Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thường bao gồm các vách ngăn, cánh tản nhiệt, vòng đệm và cánh dẫn hướng. Vây, cánh dẫn hướng và vòng đệm được đặt giữa hai vách ngăn liền kề để tạo thành một bánh sandwich, được gọi là kênh. Những chiếc bánh sandwich như vậy được xếp chồng lên nhau theo các kiểu dòng chất lỏng khác nhau và được hàn thành một khối để tạo thành một bó đĩa. Bó tấm là cốt lõi của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.
Đặc điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
(1) Hiệu suất truyền nhiệt cao. Do các cánh tản nhiệt làm xáo trộn chất lỏng nên lớp ranh giới liên tục bị phá vỡ nên có hệ số truyền nhiệt lớn. Đồng thời, do các vách ngăn và cánh tản nhiệt rất mỏng và có độ dẫn nhiệt cao nên bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể đạt được hiệu suất rất cao.
(2) Nhỏ gọn. Do bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có bề mặt thứ cấp mở rộng nên diện tích bề mặt riêng của nó có thể đạt tới 1000㎡/m3.
(3) Nhẹ. Lý do là vì nó nhỏ gọn và chủ yếu được làm bằng hợp kim nhôm. Hiện nay thép, đồng, vật liệu composite, v.v. cũng đã được sản xuất hàng loạt.
(4) Khả năng thích ứng mạnh mẽ. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể được sử dụng cho: khí-khí, khí-lỏng, lỏng-lỏng, trao đổi nhiệt giữa các chất lỏng khác nhau và trao đổi nhiệt thay đổi pha với những thay đổi trạng thái tập thể. Thông qua việc sắp xếp và kết hợp các kênh dòng chảy, nó có thể thích ứng với các điều kiện trao đổi nhiệt khác nhau như dòng ngược dòng, dòng chéo, dòng đa dòng và dòng đa dòng. Thông qua sự kết hợp nối tiếp, song song và nối tiếp song song giữa các đơn vị, nó có thể đáp ứng nhu cầu trao đổi nhiệt của các thiết bị lớn. Trong công nghiệp, nó có thể được tiêu chuẩn hóa và sản xuất hàng loạt để giảm chi phí và khả năng thay thế lẫn nhau có thể được mở rộng thông qua việc kết hợp các khối xây dựng.
(5) Các yêu cầu về quy trình sản xuất rất nghiêm ngặt và quy trình phức tạp.
(6) Dễ bị tắc nghẽn, không chống ăn mòn, khó làm sạch và sửa chữa. Do đó, nó chỉ có thể được sử dụng trong những trường hợp môi trường trao đổi nhiệt sạch sẽ, không bị ăn mòn, không dễ đóng cặn, không dễ đóng cặn và không dễ bị tắc nghẽn.
Từ góc độ cơ chế truyền nhiệt, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm vẫn thuộc bộ trao đổi nhiệt phân vùng. Đặc điểm chính của nó là có bề mặt truyền nhiệt thứ cấp (vây) mở rộng nên quá trình truyền nhiệt không chỉ được thực hiện trên bề mặt truyền nhiệt sơ cấp (vách ngăn) mà còn trên bề mặt truyền nhiệt thứ cấp. Ngoài nhiệt từ môi trường phía nhiệt độ cao được đổ vào môi trường phía nhiệt độ thấp từ bề mặt sơ cấp, một phần nhiệt cũng được truyền dọc theo hướng chiều cao của bề mặt vây, nghĩa là dọc theo hướng chiều cao của vây, vách ngăn truyền nhiệt, sau đó nhiệt được truyền sang môi trường phía nhiệt độ thấp bằng sự đối lưu. Do chiều cao của vây vượt quá độ dày của vây nên quá trình dẫn nhiệt dọc theo hướng chiều cao của vây tương tự như sự dẫn nhiệt của một thanh dẫn hướng mảnh đồng nhất. Lúc này không thể bỏ qua khả năng chịu nhiệt của vây. Nhiệt độ cao nhất ở hai đầu vây bằng nhiệt độ phân vùng. Khi vây và môi trường giải phóng nhiệt bằng sự đối lưu, nhiệt độ tiếp tục giảm cho đến khi nhiệt độ trung bình ở khu vực giữa của vây.
Ứng dụng của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau do hiệu suất vượt trội và công nghệ hoàn thiện.
1. Thiết bị tách khí: Việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong bộ trao đổi nhiệt chính, bộ làm mát phụ, thiết bị bay hơi ngưng tụ và các bộ trao đổi nhiệt nhiệt độ thấp khác của thiết bị tách không khí có thể tiết kiệm chi phí đầu tư và lắp đặt thiết bị, đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng của đơn vị.
2. Hóa dầu: Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có ưu điểm là công suất xử lý lớn, hiệu quả tách tốt và tiêu thụ năng lượng thấp. Chúng đã được sử dụng trong các quá trình như tách ethylene lạnh sâu, rửa nitơ amoniac tổng hợp, khí tự nhiên, tách và hóa lỏng khí mỏ dầu.
3. Máy móc kỹ thuật: Sau hơn 20 năm nghiên cứu và thực hành, các nước trên thế giới đã sản xuất và sử dụng hàng loạt bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trên ô tô, bộ tản nhiệt đầu máy, bộ làm mát dầu máy xúc, bộ tản nhiệt tủ lạnh và bộ tản nhiệt máy biến áp công suất cao.
4. Công nghệ vũ trụ và siêu dẫn nhiệt độ thấp: Sự phát triển của công nghệ vũ trụ và siêu dẫn nhiệt độ thấp đã mang lại một phương pháp mới cho ứng dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đã được sử dụng trên cả tàu vũ trụ Apollo của Mỹ và tàu vũ trụ Thần Châu của Trung Quốc.
