Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới năng suất của thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi đốt than tuần hoàn

Nguyên lý hoạt động của thiết bị làm mát xỉ kiểu vít 
2.2. Lựa chọn phương pháp tính toán truyền nhiệt cho thiết bị làm mát xỉ 
a, Xác định dạng thiết bị làm xỉ: dạng " ống lồng ống", hành trình đơn 
 b, Các hình thức trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ : trao đổi nhiệt đối lưu, bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt [6],[36],[38]. 
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi bằng nước gián tiếp
 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát 
2.4. Cơ sở lý thuyết trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ kiểu “ống lồng ống”
 2.4.1. Các hình thức truyền nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ 
2.4.1.1. Khái niêm trao đổi nhiệt hỗn hợp (TĐNHH):
 2.4.1.2 Trao đổi nhiệt đối lưu
 a, Khái niệm chung [2], [4], [6]
Hình 2.2: Mô hình thay đổi nhiệt độ trong lớp biên khi chất lỏng hấp thụ nhiệt [4],
2.4.1.2.Hệ phương trình trao đổi nhiệt đối đối lưu(TĐNĐL)
a) Định luật Newton về TĐNĐL [4]
 (2.4)
b) Hệ phương trình TĐNĐL
 - Phương trình truyền nhiệt: 	 (2.5)	 
2.4.2. Các cơ sở xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu(TĐNĐL) bằng thực nghiệm
 2.4.2.1, Lý thuyết đồng dạng [4],[6],[22]
2.4.3. Dẫn nhiệt qua vách trụ của thiết bị trao đổi nhiệt [2],[4],[37],[39]
 a, Tính dòng nhiệt truyền qua một bề mặt hình trụ 
 	 (2.22) 
 a) Vách trụ một lớp; b) Vách trụ nhiều lớp
Định luật Fourier mật độ dòng nhiệt trên 1m2 bề mặt đẳng nhiệt : 
 	 (2.26) 
b, Dòng nhiệt qua vách trụ: dòng nhiệt Q truyền qua một bề mặt hình trụ có bán kính r 
	 (2.27)
 Chiều dài 1 của vách trụ là một lớp : 
 (2.28)	 Nếu vách trụ gồm n lớp: 	 (2.29)
2.4.4. Tính nhiệt độ của bề mặt hai vách máy làm mát hình trụ [4], [7],[35]
 Giả sử có một vách trụ (hình 2.4) chiều dài L, đường kính trong d1, đường kính ngoài d2, hệ số dẫn nhiệt λ. Chất lỏng nóng có nhiệt độ tf1 chuyển động bên trong ống, chất lỏng lạnh có nhiệt độ tf2. Nhiệt lượng riêng qL có dạng (2.31): 
Hình 2.4: Mô hình truyền nhiệt qua vách trụ
 	 (2.31) 
 Đối với vách nhiều lớp ta có:
 (2.36) 	 (2.37) 
 Nhiệt độ 2 mặt vách trụ chưa biết là: tw1 và tw2 theo (2.38):
 và 	 (2.38) 
2.5. Cơ sở lý thuyết bức xạ nhiệt
2.5.1. Dòng bức xạ, năng suất bức xạ và cường độ bức xạ [4],[38]
- Năng suất bức xạ: E= 	 (2.39) - Cường độ bức xạ là năng suất bức xạ ứng với một khoảng hẹp chiều dài bước sóng:
2.5.2. Năng suất bức xạ riêng và năng suất bức xạ hiệu dụng [4], [38]
- Năng suất bức xạ hiệu dụng Ehd là tổng năng suất bức xạ riêng E và năng suất bức xạ phản xạ ER của vật. 
 Ehd= E+ ER= E + (1-A) Et	 (2.47)	 	 
 Hình 2.5: Sơ đồ mô hình tính năng suất bức xạ nhiệt
2.5.3. Vật Xám
2.5.4.Trao đổi nhiệt bức xạ giữa hai vật bọc nhau [4],[38]
 Vật bọc ngoài có diên tích bề mặt F2 , hệ số hấp thụ A2 với nhiệt độ T2 không đổi. Vật được bọc là vật lồi có diện tích F1, hệ số hấp thụ A1 với nhiệt độ T1 không đổi trong suốt quá trình truyền nhiệt (T1 > T2) (hình 2.6).
