Tấm trao đổi nhiệt – Thành phần quan trọng của thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là một loại thiết bị được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, lọc dầu, điện lạnh… Thiết bị này có chức năng trao đổi nhiệt giữa hai hoặc nhiều môi chất khác nhau mà không để chúng trộn lẫn. Để thực hiện được điều này, thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm sử dụng một thành phần không thể thiếu là tấm trao đổi nhiệt.

1. Tấm trao đổi nhiệt là gì?

Tấm trao đổi nhiệt là các tấm kim loại được dập vân theo các hình dạng khác nhau. Mỗi tấm có một lỗ ở giữa để cho môi chất đi qua. Các tấm được xếp chồng lên nhau và kết nối với nhau bằng các gioăng cao su hoặc hàn. Các tấm được sắp xếp sao cho mỗi hai tấm liền kề sẽ tạo thành một kênh cho một môi chất đi qua. Hai môi chất khác nhau sẽ đi qua các kênh xen kẽ nhau và trao đổi nhiệt qua các tấm kim loại.

2. Các đặc điểm của tấm trao đổi nhiệt

Khi đề cập tới bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thì thành phần không thể nhắc tới là các tấm trao đổi nhiệt. Với hơn 100 năm hình thành và phát triển các tấm trao đổi nhiệt không ngừng được cải tiến và hoàn thiện. Mục đích cao nhất của việc phát triển và thiết kế là tối ưu khả năng truyền nhiệt của tấm trao đổi nhiệt. Từ đó gia tăng khả năng trao đổi nhiệt giữa các môi chất với nhau. Các đặc điểm của tấm trao đổi nhiệt là các tấm kim loại được dập vân. Việc dập vân giúp tăng diện tích bề mặt và đồng thời cũng tạo nên dòng chảy cho các môi chất làm tăng khả năng trao đổi nhiệt.

3. Các đặc điểm của tấm trao đổi nhiệt ảnh hưởng đến hiệu suất của máy

Tấm trao đổi nhiệt có vai trò rất quan trọng trong việc quyết định hiệu suất của thiết bị trao đổi nhiệt. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm trao đổi nhiệt bao gồm: vật liệu, độ dày và vân sóng.

3.1. Vật liệu

Vật liệu dùng cho tấm trao đổi nhiệt thường là SUS316/SUS316L/Titanium/Hợp kim đặc biệt khác.

Mục đích của tấm trao đổi nhiệt là ngăn cách các môi chất trộn lẫn với nhau nhưng vẫn thực hiện được quá trình trao đổi nhiệt. Nên chúng phải tiếp xúc hoàn toàn với các môi chất này, do đó việc chống chịu ăn mòn của môi chất, ma sát, áp lực trong quá trình làm việc là rất quan trọng. Việc lựa chọn vật liệu của tấm trao đổi nhiệt sẽ phụ thuộc vào các yêu tố sử dụng như môi chất, nhiệt độ, áp suất làm việc, môi trường làm việc. Mỗi kim loại sẽ cho một hệ số truyền nhiệt riêng (c) nên khi chọn một vật liệu khác nhau sẽ cho hiệu quả trao đổi nhiệt khác nhau. (Q=mc∆t)

3.2. Độ dày

Đầu tiên về độ dày các tấm trao đổi nhiệt có độ dày từ 0.3 mm cho tới 4.5mm. Tuỳ vào đặc điểm của từng ứng dụng và điều kiện của người sử dụng mà độ dày sẽ được chọn cho phù hợp. Với tấm càng mỏng thì hiệu quả truyền nhiệt giữa 2 chất sẽ càng cao, nhưng tấm mỏng sẽ không phù hợp với đặc thù các môi chất có tính ăn mòn hoặc môi chất được đẩy ở mức áp suất cao có thể làm thủng tấm. Thường các tấm trao đổi nhiệt được sử dụng có độ dày từ 0.5 – 0.6 mm

