CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN – KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.4Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm PHE
4.4.1 Chức năng
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong hệ thống lạnh là một thiết bị có tác dụng giúp tiết kiệm năng lượng, làm giảm mức tiêu thụ năng lượng và giúp tăng hệ số làm lạnh (COP), góp phần nâng cao hiệu suất làm lạnh của hệ thống.
102 Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thường hay xuất hiện trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén trục vít vì một trong những tính năng đặc biệt của máy nén trục vít là việc cho phép kết nối thêm tải bên ngồi ở vỏ máy nén. Vì vậy, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể được trang bị trực tiếp một cách dễ dàng vào máy nén trục vít, giúp cải thiện hiệu suất làm việc của hệ thống.
4.4.2 Cấu tạo
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép khơng rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Hình 4.3: Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) Nguồn:[ http://thietbitraodoinhiet.net/]
103
4.4.3 Nguyên lý hoạt động
Hai dịng lưu chất nóng và lạnh chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm, các tấm này được dập rãnh để tạo nên dòng chảy rối cho hai lưu chất nhằm đạt được năng suất trao đổi nhiệt lớn nhất.
Do mỗi tấm có diện tích bề mặt lớn, nên tạo ra bề mặt trao đổi nhiệt lớn giữa các môi chất. So với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm truyền thống với cùng cơng suất thì một bộ PHE sẽ có hiệu suất trao đổi nhiệt tốt hơn. Hơn nữa, với PHE quá trình vệ sinh, bảo trì và bảo dưỡng cũng trở nên dễ dàng hơn.
Hình 4.4: Nguyên lý hoạt động bộ trao đổi nhiệt dạng tấm Nguồn:[ https://congnghevotrung.com/] Nguồn:[ https://congnghevotrung.com/]
𝐹 = 𝑄0
𝑘 . ∆𝑡 , m2
Qo – Công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi, W k – Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
∆𝑡 – Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, 0K Dựa vào bảng 7.1 [TL2, tr.287]
Ta có hệ số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản môi chất NH3 K = 2500 – 4500 W/m2.K
104 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit
∆𝒕 = ∆𝒕𝒎𝒂𝒙− ∆𝒕𝒎𝒊𝒏 𝒍𝒏∆𝒕∆𝒕𝒎𝒂𝒙
𝒎𝒊𝒏
∆𝑡𝑚𝑎𝑥 , ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 : Hiệu nhiệt độ lớn nhất và bé nhất ở đầu vào và ra của thiết bị trao đổi nhiệt. ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 = - 4 - -12 = 8 ℃ ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 = -7 - - 12 = 5 ℃ ∆𝑡 = 8− 5 𝑙𝑛8 5 = 6,38 ℃ Ta có: Q0 = 593,1 kW, chọn k = 2500 W/m2.K, ∆𝑡 = 6,38 ℃ 𝐹 = 593,1 . 1000 2500 . 6,38 = 37,18 m2
Dựa theo catalouge của hãng Thermowave, ta chọn được PHE với các thông số sau:
105