Bộ trao đổi nhiệt là gì?

Thuật ngữ “bộ trao đổi nhiệt” được sử dụng để mô tả một thiết bị tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền nhiệt từ chất lỏng này sang chất lỏng khác mà không trộn lẫn cả hai. Nó bao gồm hai kênh hoặc đường dẫn riêng biệt, một cho chất lỏng nóng và một cho chất lỏng lạnh, chúng vẫn tách biệt trong khi trao đổi nhiệt. Chức năng chính của bộ trao đổi nhiệt là nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách tận dụng nhiệt thải, bảo tồn tài nguyên và giảm chi phí vận hành.

Các loại trao đổi nhiệt phổ biến
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống:Đây là những loại bộ trao đổi nhiệt phổ biến nhất được sử dụng trong các hệ thống HVAC thương mại. Chúng bao gồm một loạt các ống được bao bọc trong một lớp vỏ. Chất lỏng nóng chảy qua các ống trong khi chất lỏng lạnh lưu thông các ống bên trong vỏ, cho phép trao đổi nhiệt hiệu quả.

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm:Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm sử dụng một chồng các tấm kim loại với các vùng nâng lên và hạ xuống xen kẽ. Chất lỏng nóng và lạnh chảy qua các kênh riêng biệt được tạo ra bởi các khoảng trống giữa các tấm, tối đa hóa khả năng truyền nhiệt do diện tích bề mặt lớn.

Bộ trao đổi nhiệt không khí:Còn được gọi là bộ phận thu hồi nhiệt, các bộ trao đổi nhiệt này truyền nhiệt giữa luồng không khí chiết và cung cấp. Chúng loại bỏ nhiệt từ không khí cũ và truyền sang không khí trong lành, giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách điều hòa trước không khí đi vào.

Việc sử dụng công nghiệp của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là gì?
Việc sử dụng công nghiệp các bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, được sử dụng trong hóa chất, thực phẩm, dầu khí và các lĩnh vực khác, là phổ biến. Chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau để truyền nhiệt giữa hai chất lỏng mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Một số ứng dụng trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ công nghiệp quan trọng bao gồm:

Quá trình sưởi ấm và làm mát trong nhà máy hóa chất
Nhiệm vụ ngưng tụ và bay hơi trong nhà máy lọc dầu
Hệ thống thu hồi nhiệt trong các cơ sở phát điện
Hệ thống HVAC trong các tòa nhà thương mại và dân cư
Hệ thống lạnh trong nhà máy chế biến thực phẩm
Quản lý nhiệt trong các cơ sở sản xuất dầu khí
Nhìn chung, bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất nhiệt và duy trì kiểm soát nhiệt độ trong nhiều quy trình công nghiệp.

Có bao nhiêu loại thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống?
Về cơ bản, có ba loại thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống chính thường được sử dụng:

1. Bộ trao đổi tấm ống cố định (Tiêu đề phía sau loại L, M và N)
Trong thiết kế này, tấm ống được hàn vào vỏ, tạo nên kết cấu đơn giản và tiết kiệm. Mặc dù các lỗ khoan của ống có thể được làm sạch bằng cơ học hoặc hóa học, nhưng bề mặt bên ngoài của ống thường không thể tiếp cận được ngoại trừ việc làm sạch bằng hóa chất. Các hộp xếp giãn nở có thể cần thiết để điều chỉnh sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa vật liệu vỏ và ống, nhưng chúng có thể là nguyên nhân gây ra điểm yếu và hư hỏng.

2. Bộ trao đổi ống chữ U
Trong bộ trao đổi ống chữ U, các loại tiêu đề phía trước có thể khác nhau và tiêu đề phía sau thường là Loại M. Ống chữ U cho phép giãn nở nhiệt không giới hạn và bó ống có thể được tháo ra để làm sạch. Tuy nhiên, việc làm sạch bên trong ống bằng phương pháp cơ học là khó khăn, khiến loại này chỉ phù hợp với các ứng dụng mà chất lỏng bên trong ống sạch.

3. Bộ trao đổi đầu nổi (Tiêu đề phía sau loại P, S, T và W)
Trong loại bộ trao đổi nhiệt này, tấm ống ở đầu tiêu đề phía sau không được hàn vào vỏ mà được phép di chuyển hoặc nổi. Tấm ống ở đầu tiêu đề phía trước có đường kính lớn hơn vỏ và được bịt kín tương tự như thiết kế tấm ống cố định.

Có thể điều chỉnh sự giãn nở nhiệt và bó ống có thể được tháo ra để làm sạch. Đầu sau loại S là sự lựa chọn phổ biến nhất cho đầu sau. Bộ trao đổi đầu nổi phù hợp với nhiệt độ và áp suất cao nhưng thường đắt hơn so với bộ trao đổi dạng ống cố định.

Là nhà cung cấp ống chuyên nghiệp, Hnssd.com có ​​thể cung cấp Bộ trao đổi nhiệt tùy chỉnh. Nếu bạn cần thêm thông tin về sản phẩm của chúng tôi, chúng tôi vui lòng yêu cầu bạn liên hệ với chúng tôi:sales@hnssd.com

Các thành phần của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống có thể được chia thành các phần sau:

1. Vỏ
Vỏ là phần ngoài cùng của bộ trao đổi nhiệt để giữ bó ống. Nó thường là một thùng chứa hình trụ được làm từ thép hoặc các chất thích hợp khác.

2. Ống hoặc bó ống
Tập hợp các ống song song chạy dọc theo chiều dài của vỏ tạo thành bó ống. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng cụ thể, các ống có thể được làm từ các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như thép không gỉ, đồng hoặc titan. Đường kính và độ dày của ống cũng là thông số thiết kế quan trọng.