3.3.  Dạng sóng

Tiếp theo là dạng Vân (Pattern). Tấm Vân quyết định rất lớn đến khả năng trao đổi nhiệt của tấm. Dạng vân sẽ quyết định diện tích trao đổi nhiệt và dòng chảy của môi chất. Hai yếu tố này tác động trực tiếp đến hiệu quả trao đổi nhiệt của môi chất. Diện tích trao đổi nhiệt tăng lên sẽ tăng hiệu quả trao đổi nhiệt. Dòng chảy của môi chất ảnh hưởng lớn đến hiệu năng. Nếu là dòng chảy tầng (Laminar Flow) sẽ cho kết quả trao đổi nhiệt kém hơn rất nhiều so với các dòng chảy rối (Tuburlent Flow). Do đó các tấm vân có nhiệm vụ tạo nên các dòng chảy rối để tăng khả năng trao đổi nhiệt cho môi chất.

Bạn sẽ thắc mắc tại sao mỗi hãng lại có tấm vân khác nhau, hay tại sao có thiết bị lại dùng vân này thiết bị dùng vân kia? Đó là bởi vì mỗi thương hiệu sẽ dùng một loại vân riêng. Mỗi loại vân sẽ cho ra một hiệu quả trao đổi nhiệt khác nhau và  đây cũng là bí mật công nghệ của mỗi hãng.

4. Tầm quan trọng của vân tấm trao đổi nhiệt

Để thấy tại sao vân lại quan trọng như vậy ta có thể liệt kê ra các tác dụng của vân như:

•  Tăng lưu lượng, tăng diện tích trao đổi nhiệt

•  Khả năng tự làm sạch tăng đáng kể

•  Tăng hiệu suất trao đổi nhiệt nhờ tạo dòng chảy rối.

Trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm gioăng đóng vai trò quan trọng trong vận hành. Bộ gioăng đóng góp rất lớn cho sự ổn định và giảm thiểu sự cố trong khi sử dụng. Gioăng trao đổi nhiệt khi kết hợp với các tấm trao đổi nhiệt tạo thành một hệ kín giúp ngăn ngừa sự rò rỉ của môi chất ra môi trường bên ngoài hay trộn lẫn giữa các môi chất với nhau. Do đó nó được thiết kết với khả năng hoạt động bền bỉ và thời gian sử dụng lâu dài, nhằm giảm thiểu các rủi ro có thể phát sinh.

Tấm gasket được thiết kế với mức chính xác cao để tránh rò rỉ. Nhưng không quá khít để tránh hư hỏng cho gasket trong quá trình sử dụng (co giãn do thay đổi nhiệt độ).

Các miếng gasket có hình ngũ giác dạng chóp mũ tam giác. Có rảnh lồi phía trên chạy dọc theo gasket.

Vật liệu gasket thường là EPDM hoặc NBR và trong một số trường hợp là Viton.

5. Quy trình sản xuất tấm trao đổi nhiệt 

Tấm trao đổi nhiệt là một thành phần quan trọng của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tấm trao đổi nhiệt có chức năng trao đổi nhiệt giữa hai hoặc nhiều môi chất khác nhau mà không để chúng trộn lẫn. Tấm trao đổi nhiệt có thể được làm từ các vật liệu khác nhau như thép không gỉ, titan, hastelloy,… và có thể có các loại vân sóng khác nhau để tăng diện tích tiếp xúc và hiệu quả trao đổi nhiệt. Vậy quá trình sản xuất tấm trao đổi nhiệt như thế nào?

Quá trình sản xuất tấm trao đổi nhiệt gồm có các bước chính sau:

5.1. Cắt tấm kim loại

Bước đầu tiên trong quá trình sản xuất tấm trao đổi nhiệt là cắt tấm kim loại theo kích thước và hình dạng mong muốn. Tấm kim loại được cắt bằng máy cắt laser hoặc máy cắt plasma để đảm bảo độ chính xác và sắc bén của các mép cắt. Tùy theo loại thiết bị trao đổi nhiệt mà tấm kim loại có thể có hình ngũ giác, lục giác, tam giác hoặc hình khác.

