Ai trong chúng ta cũng từng gặp những trường hợp tỏa nhiệt đơn giản nhất. Một ví dụ nổi bật của điều này là thiết kế "ống trong ống" hoặc một cái gì đó tương tự. Sẽ rất khó để hình dung cuộc sống của chúng ta nếu thiết bị trao đổi nhiệt chưa được phát minh. Ngày nay có một số lượng lớn các thiết bị trao đổi nhiệt. Chúng khác nhau không chỉ về đặc tính kỹ thuật mà còn về phạm vi, thiết kế, v.v. Hãy nói chi tiết hơn về chủ đề này và giải quyết những điểm thú vị.
Một số thông tin chung
Bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị dùng để truyền nhiệt từ môi chất này sang môi trường khác. Đồng thời, bạn cần hiểu rằng bản thân bộ trao đổi nhiệt, không có thiết bị sưởi, là hoàn toàn vô dụng, nhưng trong khu phức hợp, bạn có thể thu được kết quả tuyệt vời và sưởi ấm thành công ngay cả những phòng rất lớn và lạnh. Ngoài ra, các nhà khoa học đã không ngừng cố gắng để giảm thiểu sự mất nhiệt khi nó được truyền sang môi trường khác. Hôm nay điều đó là không thểtự hào về hiệu quả 100%, nhưng chúng ta có thể nói một cách an toàn về hiệu quả 90-95%. Các đặc tính kỹ thuật cũng như hoạt động của sản phẩm được tăng lên thông qua việc sử dụng các vật liệu được chuẩn bị đặc biệt, cũng như chất làm mát. Tất nhiên, tất cả những điều này làm tăng giá thiết bị lên một chút, nhưng nó đáng giá.
Khi thiết kế, các kỹ sư thường xuyên phải đối mặt với những yêu cầu trái ngược nhau cần phải kết hợp thành một chai. Ví dụ: cần giảm lực cản thủy lực, đồng thời tăng hệ số truyền nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt phải có khả năng chống ăn mòn, nhưng không quá khó để bảo trì. Tất cả điều này dẫn đến thực tế là nhiều loại thiết bị trao đổi nhiệt đã xuất hiện. Loại phù hợp nhất với hoàn cảnh được sử dụng.
Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt
Như đã nói ở trên, hiện tại có một số lượng lớn các thiết bị trao đổi nhiệt. Trước hết, chúng phải được tách ra theo phương pháp truyền nhiệt cho môi chất. Ở đây, các bộ trao đổi nhiệt được chia thành các nhóm sau:
- hồi phục;
- tái tạo;
- trộn;
- làm nóng bằng điện.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các bộ trao đổi nhiệt phục hồi. Thiết kế của sản phẩm ngụ ý sự hiện diện của một bức tường một lớp hoặc nhiều lớp để truyền nhiệt qua đó. Thông thường điều này xảy ra trong chuyển động ổn định. Điều thú vị là trong các thiết bị như vậy, sự truyền nhiệt được thực hiện với chuyển động cưỡng bức mà không thay đổi phaNhững trạng thái. Nhưng điều này chỉ áp dụng cho các bộ trao đổi nhiệt hoạt động lâu dài. Nếu chúng ta nói về các thiết bị có chế độ hoạt động tuần tự, thì trong một khoảng thời gian nhất định, quá trình sưởi ấm, bay hơi và làm mát được thực hiện và tất cả điều này là ở chế độ tuần tự. Các thiết bị như vậy thuộc về bộ trao đổi nhiệt với chuyển động nhiệt không ổn định. Điều này là do thực tế là nhiệt độ của chất làm mát ở đầu vào và đầu ra là khác nhau đáng kể. Thông thường, các tập hợp như vậy được tìm thấy ở dạng cuộn và có dạng phiến, dạng gân và các dạng khác. Một chút sau chúng ta sẽ xem xét một số loại. Nhưng việc phân loại các bộ trao đổi nhiệt không dừng lại ở đó.
