Giáo trình Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt (Phần 1)

1 
LỜI TỰA 
(Vài nét giới thiệu xuất xứ của chƣơng trình và tài liệu) 
Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN .. 
(Tóm tắt nội dung của Dự án) 
(Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia) 
(Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia ) 
(Giới thiệu tài liệu và thực trạng) 
TàI liệu này đƣợc thiết kế theo từng mô đun thuộc hệ thống mô đun của 
một chƣơng trình, để đào tạo hoàn chỉnh 
nghề  ở cấp trình độ .. 
và đƣợc dùng làm Giáo trình cho học viên trong các khoá đào tạo, cũng có 
thể đƣợc sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, 
các nhà quản lý và ngƣời sử dụng nhân lực tham khảo. 
Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đƣợc hoàn chỉnh để trở thành giáo trình 
chính thức trong hệ thống dạy nghề. 
 Hà nội, ngày . tháng. năm. 
Giám đốc Dự án quốc gia 
2 
MỤC LỤC 
Đề mục Trang 
LỜI TỰA .................................................................................................. 1 
MỤC LỤC ................................................................................................ 2 
GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN .......................................................................... 4 
Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề ........................................................ 5 
CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN ............................... 6 
BÀI 6. TRUYỀN NHIỆT ............................................................................. 7 
6.1.Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt.......................................................... 7 
6.2. Dẫn nhiệt. .......................................................................................... 8 
6.3. Nhiệt đối lƣu. ................................................................................... 14 
6.4. Nhiệt bức xạ. ................................................................................... 28 
6.5.Truyền nhiệt phức tạp ....................................................................... 31 
6.6.Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định .......................................................... 36 
NHỮNG VÍ DỤ VỀ TRUYỀN NHIỆT ........................................................ 42 
BÀI TẬP VỀ TRUYỀN NHIỆT .................................................................. 44 
BÀI THÍ NHIỆM TRUYỀN NHIỆT ............................................................. 48 
BÀI 7. ĐUN NÓNG – LÀM NGUỘI – NGƢNG TỤ ...................................... 54 
7.1. Nguồn nhiệt và các phƣơng pháp đun nóng ....................................... 54 
7.2. Các phƣơng pháp đun nóng ............................................................. 56 
7.3. Làm nguội ....................................................................................... 67 
7.4. Ngƣng tụ ......................................................................................... 68 
7.5. Cấu tạo các thiết bị trao đổi nhiệt ....................................................... 77 
7.6. Tháo nƣớc ngƣng. ........................................................................... 89 
NHỮNG VÍ DỤ TÍNH TOÁN VẾ TRAO ĐỔI NHIỆT ................................... 93 
BÀI TẬP TRAO ĐỔI NHIỆT ..................................................................... 96 
BÀI THÍ NGHIỆM ĐUN NÓNG LÀM NGUỘI NGƢNG TỤ......................... 100 
BÀI 8. CÔ ĐẶC .................................................................................... 105 
8.1.Khái niệm chung ............................................................................. 105 
8.2. Cô đặc một nồi ............................................................................... 106 
8.3. Cô đặc nhiều nồi. ........................................................................... 109 
8.4.Cấu tạo các thiết bị cô đặc một nồi ................................................... 114 
3 
MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÔ ĐẶC ................................................................. 119 
BÀI TẬP VỀ CÔ ĐẶC ........................................................................... 120 
BÀI THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC .................................................................... 123 
BÀI 9. KẾT TINH .................................................................................. 128 
9.1. Khái niệm về kết tinh ...................................................................... 128 
9.2. Tốc độ kết tinh ............................................................................... 130 
9.3 Các phƣơng pháp kết tinh............................................................... 131 
9.4. Các thiết bị kết tinh ......................................................................... 132 
9.5. Tính toán quá trình kết tinh ............................................................. 135 
BÀI THÍ NGHIỆM KẾT TINH .................................................................. 138 
ĐÁP ÁN CÁC BÀI TẬP ......................................................................... 146 
ĐÁP ÁN CÁC BÀI TẬP NÂNG CAO ....................................................... 148 
PHẦN PHỤ LỤC ................................................................................... 151 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 160 
4 
GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN 
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun 
Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt đóng vai trò quan trọng trong sản 
xuất công nghiệp và đời sống con ngƣời, nhƣ các quá trình và thiết bị đun 
nóng, làm nguội, trƣng cất. Còn đối với nghành công nghiệp hóa dầu thì 
truyền nhiệt không thể thiếu đƣợc 
Mục tiêu của mô đun 
- Học xong mô đun này, học sinh cần phải: 
- Hiểu đƣợc tất cả các quá trình và các thiết bị trong công nghệ hóa 
học, nhất là các thiết bị trong hóa dầu. 
- Sử dụng đƣợc các thiết bị thông dụng. 
- Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng vật liệu các quá trình. 
- Tính toán các thông số cơ bản của thiết bị. 
Mục tiêu thực hiện của mô đun 
- Học xong mô đun này học viên có khả năng: 
- Mô tả lý thuyết về các quá trình trong công nghệ hóa học nhƣ: 
Chuyển khối, thủy lực, truyền nhiệt, cơ học v.v.. 
- Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lƣợng trong một số thiết 
bi phản ứng. 
- Tính toán kích thƣớc thiết bị. 
- Sử dụng đƣợc các máy và thiết bị trong ngành công nghệ hoá học. 