5.2. Gia công vân sóng

Bước tiếp theo là gia công vân sóng cho tấm kim loại để tạo ra các kênh truyền cho các môi chất. Vân sóng có thể có các hình dạng khác nhau như hình chữ V, hình chữ X, hình chữ S,… và có thể có các góc khác nhau để điều chỉnh luồng chảy của các môi chất. Vân sóng được gia công bằng máy dập hoặc máy ép để tạo ra các rãnh và gờ trên bề mặt của tấm kim loại.

5.3. Hàn hoặc ghép gioăng

Bước cuối cùng là hàn hoặc ghép gioăng cho các tấm kim loại để kết nối chúng với nhau và tạo ra các kênh riêng biệt cho các môi chất. Tùy theo loại thiết bị trao đổi nhiệt mà có thể sử dụng phương pháp hàn hoặc ghép gioăng khác nhau. Nếu sử dụng phương pháp hàn, các tấm kim loại được hàn với nhau bằng chất hàn (thường là đồng) để tạo ra một khối liền mạch và kín. Nếu sử dụng phương pháp ghép gioăng, các tấm kim loại được ghép với nhau bằng các miếng cao su gioăng để tạo ra các khe hở cho các môi chất đi qua.

Sau khi hoàn thành các bước trên, ta đã có được tấm trao đổi nhiệt hoàn chỉnh và sẵn sàng để lắp ráp vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tóm lại, quá trình sản xuất tấm trao đổi nhiệt gồm có ba bước chính là cắt tấm kim loại, gia công vân sóng và hàn hoặc ghép gioăng. Quá trình này yêu cầu sử dụng các máy móc hiện đại và chính xác để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của tấm trao đổi nhiệt.

6. Kim loại để sản xuất tấm trao đổi nhiệt

Có nhiều loại tấm kim loại để sản xuất tấm trao đổi nhiệt, tùy theo tính chất và điều kiện làm việc của các môi chất. Theo một số nguồn tham khảo, có thể kể đến một số loại tấm kim loại phổ biến sau:

• Thép không gỉ (stainless steel): là loại tấm kim loại được làm từ hợp kim sắt và crôm, có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao. Thép không gỉ có nhiều mã số khác nhau như SS304, SS316,… tùy theo thành phần hóa học và tính chất cơ học của chúng.
• Titan (titanium): là loại tấm kim loại được làm từ nguyên tố titan, có khả năng chống ăn mòn cao, nhẹ và bền. Titan thường được sử dụng cho các môi chất có tính ăn mòn cao như nước biển, axit sulfuric,…
• Hastelloy: là loại tấm kim loại được làm từ hợp kim niken và molypden, có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao. Hastelloy thường được sử dụng cho các môi chất có tính ăn mòn cao như axit clorua, axit nitric,…

7. Cách kiểm tra chất lượng của tấm trao đổi nhiệt sau khi sản xuất

Có nhiều phương pháp khác nhau để kiểm tra chất lượng của tấm trao đổi nhiệt. Nhưng một trong những phương pháp phổ biến nhất là Integrite Test. Đây là một phương pháp dùng hỗn hợp không độc. Không cháy của hydro và nitơ để bơm qua tấm trao đổi nhiệt và phát hiện bất kỳ vết nứt, ăn mòn hay hư hỏng nào của tấm hoặc gioăng. Phương pháp này cho phép bạn đánh giá trạng thái của tấm trao đổi nhiệt về lượng cặn, độ dày và nguy cơ nhiễm chéo giữa các chất lỏng. Phương pháp này chỉ mất khoảng 15 phút cho mỗi phần của tấm trao đổi nhiệt.