Định nghĩa :vật lồi là vật mà tất cả các tia bức xạ tại một điểm bất kỳ trên bề mặt của nó không thế đến chính nó
 Hình 2.6: Sơ đồ bức xạ nhiệt khi hai vật bọc nhau
Gọi hệ số bức xạ của vật thứ hai tới vật thứ nhất φ21 là tỷ số:
 (2.50) 
Nếu Q21 là phần bức xạ đến được vật thứ nhất thì phần còn lại của dòng bức xạ của vật bọc ngoài đến ngay chính nó bằng (1-φ21), Q2. Dòng nhiệt bức xạ hiệu dụng của hai vật tương ứng bằng:
 (2.51) 
 (2.52) 
 Nhận xét: Xỉ nóng trong tang làm mát kiểu vít bị bao bọc bởi vỏ tang thân vít. Do vậy tính toán truyền nhiệt do bức xạ cần áp dụng phần lý thuyết bức xạ giữa hai vật bọc nhau.
2.6. Tính toán nhiệt lượng cần thiết để đáp ứng năng suất thiết bị trao đổi nhiệt
 2.6.1. Nhiệt lượng truyền giữa hai môi chất[6],[37]
Định luật Fourier quan hệ giữa nhiệt lượng truyền và điều kiện trao đổi nhiệt:
 	 (2.60) 
Công thức Newton: 
 Q = α F ( tf – tw ), W (2.61)
F - Bề mặt trao đổi nhiệt;
∆t = ( tf – tw ): hiệu số nhiệt độ ( trong đó: tf – nhiệt độ chất lỏng, tw - nhiệt độ bề mặt vách);
 α - Hệ số tỏa nhiệt dạng:
 (2.62) 
Hệ số tỏa nhiệt α phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể biểu thị dưới dạng:
 α = f (tf , tw , ω, λ, cp, ρ, μ, φ, l1, l2, l3,...) (2.63)
2.6.2. Nhiệt lượng hấp thụ hoặc tỏa ra của môi chất [4],[37]
Năng suất của thiết bị trao đổi nhiệt Gi, lượng nhiệt q cần hấp thụ hoặc tỏa ra của môi chất:
 q = Gi .Ci (2.64)
 Nhận xét: Như vậy thì năng suất thiết bị trao đổi nhiệt của hai môi chất phụ thuộc vào độ chênh lệch của nhiệt độ hai môi chất (t), vận tốc chuyển động của môi chất (v) và lưu lượng của môi chất (q). Mối quan hệ toán học (f=(t, v, q) là mục tiêu của luận án đặt ra. 
 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
 1. Đã nghiên cứu lý thuyết và chỉ ra một số yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ: chênh lệch mật độ của dịch thể hoặc ngoại lực đến dòng chảy, chế độ chuyển động của dịch thể "chảy tầng" hay "chảy rối", tính chất vật lý của dịch thể, đặc điểm bề bề mặt trao đổi nhiệt.
 2. Đã nghiên cứu lý thuyết và rút ra được mối hệ toán học xác định dòng nhiệt Q trong thiết bị trao đổi nhiệt vách trụ một lớp (công thức 2.27). Đây là cơ sở quan trọng để ứng dụng tính toán diện tích trao đổi nhiệt cho thiết bị làm xỉ kiểu vít.
 3. Đã rút ra được mối quan hệ toán học (công thức 2.61, 2.62, 2.63, 2.64) giữa năng suất của thiết bị trao đổi nhiệt với một số thông số công nghệ chính của môi chất như độ chênh lệch nhiệt độ hai môi chất (t), vận tốc chuyển động của môi chất (v) và lượng nhiệt tỏa ra/hấp thụ của môi chất(q). Đây là cơ sở lý thuyết để nghiên cứu thực nghiệm trong các chương 3,4. 4.Quá trình của thiết bị làm mát xỉ kiểu vít, kết cấu dạng ống lồng ống với thân vít dạng ống trụ là hình thức trao đổi nhiệt: kết hợp giữa đối lưu nhiệt, bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt. Đây là cơ sở khoa học để tính toán thiết kế thiết bị trong các chương tiếp theo
 5. Thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi làm việc trong điều kiện nhiệt độ và chịu mài mòn cao, khi thiết kế chế tạo phải có giải pháp kỹ thuật và công nghệ chế tạo để đáp ứng điều kiện khắc nghiệt.
