Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là một loại thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi, nguyên lý hoạt động dựa trên sự chuyển đổi và di chuyển nhiệt năng từ môi trường này sang môi trường khác thông qua các tấm tiếp xúc. Được thu thập trong một gói, chúng tạo thành một loại kênh mà chất làm mát di chuyển qua đó. Các thông số và kích thước của thiết bị được chỉ định theo tiêu chuẩn của GOST 15518-83.
Các loại thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy thuộc vào mức độ tiếp cận để bảo trì và kiểm tra, bộ trao đổi nhiệt được chia thành nhiều loại:
- có thể thu gọn,
- bện,
- hàn,
- bán hàn.
Có thể thu gọn
Các thiết bị loại này được lắp ráp và tháo rời để bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa định kỳ. Quá trình truyền nhiệt được thực hiện nhờ các tấm xen kẽ với nhau tạo thành hai mạch chuyển động. Điều này giúp loại bỏ sự trộn lẫn năng lượng nhiệt giữa hai dòng. Tất cả các tấm được ngăn cách bởi miếng đệm cao su.
Brazed
Các thiết bị thuộc loại này không được tháo rời, không giống như loại được xem xét trước đây và tất cả các tấm được hàn lại với nhau. Ưu điểm của các thiết bị này được coi là chi phí hợp lý và kích thước nhỏ. Lĩnh vực ứng dụng chính là nồi hơi đốt gas trong nước và các hệ thống sưởi ấm khác.
Hàn
Các đơn vị của lớp này bao gồm các tấm được hàn với nhau mà không có vòng đệm cao su. Sự chuyển động của dòng nhiệt xảy ra qua hai kênh: một dọc theo nếp gấp, thứ hai dọc theo hình ống. Trong số những nhược điểm là chi phí cao của thiết bị và kích thước của nó. Chất mang nhiệt của lớp này được sử dụng trên quy mô công nghiệp.
Bán hàn
Một cấu trúc bao gồm các tấm được lắp đặt theo cách kết hợp. Các con dấu được đặt ở bên ngoài của các tấm hàn theo cặp. Thiết bị như vậy giúp bạn có thể sử dụng nó trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt hoặc trong hệ thống làm mát.
Ưu điểm và nhược điểm
Trong số các khía cạnh tích cực của việc sử dụng các đơn vị này là:
- thiếu chi phí sản xuất và đầu tư lớn;
- hiệu quả của việc cung cấp nhiệt;
- kích thước nhỏ;
- khả năng tự làm sạch do dòng chảy rối cao;
- do tăng số lượng bản nên có thể đạt được hiệu suất tăng lên;
- độ tin cậy;
- dễ bảo trì và xả nước;
- trọng lượng nhẹ;
- dễ dàng cài đặt;
- nhiễm bẩn bề mặt tối thiểu;
- loại bỏ hoàn toàn việc trộn lẫn các loại chất làm mát khác nhau, nhờ vào một hệ thống làm kín đặc biệt;
- chống ăn mòn;
- hiệu quả cao cung cấp bề mặt trao đổi nhiệt tối thiểu;
- khả năng giảm tổn thất áp suất đến mức tối thiểu bằng cách sử dụng các tấm với các loại biên dạng khác nhau;
- Điều hòa nhiệt độ.
Những nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm bao gồm:
- sự cần thiết phải nối đất;
- tính chính xác đến chất lượng của chất làm mát.
Một số lượng lớn các ưu điểm cho phép sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt trong phân khúc gia dụng và công nghiệp.Yêu cầu về chất làm mát có lẽ không phải là một nhược điểm, nhưng là một điều cần thiết, để ngăn chặn tần suất thay thế các tấm đã không sử dụng được.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được sử dụng rộng rãi để trao đổi nhiệt của hơi hoặc chất lỏng và hoạt động như một bộ làm mát, bộ làm nóng sơ bộ hoặc bộ ngưng tụ. Nó bao gồm một số thành phần:
- tấm di động;
- Tấm cố định;
- ống nhánh có ren mặt bích và kết nối hàn;
- một bộ đĩa gắn chặt với nhau;
- hướng dẫn dưới cùng và trên cùng;
- giá đỡ ren để buộc và đinh tán.
Các con dấu cao su nằm giữa các tấm. Sự chuyển động của nhiệt năng xảy ra theo một số sơ đồ:
- dòng chảy trực tiếp,
- ngược dòng,
- Trộn.
Việc lựa chọn thiết bị để lắp đặt hệ thống sưởi và tính toán được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm đặc biệt được phát triển riêng cho các mục đích này.
Sơ đồ kết nối
Để kết nối tấm TO, một sơ đồ cổ điển được sử dụng, trong đó các đường ống đầu vào và đầu ra của chất làm mát nằm trên bảng điều khiển phía trước có liên quan. Thông thường, các lỗ này được định vị theo cách để cung cấp dòng năng lượng nhiệt ngược lại và ngăn cản sự trộn lẫn của dòng nóng và lạnh.
Tùy chọn thứ hai để kết nối bộ trao đổi nhiệt sử dụng cùng một đầu phun đầu vào và đầu ra, có thể được đặt không chỉ ở bảng điều khiển phía trước mà còn ở phía sau.