Đơn vị tái tạo và sưởi điện
Trong trường hợp này, cũng giống như trường hợp trước, bề mặt trao đổi nhiệt được sử dụng để truyền nhiệt năng. Tuy nhiên, bề mặt này là một loại vòi phun. Nó đóng vai trò là phương tiện tích lũy trung gian có tác dụng tích nhiệt. Nhìn chung, toàn bộ quá trình có thể được chia thành nhiều giai đoạn. Ở giai đoạn đầu tiên, vòi phun cảm nhận một lượng nhiệt nhất định. Sau đó, có sự chuyển tiếp sang giai đoạn thứ hai, và chất làm mát được chuyển qua bề mặt của vòi phun. Điều này xảy ra khi thay đổi dòng chất làm mát. Ở giai đoạn này, vòi phun nguội dần và nhiệt tích tụ được giải phóng vào môi trường được đốt nóng, có thể là phòng của bạn.
Máy tái tạo là đơn vị không cố định. Vòi phun thường bất động và các quá trình nhiệt được lặp lại đồng bộ. Các thiết bị loại này thường được gọi là máy chà hoặctháp giải nhiệt.
Bản chất của thiết bị trao đổi nhiệt bằng điện là điện được sử dụng làm nguồn nhiệt chính. Việc lắp đặt hồ quang điện được sử dụng để chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt năng. Chúng có thể được sưởi ấm cả trực tiếp và gián tiếp. Các thiết bị trao đổi nhiệt phổ biến nhất trong công nghiệp là lò sưởi cảm ứng và điện trở. Như bạn thấy, thiết bị trao đổi nhiệt có thể khác nhau, bây giờ chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn từng loại, phạm vi và tính năng thiết kế của nó.
Bộ trao đổi nhiệt xoắn ốc
Thiết bị là một cặp kênh xoắn ốc. Chúng thường quấn quanh vách ngăn trung tâm. Để làm được điều này, chúng được làm từ vật liệu cuộn. Cần lưu ý rằng các bộ trao đổi nhiệt xoắn ốc rất thích hợp để làm nóng và làm mát chất lỏng có độ nhớt cao.
Nói chung, bề mặt gia nhiệt được tạo thành bởi hai tấm kim loại, được gắn vào lõi bằng mối hàn. Bản thân thiết bị chỉ bao gồm 2 kênh, thường là hình chữ nhật, được làm ở dạng xoắn ốc. Phần cuối của vòng xoắn (bên trong) có vách ngăn và được cố định bằng các chốt. Bộ trao đổi nhiệt có thể được thực hiện theo cả chiều dọc và chiều ngang. Nếu không thể lắp đặt một loại do không đủ không gian hoặc cấu hình phòng phức tạp, thì loại thứ hai, tốt hơn, được sử dụng. Điều thú vị là người tiêu dùng có thể chọn hình xoắn ốcbộ trao đổi nhiệt với các chiều rộng xoắn ốc khác nhau, từ 20 đến 150 cm. Đồng thời, bề mặt sưởi ấm có thể thay đổi từ 3,2 đến 100 mét vuông với áp suất hệ thống tối đa là 1 MPa.
Cần lưu ý rằng thiết bị trao đổi nhiệt này có một số ưu điểm đáng kể. Thứ nhất, đó là lực cản thủy lực giảm. Thứ hai, tính nhỏ gọn và hiệu quả cao và cường độ truyền nhiệt. Nhưng tất cả những điều này đã góp phần dẫn đến thực tế là có những nhược điểm dưới dạng thiết kế và sửa chữa phức tạp.
Giới thiệu về bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Hiện tại, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể đóng mở và không tách rời được sản xuất. Đương nhiên, loại đầu tiên được ưa chuộng hơn do nhiều lý do. Đầu tiên, nó là dễ bảo trì. Những thiết bị như vậy được tháo rời và lắp ráp rất nhanh chóng, vì vậy mọi sự cố đều được loại bỏ trong thời gian ngắn. Các mô hình không phân tách được thường không được sửa chữa và nếu có thì còn lâu hơn nữa.
Trên thực tế, tên cho thấy thiết bị này bao gồm một gói các tấm đúc sẵn. Chúng có thể được làm từ các vật liệu khác nhau như đồng, titan, than chì, v.v. Hầu như luôn luôn, để cải thiện các đặc tính hiệu suất, các tấm được làm bằng sóng. Trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, dòng chất làm mát lạnh và nóng đi theo từng lớp.
Bản thân thiết bị đã tốt vì nó được bố trí hợp lý. Điều này làm cho nó có thể tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và phù hợp với tất cả các kích thước tương đối nhỏ. Trong mọi trường hợp, trước khi mua, một tính toán của bộ trao đổi nhiệt được thực hiện, cho phép bạn có được dữ liệu về lượng điện năng mà thiết bị cần trong một trường hợp cụ thể. Cần phải hiểu rằng tất cả các tấm được kéo lại với nhau trong một gói dạng kênh giữa chúng do có hình dạng giống nhau. Chất lỏng chảy qua chúng. Chà, bây giờ chúng ta sẽ xem xét thêm một vài chi tiết thú vị liên quan đến trang bị này.
