Bộ trao đổi nhiệt thường được sử dụng để làm mát bằng điện và ngay cả những thiết kế cơ bản cũng có thể giúp giảm đáng kể chi phí chung liên quan đến làm mát bằng điện. Tuy nhiên, thiết kế bộ trao đổi nhiệt đã phát triển đáng kể qua nhiều năm để đáp ứng các yêu cầu làm mát bằng điện tiên tiến hơn, khiến việc lựa chọn đúng loại trở nên khó khăn hơn bao giờ hết. Cuộn xuống để xem về các thiết kế mới nhất và ứng dụng của chúng.
Mục lục
Phân tích thị trường bộ trao đổi nhiệt
Bộ trao đổi nhiệt là gì
Những điều cần cân nhắc khi lựa chọn bộ trao đổi nhiệt
Kết luận
Phân tích thị trường bộ trao đổi nhiệt
Thị trường trao đổi nhiệt toàn cầu được định giá ở mức US $17.58 tỷ vào năm 2022 và dự kiến sẽ tăng trưởng ở tốc độ CAGR là 5.1% từ năm 2023 đến năm 2030. Nhu cầu ngày càng tăng về quản lý nhiệt được cải thiện trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như thực phẩm, dầu khí, hóa dầu, sản xuất năng lượng và làm lạnh, dự kiến sẽ thúc đẩy tăng trưởng trong giai đoạn dự báo.
Hơn nữa, những tiến bộ công nghệ để nâng cao nhiệt Độ bền, chi phí, hiệu quả năng lượng và tính nhỏ gọn của bộ trao đổi nhiệt sẽ thúc đẩy doanh số bán hàng trong những năm tới. Hoa Kỳ nổi lên là thị trường hàng đầu vào năm 2022, nhờ vào quá trình công nghiệp hóa và đầu tư nhanh chóng vào sản xuất điện tái tạo. Các thị trường điện quan trọng khác bao gồm Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ và Nga.
Bộ trao đổi nhiệt là gì?
Bộ trao đổi nhiệt là thiết bị truyền năng lượng nhiệt từ chất lỏng này sang chất lỏng khác để kiểm soát nhiệt độ của một chất. Bộ trao đổi nhiệt thường tách hai luồng chất lỏng, một lạnh và một nóng, bằng cách sử dụng một tấm dẫn nhiệt, truyền năng lượng nhiệt từ luồng này sang luồng khác. Bộ trao đổi nhiệt phổ biến bao gồm nồi hơi, lò sưởi, tủ lạnh, máy điều hòa không khí và bộ tản nhiệt ô tô.
Nhiệt người trao đổi thường được phân loại thành ba loại dựa trên thiết kế của chúng: mạ, vỏ và ống, và ACHE. Ba loại này khác nhau rất nhiều về thiết kế, độ phức tạp và ứng dụng.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hoặc dạng mạ
Các tấm kim loại được sử dụng trong những nhiệt bộ trao đổi nhiệt hoạt động như một rào cản dẫn nhiệt giữa các chất lỏng. Chất lỏng lạnh và nóng lưu thông giữa các tấm, trong khi các cánh cố định được gọi là vách ngăn hướng dẫn lựa chọn bộ trao đổi nhiệt giữa chúng. Do diện tích bề mặt lớn hơn, các tấm hiệu quả hơn bộ trao đổi nhiệt dạng ống. Tuy nhiên, việc bịt kín các miếng đệm lớn giữa các tấm này rất khó khăn, giới hạn các thiết bị này ở sản xuất quy mô nhỏ và các ứng dụng có độ nhớt thấp với yêu cầu về nhiệt độ và áp suất vận hành từ tối thiểu đến trung bình, thường dưới 150 °C.
Ưu điểm
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được cho là hiệu quả hơn năm lần so với thiết kế vỏ và ống vì chúng có thể thu hồi nhiều nhiệt hơn. Chúng cũng chiếm ít diện tích sàn hơn, có tuổi thọ dài hơn và ít cần bảo trì. Các tấm cũng có thể dễ dàng được kiểm tra hoặc vệ sinh. Hơn nữa, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có chi phí vận hành thấp nhờ có thể đạt được khả năng truyền nhiệt cao thông qua diện tích bề mặt nhỏ. Chi phí chính đến từ việc thay thế miếng đệm và đôi khi là thay thế tấm.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm là lựa chọn tuyệt vời vì chúng sử dụng phương pháp tiếp cận nhiệt độ gần, trong đó chất lỏng lạnh được đun nóng đến nhiệt độ gần với chất lỏng nóng đi vào, cho phép tái sinh và thu hồi nhiệt nhiều hơn. Chúng cũng là lựa chọn tốt cho những khu vực có không gian hạn chế.
Tính mô-đun của sản phẩm này là một lợi ích bổ sung: chúng dễ lắp ráp và tháo rời tại chỗ vì chúng chỉ nặng bằng 6% so với các bộ phận vỏ và ống.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống
Trong bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, một loạt các ống hình chữ nhật hoặc tròn được bao bọc trong một vỏ hình trụ lớn hơn. Chất lỏng được làm nóng hoặc làm lạnh chảy qua các ống này, trong khi chất lỏng thứ cấp (truyền nhiệt) chảy qua chúng bên trong vỏ. Dòng chảy này được dẫn hướng bởi các vách ngăn, cũng hỗ trợ các bó ống.
