Bộ trao đổi nhiệt ống chùm – Cấu tạo và ứng dụng trong công nghiệp

Bộ trao đổi nhiệt ống chùm (Shell & Tube Heat Exchanger) là một trong những thiết bị truyền nhiệt phổ biến nhất trong công nghiệp hiện nay. Với thiết kế bền bỉ, khả năng chịu áp lực cao và hiệu suất truyền nhiệt ổn định, bộ trao đổi nhiệt ống chùm được ứng dụng rộng rãi trong lò hơi, nhà máy chế biến thực phẩm, hóa chất, HVAC, dầu khí và nhiều lĩnh vực khác.

Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt giữa một hay nhiều chất tải nhiệt, những chất tải nhiệt có thể được ngăn cách bằng các chùm ống hoặc các tấm để ngăn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa các chất tải nhiệt, giúp tận dụng năng lượng hiệu quả, giảm chi phí vận hành và tăng độ an toàn cho toàn bộ quy trình.

Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm

Tubes – Ống trao đổi nhiệt

Ống trao đổi nhiệt (pipe exchange) là thành phần quan trọng của thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Đây chính là nơi trao đổi nhiệt giữa hai chất tải nhiệt khác nhau - một bên nằm bên trong ống và một bên chảy bên ngoài ống. Ống trao đổi nhiệt có vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt từ một chất tới chất khác mà không cho phép chúng tiếp xúc trực tiếp.

Tubesheet – Mặt lắp ống

Mặt lắp ống (tube sheet) là một thành phần quan trọng trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Đây là một tấm kim loại tròn thường được làm từ các vật liệu chất lượng như thép đen, thép hợp kim, inox, titan và các vật liệu khác tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng cụ thể. Mặt lắp ống có chức năng quan trọng trong việc giữ chặt và định vị các ống trao đổi nhiệt.

Shell and Shell-Side Nozzles – Vỏ và cửa vào/ra

Vỏ của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm là phần chứa lưu chất bên ngoài các ống trao đổi nhiệt. Vỏ này có tiết diện hình tròn và thường được chế tạo từ các tấm kim loại như thép tấm hoặc thép hợp kim. Vỏ giữ vai trò bảo vệ các ống trao đổi nhiệt bên trong, đồng thời giữ cho lưu chất trong vỏ thể hiện dòng chảy kiểm soát.
Cửa lưu chất vào/ra là các cổng hoặc đường ống được tích hợp vào vỏ thiết bị trao đổi nhiệt để cho phép lưu chất trao đổi nhiệt chảy vào và ra khỏi thiết bị. Các cửa lưu chất này định hướng lưu chất từ bên ngoài vào bên trong và ngược lại, đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt diễn ra một cách hiệu quả.

Tube-Side Channel and Nozzles – Khoang chứa và đầu phun

Khoang đầu và các đầu đưa chất lỏng vào/ra phía trong ống (Tube-Side Channel and Nozzles) trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và điều hướng dòng lưu chất chảy qua bên trong ống. Khoang đầu là không gian bên trong các ống trao đổi nhiệt, nơi mà lưu chất sẽ chảy qua để trao đổi nhiệt với lưu chất khác. Các đầu đưa chất lỏng vào/ra là các phần được tích hợp vào các ống trao đổi nhiệt để đưa lưu chất từ bên ngoài vào hoặc ra khỏi khoang đầu. 

Baffles – Vách ngăn

Vách ngăn (Baffles) trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cơ cấu và định vị cho các ống trao đổi nhiệt. Chúng có dạng viên phân đơn và được đặt trong khoang đầu (Tube-Side Channel) của thiết bị.

Tie-rods – Thanh buộc – miếng đệm

Đây là các thanh kim loại chắc chắn, thường là thép hợp kim, được sử dụng để buộc kết các phần cấu tạo của thiết bị trao đổi nhiệt lại với nhau. Tie-rods giữ cho các thành phần không bị lệch hướng, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ thiết bị trong quá trình hoạt động.
Miếng đệm thường được sử dụng để giữ khoảng cách giữa các ống trao đổi nhiệt và các thành phần khác như mặt sàng ống hoặc vách ngăn. Chúng thường được làm từ vật liệu chống ăn mòn và có tính linh hoạt, giúp giảm thiểu ma sát và lực tác động lên các ống trong quá trình hoạt động.

