Hệ thống gia nhiệt hơi chân không: Giải pháp tối ưu cho nhiệt độ thấp

Hệ thống gia nhiệt hơi chân không là công nghệ tiên tiến cho phép gia nhiệt chính xác trong khoảng nhiệt độ 60-90°C. Bài viết này sẽ giải thích nguyên lý hoạt động, ưu điểm vượt trội và ứng dụng thực tế của hệ thống này trong công nghiệp. Khám phá ngay giải pháp thay thế hiệu quả cho phương pháp nước nóng truyền thống!

Hệ Thống Gia Nhiệt Hơi Chân Không Là Gì?

Khi các nhà máy cần nhiệt độ như 60°C [140°F] hoặc 90°C [194°F] cho ứng dụng gia nhiệt gián tiếp, họ thường chọn gia nhiệt bằng nước nóng tuần hoàn. Tuy nhiên, gia nhiệt trong các khoảng nhiệt độ này cũng có thể thực hiện bằng hơi nước. Như đã đề cập trong bài Cơ Bản Về Hơi Chân Không, nếu giảm áp suất hơi bão hòa xuống dưới áp suất khí quyển, nhiệt độ của nó có thể hạ xuống, ví dụ 60°C hoặc 90°C.

Hệ thống gia nhiệt hơi chân không là hệ thống sử dụng hơi bão hòa dưới áp suất khí quyển làm môi chất gia nhiệt. So với các công nghệ nhiệt khác, hệ thống gia nhiệt hơi chân không có những ưu điểm sau:

• Gia nhiệt đồng đều
• Nhanh hơn so với nước nóng
• Chênh lệch nhiệt độ tiềm năng nhỏ hơn giữa sản phẩm và môi chất gia nhiệt, giảm cháy và hư hỏng sản phẩm
• Diện tích thiết bị nhỏ

Sự Khác Biệt Giữa Gia Nhiệt Hơi Chân Không Và Nước Nóng

Tất cả các ưu điểm nêu trên đều giả định rằng hơi chân không ở trạng thái bão hòa. Vì là hơi bão hòa, nhiệt độ không gian chứa hơi đồng nhất, và nhiệt được truyền nhanh chóng bằng nhiệt ẩn từ hơi sang sản phẩm.

Mặt khác, gia nhiệt bằng nước nóng truyền nhiệt cho sản phẩm bằng nhiệt hiện, và khi làm như vậy, nhiệt độ của chính nước nóng sẽ giảm. Điều này có thể quan sát được bằng cách đo nhiệt độ tại đầu vào và đầu ra của nước nóng. Để giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ này và cung cấp nhanh chóng lượng nhiệt cần thiết, cần phải cung cấp một lượng nước nóng rất lớn.

Hệ Số Truyền Nhiệt Tổng Thể

Phần này là trích dẫn từ bài viết đầy đủ: Hệ Số Truyền Nhiệt Tổng Thể. Xem bài viết để có giải thích chi tiết hơn.

Hệ số truyền nhiệt tổng thể, hay giá trị U, đề cập đến mức độ dẫn nhiệt qua một loạt các môi trường có điện trở. Đơn vị của nó là W/(m²°C) [Btu/(hr-ft²°F)].

Hệ số truyền nhiệt tổng thể chịu ảnh hưởng bởi độ dày và độ dẫn nhiệt của các môi trường mà nhiệt truyền qua. Hệ số càng lớn thì nhiệt càng dễ truyền từ nguồn đến sản phẩm được gia nhiệt. Trong bộ trao đổi nhiệt, mối quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt tổng thể (U) và tốc độ truyền nhiệt (Q) có thể được minh họa bằng phương trình sau:

Q = U × A × ΔT_LM

• Trong đó:
  • Q = tốc độ truyền nhiệt, W=J/s [btu/hr]
  • A = diện tích bề mặt truyền nhiệt, m² [ft²]
  • U = hệ số truyền nhiệt tổng thể, W/(m²°C) [Btu/(hr-ft²°F)]
  • ΔT_LM = chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, °C [°F]

Từ phương trình này có thể thấy giá trị U tỷ lệ thuận với Q, tốc độ truyền nhiệt. Giả sử bề mặt truyền nhiệt và chênh lệch nhiệt độ không đổi, giá trị U càng lớn thì tốc độ truyền nhiệt càng cao. Nói cách khác, điều này có nghĩa là đối với một bộ trao đổi nhiệt và sản phẩm nhất định, giá trị U cao hơn có thể dẫn đến thời gian xử lý mẻ ngắn hơn và tăng sản lượng/doanh thu.

Để biết thêm thông tin về hệ số truyền nhiệt tổng thể và cách tính giá trị U, tham khảo bài viết đầy đủ tại đây: Hệ Số Truyền Nhiệt Tổng Thể

Bài viết tiếp theo trong loạt bài về kiểm soát hơi nước của chúng tôi sẽ chuyển từ gia nhiệt sang tập trung vào ứng dụng làm mát cho hơi chân không.

Nguồn: TLV
Người dịch: Thanh Dương