Một phương pháp khác là kiểm tra và xác minh thông số kỹ thuật của tấm trao đổi nhiệt so với tài liệu được giao kèm với thiết bị. Bạn cần mở tấm trao đổi nhiệt và xác nhận các tấm treo có cùng thứ tự như trong danh sách treo tấm. 

8. Các vấn đề thường gặp với tấm trao đổi nhiệt và cách khắc phục

Tấm trao đổi nhiệt là một thành phần quan trọng của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tấm trao đổi nhiệt có chức năng trao đổi nhiệt giữa hai hoặc nhiều môi chất khác nhau mà không để chúng trộn lẫn. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, tấm trao đổi nhiệt có thể gặp phải một số vấn đề như ăn mòn, bám cặn, rò rỉ, hư hỏng,… Những vấn đề này không những ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị mà còn gây ra những hậu quả tiêu cực cho môi trường và an toàn. Do đó, cần phải biết nhận biết và khắc phục các vấn đề thường gặp với tấm trao đổi nhiệt một cách kịp thời và hiệu quả.

Sau đây là một số vấn đề thường gặp với tấm trao đổi nhiệt và cách khắc phục:

8.1. Ăn mòn tấm 

Ăn mòn là hiện tượng tấm trao đổi nhiệt bị hao mòn do tác động của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, ph, oxy hóa, các chất hóa học,… Ăn mòn có thể xảy ra ở bất kỳ vị trí nào của tấm trao đổi nhiệt như bề mặt, mép, lỗ,… Ăn mòn làm giảm tuổi thọ và khả năng chịu áp suất của tấm trao đổi nhiệt. Dẫn đến rò rỉ hoặc thủng tấm. 

Cách khắc phục:

• Lựa chọn vật liệu phù hợp cho tấm trao đổi nhiệt theo điều kiện làm việc của các môi chất. Ví dụ, sử dụng thép không gỉ hoặc titan cho các môi chất có tính ăn mòn cao.
• Kiểm tra và bảo dưỡng tấm trao đổi nhiệt định kỳ để phát hiện sớm các dấu hiệu ăn mòn và thay thế các tấm bị hư hỏng.
• Sử dụng các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn như sơn phủ, xi mạ, gia công bề mặt,…

8.2.  Bám cặn bẩn trên các tấm trao đổi nhiệt

Bám cặn là hiện tượng tấm trao đổi nhiệt bị bám bởi các chất rắn. Hoặc lỏng không tan trong các môi chất. Bám cặn có thể do nguồn nước cung cấp không sạch, quá trình bay hơi. Hoặc ngưng tụ của các môi chất, sự sinh sôi của các vi sinh vật,… Bám cặn làm giảm diện tích tiếp xúc và hệ số dẫn nhiệt của tấm trao đổi nhiệt. Dẫn đến giảm hiệu suất trao đổi nhiệt. Bám cặn cũng có thể gây ra ăn mòn hoặc rò rỉ cho tấm trao đổi nhiệt.

Cách khắc phục:

• Lựa chọn loại vân sóng phù hợp cho tấm trao đổi nhiệt. Để tạo ra luồng chảy rối và tự làm sạch cho các tấm.
• Kiểm tra và bảo dưỡng tấm trao đổi nhiệt định kỳ để loại bỏ các chất bám cặn. Bằng các phương pháp như xúc rửa, xử lý hóa học, xử lý siêu âm,…
• Sử dụng nguồn nước sạch và xử lý các môi chất. Để giảm lượng chất không tan trong các môi chất.