CHƯƠNG 3:
VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Điều kiện biên thí nghiệm
 - Lưu lượng nước làm mát, q: m3/ph:[0,25 – 0,35]; 
- Vận tốc quay của tang, v: vg/ph[0,8-1,4]; 
- Nhiệt độ nước làm mát độ, t: C:[29oC- 33oC]. 
3.2 Vật liệu thí nghiệm
 Vật liệu là xỉ của than cám 5b Hòn gai Việt nam[21], có cỡ hạt trung bình 5mm, nhiệt độ xỉ nóng vào: 900oC [21],[18],[19], Môi chất lạnh là nước (nhiệt độ:29 - 33oC), lưu lượng: (0,25-0,35 m3/ph), áp suất nước: p=0,6MPa. 
3.3.Trang thiết bị thí nghiệm
 3.3.1 Thiết bị đo lường
a, Đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ Endress Hauser (CHLB Đức)
Hình 3.1: Đồng hồ đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ Endress Hauser
b, Can đo nhiệt:
Ký hiệu thiết bị: Can nhiệt Omron E52MY Series sử dụng đo nhiệt độ trực tiếp lên đến 1300oC, trang bị tại dây chuyền sản xuất tại Công ty đáp ứng yêu cầu thực nghiệm
 Hình 3.4: Nguyên lý thiết bị của hãng Omron E52MY Series
Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo của can đo nhiệt (thermocouples)
3, Đồng hồ đo vận tốc: Omron E3F-DS10C4 (hình 3.5):
Vận tốc quay của trục vít, thời gian cảm biến nhận được tác động sẽ được nội suy ra vận tốc (m/s) đo được tại thời điểm thực tế.
Hình 3.5: Ảnh cấu tạo lắp cảm biến đo vận tốc quay của trục
3.3.2. Mô hình thí nghiệm
Mô tả thiết bị: [7] Mô hình thí nghiệm là thiết bị làm mát xỉ công nghiệp hiện đại đáy lò hơi đốt than tuần hoàn kiểu vít, thông số kỹ thuật mô tả trên hình 3.7:
 3.3.2. Mô hình thiết bị thí nghiệm trên hình 3.7.[31]
Hình 3.7: Mô hình hóa thiết bị làm mát xỉ công nghiệp kiểu vít 
3.4. Phương pháp xác định các thông số công nghệ
3.4.1 Xác định lưu lượng nước làm mát
Có hai phương pháp:
a) Phương pháp đo trực tiếp: bằng đồng hồ đo lưu lượng nước tại đường ống cấp vào máy; 
b) Tính toán lý thuyết: Lưu lượng nước lý thuyết: 
 q= vs, m3/h [ 59 ]
3.4.2. Xác định vận tốc vận chuyển xỉ trong máy làm mát 
Có hai phương pháp: 
a) Phương pháp đo trực tiếp: Sử dụng đồng hồ đo tốc độ 
b) Phương pháp tính toán lý thuyết: Vận tốc quay của trục vít:
 nt = nđ ig ix [58] (3.1)
Vận tốc của động cơ điện: nđ, tỷ số truyền của giảm tốc: ig và tỷ số truyền của bộ truyền xích ix 
3.4.3.Xác định nhiệt độ xỉ vào và ra trong máy làm mát
 Đo trực tiếp bằng can nhiệt tại hai vị trí: cửa vào và cửa ra, lấy giá trị trung bình[7].
3.4.4. Xác định năng suất làm mát xỉ
Có hai phương pháp: 
3.4.4.1.Xác định năng suất bằng thực nghiệm trên thiết bị đo mức [7]: 
 Đo mức là đo chiều cao lớp xỉ chứa trong si lô bằng hệ thống đo mức tự động, đo mức bằng cảm biến đo mức bằng radar: Năng suất của máy làm mát: Gx= γπhD2/4. Trong đó: D- đường kính si lô; (γ)- Khối lượng riêng của xỉ được xác định bằng thí nghiệm. Sơ đồ chung hệ thống vận chuyển xỉ vào si lô và và bố trí thiết bị đo mức (hình 3.8).[31]. 
