Bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị tiết kiệm năng lượng truyền nhiệt giữa hai hoặc nhiều chất lỏng ở các nhiệt độ khác nhau. Để sưởi ấm diện tích lớn, sự tồn tại của bộ trao đổi nhiệt là điều cần thiết.
Theo phương pháp truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt, bộ trao đổi nhiệt có thể được chia thành ba loại:
Bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc trực tiếp, còn được gọi là bộ trao đổi nhiệt lai, là một thiết bị trong đó chất lỏng nóng và lạnh tiếp xúc trực tiếp và trao đổi nhiệt. Thông thường, hai chất lỏng tiếp xúc trực tiếp với nhau là chất khí và chất lỏng có áp suất hóa hơi thấp hơn;
Nguyên lý làm việc của bộ trao đổi nhiệt lưu trữ năng lượng là sử dụng tính dẫn nhiệt của các chất rắn. Cụ thể, môi trường nhiệt trước tiên làm nóng chất rắn đến một nhiệt độ nhất định và môi trường lạnh sau đó thu nhiệt từ chất rắn. Thông qua quá trình này, sự truyền nhiệt có thể được thực hiện. ;
Bộ trao đổi nhiệt của vách ngăn cũng sử dụng sự dẫn nhiệt của chất trung gian, và môi trường lạnh và nóng được ngăn cách bởi một bức tường ngăn rắn và trao đổi nhiệt qua bức tường ngăn. Đối với các doanh nghiệp sưởi ấm, bộ trao đổi nhiệt vách ngăn được sử dụng rộng rãi nhất. Theo các cấu trúc khác nhau, nó cũng có thể được chia thành bộ trao đổi nhiệt ống, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm và bộ trao đổi nhiệt ống dẫn nhiệt.
1
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống còn được gọi là bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống. Nó là một bộ trao đổi nhiệt tường phân vùng sử dụng thành của bó ống được bao bọc trong vỏ làm bề mặt truyền nhiệt. Loại bộ trao đổi nhiệt này có cấu trúc tương đối đơn giản và hoạt động đáng tin cậy. Nó có thể được làm bằng các vật liệu kết cấu khác nhau (chủ yếu là vật liệu kim loại), và có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Là loại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống
Theo các biện pháp bồi thường được áp dụng, bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ có thể được chia thành bốn loại: bộ trao đổi nhiệt dạng ống cố định, bộ trao đổi nhiệt đầu nổi, bộ trao đổi nhiệt ống chữ U và bộ trao đổi nhiệt hộp nhồi.
2
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống cố định
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định là một loại bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ. Các tấm ống ở cả hai đầu của bộ trao đổi nhiệt tấm ống cố định được nối với vỏ bằng cách hàn và chủ yếu bao gồm vỏ, tấm ống, bó ống, nắp trên (đầu) và các bộ phận khác.
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống cố định
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định là:
◆Cấu trúc đơn giản;
◆Trong cùng một đường kính vỏ, số lượng ống là lớn nhất và ít đường vòng nhất;
◆Có thể thay thế từng ống trao đổi nhiệt, bên trong ống dễ dàng vệ sinh.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định là:
◆Không thể làm sạch mặt vỏ bằng máy;
◆Khi chênh lệch nhiệt độ giữa ống trao đổi nhiệt và vỏ lớn (lớn hơn 50 độ), ứng suất chênh lệch nhiệt độ sẽ được tạo ra. Giải pháp là lắp đặt khe co giãn trên vỏ, do đó áp suất ở phía vỏ không thể quá cao do hạn chế về độ bền của khe co giãn;
◆ Nó chỉ thích hợp cho những dịp làm việc mà chất lỏng sạch và không dễ đóng cặn, chênh lệch nhiệt độ giữa hai chất lỏng nhỏ hoặc chênh lệch nhiệt độ lớn nhưng áp suất phía vỏ không cao.
3
trao đổi nhiệt đầu nổi
Bộ trao đổi nhiệt đầu nổi là một loại bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống. Nó có một đầu của tấm ống không được kết nối với vỏ và có thể nổi tự do theo hướng dọc trục. Nó còn được gọi là đầu nổi. Đầu nổi bao gồm một tấm ống nổi, vòng móc và nắp đầu nổi, là một kết nối có thể tháo rời và bó ống có thể được kéo ra khỏi vỏ.
trao đổi nhiệt đầu nổi
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt đầu nổi là:
◆Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ giữa ống trao đổi nhiệt và vỏ, nghĩa là khi vỏ hoặc ống trao đổi nhiệt giãn nở, sẽ không có ứng suất chênh lệch nhiệt độ;
◆Có thể kéo bó ống ra khỏi vỏ, thuận tiện cho việc vệ sinh bên trong và giữa các ống.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt đầu nổi là:
◆Kết cấu phức tạp, lượng vật liệu lớn, giá thành cao;
◆Nếu lớp đệm giữa nắp đầu nổi và tấm ống nổi không chặt, rò rỉ bên trong sẽ xảy ra, dẫn đến sự trộn lẫn của hai phương tiện.
