Thiết bị trao đổi nhiệt là gì? Việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt đúng cách còn góp phần nâng cao hiệu suất sản xuất, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn vận hành trong công nghiệp. Cùng Kim Trường Phúc tìm hiểu khái niệm và ứng dụng thực tế của thiết bị trao đổi nhiệt trong công nghiệp lẫn đời sống hằng ngày trong bài viết dưới đây nhé!

1. Thiết bị trao đổi nhiệt là gì?

Thiết bị trao đổi nhiệt hay còn gọi là bộ trao đổi nhiệt, là những thiết bị dùng để truyền nhiệt hiệu quả giữa hai hoặc nhiều dòng chất lưu (có thể là khí hoặc lỏng) có nhiệt độ khác nhau mà không làm chúng trộn lẫn vào nhau.

2. Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt

Dựa trên cấu tạo, phương thức trao đổi nhiệt, cách bố trí dòng chảy, thiết bị trao đổi nhiệt được chia thành nhiều loại khác nhau nhằm đáp ứng đa dạng yêu cầu sử dụng trong công nghiệp và đời sống. Dưới đây các dạng phổ biến:

2.1. Phân loại theo cấu tạo vật lý

2.1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống (Tubular Heat Exchangers)

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp giữa một chất lỏng chảy bên trong các ống, chất lỏng còn lại chảy bên ngoài các ống (hoặc trong không gian giữa hai ống lồng vào nhau). Nhiệt truyền qua thành ống.

Hiện nay, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống bao gồm nhiều loại như:

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
Shell-and-Tube Heat Exchangers
Thiết bị trao đổi nhiệt ống có cánh
Thiết bị trao đổi nhiệt ống trơn
Thiết bị trao đổi nhiệt ống bọc ống
Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ


Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống truyền nhiệt gián tiếp giữa hai dòng lưu chất

2.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp hóa chất, hóa dầu, thực phẩm nhờ hiệu suất trao đổi nhiệt cao.

Cấu tạo và thiết kế của từng tấm trao đổi nhiệt quyết định trực tiếp đến các thông số kỹ thuật, cường độ truyền nhiệt, độ tin cậy vận hành cũng như chi phí sản xuất thiết bị. Tùy thuộc vào kích thước, hình dạng và đặc điểm bề mặt của tấm, khả năng truyền nhiệt và hiệu quả làm việc sẽ khác nhau.

Khi thiết kế các tấm trao đổi nhiệt, cần đảm bảo phù hợp với nhiều loại thiết bị, đáp ứng các dải công suất và sơ đồ ghép nối khác nhau. Dựa trên các tấm tiêu chuẩn, có thể lắp ráp thành nhiều hệ thống thiết bị công suất lớn nhỏ khác nhau.

Quá trình chế tạo tấm chuẩn đòi hỏi phải dùng đến khuôn dập cỡ lớn và các thiết bị phụ trợ chuyên dụng để xử lý nhiệt và gia công bề mặt tấm theo thiết kế. Công đoạn này yêu cầu đội ngũ lao động có kỹ năng cao để đảm bảo độ chính xác và chất lượng sản phẩm.

Một số thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm phổ biến hiện nay bao gồm:

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm sử dụng gioăng (gasket)
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bán hàn
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn kín hoàn toàn
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng xoắn ốc
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng

thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có hiệu suất truyền nhiệt cao

3. Ưu điểm của thiết bị trao đổi nhiệt

Nhờ thiết kế hiện đại và nguyên lý vận hành thông minh, thiết bị trao đổi nhiệt mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các hệ thống truyền thống, đó là:

Vận hành theo chu trình khép kín, giúp giảm thiểu tối đa tổn thất nhiệt so với lò hơi sử dụng hơi nước.
Duy trì vận hành ở áp suất thường ngay cả khi nhiệt độ lên tới 250°C, trong khi hệ thống hơi tương tự yêu cầu áp suất tới 40kg/cm².
Hệ thống được trang bị kiểm soát tự động, cho phép vận hành linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh theo nhu cầu.
Hiệu suất truyền nhiệt cao do không có tổn thất nhiệt từ việc xả đáy, thải nước ngưng hoặc mất mát do giãn áp hơi.
Xét về hiệu quả kinh tế, thiết bị trao đổi nhiệt đốt than có hiệu suất dao động từ 55 - 65%, tương đương với nhiều lò hơi hiện đại. Khi tích hợp với thiết bị thu hồi nhiệt từ khí thải, hiệu suất tổng thể còn được nâng cao đáng kể.

