Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Ống Chùm | Shell and Tube Heat Exchanger

Bộ trao đổi nhiệt ống chùm hay còn gọi là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm (shell and tube heat exchanger) là thiết bị được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa một hay nhiều chất tải nhiệt, trong đó các chất tải nhiệt được ngăn cách bằng các ống nhỏ (tube) bên trong và vỏ (shell) bên ngoài để ngăn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm là một trong những dạng thiết bị trao đổi nhiệt phổ biến nhất, khác biệt nằm ở chất tải nhiệt được ngăn cách qua biên dạng ống.

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm (kiểu ống vỏ — shell and tube) là phương tiện được sử dụng rộng rãi nhất để truyền nhiệt trong các ứng dụng quy trình công nghiệp. Là nhà thầu cơ khí chế tạo thiết bị áp lực hơn 10 năm kinh nghiệm, Fansipan Vina nhận thiết kế và chế tạo bộ trao đổi nhiệt ống chùm theo yêu cầu công nghệ riêng của từng nhà máy.

Thông số kỹ thuật & vật liệu chế tạo

Vật liệu thép chịu nhiệt, chịu ăn mòn như SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L, A106, A213, A312, A515GrB, A516GrM…; ống truyền nhiệt dạng Tube chuyên dùng cho thiết bị trao đổi nhiệt — chịu được muối, axit, hệ số truyền nhiệt cao, chịu nhiệt độ và áp suất lớn.

1. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm là gì?

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm (shell and tube heat exchanger) là thiết bị truyền nhiệt giữa hai hoặc nhiều chất tải nhiệt được ngăn cách bằng thành ống, không tiếp xúc và không pha trộn trực tiếp. Một chất tải nhiệt chảy bên trong các ống nhỏ (phía ống — tube side), chất tải nhiệt còn lại chảy phía ngoài ống trong khoang vỏ (phía vỏ — shell side); nhiệt truyền qua vách ống từ dòng nóng sang dòng lạnh.

Trong công nghiệp nói chung, thiết bị trao đổi nhiệt thông dụng chủ yếu dùng hơi nước, dầu nóng, không khí nóng hoặc môi chất có nhiệt độ cao để đun nóng nước hoặc môi chất khác tới nhiệt độ cần thiết — cũng có thể dùng để làm nguội (giải nhiệt) môi chất tùy theo từng công nghệ cụ thể.

2. Cấu tạo Bộ trao đổi nhiệt ống chùm

Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm các cụm chính:

• Chùm ống truyền nhiệt (tube bundle): bó nhiều ống nhỏ (tube), nơi diễn ra phần lớn quá trình truyền nhiệt. Vật liệu thường là thép không gỉ SUS304/SUS316 hoặc thép hợp kim chịu ăn mòn tùy môi chất.
• Vỏ (shell): thân hình trụ bao bọc chùm ống, tạo khoang cho chất tải nhiệt phía vỏ.
• Khoang đầu & nắp đậy (head): các đầu dẫn lưu chất phía trong ống vào/ra, dùng để kiểm soát dòng lưu chất chảy phía trong lòng ống. Nắp đậy là tấm hình tròn lắp với mặt bích của khoang đầu bằng các bulong, thuận tiện tháo lắp để vệ sinh.
• Mặt sàng (tube sheet): tấm giữ và định vị hai đầu chùm ống, ngăn cách dòng phía ống với dòng phía vỏ.
• Tấm chia khoang (pass partition): sử dụng khi bộ trao đổi nhiệt ống chùm thiết kế với số khoang ống (số pass) từ 2 trở lên, dẫn dòng đi qua lại nhiều lần để tăng quãng đường truyền nhiệt.
• Tấm chắn (baffle): định vị các ống ở vị trí thích hợp trong quá trình lắp ráp và vận hành, ngăn ngừa sự rung động của các ống do dòng chảy xoáy gây ra; đồng thời định hướng dòng chảy phía vỏ qua lại trên trường ống, làm tăng vận tốc và hệ số truyền nhiệt.

3. Nguyên lý hoạt động của Bộ trao đổi nhiệt ống chùm

Dòng nóng và dòng lạnh đi ở hai phía của vách ống: một dòng chảy phía ống (tube side), một dòng chảy phía vỏ (shell side). Chênh lệch nhiệt độ giữa hai dòng tạo dòng nhiệt truyền qua thành ống truyền nhiệt. Cách bố trí tấm chắn (baffle) và số khoang ống (số pass) quyết định hiệu quả truyền nhiệt và tổn thất áp suất của thiết bị.