- Thực hiện đƣợc các thí nghiệm của mô đun trong phòng thí nghiệm. 
Nội dung chính/các bài của mô đun: 
Bài 6: Khái niệm về truyền nhiệt 
Bài 7: Đun nóng –Làm nguội –Ngƣng tụ 
Bài 8: Cô đặc 
Bài 9: Kết tinh 
5 
Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề 
Ghi chú: 
Kỹ thuật An toàn và bảo hộ lao động là mô đun cơ bản và bắt buộc. Mọi học viên phải học và đạt kết quả chấp nhận đƣợc đối với các bài kiểm 
tra đánh giá và thi kết thúc nhƣ đã đặt ra trong chƣơng trình đào tạo. 
Những học viên qua kiểm tra và thi mà không đạt phải thu xếp cho học lại những phần chƣa đạt ngay và phải đạt điểm chuẩn mới đƣợc phép 
học tiếp các mô đun/ môn học tiếp theo. 
Học viên, khi chuyển trƣờng, chuyển ngành,nếu đã học ở một cơ sở đào tạo khác rồi thì phải xuất trình giấy chứng nhận; Trong một số trƣờng 
hợp có thể vẫn phải qua sát hạch lại. 
6 
CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN 
- Học trên lớp các kiến thức cơ bản về truyền nhiệt, cách sử dụng các 
phƣơng trình tính toán trong từng trƣờng hợp cụ thể. 
- Trang bị các kiến thức về cấu tạo các máy và thiết bị, nguyên tắc 
hoạt động và các sự cố có thể xảy ra. 
- Tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến do giáo viên hƣớng dẫn. 
- Tham quan tìm hiểu về các thiết bị trong các cơ sở sản xuất 
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN 
Về kiến thức 
- Vận dụng đúng và đầy đủ các kiến thức về truyền nhiệt 
- Giải thích đƣợc đúng và đầy đủ các phƣơng trình truyền nhiệt, các 
nguyên tắc hoạt động của các thiết bị truyền nhiệt, các sự cố có thể 
xảy ra và biện pháp khắc phục. 
- Trình bày đúng nguyên lý vận hành của các thiết bị truyền nhiệt. 
- Giải thích nguyên nhân gây sự cố và biện pháp khắc phục 
Về kỹ năng 
- Tính toán chính xác các bài toán truyền nhiệt thông dụng. 
- Môn tà đúng về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của các máy móc và 
thiết bị. 
Về thái độ 
- Nghiêm túc trong trong giờ học tập. 
- Làm các bài tập về nhà đầy đủ. 
7 
BÀI 6 
TRUYỀN NHIỆT Mã bài: QTTB 6 
Giới thiệu 
Trong các quá trình hóa học nhiều quá trình chỉ xảy ra theo chiều hƣớng 
cho trƣớc ở một nhiệt độ xác định, do đó cần phải cung cấp thêm hoặc rút bớt 
nhiệt năng lƣợng giữ cho nhiệt độ không đổi giúp cho quá trình tiến hành 
nhanh hơn tốt hơn. 
Các quá tình truyền nhiệt thƣờng gặp trong sản xuất nhƣ các quá trình 
đun nóng, ngƣng tụ, cô đặc, kết tinh. 
Mục tiêu thực hiện 
- Học xong bài này học viên có khả năng: 
- Mô tả các dạng truyền nhiệt (dẫn nhiệt, cấp nhiệt và bức xạ nhiệt). 
- Tính toán một vài dạng truyền nhiệt. 
NỘI DUNG CHÍNH 
6.1.Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt 
- Dẫn nhiệt: Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử 
khác khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau có nhiệt độ khác nhau. Thƣờng quá 
trình này chỉ xảy ra trong vật liệu rắn. Các phân tử có nhiệt độ cao hơn chuyển 
động dao động mạnh, va chạm vào các phần tử lân cận truyền cho chúng 
phần động năng của mình và cứ nhƣ thế nhiệt năng đƣợc truyền đi khắp mọi 
nơi trong vật thể. Dẫn nhiệt cũng xảy ra trong môi trƣờng lỏng và khí nếu chất 
khí và lỏng ở trạng thái đứng yên hay chuyển động dòng. 
- Nhiệt đối lƣu: Nhiệt đối lƣu là hiện tƣợng truyền nhiệt do các phần tử chất 
lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau hiện tƣợng này xảy ra là do chúng có 
nhiệt độ khác nhau gây nên khối lƣợng riêng khác nhau, hoặc do tác dụng 
nhƣ bơm hoặc khuấy trộn. 
- Nhiệt bức xạ: Bức xạ nhiệt là quá trình nhiệt lƣợng truyền đi dƣới dạng 
những tia năng lƣợng, nghĩa là nhiệt năng biến thành các tia bức xạ lan truyền 
trong không gian, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lƣợng này biến 
thành nhiệt năng. 
Trong thực tế truyền nhiệt từ vật này sang vật khác không đơn giản theo 
một phƣơng thức, mà thƣờng xảy ra theo cả hai hoặc ba phƣơng thức đồng 
thời. Truyền nhiệt nhƣ vậy gọi là truyền nhiệt phức tạp. 
- Truyền nhiệt ổn định và không ổn định 
8 
Truyền nhiệt ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo 
không gian nhƣng không thay đổi theo thời gian, quá trình này chỉ xảy ra trong 
thiết bị làm việc liên tục. 
