I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện các quá trình trao đổi nhiệt giữa các chất mang nhiệt. Trong kĩ thuật thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rất rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các quá trình công nghệ ví dụ như lò hơi để sản sinh hơi nước, thiết bị ngưng tụ và bốc hơi trong thiết bị lạnh, thiết bị hồi nhiệt… Về cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt rất đa dạng về chủng loại và phụ thuộc vào công nghệ trong sản xuất.

Tuy nhiên về nguyên lý làm việc các thiết bị trao đổi nhiệt có thể phân thành ba dạng chính là:- Thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn cách- Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt- Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợpXét về mặt kĩ thuật mỗi chủng loại đều có những ưu nhược điểm khác nhau nên tuỳ thuộc vào công nghệ sản xuất mà lựa chọn loại này hay loại khác. Trên thực tế loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn được sử dụng rất phổ cập do đó ta tập trung phân tích và đánh giá chủ yếu về loại thiết bị này.Trong loại thiết bị này các chất tải nhiệt chuyển động trong những không gian cách biệt nhau bởi vách ngăn là bề mặt truyền nhiệt, ví dụ một chất lỏng chuyển động trong ống và một chất lỏng ngoài ống truyền nhiệt cho nhau thông qua bề mặt vách ống.

Thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn gồm có nhiều loại như: thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ, thiết bị làm lạnh, thiết bị gia nhiệt. Trong các nhà máy đường người ta thường sử dụng các thiết bị gia nhiệt để làm tăng nhiệt độ của nước mía. Ở các nhà máy có côn suất lớn thường sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng tấm gồm nhiều catxet ghép lại với nhau, thiết bị này có hiệu suất truyền nhiệt lơn, thời gian truyền nhiệt nhanh.

II. Nội dung1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Hệ thống gia nhiệt dạng tấm bố trí hệ thống van làm việc tự động và sau khoảng thời gian nhất định thì đảo chiều đường đi vào và ra của nguyên liệu để hạn chế hiện tượng tự đóng cặn trong thiết bị. Bộ phận chính của thiết bị gia nhiệt là gồm một lô đĩa với hai tấm được ghép với nhau tạo thành gọi là catxet. Các catxet kế liền được phân tấm ở phía đáy, hơi cung cấp đi vào phía đỉnh 2, nước mía sau khi gia nhiệt hoàn thành đi ra ở đỉnh 3, hơi sau thời gian trao đổi nhiệt đối lưu ngưng tụ thành nước đi ra ở đáy 4. Hơi đốt và nước mía đi theo đường ziczac và không

tiếp xúc trực tiếp với nhau. Khi hơi cung cấp nhiệt cho nước mía và ngưng tụ, nước mía nhận được nhiệt và chuyển sang trạng thái sôi. Khí không ngưng được thoát ra ở đỉnh thiết bị.

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm đều có 4 van. Các van V1, V2, V3, V4 đều là các van tự động chia ra 2 cặp: Cặp V1, V3 hoạt động cùng nhau, cặp V2, V4 hoạt động cùng nhau. Nếu cặp V1, V3 mở thì cặp V2, V4 đóng và ngược lại.

Khi nước mía đi theo chiều từ trên xuống thì cặp van V2, V4 đóng, nước mía đi vào thiết bị qua van V3 và tiếp xúc gián tiếp với hơi đốt. Khi đạt đến nhiệt độ yêu cầu nước mía được tháo ra ngoài qua van V1.

Mô tả thiết bị dạng tấm gồm nhiều catxet ghép lại

2 3

1

4

V1

IIX2

V4

V2

300

V3

86

Khi nước mía đi theo chiều từ dưới lên thì cặp van V1, V3 đóng, nước mía đi vào thiết bị qua van V2 và tiếp xúc gian tiếp với hơi đốt. Khi đạt đến nhiệt độ yêu cầu nước mía được tháo ra ngoài qua van V4.

