I. Khái niệm về thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị dùng để truyền nhiệt (trao đổi) giữa hai hoặc nhiều chất tải nhiệt, giữa bề mặt rắn và chất lỏng ở nhiệt độ khác nhau. Trong các ứng dụng, thiết bị này có thể dùng để làm nóng – lạnh hoặc bay hơi – ngưng tụ, thu hồi nhiệt, tiệt trùng,… Hầu hết các thiết bị sẽ sử dụng vách ngăn nhằm tránh hòa lẫn hoặc rò rỉ.
Do sự đa dạng trên cho nên thiết bị truyền nhiệt có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau như phân loại theo cấu trúc, ứng dụng, số lượng môi chất nhiệt, hình dạng bề mặt trao đổi nhiệt, kiểu dòng chảy. Trong số đó thì phân loại dựa theo cấu trúc là hình thức phổ biến nhất.
II. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt
2.1. Dựa theo cấu trúc sản phẩm
Hình dạng của các thiết bị truyền nhiệt thông thường có 3 dạng chính như sau: dạng tấm, dạng ống chùm, dạng mặt phẳng.
2.1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate type heat exchanger)
Thiết bị được cấu tạo từ nhiều tấm trao đổi nhiệt mỏng. Thiết bị này cho hiệu suất trao đổi nhiệt lớn và kích thước nhỏ so với các loại thiết truyền nhiệt khác. Chất liệu gioăng cao su và kỹ thuật hàn ngày nay giúp thiết bị này đang được sử dụng rộng rãi.
Thiết bị này thường được sử dụng chủ yếu cho môi chất lỏng hoạt động tại áp suất thấp (dưới 30bar). Một số thiết bị dạng tấm đặc biệt sử dụng mối hàn có thể sử dụng cho các ứng dụng có áp suất lớn, môi chất là gas hoặc hơi nước.
– Thiết bị truyền nhiệt dạng tấm ghép gioăng (gasket)
Thiết bị gia nhiệt dạng tấm ghép gioăng có cấu tạo đơn giản, bao gồm các tấm trao đổi nhiệt xếp chồng lên nhau và được làm kín bằng gioăng (gasket) cao su. Vật liệu tấm trao đổi nhiệt đa dạng: Inox, Titanium, Hastelloy. Vật liệu Gasket có thể đáp ứng các dải nhiệt độ rộng: NBR, EPDM, Viton.
Do áp suất hoạt động thấp nên thiết bị phù hợp với các dạng trao đổi nhiệt giữa chất lỏng và chất lỏng.
(Bộ trao đổi nhiệt tấm Taibong P.H.E)
Ứng dụng: Trao đổi nhiệt chất lỏng – lỏng, hơi – chất lỏng, hóa chất.
Ưu điểm: Diện tích trao đổi nhiệt lớn, lưu lượng lớn, công suất lớn.
Nhược điểm: Áp suất, nhiệt độ hoạt động thấp.
>>> Xem chi tiết: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm ghép gioăng
– Thiết bị trao đổi nhiệt dạng hàn kín (Brazed plate heat exchanger)
Các tấm trao đổi nhiệt được xếp thành chồng, giữa 2 tấm được gắn với nhau bằng mối hàn. Vật liệu tấm thông thường Inox trong khi vật liệu mối hàn là Đồng.
(Taibong Brazed plate heat exchanger)
Ứng dụng: Hơi – chất lỏng, Gas- chất lỏng, chất lỏng – chất lỏng.
Ưu điểm: Nhiệt độ cao, áp suất cao.
Nhược điểm: Khó vệ sinh bảo dưỡng.
>>> Tham khảo thêm: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm loại hàn kín
2.1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm (Shell & Tube Heat Exchanger)
Thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm được sử dụng rộng rãi nhất (tỷ lệ 90%) trong công nghiệp vì độ bền, quy trình sản xuất đơn giản, lịch sử lâu đời, vật liệu chế tạo phổ biến.
Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm một bó ống bên trong có chất lỏng cần được làm nóng hoặc lạnh chạy qua. Thiết bị này thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi áp suất và nhiệt độ làm việc cao. Môi chất trao đổi nhiệt có thể là chất lỏng, khí, gas hoặc hơi.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm
Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm phụ thuộc vào một số yếu tố:
– Kích thước ống (tube): Sử dụng ống nhỏ sẽ giảm chi phí, thiết bị gọn nhẹ nhưng ngược lại sẽ khó vệ sinh, cáu bẩn.
– Chiều dày ống: Quyết định tới hệ số truyền nhiệt, độ mài mòn, khối lượng thiết bị, khả năng có sẵn của phụ tùng
– Chiều dài ống, khoảng cách giữa các ống, vách ngăn
Dòng chảy trong thiết bị truyền nhiệt ống chùm có thể là dòng chảy cùng chiều, dòng chảy ngang hoặc dòng chảy xoắn ốc.
>>> Có thể bạn quan tâm: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm ống chùm
2.1.3. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng mặt phẳng (Plain plate heat exchanger)
Thiết bị truyền nhiệt loại này sử dụng cho các ứng dụng trao đổi nhiệt giữa khí – khí, khí – chất lỏng hoặc hơi – khí.
Cấu tạo của bộ trao đổi nhiệt này bao gồm các vách phẳng ngăn cách môi chất chạy xen kẽ trao đổi nhiệt.
Ứng dụng: Gia nhiệt khí sơ cấp (Air Preheater), Thu hồi nhiệt thải (Heat Recovery), Gia nhiệt khí (Air Heater), Tạo khí nóng (Hot Air Generator) , Thu hồi nhiệt (Recuperator), etc., nhiệt độ thiết kế cực đại có thể đạt được 1000 ℃.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng mặt phẳng
2.2. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt dựa theo ứng dụng
Thiết bị truyền nhiệt có thể sử dụng để trao đổi nhiệt giữa:
– Chất lỏng – lỏng , nước
– Chất lỏng – khí, gas, hơi.
– Chất khí – gas, hơi.
Vì vậy chúng ta hoàn toàn có thể phân loại các thiết bị truyền nhiệt đó dựa vào ứng dụng của chúng.
2.3. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt dựa theo số lượng môi chất
Thông thường thiết bị truyền nhiệt dùng để trao đổi nhiệt giữa hai môi chất có nhiệt độ khác nhau. Tuy nhiên trong nhiều ứng dụng trên cùng một thiết bị có thể được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa nhiều môi chất. Ví dụ điển hình là trao đổi nhiệt giữa hơi, nước, Glycol và sữa, nước hoa quả trong các ứng dụng gia nhiệt thanh trùng sản phẩm.
2.4. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt dựa theo hình dạng bề mặt truyền nhiệt
Hình dạng bề mặt truyền nhiệt phổ biến gồm:
– Bề mặt nhẵn (bare tube)
– Bề mặt có cánh (fined tube)
– Bề mặt dạng tấm loại xương cá chevron.
2.5. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt dựa theo kiểu dòng chảy
Dòng chảy trong thiết bị truyền nhiệt có thể là loại 1 pass, double hoặc multi section.
(Loại dòng chảy single và multi section trong thiết bị trao đổi nhiệt)
III. Kết luận
Như vậy để phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt chúng ta có thể dựa trên nhiều cách khác nhau. Việc lựa chọn thiết bị truyền nhiệt phù hợp cần căn cứ vào các yêu cầu nhiệt độ, lưu lượng dòng chảy, loại môi chất và các ứng dụng cụ thể. Ngoài ra loại vật liệu và giá thành của mỗi thiết bị này cũng là yếu tố quyết định tới việc lựa chọn loại truyền nhiệt nào phù hợp với mục đích sử dụng.
Thông tin liên hệ:
💒 Văn Phòng Hà Nội: 162 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội.
📞 Tel: 02203-898-258 / Hotline: 0931-576-258
📩 Email: saledept@titania.com.vn
🌐 Website: http://www.titania.com.vn
[…] ✍ Có thể bạn quan tâm: Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt? […]