Truyền nhiệt không ổn định là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi 
theo cả vị trí không gian và thời gian, quá trình này thƣờng xảy ra trong các 
thiết bị làm việc gián đoạn, hoặc giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của quá trình 
làm việc liên tục. 
Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều, đó là nhiệt chỉ đƣợc truyền 
từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. 
6.2. Dẫn nhiệt 
6.2.1- Khái niệm trƣờng nhiệt độ và gradien nhiệt độ 
Trƣờng nhiệt độ là tập hợp tất cả các trị số nhiệt độ tức thời của vật thể 
hoặc môi trƣờng. 
Tập hợp tất cả các điểm có cùng một giá trị nhiệt độ tại một thời điểm 
gọi là mặt đẳng nhiệt. Nhiệt độ chỉ thay đổi từ mặt đẳng nhiệt này đến mặt 
đẳng nhiệt khác. Sự thay đổi nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài theo phƣơng 
pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt là lớn 
nhất và gọi là Gradien nhiệt độ, kí hiệu 
Gradt. 
Nhiệt độ tại một điểm bất kỳ của vật 
thể cũng nhƣ trƣờng nhiệt độ đều phụ 
thuộc vào vị trí không gian và thời gian. 
Nếu trƣờng nhiệt độ chỉ biến thiên theo vị 
trí không gian mà không phụ thuộc vào 
thời gian gọi là trƣờng nhiệt độ ổn định. 
Ngƣợc lại, nếu trƣờng nhiệt độ biến đổi 
theo cả không gian và thơì gian goi là trƣờng nhiệt độ không ổn định. 
Đối với một vật thể thì mặt đẳng nhiệt là một mặt khép kín và các mặt 
đẳng nhiệt không cắt nhau, nên trên một mặt đẳng nhiệt không xảy ra hiện 
tƣợng dẫn nhiệt mà quá trình dẫn nhiệt chỉ xảy ra giữa các mặt đẳng nhiệt 
khác nhau của vật thể. Do đó nhiệt độ trong vật thể chỉ biến thiên theo những 
phƣơng cắt mặt đẳng nhiệt và biến thiên nhanh nhất theo phƣơng pháp tuyến 
với mặt đẳng nhiệt. Giả sử biến thiên nhiệt độ giữa hai mặt đẳng nhiệt cạnh 
nhau là Δt , khoảng cách giữa chúng theo phƣơng pháp tuyến là n, thì giới 
9 
hạn của tỷ số 
Δn
Δt
 khi Δn 0 gọi là gradien nhiệt độ, biểu diễn dƣới dạng 
sau: 
 Gradt
dn
dt
Δn
Δt
0Δn
lim 
 Vậy gradien nhiệt độ là mức độ cƣờng độ biến thiên nhiệt độ ở một điểm 
cho trƣớc của vật thể, về trị số bằng độ biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị 
chiều dài theo phƣơng pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt (hình.6-1) 
6.2.2. Định luật Fourier và độ dẫn nhiệt 
a. Định luật Fourier 
 Một nguyên tố nhiệt lƣợng dQ đi qua một nguyên tố bề mặt đẳng nhiệt dF 
trong khoảng thời gian d sẽ tỷ lệ với gradien nhiệt độ, độ lớn bề mặt và thời 
gian, nghĩa là: 
 ddF
dn
dt
dQ . [J] (6-1) 
 Đối với quá trình dẫn nhiệt ổn định: 
 .)( 21 FttQ TT [J] 
 trong đó: 
 : chiều dày của tƣờng [m] 
tT1, tT2: nhiệt độ bề mặt của hai vách tƣờng [
oC] 
: thời gian dẫn nhiệt [s] 
 Dấu ―-― chỉ nhiệt dẫn theo chiều giảm nhiệt độ. 
 λ : hệ số dẫn nhiệt hay gọi là độ dẫn nhiệt [W/m.độ] 
)tF(t
Qδ
21
 [W/m độ] 
 Vậy hệ số dẫn nhiệt là lƣợng nhiệt dẫn qua 1m2 bề mặt trong một đơn vị 
thời gian khi hiệu số chênh lệch nhiệt độ trên 1m chiều dài theo phƣơng pháp 
tuyến của mặt đẳng nhiệt là 1 độ. 
b. Độ dẫn nhiệt của các chất 
Độ dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất và là một hằng số 
vật lý, trị số của nó phụ thuộc vào thành phần cấu tạo vật chất, nhƣ khối 
lƣợng riêng, hàm ẩm, áp suất, và nhiệt độ của vật thể, và đƣợc xác định bằng 
thực nghiệm. 
10 
Độ dẫn nhiệt của vật rắn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì 
độ dẫn nhiệt cũng tăng. Đối với vật thể rắn đồng nhất về vật chất, thì quan hệ 
giữa độ dẫn nhiệt và nhiệt độ gần nhƣ theo một đƣờng thẳng và đƣợc biểu 
diễn gần đúng bằng phƣơng trình sau: 
 λ=λ o(1+bt) (6-2) 
trong đó: 
λ -độ dẫn nhiệt của vật thể ở nhiệt độ t oC 
λ o -độ dẫn nhiệt của vật thể ở 0
oC 
b -hệ số nhiệt độ, đối với vật rắn nó là một số dƣơng và thƣờng đƣợc 
xác định bằng thực nghiệm. 
t -nhiệt độ làm việc, oC 
Đối với vật liệu rắn độ dẫn nhiệt khác nhau nhiều, sau đây nêu vài trị số 
dẫn nhiệt của kim loại thƣờng dùng. 