4. Ứng dụng của thiết bị trao đổi nhiệt trong cuộc sống

Ngày nay, thiết bị trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng và được ứng dụng rộng khắp trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống, cụ thể là:

Ngành chế biến thực phẩm, nơi cần kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ trong các quy trình sản xuất.
Công nghiệp nhựa và cao su, phục vụ các công đoạn trao đổi nhiệt và định hình sản phẩm.
Ngành hóa chất và dược phẩm, hỗ trợ các phản ứng hóa học và quy trình sản xuất yêu cầu nhiệt độ ổn định.
Các hệ thống lò sấy công nghiệp sử dụng nguồn nhiệt từ lò hơi.
Thiết bị dân dụng như ấm siêu tốc, nồi cơm điện, nồi áp suất...
Và nhiều ứng dụng khác trong các ngành công nghiệp chế biến, sản xuất hiện đại.

5. Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt trong công nghiệp lò hơi

Trong hệ thống lò hơi công nghiệp, thiết bị trao đổi nhiệt đóng vai trò cực kỳ quan trọng, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường. Thiết bị trao đổi nhiệt phát huy hiệu quả rõ rệt khi được ứng dụng trong các bộ phận như bộ hâm nước và bộ sấy không khí.

5.1. Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt với bộ hâm nước

Bộ hâm nước là một thiết bị sử dụng phổ biến trong hệ thống lò hơi công nghiệp và các nhà máy nhiệt điện. Thiết bị này có nhiệm vụ truyền nhiệt từ khí thải của lò hơi sang nguồn nước cấp, nhằm trao đổi nhiệt cho nước trước khi đưa vào buồng đốt. Tùy vào mức độ trao đổi nhiệt, bộ hâm nước có thể làm việc trong điều kiện nước sôi hoặc chưa sôi.

Khi áp dụng thiết bị trao đổi nhiệt vào bộ hâm nước, nhiệt độ nước cấp sẽ được nâng từ khoảng 30°C lên tới 80°C. Điều này giúp nước nhanh chóng đạt điểm sôi trong buồng đốt, hỗ trợ quá trình sinh hơi hiệu quả hơn.

Quá trình truyền nhiệt qua bộ hâm nước mang lại hai lợi ích chính:

Tăng nhiệt độ nước cấp, nâng cao hiệu suất vận hành lò hơi và giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ, từ đó tiết kiệm chi phí sản xuất.
Hạ nhiệt khí thải, tạo điều kiện thuận lợi cho các thiết bị xử lý khí thải hoạt động hiệu quả hơn ở các công đoạn tiếp theo.

Hiện nay, bộ hâm nước được phân chia thành ba loại chính theo vật liệu chế tạo:

Bộ hâm nước bằng ống thép
Bộ hâm nước bằng gang
Bộ hâm nước bằng ống thép có cánh tăng cường trao đổi nhiệt


Bộ hâm nước sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt để tăng nhiệt độ nước cấp, nâng cao hiệu suất lò hơi và giảm nhiệt độ khí thải

5.2. Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt với bộ sấy không khí

Bộ sấy không khí trong lò hơi có chức năng chính là tận dụng nhiệt lượng của khí thải để trao đổi nhiệt cho không khí cấp trước khi đưa vào buồng đốt. Nhờ đó, quá trình cháy diễn ra nhanh hơn, hiệu quả hơn và tiết kiệm nhiên liệu đáng kể.

Cụ thể, bộ sấy không khí mang lại những lợi ích sau:

Tăng nhiệt độ không khí cấp, hỗ trợ sấy khô nhiên liệu và cải thiện tốc độ, chất lượng quá trình đốt.
Giảm nhiệt độ khí thải, giúp hệ thống xử lý khí thải hoạt động tốt hơn và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị phía sau.
Nâng cao hiệu suất tổng thể cho lò hơi bằng cách khai thác nguồn nhiệt thải một cách tối ưu.

Thông thường, bộ sấy không khí được lắp đặt ngay sau bộ hâm nước, sử dụng nhiệt còn lại từ khí thải. Để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt, bên trong bộ sấy được bố trí nhiều ống trao đổi nhiệt, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa khí nóng và không khí lạnh.


Bộ sấy không khí tận dụng nhiệt khói thải để trao đổi nhiệt không khí cấp cho buồng đốt

Như vậy qua bài viết trên, chắc hẳn bạn đã hiểu rõ thiết bị trao đổi nhiệt là gì cũng như ứng dụng thực tế của thiết bị trao đổi nhiệt. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp trao đổi nhiệt hiệu quả và bền bỉ, Kim Trường Phúc chính là đối tác tin cậy dành cho bạn. Liên hệ ngay với Kim Trường Phúc để được tư vấn thiết bị phù hợp nhất cho nhu cầu sản xuất của bạn!

Thông tin liên hệ:

Trụ sở chính: D11A, khu phố 4, phường Tân Hiệp, Thành phố Biên Hoà , Tỉnh Đồng Nai, Việt Nam.
Nhà máy chế tạo lò hơi: Ấp 1, KCN Thạnh Phú, Huyện Vĩnh Cửu, T.P Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai.
Email: sales@kimtruongphuc.vn
Hotline: 0982131131
Facebook: https://www.facebook.com/kimtruongphuc
YouTube: https://www.youtube.com/@KIMTRUONGPHUCCOLTD