Các ứng dụng năng lượng
Dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt tấm
Thiết bị trao đổi nhiệt tấm trong năng lượng
Các bộ trao đổi nhiệt tấm được tìm thấy trong tất cả các mô hình năng lượng, bất kể là thủy điện, nhiệt điện, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió hay năng lượng thủy triều … và đóng vai trò không kém phần quan trọng trong việc chuyển hóa năng lượng hoặc bảo vệ thiết bị.
Các bộ trao đổi nhiệt tấm hàn kín là thành phần chính trong truyền động sức gió và hệ thống thủy lực. Theo đó, các bộ trao đổi nhiệt tấm với kích thước nhỏ gọn có thể phát huy sự hữu dụng trong việc làm mát dầu bôi trơn hệ thống điều khiển và chuyển hóa cơ năng.
Hộp số ở đỉnh quạt gió điều khiển vận tốc rotor và chuyển hóa cơ năng. Dầu truyền động dùng để bôi trơn thường rất nóng và cần làm mát để duy trì hiệu suất cũng như để bảo vệ hộp số. Giải pháp trao đổi nhiệt tấm hàn kín thay thế mạch dầu lớn dạng đơn bằng hai mạch nhỏ hơn, 1 cho dầu và 1 cho ethylene glycol với nhiều lợi điểm.
Thông số áp dụng:
- Nhiệt lượng: 46 kW
- Kiểu dầu: SAE (ISO VG 320)
- Nhiệt dầu (vào/ra): 70oC/52oC
- Ethylene glycol 40% (vào/ra): 45,6oC/60,8oC
- Mất áp (dầu/ethylene glycol): 75-100 kPa/3 kPa
Các hệ quang điện sử dụng năng lượng mặt trời để gia nhiệt các dung môi (Vd. hỗn hợp nước/glycol, dầu hydrocarbon, methyl alcohol, NH3) sau đó tuần hoàn qua các ống để truyền nhiệt cho nước và sản xuất ra hơi. Hơi được chuyển hóa thành cơ năng trong tua-bin truyền sức cho máy phát tạo ra dòng điện. Các bộ trao đổi nhiệt tấm có thể thay thế các dạng vỏ ống cho hiệu suất cao hơn, trong khi sử dụng ít không gian hơn.
Các bộ trao đổi nhiệt tấm cũng được dùng để làm mát dầu bôi trơn bạc đạn chính của tua-bin hơi. Ngoài ra, còn có những ứng dụng tiềm năng khác:
- Các bộ trao đổi nhiệt muối nóng chảy
- Các bộ tái gia nhiệt muối/hơi áp thấp
- Các bộ siêu gia nhiệt muối/hơi áp cao
- Các bộ sơ nhiệt muối/nước cấp
- Các dàn ngưng và sơ nhiệt nước ngưng
Các đập thủy điện là những kết cấu khổng lồ cần trang bị không chỉ các hệ làm mát tin cậy mà còn là những hệ làm mát được thiết kế để giảm thiểu thời gian dừng chạy của tur-bin, máy phát và máy biến thế.
Các bộ trao đổi nhiệt tấm cho phép thay thế hữu hiệu các dàn ống khi tiếp cận các vấn đề:
- Các thủy sinh tăng trưởng bên trong các ống coil gây tắc nghẽn
- Ăn mòn nghiêm trọng bên trong các hộp nước làm mát không thể khắc phục hay sửa chữa
- Các vi khuẩn làm thoái hóa nikel trong các ống coil của bộ làm mát
Các bộ trao đổi nhiệt tấm được sử dụng như các hệ ngưng tụ, làm mát thứ cấp nước ngưng, sơ nhiệt và giải nhiệt nước cấp. Trong một số trường hợp, chúng được dùng để làm mát hệ trữ ướt, nơi các bộ trao đổi nhiệt tấm sẽ vận hành như hệ làm mát gas và chất điện phân để trữ nguồn năng lượng tái tạo trong các hệ điện phân.
Ví dụ: Bộ ngưng tụ sau cho tua-bin hơi
Các bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ tấm (bó khối) được sử dụng như một hệ sơ nhiệt áp thấp trong hệ thiết bị nước và hơi kết nối nồi hơi đến tua-bin, cho hiệu suất truyền nhiệt gấp 5 lần các dạng vỏ ống truyền thống trong khi chỉ chiếm một phần năm mặt bằng.
Chức năng chính của các bộ trao đổi nhiệt tấm này là tận dụng hơi thải từ tua-bina để gia nhiệt nước nồi hơi từ 50oC đến 80-90 (oC), đồng thời làm hạ nhiệt hơi để tránh sốc nhiệt trên trống hơi của nồi hơi.