Sự kết nối của các dòng năng lượng nhiệt đầu vào và đầu ra xảy ra bằng các vòi phun, với kết nối mặt bích, ren hoặc hàn.
Trong một số trường hợp, không có ống nhánh nào được sử dụng. Sau đó, kết nối diễn ra bằng cách khoan các lỗ bổ sung với một sợi bên trong để lắp các đinh tán, chúng sẽ đóng vai trò như một bộ phận gắn chất làm mát vào đường ống. Làm miếng đệm, bạn có thể lấy miếng cao su chịu nhiệt hoặc miếng đệm cao su.
Quy tắc lựa chọn
Việc lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào một số thông số, mỗi thông số được tính toán riêng lẻ, tùy thuộc vào vị trí lắp đặt bộ trao đổi nhiệt.
Khi chọn một mô hình, bạn cần xác định những điểm sau:
- loại môi chất (hơi, nước, v.v.);
- chỉ thị nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra của chất làm mát;
- tổn thất áp suất cho phép;
- chỉ số nhiệt độ tối đa;
- áp suất tối đa bên trong thiết bị;
- chất tải nhiệt trên thiết bị.
Sau khi có dữ liệu về các thông số này, cần tính toán các chỉ tiêu của hệ thống trao đổi nhiệt. Sau đó, bạn có thể bắt đầu chọn một mô hình, dựa trên các chỉ số công suất có sẵn, tốc độ dòng nước, đường kính và diện tích trao đổi nhiệt.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm không thể gọi là đơn giản. Các tấm được lắp đặt ở góc 180 độ so với nhau. Thông thường đây là quá trình hàn hai cặp tấm cung cấp đầu vào và đầu ra của năng lượng nhiệt. Cặp cực không tham gia vào quá trình truyền nhiệt.
Tùy thuộc vào tính năng thiết kế, bộ trao đổi nhiệt thường được chia thành ba loại:
- mạch đơn,
- đa mạch,
- hai chiều.
Sự tuần hoàn của năng lượng nhiệt trong thiết bị một mạch được thực hiện vĩnh viễn, dọc theo toàn bộ mạch và theo một hướng, với dòng ngược chiều đồng thời của chất làm mát.
Chuyển động của chất mang nhiệt trong thiết bị nhiều mạch xảy ra theo các hướng khác nhau. Các thiết bị như vậy chỉ được sử dụng nếu có sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ trong dòng hồi lưu và dòng vào.
Sự chuyển động của nhiệt năng trong các thiết bị hai chiều xảy ra dọc theo hai mạch độc lập, chịu sự kiểm soát liên tục đối với nguồn cung cấp nhiệt.
Có một loại thiết bị khác - bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hơi, có nhiệm vụ làm nóng nước hoặc chất lỏng khác trong hệ thống sưởi. Nguyên lý hoạt động của thiết bị này không khác gì so với các mô hình tiêu chuẩn về cốt liệu tấm.
Tấm cho bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Thép dày 1 mm được sử dụng làm vật liệu cho các tấm. Để làm rối loạn dòng nước làm mát và tăng diện tích trao đổi nhiệt, phần dòng chảy của các tấm được tạo gân hoặc gấp nếp.
Khi nhìn ở mặt cắt, bề mặt tôn có biên dạng tam giác đều. Lực cản và tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào mức độ của góc tại đó uốn nếp. Nó càng sắc nét, thì điện trở càng thấp và tốc độ của chất làm mát càng cao.
Ngoài thép, các hợp kim khác cũng được sử dụng để sản xuất tấm trao đổi nhiệt, tùy thuộc vào vị trí thiết bị sẽ làm việc.
Các ứng dụng
Mỗi loại thiết bị trao đổi nhiệt có lĩnh vực ứng dụng riêng.
Bộ trao đổi nhiệt có gioăng thường được sử dụng:
- để lắp đặt mạng lưới sưởi ấm;
- trong các buồng làm lạnh;
- trong hồ bơi, v.v.
Các thiết bị mã hóa được sử dụng:
- trong tủ đông;
- trong hệ thống điều hòa không khí;
- trong hệ thống thông gió;
- trong lắp đặt máy nén.
Các thiết bị hàn và bán hàn đã tìm thấy ứng dụng của chúng:
- trong hệ thống kiểm soát khí hậu và thông gió;
- trong ngành dược phẩm;
- trong ngành công nghiệp thực phẩm;
- trong hệ thống sưởi ấm và cung cấp nước nóng;
- trong máy bơm tuần hoàn, v.v.
Trong mục đích sử dụng trong gia đình, loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hàn thường được tìm thấy nhiều nhất. Nó có nhiệm vụ làm mát hoặc đốt nóng năng lượng nhiệt.
Bộ trao đổi nhiệt là một phần tử hệ thống được sử dụng trong các ngành công nghiệp tiện ích, thực phẩm, luyện kim và dầu khí, cũng như trong đóng tàu. Mức độ phổ biến của ưu điểm so với nhược điểm cho thấy cách sử dụng hiệu quả của nó. Sau khi xác định chính xác các đặc tính kỹ thuật và nhiệm vụ của thiết bị, bạn có thể lắp đặt hệ thống sưởi ấm tại nhà bằng cách sử dụng các bản vẽ và sơ đồ kết nối của bộ trao đổi nhiệt được công bố rộng rãi trên Internet.
