Thiết Bị Truyền Nhiệt Ống Chùm | Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Thiết bị truyền nhiệt ống chùm ( shell and tube heat exchanger) là một trong những thiết bị đường ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Có chức năng tương tự bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, thiết bị truyền nhiệt ống chùm phù hợp với mọi môi trường từ chân không cho đến siêu cao áp. Nếu bạn đang cần một loại thiết bị dùng để trao đổi nhiệt giữa nhiều loại môi trường khác nhau, đây là thiết bị đường ống được mkvalves.com giới thiệu.

Thiết bị truyền nhiệt ống chùm là gì?

Đây là thiết bị chuyên dụng dùng để trao đổi nhiệt giữa một hoặc nhiều chất tải nhiệt khác nhau. Các chất tải ấy sẽ được ngăn bằng các ống. Điều này nhằm ngăn ngừa sự pha trộn hay tiếp xúc trực tiếp giữa các dòng chất tải nhiệt.

Được biết đến như là một trong những thiết bị trao đổi nhiệt, nhưng thiết bị truyền nhiệt ống chùm khác biệt so với những loại khác nằm ở vật dùng để ngăn cách. Bộ truyền nhiệt ống chùm được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp lọc hóa dầu khí, ngành nhiệt điện, công nghiệp đóng tàu,… So với các bộ trao đổi nhiệt khác thì thiết bị này được dùng nhiều hơn chiếm 60% tỉ lệ.

Thông thường các thiết bị của bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm sẽ được làm từ hợp kim hoặc kim loại, phi kim tùy vào mục đích sử dụng khác nhau. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt trên đơn vị thể tích của chúng cũng thấp hơn so với các thiết bị trao đổi nhiệt khác dẫn đến sự cồng kềnh và tốn kém so với những nguyên lý bộ trao đổi nhiệt kiểu khác.

Xem thêm:

>> bộ trao đổi nhiệt dạng tấm

>>Thiết bị truyền nhiệt vỏ ống

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ truyền nhiệt ống chùm

Tùy vào mục đích sử dụng mà thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm sẽ có nhiều hình dạng khác nhau nhưng về cấu tạo vẫn đều có sự tương đồng nhất định. Có hai yếu tố bắt buộc phải có để cấu thành nên bộ truyền nhiệt ống chùm: Phần vỏ ngoài và kiểu dòng chảy, được mô tả dưới đây

Cấu tạo

Cụ thể về từng phần cấu tạo nên bộ truyền nhiệt ống chùm cũng như chức năng của chúng như sau:

• Ống trao đổi nhiệt

Đây là phụ kiện chính dùng để truyền nhiệt giữa các dòng lưu thể chảy từ bên ngoài vào bên trong ống và ngược lại. Các ống này sẽ được gắn với mặt sàng ống nhờ hàn hoặc nong. Thông thường thiết bị này sẽ được cấu tạo từ đồng và thép hợp kim. Tuy nhiên nếu cần dùng trong môi trường yêu cầu chất lượng cao thì chất liệu sẽ thay bằng niken, hợp kim nhôm, titanium.

Hiện nay có hai loại ống trao đổi nhiệt được dùng rộng rãi nhất: Ống trơn hoặc sử dụng ống có cánh. Và loại ống này chỉ dùng đến khi hệ số truyền nhiệt của một số dòng lưu chất thấp hơn so với các lưu chất khác.

• Mặt sàng ống

Mặt sàng ống thường là một tấm kim loại có hình tròn, được làm từ inox, titan, hoặc thép hợp kim. Chúng được khoét tạo lỗ rãnh hình ống, sau đó gắn vào mặt sàng bằng phương pháp hàn ống hoặc nong.

Mặt sàng ống có khả năng chống ăn mòn cao, thích hợp cho nhiều môi trường khác nhau. Vật liệu sử dụng để làm phụ kiện này cần có tính dẫn điện hóa có độ tương đồng với vật liệu được dùng để chế tạo ống dẫn khoang chứa.

• Vỏ và cửa lưu chất ra/vào

Trong khi vỏ là bộ phận dùng để chứa dòng lưu chất phía ngoài ống trao đổi nhiệt, thì cửa lại là nơi đưa dòng lưu chất từ ngoài vào bên trong ống. Thông thường vỏ sẽ được thiết kế ống chùm có tiết diện tròn, và được chế tạo từ thép tấm.

• Khoang đầu và đầu dùng để đưa chất lỏng ra/vào trong ống

Nhiệm vụ chính là kiểm soát dòng lưu chất phía trong của ống chùm, được làm từ hợp kim.

• Nắp đậy

Có dạng tấm hình tròn, được lắp kết nối với mặt bích của phần khoang đầu nhờ bulong.

• Tấm chia khoang

Thường được thiết kế với hai khoang ống trở lên, và được sử dụng để trao đổi nhiệt dưới dạng ống chùm.

• Vách ngăn

Có dạng viên phân đơn có chức năng chính là tạo thành cơ cấu để định vị lại ống trao đổi nhiệt ở các vị trí thích hợp hơn. Điều này tạo sự thuận tiện khi lắp đặt cũng như khi vận hành và giữ cho bó ống tránh khỏi tình trạng rung khi lưu chất chuyển động.

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp giữa hai lưu chất đang chuyển động bên trong và bên ngoài của ống trao đổi nhiệt.

Nếu muốn tăng hiệu quả trao đổi nhiệt, có thể để lưu thể trong và ngoài chuyển động theo phương chéo dòng hoặc phương vuông góc.

Ứng dụng của thiết bị trao đổi nhiệt trong đời sống hiện nay

Thiết bị truyền nhiệt ống chùm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp vừa và nặng hiện nay, ví dụ tiêu biểu như: nhiệt điện, thủy điện, lọc hóa dầu, hàng không, đóng tàu, năng lượng, ngành công nghiệp thực phẩm,…

Dựa theo kết cấu của từng loại thiết bị mà có thể sử dụng cho nhiều môi trường khác nhau như:

• Nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch quá lớn: dùng loại 2 khoang cho dòng chảy trong ống với một đầu ống chi chuyển tự do.

• Nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch không lớn, tốc độ của phần lưu thể ở phía ngoài cũng cần phải được kiểm soát ở mức độ thấp: dùng loại ống chùm cố định với vành bù giãn nỡ nhiệt.

• Nhiệt độ chênh lệch lớn giữa hai lưu thể, dùng cho quá trình ngưng tụ: Dùng loại 2 khoangcho dòng chảy lưu chất trong ống với một đầu ống di chuyển tự do.

• Nhiệt độ chênh lệch lớn và tốc độ lưu thể chảy phía ngoài ống cần được tăng tốc: dùng loại có ống trao đổi nhiệt U, với hay khoan lưu chất chảy ngoài ống.

• Để gia nhiệt và trao đổi nhiệt trong quá trình ngưng tụ: dùng kiểu ấm đun.

 Là một trong những thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, thiết bị truyền nhiệt ống chùm( shell and tube) sở hữu những ưu điểm về tính tiện ích hơn bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Với những thông tin chi tiết về loại sản phẩm này đã được mkvalves.com trình bày ở trên, bạn đã có thể lựa chọn loại thiết bị phù hợp cho mục đích sử dụng của mình.