäü T1, [mmHg], ta cọ pS_1 = 75mmHg pS2 - ạp sút håi bo ho ca cáúu tỉí cáưn åí nhiãût âäü T2 , [mmHg] 177 lgp= a0 + a1.(T-1 - (7,9151-2,6726.lgT).10-3 -8,625.10-7.T), [Pa] (4.91) T - nhiãût âäü cuía metanol , K a0 = 9,1716 vaì a1 = -2,7596.103 T1 - nhiãût âäü háúp phủ ca benzen, K Choün T1 = 200C = 293K T2 - nhiãût âäü háúp phủ ca metanol, K Chn T2 = 300C = 303K Tỉì toạn trãn ta v âỉåüc âỉåìng háúp phủ âàóng nhiãût ca than hoảt âäúi våïi Methanol vờ duỷ coù daỷng nhổ hỗnh 4.7-4 Vaỡ cuợng tỉì âỉåìng háúp phủ âàóng nhiãût ny ta cng âỉåüc lỉåüng than hoảt bàịng cạch ạp sút bay håi ca Methanol räưi càn cỉï vo âäư thë âỉåìng háúp phủ âãø cọ âỉåüc hoảt âäü ténh a ca Methanol V lỉåüng than cáưn thiãút âãø háúp phủ hãút mäi cháút Methanol laì : M (4.92) M than = MC , [kg] a a (kg/kg) 0,2656 0,2528 0,2304 0,224 0,1952 0,1824 0,1344 0,0616 41,6486 10,5974 23,9883 35,917 59,9515 p (mmHg) 66,1455 87,7635 142,3639 Hỗnh 4.107 ổồỡng hỏỳp phuỷ âàóng nhiãût ca Methanol 178 4.7.1.1 Hãû thäúng lảnh sn sút nỉåïc âạ Ngun l hoảt âäüng ca hãû thäúng Hãû thäúng sn xút nỉåïc âạ dng nàng lỉåüng màût tråìi dảng mạy lảnh háúp phủ l thiãút bë hoảt âäüng theo chu ky,ì våïi ngun l sau: Ban ngy hãû thäúng nháûn nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi âãø lm bäúc håi mäi cháút lảnh (Metanol) bäü háúp thủ, bäü háúp thủ cọ chỉïa cháút háúp phủ ràõn (Than hoảt tênh), sau bäúc håi cháút háúp phủ, mäi cháút lảnh âỉåüc ngỉng tủ tải thiãút bë ngỉng tủ nhåì trao âäøi nhiãût våïi khäng khê âäúi lỉu tỉû nhiãn bãn ngoi, mäi cháút laỷnh loớng õổồỹc chaớy xuọỳng bỗnh chổùa, nổớa chu kyỡ naỡy van tióỳt lổu õoùng Bức xạ mặt trời Thiết bị ngung tụ Bộ hấp thụ Van chặn Bình chứa Thiết bị bay Van tiết luu Hỗnh 4.108 Ngun l hoảt âäüng hãû thäúng sn xút nỉåïc âạ coỡn van chỷn mồớ (hỗnh 4.108) Ta phaới tờnh toaùn cạc thiãút bë ca hãû thäúng cho mäüt ngy mäi cháút lảnh âỉûåc hãút tỉì cháút hỏỳp phuỷ vaỡ ngổng tuỷ laỷi bỗnh chổùa Nổớa chu k sau ca mäi cháút 179 l lm viãûc vaỡo ban õóm, hóỳt bổùc xaỷ mỷt trồỡi thỗ ta âọng van chàûn lải Bäü háúp thủ báy giåì âọng vai tr l váût bỉïc xả nhiãût v nhåì quùa trỗnh bổùc xaỷ naỡy maỡ nhióỷt õọỹ cuớa bọỹ háúp thủ gm xúng, kh nàng háúp thủ ca cháút háúp phủ tàng, ạp sút hãû thäúng gim xúng, âãún nhiãût âäü ton bäü hãû thäúng âảt âãún nhióỷt õọỹ trổồỡng thỗ õóỳn luùc naỡy ta co thãø måí tỉì tỉì van tiãút lỉu lục âọ lng mäi cháút âỉåüc tiãút lỉu vo thiãút bë bay håi, åí âọ mäi cháút lảnh nháûn nhiãût ca nỉåïc âãø bay håi v âỉåüc háúp thủ båíi cháút háúp phủ bäü háúp thủ Nỉåïc chỉïa thiãút bë bay håi âỉåüc lm lảnh v tråí thnh nỉåïc âạ Tu theo nhu cáưu sỉí dủng nỉåïc âạ m ta cọ thãø thiãút kãú hãû thäúng thêch håüp, cọ thãø l bøi sạng háúp thủ bỉïc xả màût tråìi âãø bọc håi mäi cháút lảnh cn bøi chiãưu cho mäi cháút lảnh bay håi âãø lm âạ Cáúu tảo cạc thiãút bë Bäü háúp thuû: Thiãút bë quan troüng nháút hãû thäúng l bäü háúp thủ, sau toạn thiãút kãú våïi hãû thäúng lảnh sn xút nỉåïc âạ cäng sút 1kgnỉåïc âạ/ngy ta cọ bäü háúp thủ cọ cỏỳu taỷo nhổ hỗnh 4.109, õỏy laỡ ống từ thiết bị bay đến ống đục lỗ Than hoạt tính BỊ mỈt hÊp thơ ∅76 ∅27 50 a) ∅25 900 ống đến thiết bị ngung tụ Bề mặt phản xạ b) 120 120 120 120 Hỗnh 4.109 Bọỹ hỏỳp thuỷ nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi 180 120 20 thiãút bë háúp thủ trỉûc tiãúp, nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi chiãúu âãún bãư màût háúp thủ ca bäü háúp thủ, âọ cọ chỉïa cháút háúp phủ (than hoảt tênh) Bäü háúp thủ gäưm cạc Module näúi song song vồùi (hỗnh 4.109b), mọựi Module coù kờch thổồùc nhổ hỗnh 4.109a chổùa 2kg than hoaỷt tờnh Thióỳt bở bay hồi Đuờng đến hấp thụ Tờnh toaùn thióỳt kóỳ Nắp đậy vồùi hóỷ thọỳng laỷnh saớn xuỏỳt nổồùc âạ cäng sút 2kgnỉåïcâạ/ngy ta cọ cáúu thảo thiãút bë bay hồi nhổ hỗnh 4.110 ỏy Lỏng từ van tiết luu cuợng laỡ thióỳt bở bay hồi Phần chứa núơc ®¸ C¸ch nhiƯt trỉûc tiãúp, mäi cháút lảnh ∅60 (Methanol) âỉåüc tiãút lỉu trỉûc tiãúp vo thiãút bë bay håi (cng l bãø âạ) v ∅80 nháûn nhiãût ca nỉåïc õóứ bay hồi Thióỳt bở ngổng tuỷ Hỗnh 4.110 Thióỳt bë bay håi Cng tỉång tỉû Tênh toạn thiãút kãú våïi hãû thäúng lảnh sn xút nỉåïc âạ cäng sút 1kgnỉåïcâạ/ngy ta cọ cáúu thảo thiãút bë ngỉng tủ nhổ hỗnh 4.111 ỏỷy laỡ loaỷi thióỳt bở ngổng tuỷ kiãøu khäng khê âäúi lỉu tỉû nhiãn, åí âáûy chụng täi cọ làõp thãm cạch tn nhiãût âãø tàng cỉåìng quaù trỗnh trao õọứi nhióỷt 181 ... Methanol laì : M (4 .92 ) M than = MC , [kg] a a (kg/kg) 0,2656 0,2528 0,2304 0,224 0, 195 2 0,1824 0,1344 0,0616 41,6486 10, 597 4 23 ,98 83 35 ,91 7 59, 9515 p (mmHg) 66,1455 87,7635 142,36 39 Hỗnh 4.107 ổồỡng... a1.(T-1 - (7 ,91 51-2,6726.lgT).10-3 -8,625.10-7.T), [Pa] (4 .91 ) T - nhiãût âäü cuía metanol , K a0 = 9, 1716 vaì a1 = -2,7 596 .103 T1 - nhiãût âäü háúp phủ ca benzen, K Chn T1 = 200C = 293 K T2 - nhiãût... tảo hỗnh 4.1 09, õỏy laỡ ống từ thiết bị bay đến ống đục lỗ Than hoạt tính Bề mặt hấp thơ ∅76 ∅27 50 a) ∅25 90 0 èng ®Õn thiÕt bị ngung tụ Bề mặt phản xạ b) 120 120 120 120 Hỗnh 4.1 09 Bọỹ hỏỳp thuỷ