Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm là giải pháp làm mát hiệu quả cao, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ nguyên lý hoạt động, các loại và cách lựa chọn bộ trao đổi nhiệt phù hợp, từ đó tối ưu hóa hiệu suất hệ thống của bạn.
Giới thiệu và nguyên lý hoạt động:
Giới thiệu:
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm là thiết bị gia nhiệt hoặc giải nhiệt bằng cách cho 2 lưu chất tiếp xúc gián tiếp qua bề mặt tấm kim loại.
– Cấu tạo: Các tấm kim loại được xếp xen kẽ với các vòng đệm làm kín giúp gia tăng khả năng truyền nhiệt.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm cơ bản bao gồm các bộ phận chính sau:
– Tấm đầu: Là hai tấm thép cacbon thấp đặt ở hai đầu, có chức năng chịu lực và giữ toàn bộ cấu trúc liên kết với nhau.
– Bu lông siết: Được vặn chặt vào các đai ốc để nén chặt các tấm và gioăng.
– Đai ốc: Kết hợp với bu lông siết để tạo lực nén.
– Gioăng: Được đặt giữa các tấm trao nhiệt, đảm bảo kín nước khi bị nén bởi bu lông.
– Tấm trao nhiệt: Là các tấm kim loại có bề mặt gợn sóng, đặt xen kẽ giữa các gioăng, tạo diện tích tiếp xúc lớn để trao đổi nhiệt.
– Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và bảo trì; Bề mặt tiếp xúc lớn giúp truyền nhiệt tốt hơn; Đa dạng vật liệu.
– Nhược điểm: Áp suất thấp tối đa có giới hạn, tùy theo công suất.
– Ứng dụng: Rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động:
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt qua các tấm kim loại mỏng. Hai chất lỏng có nhiệt độ khác nhau sẽ được dẫn qua các kênh hẹp hình zigzag được tạo ra bởi các tấm kim loại này. Khi hai chất lỏng chảy qua các kênh song song và ngược chiều nhau, nhiệt lượng sẽ được truyền từ chất lỏng nóng sang chất lỏng lạnh qua các tấm kim loại.
Thông thường các tấm truyền nhiệt sản xuất kiểu vân sóng giúp tăng cường độ cứng cho tấm đồng thời tăng diện tích truyền nhiệt bằng cách tạo ra dòng chảy rối mạnh bên trong. Dòng chảy rối giúp trộn lẫn chất lỏng giúp nhiệt phân bố đều hơn. Nếu là dòng chảy trơn, nhiệt sẽ tập trung nhiều hơn ở một số vùng.
Các loại dòng chảy:
- Dòng chảy cùng chiều: Hai chất lỏng chảy cùng chiều nhau. Loại dòng chảy này thường được sử dụng khi yêu cầu nhiệt độ cuối cùng của chất lỏng nóng không quá cao. Hiệu suất trao đổi nhiệt thấp hơn so với dòng chảy ngược chiều.
- Dòng chảy ngược chiều: Hai chất lỏng chảy ngược chiều nhau. Đây là loại dòng chảy phổ biến nhất vì nó cho hiệu suất trao đổi nhiệt cao nhất. Hiệu suất trao đổi nhiệt nằm giữa dòng chảy đồng chiều và ngược chiều.
Các loại bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Phân loại
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được phân loại chính dựa trên phương pháp kết nối các tấm với nhau. Dựa trên phương pháp này, chúng ta có 2 loại chính thường sử dụng nhất:
- Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ghép bằng gioăng (gasket plate heat exchanger): Đây là loại phổ biến nhất, các tấm được ghép lại với nhau bằng các gioăng làm bằng cao su hoặc các vật liệu đàn hồi khác. Ưu điểm của loại này là chi phí thấp, dễ tháo lắp, vệ sinh, thay thế, nhưng nhược điểm là áp suấ làm việc thấp, gioăng có thể bị hư hỏng do nhiệt độ cao hay hóa chất.
- Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn liên tục (welded plate heat exchanger): Các tấm được hàn liên tục theo một đường thẳng, tạo thành một cấu trúc vững chắc. Ưu điểm là áp suất làm việc cao, hiệu suất cao, nhưng khó sửa chữa và có chi phí cao.
Ứng dụng trong thực tế
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhờ vào hiệu suất cao và kích thước nhỏ gọn.
Phân loại theo ngành
– Công nghiệp thực phẩm: Làm lạnh sữa, nước trái cây; Làm nóng các loại nước sốt, súp; Tiệt trùng thực phẩm.
– Ngành HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning): Làm lạnh không khí trong các tòa nhà; Sưởi ấm nước; Khử ẩm; Gia nhiệt hoặc giải nhiệt dầu, gas trong hệ thống lạnh công nghiệp.
– Ngành dầu khí: Làm mát dầu; Làm nóng các loại hóa chất; Tách các thành phần trong dầu thô.
– Ngành hóa chất: Làm lạnh các phản ứng hóa học; Tái sinh nhiệt; Tách các thành phần trong hỗn hợp hóa chất.
– Ngành năng lượng: Làm mát turbine hơi nước; Tái sinh nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện.
Ví dụ cụ thể
– Công nghiệp thực phẩm: Sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để làm lạnh sữa trong quá trình sản xuất sữa tươi. Nhờ diện tích tiếp xúc lớn, sữa được làm lạnh nhanh chóng, đảm bảo chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm.
– Ngành HVAC: Áp dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong các hệ thống điều hòa không khí để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí cung cấp cho các phòng làm việc, nhà ở.
– Ngành dầu khí: Sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để làm mát dầu trong các nhà máy lọc dầu. Nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm giúp tăng hiệu suất quá trình lọc dầu.
Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Việc lựa chọn một bộ trao đổi nhiệt dạng tấm phù hợp đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng nhiều yếu tố khác nhau. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng cần cân nhắc:
Nhiệt dung
Nhiệt dung là gì: Nhiệt dung là lượng nhiệt cần thiết để làm tăng nhiệt độ của một đơn vị khối lượng của một chất lên 1 độ C.
Tầm quan trọng: Nhiệt dung của chất lỏng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất trao đổi nhiệt. Chất lỏng có nhiệt dung lớn sẽ hấp thụ hoặc tỏa nhiệt nhiều hơn khi nhiệt độ thay đổi, do đó hiệu suất trao đổi nhiệt sẽ cao hơn.
Đặc tính lưu chất
Độ nhớt: Độ nhớt của chất lỏng ảnh hưởng đến sự hình thành màng bám và làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt.
Tính ăn mòn: Chất lỏng có tính ăn mòn cao sẽ làm hư hỏng các tấm kim loại của bộ trao đổi nhiệt.
Nhiệt độ và áp suất: Nhiệt độ và áp suất làm việc của chất lỏng sẽ quyết định vật liệu và cấu trúc của bộ trao đổi nhiệt.
Yêu cầu về áp suất
Áp suất làm việc tối đa và tối thiểu: Mỗi bộ trao đổi nhiệt đều có giới hạn về áp suất làm việc. Việc lựa chọn bộ trao đổi nhiệt phải đảm bảo áp suất làm việc của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép của thiết bị.
Không gian lắp đặt
Kích thước và hình dạng: Kích thước và hình dạng của bộ trao đổi nhiệt phải phù hợp với không gian lắp đặt.
Vật liệu
Lựa chọn vật liệu: Vật liệu của tấm kim loại phải phù hợp với nhiệt độ, áp suất và tính chất hóa học của chất lỏng. Các vật liệu thường được sử dụng là inox, titan, đồng…
Xem thêm bảng so sánh sau:
Lựa Chọn Bộ Trao Đổi Nhiệt Dạng Tấm Phù Hợp
Mục tiêu sử dụng:
- Mục tiêu: Làm lạnh, làm nóng, khử ẩm, tách chất…
- Chất lỏng: Loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng.
- Hiệu suất mong muốn: Hiệu suất trao đổi nhiệt cần đạt được.