Bộ trao đổi nhiệt ống chùm (shell and tube heat exchanger) thường được lựa chọn cho các nhiệm vụ như:

• Quy trình làm mát bằng chất lỏng hoặc khí.
• Ngưng tụ hơi quá trình, hơi chất làm lạnh hoặc hơi nước.
• Bay hơi chất lỏng, hơi nước hoặc chất làm lạnh.
• Thu hồi nhiệt giữa hai dòng công nghệ.

4. Ưu — nhược điểm Bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm

So với thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (plate heat exchanger), kiểu ống chùm có đặc trưng riêng:

• Chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn hẳn: phù hợp môi chất khắc nghiệt, hơi quá nhiệt, dầu tải nhiệt — nơi loại tấm gasket bị giới hạn.
• Bền, ít hỏng vặt, tuổi thọ dài: kết cấu chắc chắn, chịu được dao động áp suất và sốc nhiệt.
• Dễ vệ sinh — bảo trì: rút được chùm ống (tube bundle) ra để cọ rửa cơ học, xử lý cáu cặn — yếu tố quan trọng với môi chất dễ đóng cặn.
• Linh hoạt vật liệu: chọn được thép không gỉ hoặc hợp kim đặc biệt (kiểu ống trơn hoặc ống có cánh) theo tính ăn mòn của môi chất.

Nhược điểm: kích thước và khối lượng lớn hơn loại tấm cùng công suất, diện tích truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích thấp hơn. Việc chọn ống chùm hay tấm phụ thuộc áp suất – nhiệt độ – tính chất môi chất – không gian lắp đặt của từng nhà máy.

5. Ứng dụng Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm được sử dụng vô cùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, hóa chất và dầu khí, có thể dùng để đun nóng (gia nhiệt) hoặc làm nguội môi chất tùy vào yêu cầu công nghệ cụ thể. Có thể gia nhiệt hoặc giải nhiệt trong sản xuất:

• Thực phẩm & đồ uống: nước giải khát, nhà máy bia, chế biến sữa, nước trái cây, nước đạm.
• Hóa chất: đun nóng, làm mát, ngưng tụ dung dịch và dung môi.
• Dầu khí & nhiệt công nghiệp: làm mát dầu, gia nhiệt môi chất quy trình.
• Dược phẩm & công nghệ sinh học: với yêu cầu vệ sinh cao, dùng phiên bản trao đổi nhiệt ống chùm vi sinh (sanitary shell and tube heat exchanger) vật liệu SUS316L.

6. Fansipan Vina chế tạo & dịch vụ kèm theo

Fansipan Vina chế tạo bộ trao đổi nhiệt ống chùm (thiết bị truyền nhiệt ống chùm) theo bản vẽ và điều kiện vận hành thực tế của nhà máy, tuân thủ tiêu chuẩn chế tạo bình chịu áp lực TCVN 8366:2010 và kiểm tra mối hàn theo TCVN 6008:2010. Với thiết bị thuộc diện bình chịu áp lực có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn, chúng tôi hỗ trợ hồ sơ phục vụ kiểm định theo quy định hiện hành.

Ngoài chế tạo mới, chúng tôi cung cấp giải pháp trọn vòng đời cho thiết bị truyền nhiệt:

• Gia công — chế tạo theo yêu cầu qua xưởng gia công cơ khí.
• Vệ sinh — tẩy cáu cặn bộ trao đổi nhiệt định kỳ để phục hồi hệ số truyền nhiệt, liên kết với dịch vụ tẩy cáu cặn — vì lớp cáu bám trong ống làm tụt hiệu suất truyền nhiệt và tăng tiêu hao nhiên liệu của cả hệ.
• Cung cấp vật tư: ống trao đổi nhiệt inox TP304/TP316 và các dạng khác như trao đổi nhiệt ống lồng ống (tube-in-tube).

Là một phần trong hệ thiết bị trao đổi nhiệt của một giải pháp năng lượng nhiệt thông minh cho nhà máy, thiết bị truyền nhiệt được Fansipan Vina tư vấn chọn loại, chọn vật liệu và lên lịch bảo trì sao cho sạch hơn, rẻ hơn, linh hoạt hơn trong vận hành dài hạn.

Kết luận

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm (shell and tube heat exchanger) là giải pháp truyền nhiệt bền bỉ, chịu được áp suất – nhiệt độ cao và dễ bảo trì, phù hợp với phần lớn dây chuyền nhiệt công nghiệp. Việc chọn đúng vật liệu, đúng số pass và bảo trì – vệ sinh đúng chu kỳ quyết định hiệu suất truyền nhiệt và chi phí vận hành.

Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và cung cấp giải pháp trao đổi nhiệt tối ưu nhất cho nhà máy của bạn.

Gọi Ngay: 0888 294 499

Zalo: 0888 294 499

Mời Gửi Email Yêu Cầu

Website: fsp.com.vn