Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm – Giới thiệu tổng quan

NEWS/ TIN TỨC - 1188 - Gomec Vietnam

Contents/ Mục Lục

1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là gì?
2. Cấu tạo và hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
3. Các loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm phổ biến
4. Đặc điểm cơ bản của tấm trao đổi nhiệt
5. Một số lưu ý khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp và hệ thống làm lạnh hiện đại. Với khả năng truyền nhiệt hiệu quả và thiết kế nhỏ gọn, thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm đã trở thành thiết bị trao đổi nhiệt đáng tin cậy và là lựa chọn hàng đầu cho việc trao đổi nhiệt giữa các dòng môi chất. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về cấu trúc, phân loại và cách lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.

1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là gì?

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là thiết bị dùng để thực hiện nhiệm vụ trao đổi nhiệt giữa hai môi chất có nhiệt độ khác nhau (nóng và lạnh), được thiết kế bằng các tấm trao đổi nhiệt kim loại cán mỏng dập ngấn. Các tấm này sẽ được gắn với nhau tạo thành một khối hoàn chỉnh bằng các gioăng đệm hoặc các mối hàn chân không.

2. Cấu tạo và hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có cấu tạo từ các tấm trao đổi nhiệt được gắn với nhau bằng gioăng đệm hoặc các mối hàn, có khung đỡ cố định xung quanh.
Tấm trao đổi nhiệt: là những tấm kim loại được cán mỏng và dập ngấn theo mẫu đã được thiết kế. Vật liệu, độ dày và kiểu ngấn của tấm trao đổi nhiệt phụ thuộc vào môi trường làm việc, công suất và thông số đầu ra của môi chất cần giải nhiệt hay gia nhiệt.
Gioăng đệm: Là vật liệu đệm chèn giữa các tấm trao đổi nhiệt có nhiệm vụ làm kín thiết bị, đảm bảo không phát sinh rò rỉ mối chất trong quá trình vận hành. Vật liệu gioăng đệm khá đa dạng nhưng thường là các loại polyme tổng hợp nhằm chống lại sự ăn mòn của môi chất.
Tấm khung cố định: được cố định xung quanh khối các tấm trao đổi nhiệt, tạo thành một khung hoàn chỉnh.

Hoạt động:
Hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm về cơ bản là hoạt động giúp trao đổi nhiệt giữa 2 môi chất nóng và môi chất lạnh được diễn ra liên tục nhưng không có sự trộn lẫn 2 môi chất nhờ sự can thiệp của thiết bị. Trong quá trình trao đổi nhiệt, môi chất lạnh sẽ tăng dần nhiệt độ lên và môi chất nóng sẽ giảm dần nhiệt độ, dựa trên nhu cầu sử dụng, sản xuất mà nhiệt độ được tính toán nâng lên hoặc giảm xuống để đạt đến chính xác nhiệt độ cần ở đầu ra của môi chất cần giải nhiệt hay gia nhiệt.

3. Các loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm phổ biến

Bộ trao đội nhiệt dạng tấm gioăng đệm

Trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có gioăng đệm, các tấm trao đổi nhiệt được gắn lại với nhau trong một khung và một gioăng đệm mỏng (thường là polyme tổng hợp) bịt kín từng tấm xung quanh mép. Các bu lông được lắp giữa các tấm được sử dụng để cố định các tấm trao đổi nhiệt này thành một khối có khung đỡ cố định xung quanh. Thiết kế này cho phép dễ dàng tháo dỡ thiết bị để làm sạch và cho phép thay đổi công suất của thiết bị bằng cách thêm vào hoặc tháo bớt các tấm truyền nhiệt. Việc sử dụng các gioăng đệm mang lại một mức độ linh hoạt cho bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, cung cấp một số khả năng chống quá nhiệt và thay đổi áp suất đột ngột. Điều này làm cho một số loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đệm trở thành lựa chọn lý tưởng làm thiết bị gia nhiệt hơi nước để cung cấp nước nóng tức thời, trong đó các tấm sẽ tiếp xúc với một chu trình nhiệt nhất định.

Hạn chế trong việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đệm nằm ở phạm vi nhiệt độ hoạt động của các gioăng đệm, điều này đặt ra hạn chế đối với áp suất hơi có thể được sử dụng trên các thiết bị này. Phạm vi nhiệt độ hoạt động của bộ trao đội nhiệt dạng tấm gioăng đệm là từ -30^oC tới 180^oC.