Bảng:6-1: Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu từ 0÷1000C 
TT Tên chất , [W/m độ] TT Tên chất , [W/m độ] 
01 Amiăng vải 0,279 07 Nhôm 211 
02 Amiăng sợi 0,1115 08 Đồng thanh 64 
03 Gạch xây dựng 0,2325 0,28 09 Đồng thau 93 
04 Gạch chịu lửa 1,005 10 Đồng đỏ 384 
05 Gạch cách nhiệt 0,1395 11 Thép 46,5 
06 Bông thủy tinh 0,0372 12 Thép không rỉ 17,5 
Độ dẫn nhiệt của chất lỏng và chất khí rất nhỏ so với chất rắn, ở nhiệt 
độ bình thƣờng độ dẫn nhiệt của nƣớc bằng 0.59[W/m.độ], không khí lặng gió 
bằng 0.02[W/m.độ]. 
Khác với vật thể rắn, hầu hết chất lỏng có độ dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ 
tăng, chỉ trừ nƣớc và glyxêrin thì độ dẫn nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng. 
Đối với chất lỏng, độ dẫn nhiệt có thể tính theo công thức gần đúng sau: 
 λ=ε cpγ 3
M
γ
 [W/m.độ ] (6-3) 
trong đó: 
cp-nhiệt dung riêng của chất lỏng [J/kg.độ ] 
 γ -trọng lƣợng riêng của chất lỏng [N/m3 ] 
 M-phân tử gam của chất lỏng [g/mol] hoặc [kg/kmol] 
 ε -hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng, có giá trị cụ thể nhƣ 
sau: 
11 
 -  ... g độ và 1 J/kg độ, diện tích truyền nhiệt của thiết bị là 
12 m2. Tính: 
 a) Vẽ sơ đồ và ghi đầy đủ các thông số cho việc tính toán. 
b) Lƣu lƣợng nƣớc cần sử dụng. 
c) Diện tích bề mặt truyền nhiệt 
Giải 
 -Ta ký hiên chỉ số 1 là lƣu thể nóng và 2 là lƣu thể nguội 
a) Theo phƣơng trình cân bằng nhiệt lƣợng ta có: 
Q = G1C1(t1đ –t1c) =G2C2(t2c –t2đ) 
Q = G1C1(t1đ –t1c) = )60100(4186
3800
.1200 =43573,8 [W] 
G2 =
)(
)(
222
1111
dc
cd
ttC
ttCG
= 
)2035(1
)60100(
4186
3800
.1200
= 2904,9 [kg/s] 
b) Hệ số truyền nhiệt của của thiết bị. 
Từ phƣơng trình truyền nhiệt; 
Q = kF t.lg k =
lgtF
Q
 100 60 
 35 20 
95 
CtCt oo 4065 minmax 
 C
40
65
ln
4065
Δt
Δt
ln
ΔtΔt
Δt
in
inax
max
tb
5,51
m
mm
5,51.12
43573,8
K = 70,5 [J/m2h.độ] 
Bài tập 7-4: Một thiết bị ngƣng tụ ống chùm dùng ngƣng tụ hơi êtylic ở nhiệt 
độ không đổi 900C với năng suất 1,5Kg/s êtylic. Nƣớc lạnh vào có nhiệt độ 
250C vàđi ra 500C. Cho ẩn nhiệt hóa hơi của rƣợu ở 1at là R=826 KJ/Kg. Hệ 
số truyền nhiệt của thiết bị là 250 J/m2h0C. Xác định: 
a)Lƣu lƣợng nƣớc lạnh vào thiết bị 
b)Diện tích bề mặt truyền nhiệt 
GIẢI 
a)Lƣợng nƣớc vào thiết bị 
Áp dụng phƣơng trình trao đổi nhiệt ta có 
Dr=GnCn (tc -tđ) 
dcn
n ttC
Dr
G 
 Cn:nhiệt dung của nƣớc 4186 J/Kgđộ 
 [kg/s] 11,83
25504186
1,5.826.10
G
3
n 
b)Diện tích bề mặt truyền nhiệt 
 Áp dụng phƣơng trình 
 Q=KF t.lg 
 T1=90
0c=const 
 50 25 
CtCt oo 6540 21 
 C52,5
2
6540
t
tb
Δ 
.52,5250.1,1627
01,5.8,26.1
t K
Dr
t.K
Q
F
3
lglg 
F=81,19 [m2] 
96 
BÀI TẬP TRAO ĐỔI NHIỆT 
Phần trắc nghiệm 
Câu 1. Khi chọn chất tải nhiệt cần chú ý những yêu cầu nào về sau đây chất 
tải nhiệt ? 
a. Nhiệt độ và độ an toàn khi đun nóng; Độ độc và tính hoạt động hóa học; Rẻ 
tiền và dễ kiếm; Khả năng điều chỉnh nhiệt độ 
b. Độ độc và tính hoạt động hóa học; loại quý, hiếm; Nhiệt độ và độ an toàn 
khi đun nóng 
c. Chỉ khả năng điều chỉnh nhiệt độ; Độ độc và tính hoạt động hóa học 
d. Tất cả các yêu cầu trên 
Câu 2. Đun nóng bằng hơi nƣớc bão hòa chỉ thực hiện trong trƣờng hợp nào 
sau đây? 
