Mối quan hệ giữa bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc và hệ thống năng lượng nhiệt

Trong quá trình làm mát, không chỉ cần thay thế dầu truyền nhiệt nhiệt độ cao trong thiết bị nóng bằng chất làm lạnh trong bình chứa, mà còn phải làm mát thiết bị nóng trong thời gian ngắn nhất có thể. Quy trình có thể được mô tả như sau: dầu truyền nhiệt trong bình chứa chất làm lạnh được lọc qua bộ lọc dầu hình chữ Y, và chu trình làm mát pha lỏng khép kín cưỡng bức được thực hiện từ bơm chất làm lạnh đến bộ tách dầu khí của bộ trao đổi nhiệt "bình tách lipid" đến bình chứa chất làm lạnh. Thiết bị then chốt trong quá trình này là bộ trao đổi nhiệt.

Theo yêu cầu của quy trình, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc có các chức năng như hiệu suất truyền nhiệt cao, diện tích truyền nhiệt lớn, ứng suất chênh lệch nhiệt độ nhỏ, kiểm soát nhiệt độ đầu ra chính xác và nguy cơ bám cặn, tắc nghẽn thấp. Bộ trao đổi nhiệt dạng ống thường dùng có hiệu suất truyền nhiệt thấp, thể tích lớn và ứng suất chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Khi sử dụng trong hệ thống năng lượng nhiệt sử dụng chất tải nhiệt hữu cơ, vỏ cần được trang bị khớp giãn nở, làm tăng lượng kim loại tiêu thụ; So với bộ trao đổi nhiệt dạng ống, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc có những ưu điểm riêng, đáp ứng chính xác các yêu cầu quy trình của hệ thống năng lượng nhiệt sử dụng chất tải nhiệt hữu cơ.

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc được chế tạo bằng cách cán hai tấm thép mỏng song song trên một bệ tạo hình tấm xoắn ốc, tạo thành hai kênh dẫn dòng hình chữ nhật song song giữa hai tấm thép để chất lỏng đi qua. Tấm thép mỏng đóng vai trò là bề mặt truyền nhiệt, và các đầu bên trong của hai tấm thép mỏng hình xoắn ốc được hàn vào vách ngăn trung tâm, ngăn cách kênh dẫn dòng. Các nắp bịt đầu che phủ hệ thống kênh dẫn dòng ở cả hai phía. Sử dụng các cột định vị để giữ khoảng cách giữa hai tấm xoắn ốc và cải thiện khả năng chịu áp lực của các tấm xoắn ốc.

Trong quá trình làm mát của hệ thống năng lượng nhiệt sử dụng chất tải nhiệt hữu cơ, chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng nóng và lạnh rất lớn, nhiệt độ của chất lỏng nóng có thể đạt khoảng 200°C. Chất lỏng lạnh, cụ thể là nước tuần hoàn, ở nhiệt độ phòng, điều này gây ra ứng suất chênh lệch nhiệt độ đáng kể trong bộ trao đổi nhiệt dạng ống. Đặc điểm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc là nó cho phép giãn nở.

Nhờ có hai kênh xoắn ốc dài hơn, khi thân xoắn ốc được làm nóng hoặc làm nguội, nó có thể giãn ra hoặc co lại giống như lò xo chính trong đồng hồ. Thân xoắn ốc được bao quanh bởi chất lỏng nóng ở một bên và chất lỏng lạnh ở bên kia, và vòng ngoài tiếp xúc với không khí. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các thân xoắn ốc không rõ rệt như sự chênh lệch nhiệt độ giữa ống và vỏ trong bộ trao đổi nhiệt dạng ống, do đó sẽ không có ứng suất chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Đặc điểm này phù hợp với các hệ thống năng lượng nhiệt sử dụng chất mang nhiệt hữu cơ; cấu trúc nhỏ gọn, diện tích trao đổi nhiệt lớn, chế tạo đơn giản và chi phí đầu tư thấp. Không dễ bị tắc nghẽn bởi bụi bẩn.

Trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm xoắn ốc, do đường dẫn dòng chảy đơn kênh của môi chất và lưu lượng cho phép cao hơn so với các loại bộ trao đổi nhiệt khác, bụi bẩn không dễ bị bám dính. Nếu bụi bẩn bám vào một phần nào đó của kênh, diện tích mặt cắt ngang của kênh sẽ giảm, và lưu lượng cục bộ sẽ tăng lên, tạo hiệu ứng rửa trôi khu vực bị bám bụi. Do đó, tỷ lệ bám bụi chỉ bằng 10% so với bộ trao đổi nhiệt dạng ống, và dễ dàng vệ sinh. Điều này không chỉ có lợi cho hoạt động bình thường của hệ thống năng lượng nhiệt sử dụng chất tải nhiệt hữu cơ, mà còn không ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt; có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ đầu ra.