Nguyên tắc làm việc của Bộ Trao Đổi Nhiệt

Bộ trao đổi nhiệt được sử dụng để duy trì nhiệt độ vận hành an toàn hoặc để thu nhiệt. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kỹ hơn về: Thiết bị trao đổi nhiệt, các loại thiết bị trao đổi nhiệt và nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt.

Công thức nhiệt truyền từ hệ thống này sang hệ thống mới là: Q = m * c * ΔT

Trong đó:

• Q = Nhiệt truyền
• m = Khối lượng
• c = Nhiệt dung riêng
• ΔT = Chênh lệch nhiệt độ

Bộ trao đổi nhiệt là gì?

Bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị cho phép truyền nhiệt từ chất lỏng hoặc môi trường này sang chất lỏng hoặc môi trường khác. Chất lỏng, chất khí hoặc chất rắn có nhiệt độ khác nhau có thể được sử dụng làm môi trường.

Quá trình truyền nhiệt có thể giữa hai chất khí, hai chất lỏng hoặc một chất khí và một chất lỏng. Các chất lỏng có thể được tách ra hoặc tiếp xúc trực tiếp tùy theo loại bộ trao đổi nhiệt.

Nhiệt được truyền giữa hai chất lỏng do chênh lệch nhiệt độ của chúng mà không thu hoặc mất bất kỳ nhiệt nào từ môi trường xung quanh. Sơ đồ trao đổi nhiệt cho dòng chảy song song và dòng chảy ngược chiều như sau:

Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt

Bộ trao đổi nhiệt được phân loại dựa trên hai loại khác nhau.

Đầu tiên xem xét cấu hình dòng chảy trong bộ trao đổi nhiệt. Trong khi thứ hai dựa trên phân loại loại thiết bị, chủ yếu theo cấu trúc. Việc phân loại các bộ trao đổi nhiệt như sau:

1. Dựa trên cấu hình Flow

– Bộ trao đổi nhiệt ngược dòng: Chất lỏng đi vào bộ trao đổi từ các đầu đối diện trong bộ trao đổi nhiệt ngược dòng. Và chảy song song với nhau theo các hướng ngược nhau. Đây là thiết kế hiệu quả nhất. Vì nó cho phép truyền nhiệt tối đa trên một đơn vị khối lượng.

– Bộ trao đổi nhiệt dòng song song: Cả hai chất lỏng đi vào bộ trao đổi từ cùng một đầu. Và chảy song song với nhau theo cùng một hướng. Mặc dù kém hiệu quả hơn so với dòng chảy ngược. Nhưng nó cung cấp nhiệt độ tường đồng đều hơn.

– Bộ trao đổi nhiệt dòng chảy chéo: Cả hai chất lỏng chảy vuông góc với nhau trong loại bộ trao đổi nhiệt này. Chúng ở đâu đó ở giữa các bộ trao đổi dòng chảy ngược. Và song song xét về hiệu quả.

2. Dựa trên thiết kế xây dựng

– Bộ trao đổi nhiệt tái tạo: Dòng đường dẫn trong bộ trao đổi nhiệt tái tạo bao gồm:

• Một ma trận mà chất lỏng nóng đi qua, đầu tiên tỏa nhiệt của nó
• Sau đó chất lỏng lạnh đi qua cùng một kênh để thu nhiệt được lưu trữ. Máy tái sinh chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy điện. Và các ngành công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng khác để thu hồi nhiệt khí/khí.

Bộ tái tạo tĩnh và động là hai loại bộ tái tạo chính. Nhưng những thứ này không phổ biến lắm. Vì chúng thường chỉ được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.

– Bộ trao đổi nhiệt thu hồi nhiệt: Thông thường, bộ thu hồi nhiệt sẽ thu nhiệt mà nếu không sẽ bị mất đi. Có nhiều loại bộ trao đổi nhiệt thu hồi nhiệt khác nhau. Được phân loại thành tiếp xúc gián tiếp, tiếp xúc trực tiếp và đặc biệt.

Các loại trao đổi nhiệt

Các loại thiết bị trao đổi nhiệt như sau:

1. Bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc gián tiếp

Bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc gián tiếp sử dụng ống hoặc tấm để giữ chất lỏng trao đổi nhiệt riêng biệt. Các loại thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp như sau:

– Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống: Nó bao gồm một vỏ hình trụ chứa một số ống. Một chất lỏng đi qua một loạt các ống kim loại. Trong khi chất lỏng kia lưu thông qua lớp vỏ thép xung quanh. Chất lỏng đi qua phần đầu trước và rời bộ trao đổi qua phần cuối.

– Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm: Các tấm được sử dụng để phân tách các chất lỏng trong khi trao đổi nhiệt trong này. Những bộ trao đổi nhiệt này là những tấm mỏng. Hơi tách biệt với diện tích bề mặt lớn và các dòng chất lỏng nhỏ để truyền nhiệt.