a. Đun nóng ở nhiệt độ rất cao b. Đun nóng ở áp suất hơi rất cao 
c. Đun nóng không quá 1800C d. Đun nóng ở mọi điều kiện 
Câu 3. Hơi nƣớc bão hòa có hệ số cấp nhiệt nhƣ thế nào? 
a. Hệ số cấp nhiệt nhỏ, khoảng 100W/m2.độ 
b. Hệ số cấo nhiệt không cao, khoảng 1KW/m2.độ 
c. Hệ số cấp nhiệt lớn, khoảng từ10KW/m2.độ đến 15KW/m2.độ 
d. Hệ số cấp nhiệt lớn, khoảng từ10000KW/m2.độ đến 15000KW/m2.độ 
Câu 4. Hơi nƣớc bão hòa có giá trị nhiệt độ của bao nhiêu ở áp suất tuyệt đối 
1,5at? 
a. 1000C b. 950C c. 900C d. Là một giá trị khác 
Câu 5. Ƣu điểm của đun nóng bằng khói lò là gì? 
a. Luợng nhiệt cung cấp lớn b. Quá trình đun nóng đƣợc đồng đều 
c. Dễ điều chỉnh nhiệt độ d. Tạo đƣợc nhiệt độ cao 
Câu 6. Nhƣợc điểm của đun nóng bằng hơi nƣớc bão hòa là gì? 
a. Đun nóng không đồng đều b. Khó điều chỉnh nhiệt độ 
c. Hiệu suất thấp d. Không đun nóng đƣợc nhiệt độ cao 
Câu 7. Nhƣợc điểm của đun nóng bằng khói lò là gì? 
a. Không an toàn khi đun nóng các chất dễ cháy và dễ bay hơi 
b. Không đun nóng đƣợc nhiệt độ cao 
c. Khó tạo ra khói lò để dùng cho đun nóng 
d. Khó tìm. 
Câu 8. Quá trình đun nóng bằng dòng điện có thể tạo nhiệt độ đạt giá trị bao 
nhiêu? 
a. Cao đến 32000C b. Cao hơn 1800C 
97 
c. Cao đến 1800C d. Cao hơn 12000C 
Câu 9. Các chất tải nhiệt đặc biệt có đặc điểm gì? 
a. Nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi bão hòa nhỏ, không bị phân hủy ở nhiệt độ 
cao 
b. Nhiệt độ sôi không cao, áp suất hơi bão hòa nhỏ, không bị phân hủy ở nhiệt 
độ cao 
c. Nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi bão hòa lớn, không bị phân hủy ở nhiệt độ cao 
d. Nhiệt độ sôi không cao, áp suất hơi bão hòa lớn, không bị phân hủy ở nhiệt 
độ cao 
Câu 10. Đun nóng bằng hơi nƣớc trực tiếp thƣờng áp dụng đối với lƣu chất 
nào? 
a. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc 
b. Chất lỏng đƣợc phép pha loãng 
c. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc và đƣợc phép pha loãng 
d. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc và không đƣợc phép pha loãng 
Câu 11. Trong đun nóng bằng hơi nƣớc trực tiếp, các dòng phân bố nhƣ thế 
nào? 
a. Dòng hơi đƣợc sục trực tiếp vào chất lỏng và đi vào từ phần đáy chất lỏng 
b. Dòng hơi đƣợc sục không trực tiếp vào chất lỏng và đi vào từ phần đáy 
chất lỏng 
c. Dòng hơi đƣợc sục trực tiếp vào chất lỏng và đi vào mặt thoáng chất lỏng 
d. Dòng hơi đƣợc sục gián tiếp vào chất lỏng và đi vào từ phần đáy chất lỏng 
Câu 12. Tại sao trong các thiết bị đun nóng bằng hơi nƣớc gián tiếp phải tháo 
nƣớc ngƣng? 
a. Giữ không cho mất hơi chƣa ngƣng ra khỏi thiết bị cùng với nƣớc ngƣng 
b. Chỉ là để tháo nƣớc ngƣng ra khỏi thiết bị 
c. Tháo nƣớc ngƣng cho thiết bị làm việc ổn định 
d. Có thể không cần sử dụng thiết bị tháo nƣớc ngƣng 
Câu 13. Quá trình đun nóng thƣờng đƣợc sử dụng trong các quá trình gì trong 
công nghệ hoá học? 
a. Ngƣng tụ b. Kết tinh c. Cô đặc d. Giải nhiệt 
Câu 14. Phƣơng pháp làm nguội trực tiếp bằng nƣớc đá thƣờng áp dụng 
trong trƣờng hợp nào sau đây? 
a. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc 
b. Chất lỏng đƣợc phép pha loãng 
98 
c. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc và đƣợc phép pha loãng 
d. Chất lỏng không phản ứng với nƣớc và không đƣợc phép pha loãng 
Câu 15. Khi làm nguội trực tiếp bằng phƣơng pháp tự bay hơi sẽ xảy ra các 
quá trình nào? 
a. Quá trình bay hơi trên bề mặt chất lỏng 
b. Quá trình truyền nhiệt 
c. Quá trình khuếch tán 
d. Đồng thời quá trình truyền nhiệt và quá trình tự bay hơi 
Câu 16. Trong quá trình làm nguội khí trực tiếp bằng chất lỏng thì chất lỏng 
phải thỏa điều kiện gì? 