4
Bộ trao đổi nhiệt ống chữ U
Bộ trao đổi nhiệt ống hình chữ U là một loại bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống, bao gồm các tấm ống, vỏ, bó ống và các bộ phận khác. Mỗi ống của bộ trao đổi nhiệt ống chữ U được uốn thành hình chữ U, đầu vào và đầu ra tương ứng được lắp đặt trên cả hai mặt của cùng một tấm ống. Đầu được chia thành hai buồng bằng một vách ngăn, để mỗi ống có thể tự do mở rộng và co lại. , bất kể các ống và vỏ khác.
Bộ trao đổi nhiệt ống chữ U
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt ống chữ U là:
◆Bó ống có thể nổi tự do mà không cần tính đến ứng suất chênh lệch nhiệt độ, có thể sử dụng trong những trường hợp chênh lệch nhiệt độ lớn;
◆ Nó chỉ có một tấm ống, ít mặt bích hơn, ít điểm rò rỉ hơn và cấu trúc đơn giản;
◆Bộ trao đổi nhiệt dạng ống hình chữ U hoạt động đáng tin cậy và chi phí thấp.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt ống chữ U là:
◆Khó vệ sinh bên trong ống. Do ống cần có bán kính uốn nhất định nên tỷ lệ sử dụng tấm ống thấp;
◆ Khoảng cách giữa các ống ở lớp trong cùng của bó ống lớn, phía vỏ dễ bị đoản mạch. Khi vận tốc dòng chảy trong ống quá cao sẽ gây xói mòn nghiêm trọng cho đoạn ống uốn cong hình chữ U, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng;
◆ Nếu săm bị hỏng thì không thể thay thế nên tỷ lệ phế phẩm cao.
5
Trao đổi nhiệt dạng phun
Bộ trao đổi nhiệt dạng phun là một loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, giúp cố định các ống trao đổi nhiệt trên khung thép thành hàng, chất lỏng nóng chảy trong ống và nước làm mát được đổ đều từ thiết bị phun phía trên xuống, vì vậy nó là còn được gọi là Máy làm mát dạng phun. Bên ngoài ống của thiết bị trao đổi nhiệt dạng phun là một lớp màng chất lỏng có độ chảy rối cao, hệ số truyền nhiệt bên ngoài ống lớn hơn nhiều so với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu chìm. Ngoài ra, bộ trao đổi nhiệt phun chủ yếu được đặt ở nơi không khí lưu thông, và sự bay hơi của nước làm mát cũng lấy đi một phần nhiệt, có thể làm giảm nhiệt độ của nước làm mát và tăng động lực truyền nhiệt . So với bộ trao đổi nhiệt ngâm, hiệu quả truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt phun được cải thiện rất nhiều.
Trao đổi nhiệt dạng phun
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng phun là:
◆Cấu trúc đơn giản và chi phí thấp;
◆ Nó có thể làm giảm nhiệt độ của nước làm mát và tăng động lực truyền nhiệt;
◆ Chịu được áp suất cao;
◆Dễ dàng bảo trì và làm sạch, yêu cầu chất lượng nước thấp.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng phun là:
◆Việc phun nước làm mát không đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt;
◆Chỉ có thể lắp đặt ngoài trời.
6
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống
Bộ trao đổi nhiệt vỏ là một loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, là một vỏ hình tròn đồng tâm được nối với nhau bằng hai ống tiêu chuẩn có kích thước khác nhau. Mặt ngoài được gọi là mặt vỏ và mặt trong được gọi là mặt ống. Hai phương tiện khác nhau có thể chảy ngược (hoặc cùng hướng) ở phía vỏ và phía ống để đạt được hiệu quả trao đổi nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt dạng ống và ống thường bao gồm một lớp vỏ (bao gồm lớp vỏ bên trong và lớp vỏ bên ngoài), khuỷu tay hình chữ U, hộp nhồi, v.v.
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ là:
◆Kết cấu đơn giản, chịu được áp lực cao;
◆Diện tích truyền nhiệt có thể tăng giảm tùy theo nhu cầu, thuận tiện cho việc thi công.
Những nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt vỏ là:
◆Giữa các ống có nhiều mối nối dễ rò rỉ;
◆Diện tích sàn lớn và tiêu thụ kim loại lớn trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt.