Bộ trao đổi nhiệt tấm dạng bán hàn (semi welded)

Trong bộ trao đổi nhiệt tấm dạng bán hàn, các kênh dẫn môi chất lỏng được đan xem luân phiên giữa 1 kênh tạo thành từ tấm trao đổi nhiệt được hàn với nhau và 1 kênh tạo thành từ tấm trao đổi nhiệt được làm kín bằng gioăng đệm. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm bán hàn thích hợp sử dụng với các môi chất như amoniac, carbon dioxide. Khi đó môi chất amoniac hay carbon dioxide sẽ chảy trong kênh giữa các tấm được hàn với nhau, môi chất còn lại sẽ chảy trong kênh giữa các tấm được làm kín bằng gioăng đệm. Tùy thuộc vào kích cỡ, bộ trao đổi nhiệt tấm dạng bán hàn có dải nhiệt độ làm việc từ -45oC tới 150oC, áp suất tối đã có thể đạt tới 63 bar.

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn

Trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn, các tấm inox được liên kết với nhau bằng công nghệ nung nóng chảy các tấm lá đồng mỏng (hoặc tấm lá inox mỏng) được xếp xem kẽ với các tấm inox trong lò chân không. Với công nghệ nung nóng chảy của Alfa Laval, các tấm trao đổi nhiệt được liên kết với nhau tại tất cả các điểm tiếp xúc, đảm bảo hiệu suất truyền nhiệt và khả năng chịu áp xuất cao. Đây là sự phát triển của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đệm, để cung cấp khả năng chống lại áp suất và nhiệt độ cao hơn với chi phí tương đối thấp. Tuy nhiên, không giống như bộ trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đệm, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn không thể tháo rời. Nếu cần làm sạch, nó phải được rửa ngược hoặc làm sạch bằng hóa chất. Vì vậy, loại này thường có thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn và nhẹ. Bộ trao đổi nhiệt tấm hàn có thiết kế chắc chắn hơn loại tấm gioăng đệm, khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao hơn. Bộ trao đổi nhiệt tấm dạng hàn phù hợp hơn và thường được sử dụng cho các ứng dụng mà sự thay đổi nhiệt độ chậm, như trong lĩnh vực HVAC. Hoặc chúng cũng có thể được sử dụng để trao đổi nhiệt rất tốt với môi chất là gas, hay dầu tải nhiệt.

4. Đặc điểm cơ bản của tấm trao đổi nhiệt

Tấm trao đổi nhiệt là thành phần quan trọng nhất của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Hiệu suất là việc của thiết bị này phụ thuốc rất nhiều vào đặc điểm của tấm, dưới đây là các đặc điểm cơ bản của tấm trao đổi nhiệt:
Độ dày: Độ dày của tấm trao đổi nhiệt đa dạng từ 0,1 – 1 mm, nhưng phổ biến nhất là từ 0,5 – 0,6 mm. Tấm càng mỏng thì khả năng trao đổi nhiệt càng tốt, nhưng nó sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị. Do đó, độ dày của tấm thường được thiết kế theo nhu cầu của khách hàng và theo loại môi chất hoạt động.
Vật liệu chế tạo: vật liệu thường dùng cho tấm trao đổi nhiệt sẽ là Inox 304 (SS304), Inox 316 (SS316). Trong một số trường hợp có thể là Titan hoặc C276 Alloy.
Đặc điểm dập ngấn của tấm: Đây là yếu tố vô cùng quan trọng kèm theo sự phức tạp tính toán khả năng trao đổi nhiệt. Ngấn của tấm có rất nhiều yếu tố như kích thước rãnh, góc của rãnh, sự phân bổ và đường đi của rãnh. Tổ hợp này có thể tạo ra tấm trao đổi nhiệt với nhiều loại ngấn khác nhau.

5. Một số lưu ý khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, người sử dụng nên lưu ý một số vấn đề sau để lựa chọn được sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu của mình. Lựa chọn theo loại môi chất muốn truyền nhiệt để thiết kế độ dày tấm cũng như kích thước phù hợp để đảm bảo tuổi thọ thiết bị được lâu dài và đảm bảo hiệu suất làm việc.
Môi chất di chuyển trong các kênh có thể là cùng chiều, ngược chiều hoặc dạng kết hợp. Tuỳ theo thiết kế của nhà sản xuất để đạt được nhiệt độ cần thiết dựa trên đặc tính sử dụng của khách hàng. Lưu lượng và nhiệt độ đầu vào là yếu tố cần được kiểm soát. Bởi vì nhiệt độ đầu ra chỉ được đảm bảo khi các thông số đầu vào trong hệ thống được kiểm soát ổn định. Nếu xuất hiện sự biến động thông số vào thì kết quả đầu ra sẽ không được đảm bảo.

Trên đây là những thông tin bổ ích mà chúng tôi đã cung cấp tới bạn về thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Hãy liên hệ với GOMEC Việt Nam để được tư vấn, thiết kế thiết bị chất lượng phù hợp khi quý khách có nhu cầu về thiết bị này.