a. Không hấp thụ khí b. Không hấp phụ khí 
c. Hấp thụ khí d. Hấp phụ khí 
Câu 17. Nếu làm nguội nhiệt độ cần đạt thấp hơn từ 15 300C thì dùng tác 
nhân làm nguội nào sau đây? 
a. Nƣớc b. Không khí c. Nƣớc muối d. Nƣớc và không khí 
Câu 18. Khi nào quá trình ngƣng tụ đƣợc gọi là ngƣng tụ bề mặt? 
a. Ngƣng tụ gián tiếp b. Ngƣng tụ trực tiếp 
c. Ngƣng tụ hỗn hợp d. Ngƣng tụ đơn giản 
Câu 19. Khi nào quá trình ngƣng tụ đƣợc gọi là ngƣng tụ hỗn hợp? 
a. Ngƣng tụ gián tiếp b. Ngƣng tụ trực tiếp 
c. Ngƣng tụ bề mặt d. Ngƣng tụ phức tạp 
Câu 20. Trong thiết bị ngƣng tụ gián tiếp, các dòng lƣu chất thƣờng đƣợc 
phân bố nhƣ thế nào? 
a. Dòng hơi sẽ đi từ trên xuống, dòng lạnh sẽ đi từ dƣới lên 
b. Dòng hơi và dòng lạnh sẽ đi từ trên xuống 
c. Dòng lạnh sẽ đi từ trên xuống, dòng hơi sẽ đi từ dƣới lên 
d. Dòng hơi và dòng lạnh sẽ đi từ dƣới lên 
Câu 21. Trong thiết bị ngƣng tụ trực tiếp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt, ta cần 
xử lý nhƣ thế nào? 
a. Cho nƣớc lạnh chảy dọc trục thiết bị. 
b. Cho nƣớc lạnh phun qua những vòi phun 
c. Cho hơi theo dọc thành thiết bị 
d. Cho nƣớc chảy dọc thành thiết bị 
Câu 22. Khi nào thiết bị ngƣng tụ trực tiếp đƣợc gọi là thiết bị ngƣng tụ trực 
tiếp loại khô? 
a. Nƣớc ngƣng, nƣớc làm nguội, khí không ngƣng dẫn chung một đƣờng ống 
99 
b. Nƣớc ngƣng, khí không ngƣng dẫn chung một đƣờng ống, nƣớc làm nguội 
theo một đƣờng khác 
c. Nƣớc ngƣng, nƣớc làm nguội, dẫn chung một đƣờng ống, khí không ngƣng 
theo một đƣờng khác 
d. Khí không ngƣng, nƣớc làm nguội, dẫn chung một đƣờng ống, nƣớc ngƣng 
theo một đƣờng khác 
Câu 23. Khi nào thiết bị ngƣng tụ trực tiếp đƣợc gọi là tiết bị ngƣng tụ trực tiếp 
loại ƣớt? 
a. Nƣớc ngƣng, nƣớc làm nguội, khí không ngƣng dẫn chung một đƣờng ống 
b. Nƣớc ngƣng, khí không ngƣng, nƣớc làm nguội theo những đƣờng khác 
nhau 
c. Nƣớc ngƣng, nƣớc làm nguội, dẫn chung một đƣờng ống, khí không ngƣng 
theo một đƣờng khác 
d. Khí không ngƣng, nƣớc làm nguội, dẫn chung một đƣờng ống, nƣớc ngƣng 
theo một đƣờng khác 
Câu 24. Trong thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ bọc, chiều cao của vỏ ngoài có đặc 
điểm gì? 
a. Cao hơn chiều cao thiết bị 
b. Cao hơn chiều cao chất lỏng trong thiết bị 
c. Thấp hơn chiều cao chất lỏng trong thiết bị 
d. Thấp hơn chiều cao đáy thiết bị 
Phần Bài tập 
Bài tập 7-1: Tính lƣợng nhiệt chứa trong 1000 kg H2O ở 25
0C và 500C. Biết 
nhiệt dung riêng của nƣớc là 4186 j/kg độ. 
Bài tập 7-2: Tính lƣợng nhiệt cần thiết làm bay hơi hoàn toàn 10 kg nƣớc ở 
nhiệt độ sôi (áp suất làm việc là 1 at). Biết ẩn nhiệt hoá hơi của nƣớc là 2264 
kj/kg. 
Bài tập 7-3: Dùng hơi nƣớc bão hòa ở áp suất dƣ 2 at để gia nhiệt cho 1500 
kg/h hỗn hợp rƣợu etylic từ 25oC lên 85oC. Biết nhiệt dung riêng của rƣợu là 
3500 j/kg độ, và ẩn nhiệt hoá hơi của hơi nƣớc bão hoà là 518,1 J/kg. Tính 
lƣợng hơi đốt cần thiết. 
