Trong thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn, hai chất tải nhiệt có nhiệt độ khác
nhau trong quá trình trao đổi nhiệt được ngăn cách với nhau bằng vách ngăn. Bề
mặt ngăn cách giữa chúng được gọi là bề mặt truyền nhiệt. Bề mặt truyền nhiệt có
hình dáng khác nhau. Tuỳ thuộc vào quá trình công nghệ, vách ngăn có thể là vách
phẳng, vách trụ, bề mặt trơn hoặc có cánh, bề mặt bị bám bẩn hay không bị bám bẩn trong quá trình làm việc...
Chất tải nhiệt có thể ở trạng thái một pha hoặc hai pha; gây ra hoặc không gây
ra sự bám bẩn trên bề mặt traođổi nhiệt; có hoặc không có hiện tượng trao đổi nhiệt
bức xạ giữa chất tải nhiệt với bề mặt trao đổi nhiệt.
Chiều chuyển động tương đối giữa các chất tải nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả trao đổi nhiệt.
Cách bố trí thiết bị, chọn tốc độ chảy của chất tải nhiệt trực tiếp tác động đến trở kháng thuỷ lực của thiết bị.
Tất cả những yếu tố trên phải được đặt ra khi tính toán thiết bị trao đổi nhiệt. Tính thiết bị trao đổi nhiệt là tính toán các thông số vật lý của chất tải nhiệt trong quá trình làm việc (nhiệt độ vào và ra khỏi thiết bị của chất tải nhiệt, nhiệt lượng trao đổi giữa các chất tải nhiệt trong thiết bị), diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và trở lực của dòng chảy chất tải nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt. Vậy tính toán
thiết bị trao đổi nhiệtlà tính toán nhiệt và tính trở kháng thuỷ lực
Bài toán tính thiết bị trao đổi nhiệt có thể chia làm hai loại: tính toán thiết kế và tính toán kiểm tra.
Tính toán thiết kế: Dựa theo yêu cầu lượng nhiệt trao đổi (Q) và điều kiện công nghệ.... chọn chất tải nhiệt, chọn dạng thiết bị, chọn chiều chuyển động của chất tải
36
nhiệt. Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và công suất bơm hoặc quạt dùng trong thiết bị.
Tính toán kiểm tra: Trên cơ sở thiết bị đã có sẵn, đang vận hành, tính toán kiểm
tra lại các thông số cơ bản của thiết bị có đảm bảo với các thông số thiết kế hay
không (đây là bài toán ngược với bài toán thiết kế).
Có hai phương pháp để tính thiết bị trao đổi nhiệt, đó là:
- Phương pháp hiệu số nhiệt độ trung bình logarit
- Phương pháp hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt
Tính thiết bị trao đổi nhiệt dựa trên hai phương trình cơ bản sau:
- Phương trình cân bằng năng lượng
- Phương trình truyền nhiệt
Tính trở kháng thuỷ lực dựa trên cơ sỏ các phương trình chuyển động, phương
trình liên tục, phương trình năng lượng vàkết hợp với thực nghiệm.
Tính thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn có nhiều loại, việc tính nhiệt và trở kháng
thuỷ lực của mỗi loại có những điểm khác nhau. Dưới đây, sẽ trình bày phương
pháp tính nhiệt tổng quá của thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn kiểu ống trơn.