 Hình 3.8: Sơ đồ thu và vận chuyển xỉ đáy lò hơi CFB lên si lô chứa
Công thức tính mức (a) của xỉ than bột trong hệ thống silô:
 a=t.c2 (3.4) 	
 Trong đó: t là tổng thời gian của t1 và t2, t1: là thời gian các phản xạ được đáp ứng sau khi sóng được truyền đi;t2: là thời gian tín hiệu phản hồi về thiết bị đo.
 
 Hình 3.11: Thiết bị đo mức cầm tay và phần mềm PDM
4.4.4.2. Năng suất tính theo lý thuyết: 
 Gx = πd2/4 naψγ, tấn/h 
 
Trong đó: d- Đường kính vít, m; a - Bước vít, m; n - Vận tốc quay của vít, vg/ph; ψ - Hệ số điền đầy của vít, đối với máy làm mát, tối đa 50%
 γ - Khối lượng riêng của xỉ, tấn/m3 trạng thái đống
3.5. Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu [9],[12],[16]
 3.5.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
 3.5.2 Phương pháp cực tiểu bình phương
 Sử dụng phương pháp cực tiểu bình phương, với mục tiêu lựa chọn dạng hàm đa thức bậc hai của các biến với hàm 3 biến bậc 2 có hai dạng [9],[12]:
 (3.10) 
Các hàm hồi quy được tìm theo luật cực tiểu bình phương sai số: (3.11) 
Trong đó , là các giá trị của từng điểm đã biết trong bảng thực nghiệm; là các biến phải tìm.
 Phương trình (3.10) gọi là phương trình hồi quy. Số thí nghiệm N cần thực hiện khi QHTN tính theo: N= 3k (k=3)=27; k: Số yếu tố nghiên cứu; G : Thông số đầu ra. 
3.5.3 Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số và tính thích ứng của mô hình toán học[12]
 1) Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn STUDENT
Phương sai của các hệ số hồi quy [3]
 	 (3.12)	 	 
Hệ số hồi quy có nghĩa khi ïbê³Sbt, (t hệ số STUENT)
Trong đó:
2) Kiểm tra có nghĩa của phương trình hồi quy theo chỉ tiêu Fisher[12]
3.5.4 Các bước thí nghiệm [50] 
Bước1: Thí nghiệm khởi đầu để kiểm tra hàm mục tiêu đã ở vùng lân cận vùng cực trị hay chưa. 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
1. Đã lựa chọn được trang thiết bị thí nghiệm gồm: Mô hình thí nghiệm sử dụng là thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi CFB công nghiệp hiện đại cùng các thiết bị đo lường hiện đại như đồng hồ tiết lưu lFD613 hãng Omega CHLB Mỹ, máy đo nhiệt độ FT 1300 - 2; đồng hồ đo vận tốc: Omron E3F-DS10C4 và thiết bị đo mức Sistrans LR 260 của Siemen để xác định năng suất. 
2. Đã xác định được điều kiện thí nghiệm: Lưu lượng nước làm mát, (q) m3/ph:[0,25 – 0,35], vận tốc quay của vít, (v) vg/ph[0,8-1,4]; nhiệt độ nước làm mát (t) :[29oC- 33oC]. 
3. Đã sử dụng bước thực nghiệm là thực nghiệm khởi đầu, leo dốc để tìm vùng cực trị và thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tối ưu hóa.
 4. Đã lựa chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xây dựng mối quan hệ toán học giữa 3 thông số công nghệ chính: vận tốc chuyển xỉ (v), nhiệt độ nước làm mát (t) và lưu lượng nước làm mát (q) với thông số đầu ra là năng suất (Gx) của thiết bị làm mát xỉ tương ứng giới hạn nhiệt độ xỉ ra cho phép ≤ 170oC. 
CHƯƠNG 4:
 THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN SẢN XUẤT
4.1. Thực nghiệm và xử số liệu thực nghiệm
 4.1.1. Chuẩn bị thực nghiệm 
 : q m3/ph:[0,25 - 0,35]; vg/ph: [0,8-1,4]; t: [29oC - 33oC], đặt chiều chảy của nước làm mát cùng chiều di chuyển của xỉ nóng.
