Giới thiệu tổng quan về Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchanger)
Thiết bị trao đổi nhiệt là một thiết bị được sử dụng để truyền nhiệt từ dòng lưu chất này sang dòng lưu chất khác, trong khi hai dòng lưu chất hoàn toàn không tiếp xúc hoặc hòa trộn với nhau. Các môi chất có thể là nước, dầu, chất làm lạnh… Điều kiện tiên quyết là nhiệt độ hai dòng phải chênh lệch – nhiệt luôn truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang thấp.
Trong số các dòng thiết bị trao đổi nhiệt, Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nổi bật với cấu tạo từ các tấm kim loại mỏng xếp lớp – cho hiệu suất truyền nhiệt cao và thiết kế nhỏ gọn.
Có hai loại chính:
- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có gioăng (Gasket Plate Heat Exchanger)
- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (Brazed Plate Heat Exchanger).
Ứng dụng của Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có gioăng (Gasket Plate Heat Exchanger)
Cấu tạo và nguyên lý
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có gioăng bao gồm nhiều tấm kim loại mỏng xếp chồng, được phân cách bằng các gioăng cao su. Gioăng vừa đóng vai trò làm kín, vừa định hướng luồng chảy của môi chất. Dòng nóng và lạnh được dẫn qua các kênh riêng biệt theo cấu hình zic-zắc, giúp tăng cường hiệu suất truyền nhiệt.
Ưu điểm nổi bật
- Dễ tháo lắp và bảo trì, có thể tăng hoặc giảm số lượng tấm để điều chỉnh công suất truyền nhiệt.
- Phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là nơi cần hiệu suất linh hoạt và bảo trì định kỳ.
Vật liệu chế tạo
- Tấm trao đổi nhiệt: thép không gỉ hoặc titan.
- Gioăng: cao su chịu nhiệt (EPDM, NBR…).
- Khung ngoài: thép carbon hoặc thép không gỉ.
Ứng dụng phổ biến
- Hệ thống nhiệt lạnh đô thị (District Heating/Cooling): Kết nối giữa mạng cấp nhiệt/làm mát tập trung với hệ thống riêng của tòa nhà, qua thiết bị trao đổi nhiệt để đảm bảo tách biệt hệ thống.
- HVAC (Điều hòa không khí công nghiệp): Liên kết gián tiếp giữa chiller, nồi hơi, tháp giải nhiệt với hệ thống phân phối trung tâm; sử dụng trong mạch hồi nhiệt hoặc tiết kiệm năng lượng.
- Công nghiệp & sản xuất: Dùng trong tiệt trùng thực phẩm (pasteurization), thu hồi nhiệt thải, làm mát sản phẩm trước đóng gói mà không làm lẫn tạp chất giữa dòng sản phẩm và dòng nước giải nhiệt.
Ưu điểm & Hạn chế
- Ưu điểm: dễ tháo lắp, linh hoạt thay đổi công suất, thay thế linh kiện nhanh chóng.
- Hạn chế: có khả năng rò rỉ cao hơn do gioăng; tổn thất áp suất lớn hơn so với dạng ống chùm (shell and tube).
Ứng dụng của Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (Brazed Plate Heat Exchanger)
Cấu tạo và đặc điểm
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn có cấu tạo từ các tấm kim loại mỏng được hàn kín bằng vật liệu như đồng hoặc thép không gỉ, tạo thành một khối liền mạch. Không sử dụng gioăng nên hoàn toàn kín và phù hợp với các ứng dụng áp suất cao, nhiệt độ lớn, không yêu cầu tháo rời vệ sinh thường xuyên.
Vật liệu chế tạo
- Tấm và vỏ: thép không gỉ.
- Vật liệu hàn: thường là đồng, đôi khi là thép không gỉ với các ứng dụng đặc biệt.
Ứng dụng chính
- Hệ thống nhiệt lạnh dân dụng (Heat Interface Units): Dùng để kết nối từng căn hộ riêng lẻ với mạng nhiệt lạnh trung tâm.
- Bơm nhiệt (Heat Pumps): Sử dụng để tách mạch làm lạnh với mạch nước, đóng vai trò là bộ ngưng tụ và bay hơi.
- Chiller (Máy làm lạnh nước): Thay thế dàn bay hơi và/hoặc bộ ngưng tụ bằng thiết bị dạng tấm hàn.
- Bình gia nhiệt (Calorifiers): Cung cấp nước nóng tức thời hoặc cấp nhiệt gián tiếp cho bình chứa.
Ưu điểm & Hạn chế
- Ưu điểm: hiệu suất truyền nhiệt cao hơn, nhỏ gọn hơn dạng gioăng, ít rò rỉ hơn.
- Hạn chế: không thể tháo rời để vệ sinh; khi hỏng phải thay toàn bộ thiết bị.
