Chế độ tính toán bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống

Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau do hiệu quả và khả năng thích ứng của chúng. Hiểu các phương thức hoạt động và phương pháp tính toán của họ là rất quan trọng để thiết kế và vận hành hiệu quả.

Chế độ hoạt động

1. Thiết bị độc lập: Bộ trao đổi nhiệt hoạt động độc lập, truyền nhiệt giữa hai chất lỏng mà không tích hợp vào một hệ thống lớn hơn.
2. Một phần của Flash Train: Ở chế độ này, bộ trao đổi nhiệt hoạt động trong một hệ thống lớn hơn, thường là trong quá trình ngưng tụ, nơi nó đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý truyền nhiệt hiệu quả

Các thông số tính toán chính

Để thiết kế và phân tích bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, một số thông số chính phải được tính toán:

• Tốc độ truyền nhiệt (Q): Tổng lượng nhiệt truyền giữa hai chất lỏng.
• Hệ số truyền nhiệt tổng thể (U): Hệ số này phản ánh hiệu quả truyền nhiệt và phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau bao gồm tính chất chất lỏng và sắp xếp dòng chảy.
• Chênh lệch nhiệt độ trung bình nhật ký (LMTD): Điều này được tính bằng công thức:

​​

ở đây ΔT1 và ΔT2​ là chênh lệch nhiệt độ ở mỗi đầu của bộ trao đổi nhiệt

• Diện tích truyền nhiệt (A): Diện tích bề mặt cần thiết để trao đổi nhiệt hiệu quả có thể được xác định từ phương trình:

​​

Công thức này giúp đảm bảo rằng bộ trao đổi nhiệt có kích thước phù hợp với nhiệm vụ dự định của nó

.

Cân nhắc thiết kế

Khi thiết kế bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, một số yếu tố phải được tính đến:

• Sắp xếp dòng chảy: Các cấu hình phổ biến bao gồm dòng chảy song song, dòng chảy ngược và dòng chảy chéo. Sắp xếp ngược dòng thường cung cấp hiệu suất nhiệt tốt hơn.
• Số lần chuyền: Số lần đi qua vỏ và ống ảnh hưởng đến cả việc giảm áp suất và hiệu quả truyền nhiệt tổng thể.
• Thiết kế vách ngăn: Vách ngăn được sử dụng để hướng dòng chất lỏng qua các ống, tăng cường truyền nhiệt đồng thời tác động đến việc giảm áp suất

Các bước tính toán

1. Xác định tính chất chất lỏng: Thu thập dữ liệu về nhiệt, độ nhớt và mật độ cụ thể ở nhiệt độ hoạt động.
2. Tính toán Q: Thiết lập tốc độ truyền nhiệt cần thiết dựa trên yêu cầu của quy trình.
3. Ước tính U: Sử dụng các mối tương quan thực nghiệm hoặc dữ liệu trước đó để ước tính hệ số truyền nhiệt tổng thể.
4. Tính LMTD: Xác định chênh lệch nhiệt độ ở cả hai đầu để tính LMTD.
5. Tính toán A: Cuối cùng, sử dụng các giá trị tính toán để xác định diện tích truyền nhiệt cần thiết.

Bằng cách làm theo các bước này, các kỹ sư có thể thiết kế một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống hiệu quả đáp ứng nhu cầu vận hành trong khi vẫn duy trì hiệu quả chi phí