- Điều kiện làm việc: Môi trường làm việc, yêu cầu về độ bền, chống ăn mòn.
Sau khi xác định được các yêu cầu trên, bạn cần thu thập đầy đủ các thông số kỹ thuật để đưa ra quyết định chính xác.
So sánh các nhà cung cấp
Khi đã có thông tin đầy đủ về nhu cầu, bạn nên so sánh các nhà cung cấp khác nhau dựa trên các tiêu chí sau:
– Giá cả: So sánh giá cả của các sản phẩm tương tự.
– Chất lượng: Đánh giá chất lượng sản phẩm thông qua thông số kỹ thuật, chứng nhận chất lượng, và đánh giá của khách hàng.
– Dịch vụ bảo hành: Tìm hiểu về chính sách bảo hành, thời gian bảo hành và các dịch vụ hỗ trợ khác.
– Uy tín: Tìm hiểu về uy tín của nhà cung cấp thông qua các thông tin trên website, mạng xã hội và đánh giá của khách hàng.
So sánh các sản phẩm
Sau khi lựa chọn được một số nhà cung cấp tiềm năng, bạn nên so sánh các sản phẩm của họ dựa trên các thông số kỹ thuật như:
– Kích thước: Kích thước của bộ trao đổi nhiệt phải phù hợp với không gian lắp đặt.
– Vật liệu: Vật liệu của tấm kim loại phải phù hợp với tính chất của chất lỏng.
– Hiệu suất: Hiệu suất trao đổi nhiệt của sản phẩm.
– Áp suất làm việc: Áp suất làm việc tối đa và tối thiểu.
– Lưu lượng: Lưu lượng chất lỏng tối đa mà thiết bị có thể xử lý.
Cần tìm hiểu thêm thông tin khác, vui lòng liên hệ với Công ty Minh Phú:
Thông tin liên hệ
Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Kỹ Thuật Lạnh Minh Phú
Văn phòng: Tầng 14, Tòa Nhà HM Town, 412 Nguyễn Thị Minh Khai, Phường 5, Quận 3, TP.HCM.
Địa chỉ: Số 26/16 Ấp Đông, Xã Thới Tam Thôn, Huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh.
Hotline: 028 3535 5060
Hotline phòng kinh doanh: 0938020575
Hotline phòng hỗ trợ kỹ thuật: 0948420229
Email: minhphuree@gmail.com
Fanpage: Minh Phú Ree
Trang thương mại Minh Phú Ree
Câu Hỏi Thường Gặp về Bộ Trao Đổi Nhiệt Dạng Tấm
1. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hoạt động như thế nào?
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có khả năng truyền nhiệt cao nhờ vào diện tích tiếp xúc lớn giữa các tấm kim loại. Điều này giúp tăng hiệu suất truyền nhiệt và giảm kích thước bộ trao đổi nhiệt. Các tấm kim loại có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau như thép không gỉ, đồng, titan, nhôm hoặc hợp kim nhôm.
2. Tại sao bề mặt của tấm lại có các vân sóng?
Các vân sóng giúp tăng cường độ cứng cho tấm đồng thời tăng diện tích truyền nhiệt bằng cách tạo ra dòng chảy rối mạnh bên trong. Dòng chảy rối có tác dụng tốt vì nó trộn lẫn chất lưu, giúp nhiệt phân bố đều hơn. Nếu là dòng chảy trơn, nhiệt sẽ tập trung nhiều hơn ở một số vùng.
3. Làm thế nào để tính toán kích thước của bộ trao đổi nhiệt?
Việc tính toán để chọn kích thước phù hợp dựa vào nhiều yếu tố như: tốc độ truyền nhiệt, tính chất vật lý, nhiệt dung riêng của chất lỏng, hiệu suất mong muốn, điều kiện môi trường… Thông thường, việc tính toán này nên dành cho đơn vị chuyên nghiệp lựa chọn thiết bị phụ hợp và tối ưu nhất.
>>> Xem thêm các bài viết kỹ thuật khác tại đây