Bài tập 7-4: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề mặt 
truyền nhiệt là 10 m2, làm việc ngƣợc chiều để đun nóng một hỗn hợp rƣợu 
với năng suất 600kg/h từ nhiệt độ 25oC đến 80oC. Tác nhân đun nóng là một 
chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105oC và nhiệt độ ra là 65oC. Cho nhiệt 
100 
dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 J/kgđộ và nhiệt dung riêng 
trung bình của hỗn hợp rƣợu là 0,85 J/kgđộ. Hãy tính: 
a) Lƣu lƣợng chất thải hữu cơ đƣa vào đun nóng 
b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị 
Bài tập 7-5: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dùng làm lạnh một dung 
dịch có lƣu lƣợng là 90 kg/phút từ nhiệt độ 120oC đến 50oC. Dung dịch đƣợc 
làm lạnh bằng nƣớc lạnh chảy ngƣợc chiều, có nhiệt độ vào là 20oC, đi ra có 
nhiệt độ là 45oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch và của nƣớc 
lần lƣợt là 2800 J/kg độ và 4186 J/kg độ, hệ số truyền nhiệt của thiết bị là 
340W/m2.độ, cho nhiệt tổn thất bằng không. 
Xác định: 
a) Lƣu lƣợng nƣớc cần sử dụng 
b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt 
Bài tập 7-6: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng ngƣng tụ hơi rƣơu êtylíc 
với năng suất 500 kg/h. biết hơi rƣợu ngƣng tụ ở 78 0C, và đƣợc làm lạnh 
bằng nƣớc lạnh có nhiệt độ vào là 20oC, nƣớc đi ra là 40oC, diên tích truyền 
nhiệt của thiết bị bằng 30 m2, nhiệt dung riêng của rƣợu và nƣớc lần lƣợt là 
0,8 J/kg độ, 1 J/kg độ, cho ẩn nhiệt ngƣng tụ của rƣợu bằng 1800 kj/kg. 
Tính: 
a)Lƣợng nƣớc lạnh đƣa vào thiết bị ? 
b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị? 
Bài tập 7-7: Một thiết bị ngƣng tụ ống chùm để ngƣng tụ hơi benzen ở áp 
suất thƣờng với năng suất 1000 Kg benzen/h. Biết nhiệt độ hơi benzen ngƣng 
tụ ở nhiệt độ 800C và ẩn nhiệt ngƣng tụ rB=9,45 J/Kg. nƣớc dùng làm lạnh có 
nhiệt độ vào 240C và nhiệt độ ra 340C, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 
m2.Cho Qtt = 0. Xác định: 
 a)Lƣợng nƣớc đƣa vào thiết bị 
 b)Lƣợng nhiệt trao đổi 
c)Hệ số K 
BÀI THÍ NGHIỆM ĐUN NÓNG LÀM NGUỘI NGƢNG TỤ 
Mục đích thí nghiệm 
 Làm quen với thiết bị đun ntruyền nhiệt ống lồng ống, các dụng cụ đo lƣu 
lƣợng và dụng cụ đo nhiệt độ. 
 Xác định lƣợng nhiệt trao đổi giữa hai dòng lƣu chất, và lƣợng nhiệt tổn 
thất ra môi trƣờng. 
Lý thuyết 
101 
Trong các thiết bị đun nóng- làm nguội-ngƣng tụ gián tiếp, thƣờng ngƣời ta 
cho hơi và nƣớc đi ngƣợc chiều nhau, nƣớc làm lạnh cho đi từ dƣới lên để 
tránh dòng đối lƣu tự nhiên cản trở sự chuyển động của lƣu thể, hơi đi từ trên 
xuống để chất lỏng ngƣng tụ chảy tự do đi ra ngoài dễ dàng. 
 Đối với bài thí nghiệm này vừa là quá trình đun nóng, ngƣng tụ gián tiếp. 
Một bên là hơi nƣớc ngƣng tụ, còn một bên là nƣớc lạnh đƣợc đun nóng. 
Nếu nhƣ quá trình ngƣng tụ thực hiện đối với hơi bão hoà, và chất lỏng 
sau khi ngƣng tụ không bị làm nguội xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của hơi 
bão hoà thì tính toán bề mặt truyền nhiệt đơn giản. Khi đó ta phải chia ra ba 
bƣớc để tính: 
 Bƣớc 1: Ngƣng tụ hơi bão hoà ở nhiệt độ hơi bão hoà không đổi. 
 Bƣớc 2: Làm lạnh nƣớc ngƣng tụ. 
 Tính toán cân băng vật chất, và nhiệt lƣợng của quá trình ngƣng tụ: 
Ta ký hiệu: 
Q- nhiệt lƣợng trao đổi trong quá trình ngƣng tụ hơi nƣớc. [J] 
Q1 - Lƣợng nhiệt toả ra khi hơi ngƣng tụ [J] 
Q2 - Lƣợng nhiệt toả ra khi làm nguội nƣớc ngƣng tụ [J] 
R - ẩn nhiệt ngƣng tụ của hơi nƣớc. [J/kg] 
D -Lƣợng hơi nƣớc ngƣng tụ [ kg] 
W - lƣợng nƣớc lạnh đƣa vào [kg]. 
Cp - nhiệt dung riêng trung bình của hơi quá nhiệt [J/kg.độ]. 
