Quá áp do giãn nở nhiệt là gì?
Quá áp do giãn nở nhiệt đề cập đến hiện tượng chất lỏng bị mắc kẹt trong một hệ thống khép kín trải qua sự gia tăng áp suất đáng kể do giãn nở nhiệt. Khi nhiệt độ tăng lên, thể tích riêng của chất lỏng tăng lên, nhưng nếu chất lỏng bị hạn chế mà không có đầu ra hoặc cơ chế giảm áp, quá áp dẫn đến có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc như vỡ đường ống hoặc nổ.
Những điểm chính:
-
Cơ chế: Chất lỏng thường được coi là không nén được, nhưng thể tích của chúng nở ra theo nhiệt độ. Nếu sự giãn nở này bị hạn chế (ví dụ: do van đóng hoặc các phần đóng băng trong đường ống), nó sẽ tạo ra áp suất bên trong cao23.
-
Nguy hiểm:
-
Nghiên cứu điển hình 1: Trong lò chế biến thực phẩm sử dụng dầu truyền nhiệt (HTO), chất lỏng bị mắc kẹt khiến mối nối ống mềm bị vỡ, dẫn đến nổ2.
-
Nghiên cứu điển hình 2: Trong máy sấy đông lạnh dược phẩm, dầu silicon đông lạnh bị mắc kẹt trong bộ trao đổi nhiệt dẫn đến vỡ đường ống và cháy do giãn nở nhiệt23.
-
-
Phòng ngừa:
-
Lắp đặt các thiết bị giảm áp trong các hệ thống nơi chất lỏng có thể bị giữ lại và chịu nhiệt.
-
Đảm bảo tất cả các thành phần bị cô lập có thể chịu được áp lực thiết kế3.
-
Quá áp giãn nở nhiệt làm nổi bật tầm quan trọng của việc phân tích mối nguy kỹ lưỡng và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn trong quá trình thiết kế hệ thống.
Chia sẻ
Ngày 3: Giãn nở vì nhiệt – Khi chất lỏng bị kẹt trở thành bom áp suất
Loạt bài: Các tình huống quá áp và phòng ngừa | Ngày 3 trong số 10
Bạn nghĩ rằng một lượng nhỏ chất lỏng không thể gây ra nhiều rắc rối?
Hãy nghĩ lại.
Nếu bị kẹt và nóng, nó sẽ trở thành mối nguy hiểm áp suất cao.
Quá áp giãn nở vì nhiệt là gì?
Khi chất lỏng bị kẹt giữa hai van đóng (một phần “bị chặn”) và tiếp xúc với nhiệt từ mặt trời, hơi nước hoặc thiết bị gần đó, chất lỏng sẽ bắt đầu giãn nở.
Vì chất lỏng gần như không nén được nên sự gia tăng thể tích này dẫn đến áp suất tăng nhanh—thường đủ để vượt quá áp suất thiết kế của đường ống hoặc thiết bị.
Hãy tính toán các con số:
Giả sử bạn có 5 mét ống 2 inch theo lịch trình 40 chứa đầy nước, bị chặn ở cả hai đầu.
Thể tích = ~9,8 lít
Hệ số giãn nở nhiệt của nước = ~0,000214 /°C
Nếu chất lỏng nóng lên chỉ 20°C, thì thể tích giãn nở là:
ΔV = 9,8 L × 0,000214 × 20 ≈ 0,0419 L
Sự giãn nở nhỏ này có thể làm tăng áp suất lên hàng trăm bar nếu không có sự giảm áp.
> Ngay cả khi tăng 5°C cũng có thể khiến áp suất vượt quá 70 bar trong một số trường hợp.
Nguồn nhiệt đầu vào thực tế:
☀️ Bức xạ mặt trời trên đường ống lộ thiên
🔥 Theo dõi hơi nước hoặc thiết bị được sưởi ấm gần đó
♨️ Quá trình khởi động hoặc tắt máy đột ngột
⚡️ Sự cố theo dõi nhiệt điện
❌ Cách nhiệt hoặc làm sạch đường ống không đủ
Cách ngăn ngừa quá áp giãn nở do nhiệt:
✅ Van xả nhiệt (PSV nhỏ) tại các đoạn bị kẹt
✅ Thiết kế bố trí đường ống để tránh bẫy chất lỏng
✅ Van xả thủ công cho các đoạn bị chặn (có SOP phù hợp)
✅ Cách nhiệt để giảm lượng nhiệt tăng không mong muốn
✅ Đánh giá thường xuyên trong quá trình MOC và thay đổi quy trình
Điểm chính:
Giãn nở do nhiệt là một trong những tình huống quá áp bị bỏ qua nhiều nhất, đặc biệt là trong thời gian tạm dừng, bảo trì hoặc thời tiết nắng.
Nhưng với biện pháp bảo vệ phù hợp, đây cũng là một trong những tình huống dễ ngăn ngừa nhất.
Tiếp theo trong loạt bài: Nhiệt đầu vào bất thường—khi các nguồn nhiệt không được kiểm soát gây ra rủi ro áp suất lớn.
#ProcessSafety #ThermalExpansion #OverpressureProtection #ChemicalEngineering #IndustrialSafety #ThermalReliefValve #LinkedInSeries
An Toàn Quy Trình, Giãn nở Nhiệt, BảoVệQuáÁp, Kỹ Thuật Hóa Học, An Toàn Công Nghiệp, Van Giảm Nhiệt