3. Tấm ống
Tấm ống là những tấm chắc chắn có tác dụng như một rào cản giữa bó ống và vỏ. Chúng thường được chế tạo bằng thép và được hợp nhất với vỏ để đảm bảo đóng kín chắc chắn và không bị rò rỉ. Các ống được đưa vào qua các lỗ trên tấm ống và được mở rộng hoặc hàn vào vị trí.

4. Vách ngăn
Vách ngăn là những tấm hoặc thanh được đặt bên trong vỏ để điều chỉnh chuyển động của chất lỏng xung quanh bó ống. Chúng có thể theo hướng dọc hoặc ngang và nhằm mục đích nâng cao hiệu quả truyền nhiệt.

5. Đầu vào và đầu ra
Các vòi vào và ra đóng vai trò là điểm vào và ra của chất lỏng trong bộ trao đổi nhiệt. Các kết nối này thường được đặt ở hai đầu đối diện của vỏ và được gắn vào ống và vỏ bằng mặt bích hoặc các loại phụ kiện khác.

6. Khe co giãn
Các khớp nối giãn nở là các đầu nối linh hoạt giúp điều chỉnh sự giãn nở và co lại nhiệt của bó ống. Thường nằm ở đầu vào và đầu ra của bộ trao đổi nhiệt, các khớp này được chế tạo bằng ống xếp kim loại hoặc các vật liệu linh hoạt khác.

7. Cấu trúc hỗ trợ
Cấu trúc hỗ trợ giữ bộ trao đổi nhiệt ở đúng vị trí, đảm bảo nền tảng ổn định. Cấu trúc hỗ trợ có thể là tạm thời hoặc vĩnh viễn và có thể được làm bằng thép hoặc các vật liệu khác.

Thuật ngữ hình học vỏ và ống

Bố trí đường kính ống và bước
Các ống có thể có đường kính từ 12,7 mm (0,5 in) đến 50,8 mm (2 in), nhưng 19,05 mm (0,75 in) và 25,4 mm (1 in) là những kích thước phổ biến nhất. Các ống được bố trí theo hình tam giác hoặc hình vuông trong các tấm ống.

Cần bố trí hình vuông ở những nơi cần tiếp cận bề mặt ống để làm sạch cơ học. Sự sắp xếp hình tam giác cho phép có nhiều ống hơn trong một không gian nhất định. Khoảng cách ống là khoảng cách từ tâm đến tâm ngắn nhất giữa các ống. Khoảng cách ống được tính bằng tỷ lệ bước ống/đường kính ống, thường là 1,25 hoặc 1,33. Vì bố cục hình vuông được sử dụng cho mục đích làm sạch nên cho phép khoảng cách tối thiểu là 6,35 mm (0,25 in) giữa các ống.

Các loại vách ngăn
Các vách ngăn được lắp đặt ở phía vỏ để mang lại tốc độ truyền nhiệt cao hơn do sự biến động tăng lên và để hỗ trợ các ống do đó làm giảm nguy cơ hư hỏng do rung. Có một số loại vách ngăn khác nhau hỗ trợ các ống và thúc đẩy dòng chảy qua các ống.

Phân đoạn đơn (đây là phân đoạn phổ biến nhất),

Phân đoạn kép (được sử dụng để đạt được vận tốc ở cạnh vỏ và độ giảm áp suất thấp hơn),

Đĩa và bánh rán.

Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các vách ngăn được gọi là bước vách ngăn và khoảng cách này có thể được điều chỉnh để thay đổi vận tốc dòng chảy ngang. Trong thực tế, bước vách ngăn thường không lớn hơn khoảng cách bằng đường kính trong của vỏ hoặc gần hơn khoảng cách bằng 1/5 đường kính hoặc 50,8 mm (2 in), tùy theo giá trị nào lớn hơn. Để cho phép chất lỏng chảy qua lại trong ống, một phần của vách ngăn được cắt đi. Chiều cao của phần này được gọi là phần cắt vách ngăn và được đo bằng tỷ lệ phần trăm của đường kính vỏ, ví dụ: cắt vách ngăn 25%. Kích thước của vách ngăn (hoặc cửa sổ vách ngăn) cần được xem xét cùng với bước vách ngăn. Thông thường, việc xác định kích thước của đường cắt vách ngăn và bước vách ngăn để xấp xỉ bằng vận tốc qua cửa sổ và trong dòng chảy ngang tương ứng là điều bình thường.

Thiết kế cơ khí của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống cung cấp thông tin về các hạng mục như độ dày vỏ, độ dày mặt bích, v.v. Chúng được tính toán bằng cách sử dụng mã thiết kế bình chịu áp lực, chẳng hạn như mã Nồi hơi và Bình chịu áp lực của ASME (Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ) và Tiêu chuẩn Bình chịu áp lực Chính của Anh, BS 5500. ASME là mã được sử dụng phổ biến nhất cho bộ trao đổi nhiệt và có 11 phần. Phần VIII (Bình chịu áp lực hạn chế) của quy tắc này được áp dụng nhiều nhất cho các bộ trao đổi nhiệt nhưng Phần II—Vật liệu và Phần V—Thử nghiệm không phá hủy cũng có liên quan.

Cả ASME và BS5500 đều được sử dụng rộng rãi và chấp nhận trên toàn thế giới nhưng một số quốc gia nhấn mạnh rằng mã quốc gia của họ được sử dụng. Để thử và đơn giản hóa điều này, Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế hiện đang cố gắng phát triển một quy tắc mới được quốc tế công nhận nhưng có thể phải mất một thời gian trước khi quy tắc này được chấp nhận.