4.1.2. Thực nghiệm
 Phương pháp thí nghiệm là thí nghiệm song song.
Phương trình hồi quy: Hàm năng suất, mô tả sự phụ thuộc vào 3 thông số công nghệ dạng tổng quát:
 (4.1) 
 4.2. Xử lý số liệu thí nghiệm
Gtn – năng suất thực nghiệm; Gtt – năng suất tính toán từ mô hình toán học bậc hai;
 e – sai số giữa Gtn và Gtt tính bằng (%): (4.2) 
Hàm mục tiêu: Năng suất: Gx = f(q,v,t): lưu lượng nước (q), nhiệt độ t (t); vận tốc vận chuyển xỉ (v).
 4.3. Mô hình hóa thiết bị làm mát xỉ [22]
Hình ảnh thiết bị làm mát xỉ kiểu vít (hình 4.1a). Mô hình hóa (hình 4.1b). 
Hình 4.1a. Thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi công nghiệp, sử dụng làm thực nghiệm 
 Hình 4.1b: Mô hình hóa thiết bị làm mát xỉ kiểu vít
1.Các tham số đầu vào: q- Lưu lượng nước làm mát; v- Vận tốc tải xỉ trong tang; t- Nhiệt độ nước làm mát; Gx- Năng suất làm mát xỉ;
2.Các tham số tham khảo: Txv- Nhiệt độ xỉ vào tang là hằng số;
Txv ,Txr - Nhiệt độ xỉ vào và ra khỏi tang, không tham gia để khảo sát như một biến đầu vào mà chỉ đo tham khảo là giới hạn biên, không cho phép vượt quá 170oC.
4.4 Thực nghiệm khởi đầu
 4.4.1. Xác định ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ chính đến năng suất thiết bị làm mát xỉ bằng thực nghiệm
 a, Một số giả thiết về các yếu tố công nghệ chính sử dụng trong thí nghiệm
 - Vận tốc xỉ trượt theo mặt vít quá trình làm mát là vận tốc đều (v);
 - Bề mặt bột xỉ trong si lô được coi là bằng phẳng;
 - Nhiệt độ xỉ từ đáy lò hơi vào thiết bị làm mát được xem là không đổi.
Điều kiện thí nghiệm:
 - Các thông số đầu vào: Vận tốc xỉ (v) vg/ph, dải biến đổi:[0,8-1,4]; nhiệt độ nước (t) oC, [29-33]; lưu lượng nước, m3/ph, [0,25-0,35];
 - Thông số đầu ra là năng suất (Gx) tấn/h, phù hợp khi nhiệt độ xỉ ra ≤ 170oC;
 b, Thực nghiệm khởi đầu:
 Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm khởi đầu N=33 = 9 và 3 thí nghiệm trung tâm là 11. Không xem xét về sự biến tính và mô hình toán học kèm theo. Khảo sát ba biến độc lập (v), (t) và (q).
Bảng 4.1.Kết quả thí nghiệm khởi đầu 33=9 và 3 thí nghiệm trung tâm
STT
Mã
q(m3/ph)
v(vg/ph)
t(độ)
Gtn(Tần/h)
Nhiệt độ xỉ ra Txr (oC)
1
000
0,25
0,8
29
4,20
154
2
010
0,25
1,1
29
5,35
165
3
020
0,25
1,4
29
5,60
178
4
100
0,30
0,8
29
4,25
155
5
110
0,30
1,1
29
5,50
164
6
120
0,30
1,4
29
5,6
178
7
200
0,35
0,8
29
4,70
156
8
210
0,35
1,1
29
5,65
164
9
220
0,35
1,4
29
6,30
176
10

0,30
1,1
31
5,80
167
11

0,30
1,1
31
5,90
167
12

0,30
1,1
31
5,85
166
 c, Thực nghiệm dùng quy hoạch thực nghiệm để tìm hàm mục tiêu
 Kết quả thí nghiệm khởi đầu đã chỉ ra hàm mục tiêu đã lân cận vùng cực trị năng suất: 6 tấn/ nhiệt độ xỉ ra ≤ 170oC) đến giai đoạn (bước 3) là thí nghiệm áp dụng quy hoạch thực nghiệm để tìm hàm mục tiêu.