Sử dụng gioăng
Như đã nói ở trên, yếu tố truyền nhiệt chính là các tấm. Chúng được đóng dấu lạnh. Đối với điều này, các hợp kim chống ăn mòn được sử dụng, có thể làm tăng đáng kể độ bền và hiệu quả của thiết bị. Độ dày của các tấm, tùy thuộc vào kiểu máy, có thể thay đổi từ 0,4 đến 1,0 mm. Ở vị trí làm việc, các tấm ép chặt vào nhau. Trong trường hợp này, các kênh có rãnh nhỏ được hình thành. Ở mặt trước có một rãnh đặc biệt, một miếng đệm cao su (con dấu) được lắp ở đó. Ngoài ra, các miếng đệm có các lỗ cần thiết cho việc cung cấp và loại bỏ chất lỏng. Trong trường hợp một trong các lỗ thủng, một hệ thống rãnh thoát nước sẽ được cung cấp để ngăn sự trộn lẫn giữa môi chất lạnh và nóng.
Do việc tạo ra dòng ngược chiều giữa hai phương tiện, có thể không chỉ cải thiện nhiệt độ cài đặt mà còn truyền nhiệt nhanh hơn với điện trở thủy lực tương đối nhỏ. Sẽ không thừa nếu nói rằng nguyên tắc hoạt động cơ bản dựa trên dòng phản dòng, tức là chuyển động của hệ thống sưởi vàlàm nóng chất lỏng theo các hướng khác nhau. Để ngăn chặn sự trộn lẫn, một miếng đệm cao su kép hoặc một tấm kim loại được lắp đặt. Số lượng đĩa và kênh có thể thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu hoạt động của thiết bị. Trước khi tạo ra, một tính toán nhiệt của các bộ trao đổi nhiệt được thực hiện, giúp xác định chế độ hoạt động tối ưu. Đôi khi các hợp kim đắt tiền được sử dụng không sợ hoạt động lâu dài trong môi trường khắc nghiệt.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
PRT được sử dụng để truyền nhiệt trong môi trường không xâm thực và khí trong một phạm vi nhiệt độ rộng, từ -270 đến +200 độ C. Trong trường hợp này, áp suất trong hệ thống có thể đạt 100 atm và bắt đầu từ chân không. Thiết kế dựa trên ý tưởng áp dụng bề mặt có đường gân trên cả hai mặt của các tấm. Bản thân sản phẩm bao gồm một số đường gân, nhờ đó mà sự truyền nhiệt giữa các phương tiện được thực hiện. Điểm đáng chú ý đó là bộ trao đổi nhiệt dạng tấm vây có nhiều dạng hình dạng vây. Điều này cho phép bạn thay đổi một chút các đặc tính hoạt động và kỹ thuật. Thông thường, bạn có thể nhìn thấy các xương sườn liên tục và gợn sóng. Nhưng ngoài những cái này, còn có những cái kỳ lạ hơn, chẳng hạn như những cái đục lỗ và có vảy. Tấm kim loại thường được sử dụng làm vật liệu. Độ dày của chúng có thể điều chỉnh tùy thuộc vào áp suất trong hệ thống và chất lỏng được sử dụng.
Thường thì những loại thiết bị trao đổi nhiệt này được chế tạo với nhiều loại lưu lượng khác nhau. Thông thường, dòng ngược được sử dụng, nhưng cũng cómạch thẳng và mạch chéo. Nếu chúng ta nói sơ qua về điểm mạnh của những trang bị như vậy, thì có rất nhiều trong số chúng. Thứ nhất, đây là các đặc tính hoạt động, chẳng hạn như truyền nhiệt nhanh và chuyên sâu. Thứ hai, nó có kích thước nhỏ. Ngày nay, nhiều ý kiến cho rằng đó là bộ trao đổi nhiệt dạng vây là loại tiên tiến nhất. Thông thường, PRT được sử dụng trong các ngành công nghiệp như năng lượng, lọc dầu, công nghiệp hóa chất và hàng không. Tất cả điều này là do có nhiều ưu điểm cũng như nhiều loại chất lỏng và áp suất được sử dụng trong hệ thống.
