Khái niệm cơ bản về trao đổi nhiệt: Trao đổi hiệu quả hơn
Bộ trao đổi nhiệt hoạt động như thế nào
Ở mức độ cơ bản nhất, một bộ trao đổi nhiệt hoạt động bằng cách cho phép nhiệt từ chất lỏng (chất lỏng hoặc chất khí) truyền sang chất lỏng thứ hai mà không thực sự tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng đó. Hai chất lỏng chảy qua nhau, ngăn cách bằng vách ngăn chắc chắn để tránh trộn lẫn.
Phân vùng này, hoặc bề mặt truyền nhiệt, thường được làm bằng kim loại dẫn nhiệt tốt, chẳng hạn như đồng hoặc nhôm. Sự truyền nhiệt xảy ra do nhiệt tự nhiên truyền từ vùng có nhiệt độ cao hơn đến vùng có nhiệt độ thấp hơn.
Các loại thiết bị trao đổi nhiệt
Có nhiều loại thiết bị trao đổi nhiệt, nhưng có ba loại phổ biến là:
- Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống: Như tên của họ gợi ý, chúng bao gồm một loạt các ống. Một bộ ống này chứa chất lỏng phải được làm nóng hoặc làm mát. Chất lỏng thứ hai chạy qua các ống đang được làm nóng hoặc làm mát, do đó gây ra sự trao đổi nhiệt giữa hai chất lỏng.
- Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm: Chúng bao gồm nhiều, gầy, các tấm hơi tách biệt có diện tích bề mặt rất lớn và các dòng chất lỏng truyền nhiệt. Sự sắp xếp các tấm xếp chồng lên nhau này có thể hiệu quả hơn, trong một không gian nhất định, hơn bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống.
- Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí: Còn được gọi là bộ trao đổi nhiệt cuộn dây có vây, loại này sử dụng không khí để làm mát chất lỏng chảy bên trong cuộn dây, hoặc ngược lại. Điều này thường thấy ở các máy điều hòa không khí.
Hiệu quả trong bộ trao đổi nhiệt
Hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt được xác định bởi một số yếu tố:
- Diện tích truyền nhiệt: Diện tích truyền nhiệt càng lớn, bộ trao đổi nhiệt càng hiệu quả. Đây là lý do tại sao bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, với diện tích bề mặt lớn của chúng, có thể hiệu quả hơn các loại khác.
- Nhiệt độ khác nhau: Chênh lệch nhiệt độ giữa hai chất lỏng càng lớn, truyền nhiệt càng hiệu quả.
- Hệ số truyền nhiệt: Điều này đo độ dẫn nhiệt của vật liệu trao đổi nhiệt. Hệ số càng cao, bộ trao đổi nhiệt càng hiệu quả.
- Cấu hình luồng: Cách chất lỏng chảy qua bộ trao đổi nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả. Ví dụ, bộ trao đổi nhiệt ngược dòng (nơi hai chất lỏng chảy ngược chiều nhau) thường hiệu quả hơn thiết kế dòng chảy song song.
Tóm lại là, bộ trao đổi nhiệt là thành phần quan trọng trong một loạt các ứng dụng. Hiểu các nguyên tắc cơ bản của chúng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của chúng có thể giúp tối ưu hóa việc sử dụng chúng và cải thiện việc quản lý năng lượng.
Ống thép thường được sử dụng cho bộ trao đổi nhiệt: Điểm, Hiệu suất, Thông số, và phạm vi áp suất
Bộ trao đổi nhiệt rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, và việc lựa chọn vật liệu cho các đường ống được sử dụng là rất quan trọng đối với hiệu quả và độ bền của chúng. Thép, được biết đến với đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời và độ bền cơ học, thường là vật liệu được lựa chọn. Dưới đây là một số mác thép thường được sử dụng làm bộ trao đổi nhiệt, cùng với hiệu suất của họ, thông số, và phạm vi áp suất:
1. Ống thép cacbon
Cấp: ASTM A179
ASTM A179 là loại thép carbon được sử dụng thường xuyên trong các bộ trao đổi nhiệt. Được biết đến với đặc tính truyền nhiệt ấn tượng và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao.