Hàm mục tiêu lựa chọn dạng hàm đa thức bậc hai của các biến với hàm 3 biến bậc 2 có hai dạng (công thức 3.10): 
 Trong đó: , là các giá trị của từng điểm đã biết trong bảng thực nghiệm; a1, a2 , a3 ,...... a10 là các biến phải tìm.
 Khai triển hệ phương trình trên, được hệ phương trình đại số với 10 biến là các số hệ số (a1, a2 , a3 ,...... a10) của phương trình hồi quy. Giải hệ phương trình thu được các hệ số của hàm hồi quy và hàm quy hoạch thực nghiệm:
 Để kiểm tra độ tương thích của hàm quy hoạch thực nghiệm và số liệu thực nghiệm, thay các giá trị của (q), (v), (t) tương ứng với các mã thí nghiệm thu được giá trị năng suất tính toán từ hàm quy hoạch trong bảng 4.2
Bảng 4.2 Kết quả thực nghiệm 33=27 
STT
Mã
q(m3/ph)
v(vg/ph)
t(độ)
Gtn(Tần/h)
 Gtt(Tần/h)
Sai số  
Nhiệt độ xỉ ra (oC)
1
000
0,25
0,8
29
4,20
4,221
0,51%
154
2
010
0,25
1,1
29
5,35
5,251
1,85%
165
3
020
0,25
1,4
29
5,60
5,772
3,06%
178
4
100
0,30
0,8
29
4,25
4,387
3,23%
155
5
110
0,30
1,1
29
5,50
5,471
0,53%
164
6
120
0,30
1,4
29
5,60
6,045
4,22%
178
7
200
0,35
0,8
29
4,70
4,591
2,33%
156
8
210
0,35
1,1
29
5,65
5,727
1,37%
164
9
220
0,35
1,4
29
6,30
6,355
0,87%
176
10
001
0,25
0,8
31
4,30
4,504
4,74%
156
11
011
0,25
1,1
31
5,50
5,701
3,65%
165
12
021
0,25
1,4
31
6,50
6,389
1,71%
178
13
101
0,3
0,8
31
4,50
4,590
2,00%
156
14
111
0,30
1,1
31
5,80
5,841
0,70%
167
15
121
0,30
1,4
31
6,60
6,582
0,28%
178
16
201
0,35
0,8
31
4,60
4,713
2,46%
157
17
211
0,35
1,1
31
5,70
6,017
5,56%
166
18
221
0,35
1,4
31
7,10
6,812
3,19%
180
19
002
0,25
0,8
33
4,40
4,540
0,09%
158
20
012
0,25
1,1
33
5,50
5,905
3,67%
175
21
022
0,25
1,4
33
6,56
6,760
1,16%
179
22
102
0,30
0,8
33
4,60
4,547
2,84%
160
23
112
0,30
1,1
33
5,80
5,965
3,19%
170
24
122
0,30
1,4
33
6,70
6,873
2,59%
179
25
202
0,35
0,8
33
4,50
4,590
2,00%
160
26
212
0,35
1,1
33
6,10
6,061
0,63%
173
27
222
0,35
1,4
33
6,80
7,023
3,29%
181

 Trong đó: - Năng suất thực nghiệm; - Năng xuất tính toán theo; 
- sai số giữa mô hình toán và thực nghiệm theo %
d, Kiểm tra tính có nghĩa của của phương trình hồi quy:Tính kiểm tra tính hợp lý hệ số Student và Fisher đều có ý nghĩa.
4.4.2. Xây dựng đồ thị thực nghiệm
Sử dụng phần mềm MATLAB để giải hàm quy hoạch thực nghiệm, mô hình hóa và vẽ các đồ thị (hình 4.3 và 4.4) (kết quả của quá trình tính toán tại phụ lục 1).