7
Bộ trao đổi nhiệt có áo khoác
Bộ trao đổi nhiệt có áo khoác là một loại bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, được chế tạo bằng cách lắp một chiếc áo khoác vào thành ngoài của thùng chứa, và có cấu trúc đơn giản; nhưng bề mặt gia nhiệt của nó bị giới hạn bởi thành bình chứa, hệ số truyền nhiệt không cao. Để cải thiện hệ số truyền nhiệt và làm cho chất lỏng trong ấm được làm nóng đều, có thể lắp đặt một máy khuấy trong ấm. Khi nước làm mát hoặc chất làm nóng không thay đổi pha được đưa vào áo khoác, vách ngăn xoắn ốc hoặc các biện pháp khác để tăng nhiễu loạn cũng có thể được đặt trong áo khoác để tăng hệ số truyền nhiệt ở một bên của áo khoác. Để bù đắp cho việc thiếu bề mặt truyền nhiệt, các cuộn dây cũng có thể được lắp đặt bên trong ấm. Bộ trao đổi nhiệt có vỏ bọc được sử dụng rộng rãi để sưởi ấm và làm mát các quá trình phản ứng.
Bộ trao đổi nhiệt có áo khoác
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt có áo khoác là:
◆Cấu trúc đơn giản;
◆Dễ gia công.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt có vỏ bọc là:
◆Diện tích truyền nhiệt nhỏ, hiệu suất truyền nhiệt thấp.
8
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc là một loại bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, được làm bằng hai tấm kim loại song song, tạo thành hai rãnh xoắn ốc đồng tâm bên trong. Một vách ngăn được đặt ở trung tâm của bộ trao đổi nhiệt để phân tách các kênh xoắn ốc và một cột khoảng cách được hàn giữa hai tấm để duy trì khoảng cách giữa các kênh.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc là:
◆Hệ số truyền nhiệt cao;
◆Không dễ chia tỷ lệ và chặn;
◆Có khả năng tận dụng nguồn nhiệt với nhiệt độ thấp hơn;
◆Cấu trúc nhỏ gọn.
Nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc là:
◆Áp suất và nhiệt độ vận hành không được quá cao;
◆Không dễ để đại tu.
9
trao đổi nhiệt ống dẫn nhiệt
Ống dẫn nhiệt được hình thành bằng cách đổ đầy một lượng chất lỏng làm việc nhất định vào một ống kim loại kín để loại bỏ khí không ngưng tụ. Chất lỏng làm việc hấp thụ nhiệt ở đầu nóng và sôi và bay hơi. Hơi nước được tạo ra chảy đến đầu lạnh để ngưng tụ và giải phóng nhiệt ẩn. Nước ngưng quay trở lại đầu nóng và sôi và bay hơi trở lại. Chu kỳ này được lặp lại và nhiệt được truyền liên tục từ đầu nóng sang đầu lạnh.
trao đổi nhiệt ống dẫn nhiệt
Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt ống dẫn nhiệt là:
◆Cấu trúc đơn giản, tuổi thọ cao và hoạt động đáng tin cậy;
◆Tính dẫn nhiệt cực cao và tính chất đẳng nhiệt tốt;
◆Diện tích truyền nhiệt ở cả hai mặt lạnh và nóng có thể thay đổi tùy ý, có thể truyền nhiệt đi xa, có thể kiểm soát nhiệt độ.
Nhược điểm của nó là:
◆Khả năng chống oxy hóa kém và chịu nhiệt độ cao.
Thận trọng khi sử dụng bộ trao đổi nhiệt:
◆Giữ mạng lưới đường ống sạch sẽ. Dù là trước khi làm việc hay sau khi hoàn thành công việc, mạng lưới đường ống phải được làm sạch để tránh tắc nghẽn bộ trao đổi nhiệt. Ngoài ra, cần chú ý đến việc vệ sinh thiết bị khử nhiễm và bộ lọc để toàn bộ công việc trao đổi nhiệt được hoàn thành suôn sẻ.
◆Kiểm soát chặt chẽ nước được làm mềm. Trước khi xử lý môi trường gia nhiệt, hãy kiểm tra chất lượng nước trong hệ thống và trong bể làm mềm, sau khi xác nhận chất lượng nước đủ tiêu chuẩn mới bơm vào.
◆ Chạy thử hệ thống mới. Đối với hệ thống mới, nó không thể được sử dụng luân phiên với bộ trao đổi nhiệt ngay lập tức mà hệ thống mới phải được vận hành trong một khoảng thời gian xác định và bộ trao đổi nhiệt chỉ có thể được tích hợp vào hệ thống sau khi quá trình kiểm tra vận hành hoàn tất. Mục đích của việc này là để ngăn chặn các tạp chất trong mạng lưới đường ống làm hỏng các thiết bị bên trong của bộ trao đổi nhiệt