Ứng dụng của bộ trao đổi nhiệt ống chùm trong công nghiệp

Bộ trao đổi nhiệt ống chùm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ khả năng vận hành bền bỉ, thiết kế chịu áp lực tốt và dễ dàng bảo trì. Trong lĩnh vực lò hơi - nồi hơi, thiết bị được dùng để gia nhiệt nước cấp trước khi vào lò, thu hồi nhiệt từ khí thải thông qua economizer và làm mát nước ngưng hoặc dầu trong quá trình vận hành. Điều này giúp tăng hiệu suất hệ thống và giảm đáng kể chi phí nhiên liệu.

Trong các nhà máy hóa chất - dầu khí, bộ trao đổi nhiệt ống chùm đóng vai trò quan trọng trong việc gia nhiệt dung dịch phản ứng, làm mát sản phẩm đầu ra, ngưng tụ hơi và bay hơi dung môi. Nhờ khả năng chịu ăn mòn và làm việc trong điều kiện áp suất, nhiệt độ cao, thiết bị trở thành tiêu chuẩn gần như bắt buộc trong các dây chuyền sản xuất hóa dầu.

Ngành thực phẩm – nông sản cũng sử dụng rộng rãi ống chùm để làm nóng và làm lạnh sữa, nước trái cây, thu hồi nhiệt từ khí nóng hoặc sấy sản phẩm bằng dầu tải nhiệt. Thiết bị đảm bảo sự ổn định nhiệt độ, an toàn vệ sinh và giữ chất lượng sản phẩm.

Trong lĩnh vực HVAC và làm mát công nghiệp, bộ trao đổi nhiệt ống chùm thường được dùng làm bộ làm mát nước tuần hoàn, giải nhiệt dầu máy nén trong hệ chiller hoặc làm mát khí nén. Nhờ lưu lượng lớn và độ bền cao, thiết bị đáp ứng tốt yêu cầu vận hành liên tục của các hệ thống lạnh công nghiệp.

Ngành năng lượng – điện sử dụng bộ trao đổi nhiệt để làm nhiệm vụ bình ngưng tua-bin hơi, làm mát dầu bôi trơn và truyền nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện sinh khối. Đây là những vị trí đòi hỏi hiệu suất cao và độ tin cậy tuyệt đối trong thời gian dài.

Trong công nghiệp nặng, bộ trao đổi nhiệt ống chùm được ứng dụng trong quá trình nhiệt luyện kim loại, làm mát dầu thủy lực hoặc các hệ thống thu hồi nhiệt thải để tiết kiệm năng lượng. Thiết bị hoạt động ổn định ngay cả trong môi trường khắc nghiệt có bụi, rung và tải nhiệt lớn.

Nhờ khả năng tùy chỉnh linh hoạt về kích thước, vật liệu và bố trí ống, bộ trao đổi nhiệt ống chùm phù hợp cho cả các nhà máy quy mô lớn lẫn các hệ thống sản xuất vừa và nhỏ, trở thành giải pháp truyền nhiệt tối ưu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Cơ khí MPT chuyên nhận sản xuất trực tiếp và phân phối các loại thiết bị trao đổi nhiệt theo yêu cầu như bộ trao đổi nhiệt ống chùm, ống tản nhiệt cánh nhôm/cánh kẽm/cánh inox, dàn calorifer. Với đội ngũ nhân công tại xưởng giàu kinh nghiệm, MPT luôn đảm bảo chất lượng của sản phẩm và giá thành phù hợp. Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn sản phẩm phù hợp nhất.

CÔNG TY TNHH CƠ KHÍ MPT
Địa chỉ: D2 - đường TMT2A - Khu phố 4 - P. Trung Mỹ Tây - Q.12 -TP.HCM
Xưởng sản xuất: 175 Nguyễn Kim Cương, Ấp 8, Tân Thạnh Đông, Củ Chi, Tp. HCM
Hotline: 0975701357
Email: mptmeco@gmail.com
Website: https://thietbigiainhiet.com/