Hình 4.2: Đồ thị 3D của phương trình hồi quy thực nghiệm
Hình 4.3: Đồ thị 2D thể hiện quan hệ giữa các cặp tham số công nghệ
4.5. Kết quả và bàn luận khoa học
 - Lưu lượng nước (q) có tác động lớn nhất và tỷ lệ thuận đến năng suất (Gx), thứ hai là nhiệt độ nước (t), còn thông số vận tốc xỉ (v) có tác động tỷ lệ nghịch với năng suất làm mát xỉ (Gx). Lý giải khi vận tốc (v) tăng dẫn tới thời gian làm mát xỉ giảm thì nhiệt độ của xỉ ra(Txr) tăng nhanh, vượt nhiệt độ cho phép 170oC, mặt khác hệ số điền đầy xỉ thấp, dẫn đến phải giảm năng suất;
- Tác động tỷ lệ thuận tương đối mạnh là tổ hợp yếu tố lưu lượng nước và nhiệt độ nước (qv), tác động đồng thời của tổ hợp vận tốc xỉ và nhiệt độ nước (vt) là rất nhỏ; 
- Kết quả thí nghiệm trung tâm cho thấy năng suất Gx= 5,85tấn/h, tiếp cận cực trị khi ba thông số công nghệ chính: v=1,1 vg/ph; t= 31oC; q= 0,3m3/p;
4.6. Ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án vào thiết kế chế tạo và thực tiễn sản xuất
4.6.1.Thiết bị làm mát xỉ kiểu vít 
 1, Nguyên lý hoạt động (hình 4.1b) 
4.6.2. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt cho thiết bị làm mát kiểu vít
 1, Tính lượng nhiệt của xỉ nóng tỏa ra:
Tính toán theo các thông kỹ thuật cho thiết bị làm mát xỉ đáy lò CFB tổ máy 55MW với lượng than đốt là 36,5 tấn/h, tính bằng công thức [4],[37] :  
 Q = Qx = Gx. Cpx.∆tx (4.4) 
Tính lượng nhiệt Q cho năng suất thiết bị 6tấn/giờ là: 
 Q = G1 .C1 
Vậy lượng nhiệt cần thiết theo năng suất thiết 6 tấn/h:
 (kW) = 912.500W
 2, Tính diện tích trao đổi nhiệt cần thiết
 a)Tiết diện ngang hình 4.5 của dòng nước chảy trong thân vít làm mát xỉ:
, m2
 b) Tiết diện mặt cắt ngang dòng nước trong trục vít rỗng: 
 , m2
 - Xác định nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài thân và trục rỗng:
+ Độ chênh nhiệt độ trung bình ∆t giữa nước và xỉ là [4]: 
 (4.6) 
3, Phương trình cân bằng nhiệt:
Lượng xỉ trong thiết bị làm mát tối đa là ½ thể tích, hình 4.5
Hình 4.5: Sơ đồ tiết diện tang thiết bị làm mát xỉ và phân bố xỉ trong ống 
Gồm ba hình thức cơ bản: dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu có phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị theo công thức [4], [6]:
 Q = Qx = Qbx + Qdn + Qđl (4.8) 	 
Trong đó: Qx là lượng nhiệt do xỉ nóng tỏa ra; Qbx là lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ; Qdn lượng nhiệt bằng dẫn nhiệt trực tiếp từ xỉ nóng vào thành thân vít;
 - Qđl là lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu giữa xỉ nóng và không khí;
a) Tính lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ Qbx:
Lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ được tính theo công thức sau [4],[6]:
 (4.9) 
 Qbx =1747 ,84L	 
b) Tính lượng nhiệt trao đổi bằng dẫn nhiệt Qdn:
Lượng trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt từ xỉ vào vách dẫn qua bề mặt của lỗ trục rỗng của trục vít:Qdn= Qdnthân+ Qdntrục (4.11) 
 4, Tính chiều dài L của áo nước làm mát để đạt được diện tích trao đổi nhiệt:
- Phương trình cân bằng nhiệt (4.8): Q = Qx = Qbx + Qdn + Qđl 
Năng suất danh nghĩa của thiết bị là 6 tấn/giờ, xác định đươc:
 1747,84.L + 294835.L + 39,8.L = 912500→ L = 912500/296622,64 = 3,1 m 
Theo kinh nghiệm của nước ngoài lựa chọn L khoảng 2,5-3 lần so với tính toán [32]. Cụ thể là: Ltt ≈3 L= 3.3,1= 9,3m, ( chọn L=9m) 
4.6.3. Cấu tạo và điều kiện làm việc của thiết bị làm việc mát xỉ đáy lò kiểu vít
 4.6.3.1 Mô tả