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ: thiết kế và tính năng
Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, mà chúng tôi đã xem xét, không phổ biến như thiết bị vỏ và ống. Đây chỉ là những thiết bị đã được đề cập ở phần đầu, trong phiên bản đơn giản nhất - đây là hệ thống "ống trong ống". Bộ trao đổi nhiệt kiểu này là một hệ thống (bó) ống được đặt trong một vỏ bọc. Các ống được cuộn và hàn vào thân sản phẩm. Trong một số trường hợp, chúng được mở rộng thêm. Điều này được thực hiện để đảm bảo độ kín 100%. Cơ thể được cung cấp với các vòi phun bổ sung. Một số cần thiết để cung cấp hơi nước, một số khác để loại bỏ nước ngưng tụ. Ngoài ra, có các lưới ngang trong vỏ, được sử dụng để hỗ trợ các ống trao đổi nhiệt dọc theo toàn bộ chiều dài của thiết bị. Điều thú vị là các bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống được sử dụng ở nhiệt độ từ 190 độ C hoặcáp suất hơi bão hòa trên 15 bar.
Bất kỳ hệ thống nào liên quan đến chuyển động của chất lỏng đều có thể chịu tác động của búa nước. Hiện tượng này có khả năng ngừng hoạt động một phần hoặc hoàn toàn thiết bị. Để ngăn điều này xảy ra, nhiều loại phần tử lưu trữ khác nhau được sử dụng, cái gọi là bể chứa mở rộng. Nhưng trong trường hợp của chúng tôi, điều này là không cần thiết, vì các bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống có khả năng chống lại chúng rất tốt. Ngoài ra, không có yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của môi trường. Một nhược điểm đáng kể của thiết bị như vậy là tất cả các loại bộ trao đổi nhiệt của loại này rất sử dụng nhiều kim loại, điều này ảnh hưởng đến chi phí và kích thước cuối cùng.
Bộ trao đổi nhiệt cho thiết bị khí
Không có gì bí mật khi bất kỳ lò hơi đốt nhiên liệu rắn hoặc khí đốt nào cũng có bộ trao đổi nhiệt trong thiết kế của nó, chúng còn được gọi là lò sưởi. Chúng tôi đã xem xét các loại chính. Như bạn có thể nhận thấy, những loại này hoặc những loại đó được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Một số thiết bị đã được tìm thấy ứng dụng rộng rãi hơn, những thiết bị khác được sử dụng trong một số ngành nhất định và không phù hợp với những thiết bị khác. Trong trường hợp của chúng tôi, việc sử dụng các bộ trao đổi nhiệt dạng ống và dạng tấm diễn ra. Trong trường hợp đầu tiên, chúng tôi đang xử lý một hệ thống các ống, trong trường hợp thứ hai - với các tấm. Về nguyên tắc, bất kể loại nào, bộ trao đổi nhiệt cho mạch nước phun phải đáp ứng một số yêu cầu. Thứ nhất là có hệ số truyền nhiệt cao, thứ hai là bền và chịu được nhiệt độ cao. Các vật liệu phổ biến nhất là đồng, nhôm vàThép. Tùy chọn thứ hai ít thích hợp hơn, vì kim loại như vậy nặng, làm giảm hiệu quả. Trong mọi trường hợp, bộ trao đổi nhiệt cho mạch nước phun phải phục vụ ít nhất 5 năm.
Kết
Vì vậy, chúng tôi đã xem xét các loại bộ trao đổi nhiệt chính. Các loài như vỏ và đĩa bị bỏ lại mà không được chú ý. Về nguyên tắc, chúng hơi khác so với lam hoặc gân cổ điển. Nhưng bạn thường có thể tìm thấy bếp nấu ăn với bộ trao đổi nhiệt với vỏ bọc. Tuy nhiên, đặc điểm nổi bật là thiết bị chịu được nhiệt độ và áp suất vận hành cao. Vỏ có thể được làm bằng vật liệu như titan, thép không gỉ hoặc thép carbon. Điều thú vị là bếp trong nhà tắm với bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và tấm được điều chỉnh tốt đối với hơi nước hoặc nước ngưng, không nghi ngờ gì nữa, đây là một lợi thế đáng kể. Về nguyên tắc, điều này có thể hoàn thành câu chuyện, vì bây giờ bạn biết mọi thứ bạn cần về bộ trao đổi nhiệt.
