Lưu ý khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt

Trong những năm gần đây, số lượng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) được sử dụng phổ biến. Một số lưu ý khi chọn lựa thiết bị trao đổi nhiệt.

1. Lựa chọn lưu lượng

Thông thường vận tốc dòng chảy đạt 5.5 m/s. Nếu vận tốc lớn hơn thì thông thường các phần mềm sẽ đưa ra model lớn hơn. Vận tốc dòng chảy đạt tiêu chuẩn trong đường ống là 2-2.5 m/s. Vì vậy khi chọn chọn kích thước PHE hãy kiểm tra vận tốc dòng chảy và kích thước đầu kết nối.

Bảng lựa chọn model và lưu lượng

No	Model	Kích thước đầu kết nối	Lưu lượng (m3/hr)
1	TX07GD	40A	16
2	TX3	65A	40
3	TX4	100A	100
4	TX6	150A	200
5	TX9	200A	400

2. Độ bám bẩn

Sau một thời gian sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt sẽ bị bám bẩn tại bề mặt tấm. Các loại bẩn và tỷ lệ bám sẽ khác nhau phụ thuộc vào chất lượng chất lỏng. Một số loại bẩn thường thấy:

• Cặn bẩn canxi do nguồn nước công nghiệp chứa nhiều cặn canxi. Lớp canxi dày sẽ cản trở quá trình truyền nhiệt
• Lớp bùn, vi sinh vật ở khu vực nước có nguồn nước bẩn như nước sông
• Các loại cặn bẩn khác tuỳ thuộc ứng dụng cụ thể.

(Hình ảnh tấm trao đổi nhiệt bị bẩn đang được vệ sinh)

Chính vì vậy khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt cần tính tới độ dư công suất. Thông thường độ dư công suất tối thiểu phải đạt 10% công suất thiết kế.

3. Độ rộng khe thiết bị trao đổi nhiệt

Mỗi bộ trao đổi nhiệt có độ rộng khe khác nhau, vì vậy hiệu suất trao đổi nhiệt sẽ khác nhau.

Các dòng trao đổi nhiệt Taibong được thiết kế tối ưu cho phép khách hàng lựa chọn các chủng loại với độ rộng khe khác nhau. Độ rộng khe thiết bị trao đổi nhiệt sẽ ảnh hưởng tới độ bền và hiệu suất trao đổi nhiệt. Độ rộng khe trao đổi nhiệt thông thường dao động từ 2.0 mm tới 4.0 mm. Một số dòng trao đổi nhiệt đặc biệt có thể cho độ rộng khe lớn hơn phù hợp với các chất lỏng có tạp chất hoặc độ nhớt cao.

4. Số lượng tấm trao đổi nhiệt

Lựa chọn số lượng tấm trao đổi nhiệt là quan trọng khi tính toán lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt. Nếu chọn số lượng tấm trao đổi nhiệt nhiều lên tới 500 tấm sẽ gây khó khăn trong quá trình vệ sinh lắp đặt. Tuy nhiên nếu chọn ít có thể không đảm bảo công suất trao đổi nhiệt.

5.Tổn thất áp suất thiết bị trao đổi nhiệt

Tổn thất áp suất là giá trị áp suất thay đổi giữa đầu vào và đầu ra thiết bị trao đổi nhiệt. Trong quá trình thiết kế, tổn thất áp suất là giá trị ảnh hưởng tới hệ số truyền nhiệt. Đối với PHE, tổn thất áp suất được lựa chọn phụ thuộc vào từng ứng dụng. Một bộ PHE có tổn thất áp suất là 0.5 kg/cm2 sẽ có kích thước khác so với tính toán 1.0 kg/cm2. Ngoài ra tổn thất áp suất sẽ ảnh hưởng tới khả năng bám bẩn.

6. Lựa chọn vật liệu tấm trao đổi nhiệt

Các tấm trao đổi nhiệt thông thường được làm từ thép hợp kim (STS316, STS304, STS316L). Các chất lỏng có độ ăn mòn hoặc nồng độ độ Chloride cao phải được tính toán cụ thể đảm bảo không ăn mòn hoặc ăn mòn dưới mức cho phép. Nước lợ (nước có hàm lượng muối lớn hơn nước ngọt nhưng nhỏ hơn nước biển (0,5 – 10 gr/l) cần vật liệu tấm trao đổi nhiệt là SMO254 trong khi nước biển yêu cầu vật liệu tấm trao đổi nhiệt là Titan!

Một số vật liệu cơ bản tương thích với hàm lượng Clo

7. Vật liệu Gasket

Gasket bộ trao đổi nhiệt thường làm bằng các vật liệu EPDM, NBR, FKM, Silicon… Các ứng dụng khác nhau cần chọn lựa vật liệu khác nhau. Để được tư vấn tốt nhất xin liên hệ công ty Titania Eng.

8. Thu hồi nhiệt

Là một trong lý do sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhiều hơn các thiết bị khác: Dòng chảy ngược chiều, LMTD=1 etc.

LMTD được định nghĩa bởi phương trình logarithmic sau:

LMTD = (ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1-ΔT2)

Trong đó ΔT1 là nhiệt độ chênh lệch giữa hai dòng tại đầu 1, and ΔT2 là chênh lệch nhiệt độ giữa hai dòng tại đầu 2. Với định nghĩa này, LMTD có thể được sử dụng để tính toán nhiệt lượng truyền dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt:

Q=U.A.LMTD

Q là nhiệt lượng truyền dẫn (W), U là hệ số trao đổi nhiệt (W/m2.C), và A là diện tích truyền nhiệt.
Nếu không phải sử dụng trong hệ thống làm mát trung tâm, những ứng dụng PHE trong công nghiệp thường có tỷ lệ LMTD khoảng bằng 5.

9. Sử dụng đồng thời các tấm có góc chevron khác nhau

Sẽ giúp đạt được NTU với diện tích tấm trao đổi nhiệt nhỏ. Tuy nhiên hãy nghĩ tới việc trộn các tấm trao đổi nhiệt với nhau có ảnh hưởng tới quá trình bảo trì thiết bị? Ví dụ tỷ lệ trộn lẫn giữa số lượng tấm có góc H và L là 72/28 so với tỷ lệ 50/50. Rõ ràng khi bảo dưỡng thì tỷ lệ 50/50 sẽ là thuận tiện hơn.

10. Code thiết kế:

Trong các ứng dụng về Oil & Gas thường yêu cầu ASME VIII Div.1 với U stamp và nozzle được tính toán theo các điều kiện của API 662 table 2. Trong thiết kế PHE những yêu cầu này đòi hỏi chi phí vật liệu cao hơn (SA-516 Gr.70 for frame, SA-193 Gr.B7 for bolts, SA-194 Gr. 2H nuts etc.) so với yêu cầu chỉ thiết kế theo tiêu chuẩn ASME VIII Div. mà không cần có U stamp.

(nguồn : linkedin)