Câu 2: Một thiết bị ngưng tụ dùng để ngưng tụ dung môi acetone với nǎng suất 1,3kg/phacute (u)t. . Biết nhiệt độ sôi của dung môi acetone là 56,5^circ C . Nước dùng làm lạnh có nhiệt độ vào 16^circ C và nhiệt độ ra 34^circ C . Diện tích bể mặt truyên nhiệt là 12m^2 Ân nhiệt ngưng tụ của acetone 2450KJ/kg . Nhiệt tôn thất ra môi trường 300Kcal/h . Xác định: a/ Lượng nhiệt trao đổi trong thiết bị ngưng tụ? b/ Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ? c/ Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ?

**Câu 2:**<br /><br />**a/ Lượng nhiệt trao đổi trong thiết bị ngưng tụ:**<br /><br />* **Nhiệt lượng tỏa ra từ acetone:** Năng suất acetone là 1.3 kg/phút. Trong 1 giờ (60 phút), lượng acetone ngưng tụ là 1.3 kg/phút * 60 phút/giờ = 78 kg/giờ.<br /><br />* Nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ 78 kg acetone: Q_acetone = 78 kg/giờ * 2450 kJ/kg = 191100 kJ/giờ = 191100/4.186 kcal/giờ ≈ 45660 kcal/giờ (chuyển kJ sang kcal, 1 kcal ≈ 4.186 kJ)<br /><br />* **Tổng nhiệt lượng trao đổi:** Tổng nhiệt lượng trao đổi bao gồm nhiệt lượng tỏa ra từ acetone và nhiệt lượng thất thoát ra môi trường: Q_total = Q_acetone + Q_thất thoát = 45660 kcal/giờ + 300 kcal/giờ = 45960 kcal/giờ<br /><br />**Vậy, lượng nhiệt trao đổi trong thiết bị ngưng tụ là 45960 kcal/giờ.**<br /><br /><br />**b/ Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ:**<br /><br />* **Nhiệt lượng hấp thụ bởi nước lạnh:** Nhiệt lượng này bằng tổng nhiệt lượng trao đổi (bỏ qua nhiệt dung riêng của thiết bị): Q_nước = Q_total = 45960 kcal/giờ<br /><br />* **Độ chênh lệch nhiệt độ của nước:** ΔT = 34°C - 16°C = 18°C<br /><br />* **Nhiệt dung riêng của nước:** c_nước ≈ 1 kcal/kg°C<br /><br />* **Lượng nước lạnh:** Công thức tính nhiệt lượng: Q_nước = m_nước * c_nước * ΔT<br /><br /> => m_nước = Q_nước / (c_nước * ΔT) = 45960 kcal/giờ / (1 kcal/kg°C * 18°C) ≈ 2553 kg/giờ<br /><br />**Vậy, lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ là khoảng 2553 kg/giờ.**<br /><br /><br />**c/ Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ:**<br /><br />* **Diện tích bề mặt truyền nhiệt:** A = 12 m²<br /><br />* **Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình:** Ta sử dụng nhiệt độ trung bình logarit (LMTD) để tính toán chính xác hơn trong trường hợp chênh lệch nhiệt độ không tuyến tính. Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta sử dụng chênh lệch nhiệt độ trung bình: ΔT_m = (ΔT_vào + ΔT_ra) / 2, với ΔT_vào là chênh lệch nhiệt độ giữa acetone và nước vào, ΔT_ra là chênh lệch nhiệt độ giữa acetone và nước ra. Giả sử nhiệt độ acetone luôn ở 56.5°C.<br /><br /> ΔT_vào = 56.5°C - 16°C = 40.5°C<br /> ΔT_ra = 56.5°C - 34°C = 22.5°C<br /> ΔT_m = (40.5°C + 22.5°C) / 2 = 31.5°C<br /><br />* **Hệ số truyền nhiệt (U):** Công thức: Q_total = U * A * ΔT_m<br /><br /> => U = Q_total / (A * ΔT_m) = 45960 kcal/giờ / (12 m² * 31.5°C) ≈ 122 kcal/(m²h°C)<br /><br />**Vậy, hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ là khoảng 122 kcal/(m²h°C).**<br /><br /><br />**Lưu ý:** Các kết quả trên là giá trị gần đúng. Để có kết quả chính xác hơn, cần sử dụng phương pháp tính toán LMTD (Log Mean Temperature Difference) cho độ chênh lệch nhiệt độ. Ngoài ra, giả thiết nhiệt độ acetone luôn ở 56.5°C có thể không hoàn toàn chính xác trong thực tế.<br />