2. Ưu, nhược điềm2.1 Ưu điểm- Quá trình trao đổi nhiệt thực hiện qua vách tương đối mỏng nên hiệu suất

truyền nhiệt lớn- Thời gian nước mía lưu trong thiết bị ngắn nên giảm được sự tạo màu và

chuyển hóa đường.- Thường được sử dụng ở những nhà máy đường có công suất lớn2.2 Nhược điểm- Thiết bị cồng kềnh, tốn nhiều diện tích, chi phí đầu tư cao- Dễ bị đóng cặn, khó vệ sinh- Không làm việc ở áp suất chân không cao- Yêu cầu tính tự động hóa cao, trình độ kĩ thuật cao.3. Vận hành

Tất cả các thiết bị trao đổi nhiệt đều có các thông số áp suất và nhiệt độ vậnhành qui định bởi nhà sản xuất. Nếu thiết bị hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao hơn thì có thể dẫn tới hư hỏng thiết bị. Áp suất cao có thể gây vỡ ống, rò rỉ. Nhiệt độ cao có thể gây giãn nở các bộ phận không đồng đều. Ngoài ra còn làm cho các chất rắn có sẵn trong dòng chảy kết lắng, làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt và gây hư hại thiết bị. Ta có thể điều khiển nhiệt độ bằng cách điều khiển lưu lượng dòng lưu chất. Khởi động thiết bị trao đổi nhiệt cũng có những điểm cần lưu ý. Thứ nhất đó là phải đảm bảo tất cả các tấm đều đã được làm sạch và không có bất kỳ hư hỏng nào. Các chất bẩn bám trên tấm sẽ gây cản trở dòng chảy, làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt, gây tổn thất năng lượng để vận chuyển lưu chất. Một điều quan trọng nữa là cần phải dùng khí trơ hoặc hơi nước để thổi hết hỗn hợp hydrocacbon và không khí trong ống nhằm ngăn chặn nguy cơ cháy nổ có thể xảy ra. Khi khởi động cũng như ngừng hoạt động không bao giờ được thay đổi nhiệt độ của thiết bị một cách đột ngột. Nếu thay đổi nhiệt độ đột ngột, ống và vỏ ống sẽ chịu ứng suất rất lớn và gây ra hư hỏng thiết bị. Cụ thể là khi khởi động dòng lưu chất lạnh sẽ được đưa vào đầu tiên. Sau đó lưu chất nóng mới được cho vào. Khi ngừng hoạt động thì dòng lưu chất nóng được đóng đầu tiên, khi không có dòng nóng nữa thì thiết bị sẽ dần dần hạ nhiệt độ. Cuối cùng là đóng dòng lưu chất lạnh.

Khi thiết bị hoạt động cần phải theo dõi nhiệt độ và áp suất thường xuyên. Cần ghi

chép lại các thông số hoạt động. Khi có sự cố thì các bản ghi chép này giúp chúng ta phát hiện ngay lập tức sự cố và có thể giải quyết vấn đề. Điều này đảm bảo cho thiết bị trao đổi nhiệt hoạt động có hiệu quả cao nhất.

4. Sự cố và cách khắc phục

Hầu hết các sự cố xảy ra trong thiết bị trao đổi nhiệt đó là do sự thay đổi về

nhiệt độ áp suất và lưu lượng của các dòng lưu chất.

- Đóng cặn trong thiết bị.. Các cặn bẩn này làm giảm hiệu suất hoạt động của thiết bị trao. Nếu cặn bẩn ngăn cản dòng chảy thì sự giảm áp suất trong thiết bị sẽ tăng, do đó sẽ tốn nhiều năng lượng hơn để làm cho nước mía di

chuyển. Cặn bẩn còn có thể gây ra hiện tượng giảm lưu lượng dòng đi qua thiết bị. Do đó khi có sự giảm tốc độ dòng chảy, giảm áp tăng, hiệu suất trao đổi nhiệt giảm thì có khả năng bề mặt trao đổi nhiệt bị bẩn. Cần kiểm tra và làm vệ sinh thiết bị thường xuyên

- Rò rỉ thiết bị, gây tổn thất đường, vì rò rỉ gây ra sự thay đổi nhiệt độ, áp suất

và lưu dòng nhỏ hơn. Ta có thể thực hiện biện pháp kiểm tra sơ bộ mà không phải tháo thiết bị ra bằng cách lấy mẫu nước ngưng và kiểm tra có chứa đường hay không. Nếu có phải thay thế sữa chữa các tấm ghép.

- Xảy ra hiện tượng thủy kích do nước ngưng và khí không ngưng thoát ra không hết nên cần mở van để xả hết nước và khí không ngưng ra ngoài

III. KẾT LUẬN

Trong sản xuất cũng như đời sống, yêu cầu về sử dụng nhiệt năng rất lớn. Thiết bị gia nhiệt dạng tấm có nhiều ưu điểm nhưng bên cạnh đó nó cũng có 1 số nhược điểm, Vì vậy, việc lựa chọn, sử dụng loại thiết bị gia nhiệt nào phụ thuộc vào điều kiện cụ thể, hoàn cảnh kinh tế và yêu cầu kĩ thuật.