C1 - nhiệt dung riêng trung bình của nƣớc ngƣng [J/kg.độ] 
Cn - nhiệt dung riêng trung bình của nƣớc lạnh [J/kg.độ] 
t1c - nhiệt độ cuối của chất lỏng ngƣng tụ [
oC] 
 t1đ = tbh nhiệt độ của hơi nƣớc bão hoà. [
oC] 
t2đ,t2c- nhiệt độ đầu và cuối của nƣớc làm nguội. [
oC] 
 Cn =C1 
 Phƣơng trình cân bằng nhiệt lƣợng cơ bản nhƣ sau: 
 Q=QN =QL+ Qtt (1) 
QN=Q1+Q2 (2) 
 QL=WC2(t2c –t2đ) (3) 
Nhiệt lƣợng tỏa ra của hơi nƣớc nhƣ sau: 
 Q1 = Dr (4) 
 Q2 = D.cn(tbh – t1c) (5) 
 Q =Q1 + Q2 = Wcn(t2c – t2đ) +Qtt (6) 
102 
Trong trƣờng hợp ngƣng tụ hơi bão hoà ở nhiệt độ không đổi tức là nƣớc 
ngƣng tụ có nhiệt độ bằng nhiệt độ của hơi nƣớc bão hòa thì Q2=0, 
Nhiệt tổn thất tính đƣợc từ công thức trên: 
 Qtt =Q - Wcn(t2c – t2đ) (7) 
Trong đó: 
 C=C1=Cn - Nhiệt dung riêng của nƣớc lạnh và nƣớc ngƣng tụ 
[kcak/kg.độ] 
Qtt là nhiệt tổn thất ra môi trƣờng [J] 
Thiết bị thí nghiệm 
 -Thiết bị thí nghiệm gốm: 
-Nồi đun 1 có đƣờng kính khoảng 500 mm,cao khoảng 800 mm, và điện 
trở công suất khoảng 6 kW. 
 -Thiết bị ngƣng tụ 2 có đƣờng kính khoảng 400 mm, cao khoảng 700 
mm, với vỏ bọc cách nhiệt 4 làm bằng amiăng lớp ngoài cùng làm bằng tôn 
mỏng. 
-Ống trao đổi nhiệt ống xoắn ruật gà 3 làm bằng đồng có đƣờng kính 
14/16 mm chiều dài ống khoảng 8 m. 
-Thùng chứa 5 để đo lƣợng nƣớc ngƣng tụ. 
-Đồng hồ T1, đo nhiệt độ hơi nƣớc bay lên ở nồi đun. 
-Đồng hồ T2, đo nhiệt độ của nƣơc lạnh trƣớc và sau khi thƣc hiện quá 
trình truyền nhệt ở nồi đun. 
Trình tự thí nghiệm 
Bƣớc 1:Kiểm tra toàn bộ các thiết bị sau khi đó mở van V3 cho nƣớc chảy 
vào khoảng 2/3 nồi đun 3, sau đó đóng van v3, v4, đồng thời mở van V1 cho 
nƣớc lạnh đầy thiết bị. 
Bƣớc 2: Tiến hành đóng điện cho điện trở của nồi đun đợi cho đến khi 
nƣớc sôi sau đó mở van v4 cho hơi nƣớc đi vào ống truyền nhiệt 3 rồi ngƣng 
tụ chảy bình chứa 5. Thời gian tiến hành từ khi mở van cho hơi nƣớc vào thiết 
bị ngƣng tụ khoảng 30 phút. Trong khi làm ta đo nhiệt độ của hơi nƣớc bão 
hòa ở đồng hồ T1, nhiệt độ nƣớc ngƣng tụ T3, Kết thúc ta 
cắt điện và đóng van v4, và cắt điện điện trở. Đồng thời ta đo nhiệt độ của 
nƣớc lạnh trƣớc vào sau khi thực hiện quá trình truyền nhiệt ở đồng hồ T2. 
103 
2
3
1
T
2
V
2
T
3
V
1
T
1
5
V
4
V
3
5
V
4
SƠ ĐỒ BÀI THÍ NGHIỆM ĐUN NÓNG - LÀM NGUỘI – NGƢNG TỤ 
GHI CHÚ: 
1- Nồi đun 
2- Thiết bị ngƣng tụ 
3- Ống truyền nhiệt 
4- Lớp chất cách nhiệt 
5- Bình chứa, đo lƣợng nƣớc 
ngƣng tụ 
T - Đồng hồ đo nhiệt độ 
V - Van 
104 
Kết quả thí nghiệm 
Lần lƣợng 
nƣớc 
lạnh lít 
lƣợng hơi 
nƣớc 
ngƣng tụ 
lít 
Nhiệt độ 
của hơi 
nƣớc vào 
oC 
Nhiệt độ 
của nƣớc 
ngƣng tụ 
ra oC 
Nhiệt độ nƣớc 
lạnh 
Nhiệt tổn 
thất 
trƣớcoC sau oC 
1 
2 
3 
Trình tự tính toán 
- Tính lƣợng nhiệt tỏa ra hơi nƣớc bão hòa theo công thức (2) 
- Tính lƣợng nhiệt nhận vào của lƣu thể nguội theo công thức (3). 
- Rút ra lƣợng nhiệt tổn thất theo công thức (7). 
Bàn luận 
 Sau khi tính toán học viên tự đƣa ra những nhận xét, đánh giá và bàn 
luận về kết quả thí nghiệm: 
- Tổn thất nhiệt độ có không tại sao?. 
- Nguyên nhân gây ra sai số trong bài thí nghiệm, ảnh hƣởng của sai 
số đến kết quả tính toán và biện pháp khắc phục. 
- Đƣa ra một vài ứng dụng mô hình thí nghiệm trong thực tế.