Hiệu suất
- Đặc tính truyền nhiệt tốt
- Khả năng chống oxy hóa và ăn mòn cao ở nhiệt độ cao
- Giá cả phải chăng và sẵn có
Thông số
- Phạm vi nhiệt độ: -20 ĐẾN 1200 ° F
- Phạm vi áp: Lên đến 20 MPa
2. Ống thép hợp kim thấp
Cấp: ASTM A213 T11, T22
ASTM A213 T11 và T22 là các loại thép hợp kim thấp thường được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt vì chúng giúp tăng khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cao so với thép carbon.
Hiệu suất
- Khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao tuyệt vời
- Khả năng chống leo tốt
- Tăng cường sức mạnh ở nhiệt độ cao
Thông số
- Phạm vi nhiệt độ: Lên đến 1200 ° F
- Phạm vi áp: Lên đến 20 MPa
3. Ống thép không gỉ
Điểm: ASTM A213 TP304, TP316
Các loại thép không gỉ TP304 và TP316 được sử dụng rộng rãi trong các bộ trao đổi nhiệt do khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt là trong môi trường axit, và đặc tính truyền nhiệt tốt.
Hiệu suất
- Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời
- Đặc tính truyền nhiệt tốt
- Thích hợp cho nhiều ứng dụng
Thông số
- Phạm vi nhiệt độ: -320 ĐẾN 1650 ° F (TP304), -325 ĐẾN 1700 ° F (TP316)
- Phạm vi áp: Lên đến 20 MPa
Đây chỉ là một vài ví dụ về các loại thép thường được sử dụng cho bộ trao đổi nhiệt. Việc lựa chọn cấp độ sẽ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm nhiệt độ và áp suất vận hành, điều kiện ăn mòn, và tuổi thọ mong muốn. Để biết các thuộc tính và thông số chi tiết, luôn tham khảo tiêu chuẩn ASTM liên quan hoặc thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
TỪ 17175 được thiết kế cho mục đích nhiệt độ cao, ABTER STEEL cung cấp các chủng loại thép: St35.8, St45.8, 15Mo3, 13CrMo44, 10CrMo910. TỪ 17175 ống thép liền mạch được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị trao đổi nhiệt.
ASTM A179 bao gồm độ dày thành tối thiểu, ống thép kéo nguội liền mạch cho bộ trao đổi nhiệt dạng ống, Thiết bị ngưng tụ, và thiết bị truyền nhiệt tương tự. Nó là một loại ống carbon thấp được chế tạo theo quy trình liền mạch và được kéo nguội.
EN10216-2 là đặc điểm kỹ thuật dành cho ống thép liền mạch cho các mục đích nhiệt độ cao được chỉ định như ống nồi hơi, nhà máy điện, vân vân, nó có các loại thép sau: P195GH, P235GH, P265GH, 16Mo3, 14MoV6-3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, bao gồm thép không hợp kim và thép hợp kim.
EN 10217-1 tiêu chuẩn là tiêu chuẩn Châu Âu cho ống hàn áp lực, nó chi phối các yêu cầu kỹ thuật đối với ống thép carbon. Tiêu chuẩn này phù hợp để hàn các ống thép cacbon có đặc tính nhiệt độ phòng và áp suất định mức quy định.. Các yêu cầu thiết yếu của tiêu chuẩn này là cường độ điểm chảy tối thiểu và độ bền kéo, sự kéo dài, khả năng hàn, Giá trị tác động, kiểm tra không phá hủy, vân vân. Tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các bình chịu áp lực và hệ thống đường ống trong ngành dầu khí., hóa dầu, và ngành điện.
Ống thép ASTM A179, ASME SA179 có độ dày thành tối thiểu, ống thép cacbon thấp kéo nguội liền mạch cho bộ trao đổi nhiệt dạng ống, Thiết bị ngưng tụ, và thiết bị truyền nhiệt tương tự.
Theo thông số kỹ thuật của ASTM, thông số kỹ thuật cụ thể này liên quan đến ống thép ferritic và austenit liền mạch để sử dụng trong nồi hơi, máy quá nhiệt, và trao đổi nhiệt. Các loại cụ thể được đề cập trong thông số kỹ thuật này bao gồm T5, TP304, và những thứ khác được liệt kê trong Bảng 1 Và 2. Kích thước ống dao động từ đường kính trong của 1/8 inch lên đến đường kính ngoài của 5 inch, với độ dày từ 0.015 ĐẾN 0.500 inch (0.4 mm đến 12.7 mm). Nếu kích thước khác được yêu cầu, chúng có thể được chỉ định như một phần của đơn đặt hàng, cùng với độ dày tối thiểu và trung bình.