2. Trao đổi nhiệt trực tiếp

Một số ví dụ về bộ trao đổi nhiệt trực tiếp là phun hơi nước được sử dụng để làm nóng chất lỏng trong đường ống với sự trợ giúp của quá trình ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ tiếp xúc trực tiếp, được sử dụng thay thế cho thiết bị ngưng tụ dạng ống. Vì chi phí thấp và sưởi ấm trực tiếp. Có thể được sử dụng bằng cách đi qua các luồng khí nóng.

Nguyên tắc làm việc của bộ trao đổi nhiệt

Chức năng trao đổi nhiệt bằng cách truyền nhiệt từ nhiệt độ cao hơn đến nhiệt độ thấp hơn. Do đó, nhiệt có thể được truyền từ chất lỏng nóng sang chất lỏng lạnh. Nếu chất lỏng nóng và chất lỏng lạnh được ngăn cách bởi một bề mặt dẫn nhiệt.

Hoạt động của bộ trao đổi nhiệt được điều chỉnh bởi nhiệt động lực học. Nhiệt có thể được truyền với sự trợ giúp của dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ. Dẫn nhiệt là sự truyền năng lượng nhiệt từ vật liệu này sang vật liệu khác. Thông qua chuyển động của chất lỏng như không khí nóng hoặc nước.

Đối lưu là sự truyền năng lượng nhiệt từ bề mặt này sang bề mặt khác. Thông qua chuyển động của chất lỏng như không khí hoặc nước được làm nóng. Và bức xạ nhiệt là cơ chế truyền năng lượng nhiệt được đặc trưng bởi sự phát xạ sóng điện từ từ bề mặt hoặc vật thể được làm nóng.

Các định luật nhiệt động lực học là những khái niệm cơ bản làm nền tảng cho các bộ trao đổi nhiệt.

• Định luật số 0 của nhiệt động lực học phát biểu rằng. Ở trạng thái cân bằng nhiệt, các hệ thống nhiệt động lực học có cùng nhiệt độ. Nếu hai hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt với hệ thống thứ ba. Thì hai hệ thống trước đó cũng phải ở trạng thái cân bằng nhiệt với nhau. Do đó, cả ba hệ thống đều ở cùng nhiệt độ.
• Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học phát biểu rằng. Năng lượng không thể được tạo ra hoặc phá hủy. Nhưng nó có thể được truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Chẳng hạn như nhiệt.
• Định luật thứ hai của Nhiệt động lực học thiết lập entropy (S) như một thuộc tính bổ sung của các hệ thống nhiệt động lực học. Mô tả xu hướng bất biến tự nhiên của một hệ thống nhiệt động lực khép kín là tăng entropy theo thời gian.

Phần kết luận

Những nguyên tắc này chi phối chung hoạt động của bộ trao đổi nhiệt. Định luật số 0 thiết lập nhiệt độ như một thuộc tính có thể đo lường được của các hệ thống nhiệt động lực học. Định luật thứ nhất mô tả mối quan hệ nghịch đảo giữa năng lượng bên trong của hệ thống và môi trường xung quanh nó. Và Định luật thứ hai thể hiện xu hướng hai hệ thống tương tác chuyển sang trạng thái cân bằng nhiệt.

Vì vậy, trong bộ trao đổi nhiệt, chất lỏng có nhiệt độ cao hơn (T1) tương tác với chất lỏng có nhiệt độ thấp hơn (T2), trực tiếp hoặc gián tiếp. Cho phép nhiệt truyền từ T1 sang T2 và chuyển sang trạng thái cân bằng. Sau khi truyền nhiệt, nhiệt độ T1 giảm và nhiệt độ T2 tăng. Do đó, bộ trao đổi nhiệt có thể được sử dụng để làm nóng chất lỏng hoặc làm mát chất lỏng.

Đơn vị cung cấp Bộ trao đổi nhiệt chính hãng, uy tín

Công ty TNHH TM-KT Vũ Tấn là đơn vị với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp các thiết bị công nghiệp. Các sản phẩm mà Vũ Tấn cung cấp bao gồm: Thiết bị trao đổi nhiệt, Máy bơm hóa chất, Máy lọc hóa chất, Vật tư titanium,… Với đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp-tận tình, nguồn hàng nhập khẩu chính hãng có sẵn,.. Vũ Tấn luôn tự tin đem đến cho khách hàng những sản phẩm chất lượng và dịch vụ tốt nhất.

Hãy liên hệ với chúng tôi nếu các bạn có nhu cầu về Thiết bị trao đổi nhiệt hoặc các sản phẩm công nghiệp khác. Chúng tôi sẵn sàng tư vấn và cung cấp các kiến thức cần thiết về nhu cầu sử dụng Thiết bị trao đổi nhiệt đến bạn. Nên hãy liên hệ với chúng tôi nhé.