Đây là loại trao đổi khá phổ biến, chiếm 60% tổng số bộ trao đổi nhiệt. Chúng có thể được sử dụng trong cả môi trường áp suất và nhiệt độ thấp và cao, nhưng cấu trúc chắc chắn của chúng khiến chúng phù hợp nhất cho các ứng dụng áp suất cao. Chúng cũng có tỷ lệ trọng lượng trên thể tích cao để truyền nhiệt. Các loại vỏ và ống thường được sử dụng trong máy phát điện hơi nước, nhà máy điện và các ứng dụng làm mát dầu và chất lỏng thủy lực trong động cơ.
Ưu điểm
Do khoảng cách lớn giữa vỏ và ống, thiết kế này rất phù hợp với chất lỏng có chứa các hạt. Chúng cũng có thể xử lý áp suất cao hơn nhiệt chuyển tốt hơn các mô hình khác vì chúng có vỏ bình chịu áp suất lớn với các bó ống bên trong.
Ngoài ra, chất lỏng ít có khả năng làm bẩn thiết bị trong thiết kế vỏ và ống. Sự bám bẩn là sự tích tụ cặn từ chất lỏng đi qua trong quá trình truyền nhiệt. Hơn nữa, khi xử lý chất lỏng có độ bám bẩn cao, có thể thêm các tấm chắn vào ống để tăng độ nhiễu loạn và giảm khả năng các hạt bám vào bên trong ống.
Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí (ACHE)
Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí, còn được gọi là quạt cánh tản nhiệt, sử dụng không khí để đẩy nhiệt trực tiếp từ luồng chất lỏng. Quạt đẩy không khí qua bề mặt của các bó ống hoặc tấm chứa chất lỏng xử lý. Chúng là một giải pháp thay thế tuyệt vời cho bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống làm mát bằng nước tiêu chuẩn, đặc biệt là khi nước khan hiếm.
Loại bộ trao đổi nhiệt này được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Chúng dễ vận hành và bảo trì vì không khí không gây ăn mòn hoặc làm ô nhiễm chất lỏng. Hơn nữa, các vấn đề về môi trường cũng được coi là ít đáng lo ngại hơn đối với bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí.
Ưu điểm
ACHE được cho là hiệu quả hơn vỏ và ống thiết kế. Vì chúng có hệ thống vòng kín nên chúng ít có nguy cơ nhiễm bẩn chất lỏng. Ngoài ra, chúng không yêu cầu sử dụng bất kỳ nước nào, ngăn ngừa tình trạng thiếu nước và loại bỏ nhu cầu sử dụng cơ sở xử lý nướcHơn nữa, chúng ít cần bảo trì và không cần vệ sinh thường xuyên.
Những điều cần cân nhắc khi lựa chọn bộ trao đổi nhiệt
Bước đầu tiên là phân tích kỹ lưỡng thiết kế và ứng dụng của bộ trao đổi nhiệt từ nhiều góc độ khác nhau. Điều này bao gồm việc kiểm tra hệ thống điện, đặc tính quản lý nhiệt, thiết kế và các khía cạnh khác. Hơn nữa, hệ thống phải có kích thước phù hợp với không gian có sẵn và cung cấp hiệu quả làm mát tối ưu. Kết quả của phân tích này sẽ hỗ trợ xác định loại bộ trao đổi nhiệt tốt nhất cho ứng dụng đang thực hiện.
làm mát xung quanh
Khi lựa chọn bộ trao đổi nhiệt, bạn nên tìm hiểu về lợi ích của làm mát môi trường xung quanh: quá trình duy trì nhiệt độ bên trong vỏ điện cao hơn một chút so với nhiệt độ môi trường xung quanh bên ngoài. Trong nhiều trường hợp, làm mát môi trường xung quanh đáp ứng được các yêu cầu làm mát của hệ thống.
Làm mát có thể được thực hiện bằng các phương pháp thân thiện với môi trường, chẳng hạn như sử dụng chất lỏng làm mát để hấp thụ và chuyển chất thải điện nhiệt. Hơn nữa, việc chuyển đổi từ các phương pháp truyền thống như máy nén khí sang phương pháp làm mát tự nhiên có thể mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng hơn và ít bảo trì hơn.
Quản lý nhiệt
Như đã nêu ở trên, một hệ thống làm mát hợp lý hơn có nhiều lợi thế, bao gồm chi phí vận hành thấp hơn. Tuy nhiên, các doanh nghiệp nên cân nhắc các lĩnh vực khác mà quản lý nhiệt có thể được hợp lý hóa và liệu có một hệ thống phù hợp hay không nhiệt bộ trao đổi có thể làm được điều đó.
Ví dụ, nhiều người sử dụng quy trình xử lý nước thải tại chỗ đòi hỏi phải sử dụng nhiệt liên tục. Nếu có thể, bộ trao đổi nhiệt có thể được thiết kế để tái sử dụng nhiệt điện thải cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như xử lý nước thải.
Ứng dụng
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp, bao gồm tạo hơi nước, lọc và làm mát dầu, và làm mát công nghiệp. Mặt khác, bộ trao đổi nhiệt mạ thường được sử dụng trong lò nung và nhà máy chế biến hóa chất.
Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí được sử dụng rộng rãi trong ngành dầu khí, nhà máy hóa dầu và nhà máy lọc dầu trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao cũng như môi trường chất lỏng ăn mòn.
Kết luận
Bộ trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp để truyền nhiệt từ môi trường này sang môi trường khác. Hiểu được những ưu điểm của từng thiết kế bộ trao đổi nhiệt giúp mọi người đưa ra lựa chọn tốt hơn khi lựa chọn đúng loại cho mình, tăng năng suất và độ chính xác. Truy cập AliExpress để xem tất cả những cải tiến mới nhất.
