Giới thiệu
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là giải pháp phổ biến trong các hệ thống làm lạnh, gia nhiệt và thu hồi nhiệt của nhà máy công nghiệp. Tuy nhiên, để lựa chọn đúng thiết bị, kỹ sư cần xác định công suất trao đổi nhiệt và lưu lượng chất lỏng phù hợp.
Bài viết này của Công Ty TNHH Tháp Giải Nhiệt Công Nghiệp Alpha Việt Nam sẽ hướng dẫn chi tiết cách tính toán, chọn thiết bị theo công suất và lưu lượng, kèm công thức dễ áp dụng và ví dụ thực tế.
1. Cơ sở tính toán thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
Thiết bị trao đổi nhiệt hoạt động dựa trên nguyên tắc:
Nhiệt lượng truyền từ chất có nhiệt độ cao sang chất có nhiệt độ thấp thông qua các tấm kim loại mỏng có diện tích lớn.
Để xác định công suất cần thiết, ta sử dụng các thông số sau:
Lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh
Nhiệt dung riêng của chất lỏng
Nhiệt độ đầu vào và đầu ra của mỗi dòng
Hệ số truyền nhiệt tổng U
Diện tích trao đổi nhiệt A
2. Công thức tính công suất trao đổi nhiệt
Công thức tổng quát:
Q = m × Cp × ΔT
Trong đó:
Q = Công suất trao đổi nhiệt (kcal/h hoặc kW)
m = Lưu lượng chất lỏng (kg/h hoặc kg/s)
Cp = Nhiệt dung riêng của chất lỏng (kcal/kg.°C hoặc kJ/kg.K)
ΔT = Độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra (°C)
Chuyển đổi giữa kcal/h và kW
1 kW = 860 kcal/h
Hoặc:
Q (kW) = Q (kcal/h) / 860
3. Công thức tính lưu lượng chất lỏng
Khi đã biết công suất trao đổi nhiệt (Q) và cần tìm lưu lượng m thích hợp, ta áp dụng:
m = Q / (Cp × ΔT)
Trong đó:
m = Lưu lượng chất lỏng (kg/h hoặc kg/s)
Cp = Nhiệt dung riêng (kcal/kg.°C)
ΔT = Độ chênh nhiệt độ (°C)
4. Công thức hệ số truyền nhiệt tổng quát
Khi thiết kế chi tiết hoặc so sánh giữa các thiết bị khác nhau, ta dùng công thức:
Q = U × A × ΔTtb
Trong đó:
U = Hệ số truyền nhiệt tổng (W/m².K)
A = Diện tích trao đổi nhiệt (m²)
ΔTtb = Hiệu nhiệt độ trung bình logarit (°C)
Hiệu nhiệt độ trung bình logarit (ΔTtb) được tính bằng công thức:
ΔTtb = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
5. Ví dụ thực tế
Bài toán:
Cần chọn thiết bị trao đổi nhiệt để làm mát dầu thủy lực từ 60°C xuống 40°C.
Lưu lượng dầu là 2.000 kg/h.
Nhiệt dung riêng của dầu Cp = 0,5 kcal/kg.°C.
Bước 1: Tính công suất Q
Q = m × Cp × ΔT
Q = 2.000 × 0,5 × (60 - 40)
Q = 20.000 kcal/h
Bước 2: Chuyển đổi sang kW
Q = 20.000 / 860
Q ≈ 23,26 kW
Kết luận:
Thiết bị trao đổi nhiệt cần có công suất tối thiểu 23 kW.
Nên chọn thiết bị công suất khoảng 25 kW để đảm bảo hiệu suất thực tế và tránh quá tải.
6. Các yếu tố cần xem xét khi chọn thiết bị trao đổi nhiệt
Nhiệt độ vận hành và áp suất làm việc – phải nằm trong giới hạn kỹ thuật của vật liệu tấm.
Loại chất lỏng – nước, dầu, glycol, hóa chất... để chọn vật liệu phù hợp (Inox 304, 316, Titan...).
Chênh lệch nhiệt độ giữa hai môi chất – càng cao, thiết bị càng nhỏ gọn.
Tốc độ dòng chảy – cần duy trì đủ lớn để tránh cáu cặn nhưng không gây tổn thất áp.
Yếu tố bảo trì – nên chọn thiết bị có thể tháo rời, vệ sinh hoặc thay gioăng dễ dàng.
7. Dịch vụ tư vấn kỹ thuật chuyên nghiệp tại Alpha Việt Nam
Công ty TNHH Tháp Giải Nhiệt Công Nghiệp Alpha Việt Nam – đơn vị chuyên sản xuất và cung cấp tháp giải nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt, bồn composite và phụ kiện công nghiệp trên toàn quốc.
Dịch vụ của chúng tôi gồm:
Tư vấn kỹ thuật, tính toán công suất và lưu lượng phù hợp thực tế.
Cung cấp bản vẽ thiết kế, bản vẽ lắp đặt và mô phỏng CFD.
Sản xuất theo yêu cầu riêng của khách hàng (Inox, Titan, NBR, EPDM...).
Hỗ trợ bảo trì, vệ sinh thiết bị định kỳ và thay thế tấm trao đổi nhiệt.
8. Liên hệ tư vấn
Công ty TNHH Tháp Giải Nhiệt Công Nghiệp Alpha Việt Nam
Văn phòng: 149 đường số 14 - KDC Phong Phú 4 - Lovera Park, xã Bình Hưng, Tp.HCM
Hotline: 0903.880.938 | 0337.811.611 | 0903.962.945 | 0336.474.468
Website: www.coolingtower.vn
Email: alphavina@coolingtower.vn