8.3. Tấm bị rò rỉ

Rò rỉ là hiện tượng các môi chất thoát ra khỏi kênh truyền qua các khe hở. Hoặc lỗ thủng của tấm trao đổi nhiệt. Rò rỉ có thể do ăn mòn, bám cặn, áp suất cao, gioăng hư hỏng,… Rò rỉ làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt và gây ra lãng phí nguyên liệu. Rò rỉ cũng có thể gây ra ô nhiễm cho môi trường hoặc nguy hiểm cho an toàn.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra và bảo dưỡng tấm trao đổi nhiệt định kỳ để phát hiện sớm. Các dấu hiệu rò rỉ và thay thế các tấm hoặc gioăng bị hư hỏng.
• Lựa chọn áp suất làm việc phù hợp cho thiết bị trao đổi nhiệt. Để không quá cao so với khả năng chịu áp suất của các tấm.
• Sử dụng các biện pháp ngăn ngừa ăn mòn và bám cặn cho thiết bị trao đổi nhiệt.

8.4. Tấm trao đổi nhiệt bị hư hỏng

Hư hỏng là hiện tượng tấm trao đổi nhiệt bị biến dạng hoặc vỡ do va chạm, rung lắc, co ngót,… Hư hỏng có thể do quá trình vận chuyển, lắp ráp, sử dụng. Hoặc bảo dưỡng thiết bị không cẩn thận. Hư hỏng làm giảm tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị trao đổi nhiệt.

Cách khắc phục:

• Vận chuyển, lắp ráp, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị theo quy trình và chỉ dẫn của nhà sản xuất.
• Thay thế các tấm bị biến dạng hoặc vỡ kịp thời để không ảnh hưởng đến toàn bộ thiết bị.
• Sử dụng các thiết bị giảm rung hoặc giữ ổn định cho thiết bị khi sử dụng.

Trong quá trình sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Bạn cần lưu ý những vấn đề thường gặp với tấm trao đổi nhiệt như ăn mòn, bám cặn, rò rỉ, hư hỏng,… Những vấn đề này không chỉ làm giảm hiệu suất của thiết bị. Mà còn gây ra những hậu quả tiêu cực cho môi trường và an toàn. Do đó, bạn cần phải biết cách khắc phục các vấn đề này một cách kịp thời và hiệu quả. Bạn cũng cần chọn lựa các vật liệu. Áp suất, loại vân sóng phù hợp cho tấm trao đổi nhiệt theo điều kiện làm việc của các môi chất. Bên cạnh đó, bạn cũng cần vận chuyển, lắp ráp, sử dụng. Và bảo dưỡng thiết bị theo quy trình và chỉ dẫn của nhà sản xuất. Để đảm bảo tuổi thọ và hiệu quả của thiết bị.

Đơn vị uy tính cung cấp thiết bị trao đổi nhiệt và tấm trao đổi nhiệt

DTP là một trong những đơn vị có tiếng trong lĩnh vực cung cấp thiết bị trao đổi nhiệt. Với đa dạng sản phẩm và đáp ứng được mọi yêu cầu của khách hàng. Những sản phẩm của DTP chúng tôi đều được sản xuất theo công nghệ hiện đại. Và được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi đưa đến khách hàng.

Khi mua sản phẩm tại DTP, chúng tôi cam kết:

• Sản phẩm chính hãng, nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
• Hỗ trợ giao hàng nhanh chóng trên toàn quốc.
• Tư vấn tận tình, cụ thể.
• Giá cả hợp lí và bảo hành.
• Mẫu mã, chủng loại đa dạng, có sẵn tại kho.

Khách hàng có nhu cầu vui lòng liên hệ chúng tôi Hotline: 0938266100 hoặc Email: info@dtptech.vn để được tư vấn chi tiết và áp dụng mức giá tốt nhất, Thân ái!!

Nhân viên kinh doanh

Ngoài cung cấp máy trao đổi nhiệt dạng tấm ghép gioăng. Chúng tôi còn cung cấp thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn và các phụ kiện trao đổi nhiệt. Kèm theo đó là dịch vụ vệ sinh bảo trì thiết bị mà khách hàng yêu cầu.

Quý khách hàng có nhu cầu mua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Gasket, thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm hàn hoặc các phụ kiện trao đổi nhiệt hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và báo giá ưu đãi nhất.

Nguồn tham khảo: onda.com