Các tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchanger – PHE) được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hóa chất, thực phẩm, HVAC, xử lý nước, dầu khí và năng lượng. Để thiết bị vận hành an toàn, ổn định và đạt hiệu suất truyền nhiệt theo thiết kế, việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật là yếu tố rất quan trọng.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không có một tiêu chuẩn duy nhất áp dụng cho mọi loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tiêu chuẩn phù hợp sẽ phụ thuộc vào loại PHE, áp suất, nhiệt độ, vật liệu, môi chất và quốc gia hoặc thị trường mà thiết bị được lắp đặt.

1. Tiêu chuẩn ASME – Thiết bị chịu áp lực

ASME Boiler and Pressure Vessel Code, đặc biệt là Section VIII, thường được tham chiếu khi thiết bị trao đổi nhiệt được xem là thiết bị chịu áp lực.

Các yêu cầu có thể liên quan đến:

• Thiết kế chịu áp suất.
• Tính toán chiều dày và độ bền.
• Vật liệu chế tạo.
• Yêu cầu chế tạo.
• Kiểm tra và thử nghiệm.
• Thử áp lực và kiểm tra độ kín.

Đối với các hệ thống công nghiệp có áp suất và nhiệt độ cao, việc lựa chọn thiết bị được thiết kế theo các yêu cầu phù hợp của ASME giúp nâng cao mức độ an toàn trong quá trình vận hành.

2. Tiêu chuẩn EN 13445

EN 13445 – Unfired Pressure Vessels là bộ tiêu chuẩn châu Âu liên quan đến thiết bị chịu áp lực không gia nhiệt.

Trong một số dự án tại châu Âu hoặc các dự án yêu cầu thiết bị đáp ứng tiêu chuẩn châu Âu, EN 13445 có thể được sử dụng để đánh giá các yêu cầu về:

• Thiết kế.
• Vật liệu.
• Chế tạo.
• Kiểm tra.
• Thử nghiệm thiết bị chịu áp lực.

Việc áp dụng tiêu chuẩn này cần được xem xét dựa trên cấu tạo cụ thể của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm và phạm vi áp dụng của dự án.

3. PED 2014/68/EU

Đối với thiết bị chịu áp lực được đưa vào thị trường Liên minh châu Âu, Pressure Equipment Directive (PED) 2014/68/EU là một yêu cầu quan trọng cần xem xét.

PED liên quan đến thiết bị chịu áp lực có áp suất tối đa cho phép lớn hơn 0,5 bar và quy định các yêu cầu thiết yếu về an toàn.

Khi thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thuộc phạm vi áp dụng của PED, nhà sản xuất cần xem xét:

• Phân loại thiết bị.
• Mức độ nguy hiểm của môi chất.
• Áp suất và thể tích.
• Đánh giá sự phù hợp.
• Hồ sơ kỹ thuật.
• Yêu cầu đánh dấu CE khi áp dụng.

4. Tiêu chuẩn TEMA – Chủ yếu cho thiết bị ống chùm

TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) là một trong những tiêu chuẩn nổi tiếng trong lĩnh vực thiết bị trao đổi nhiệt, đặc biệt là shell-and-tube heat exchanger.

TEMA không phải là tiêu chuẩn chuyên biệt cho PHE dạng tấm, do đó không nên mặc định mọi thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm đều phải áp dụng TEMA. Tuy nhiên, trong các dự án có nhiều loại thiết bị trao đổi nhiệt khác nhau, TEMA có thể được sử dụng làm tài liệu tham chiếu cho thiết bị ống chùm.

5. Tiêu chuẩn API 660

API 660 chủ yếu áp dụng cho Shell-and-Tube Heat Exchangers được sử dụng trong các ngành dầu khí, hóa dầu và công nghiệp liên quan.

Tương tự TEMA, API 660 không phải tiêu chuẩn chuyên biệt cho thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tuy nhiên, trong một dự án công nghiệp lớn, các yêu cầu của API có thể xuất hiện trong bộ tiêu chuẩn kỹ thuật chung của dự án.

Vì vậy, khi lựa chọn PHE cho ngành dầu khí hoặc hóa chất, cần kiểm tra chính xác yêu cầu kỹ thuật của chủ đầu tư thay vì mặc định rằng PHE phải tuân thủ API 660.

6. Tiêu chuẩn vật liệu ASTM/ASME

Vật liệu chế tạo là một trong những yếu tố quan trọng nhất đối với thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.

Các vật liệu thường gặp gồm:

• Titanium: Phù hợp với nhiều môi trường có tính ăn mòn cao, đặc biệt là nước biển và một số ứng dụng hóa chất.
• Stainless Steel 304/316L: Phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp, thực phẩm và xử lý nước.
• Nickel alloys: Sử dụng trong môi trường có yêu cầu cao về khả năng chống ăn mòn.
• Hastelloy và các hợp kim đặc biệt: Dùng cho các môi trường hóa chất khắc nghiệt.

Các tiêu chuẩn ASTM/ASME về vật liệu giúp xác định các yêu cầu liên quan đến:

• Thành phần hóa học.
• Tính chất cơ học.
• Độ dày.
• Khả năng chống ăn mòn.
• Yêu cầu kiểm tra vật liệu.

Đặc biệt, khi sử dụng tấm Titanium trong PHE, cần lựa chọn đúng Grade và xác định khả năng tương thích với môi chất thực tế.

7. Tiêu chuẩn vệ sinh trong ngành thực phẩm và dược phẩm

Đối với thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm sử dụng trong ngành thực phẩm, đồ uống và dược phẩm, ngoài yêu cầu về áp suất và nhiệt độ, thiết bị còn phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh.

Các yếu tố cần quan tâm gồm:

• Vật liệu tiếp xúc với sản phẩm.
• Thiết kế hạn chế điểm chết.
• Khả năng vệ sinh.
• Khả năng CIP (Cleaning In Place).
• Độ nhẵn bề mặt.
• Khả năng tháo lắp và bảo trì.
• Vật liệu gioăng phù hợp với sản phẩm.

Tùy thị trường và ứng dụng, có thể cần xem xét các yêu cầu hoặc chứng nhận liên quan đến 3-A Sanitary Standards, EHEDG hoặc các quy định về vật liệu tiếp xúc thực phẩm.

8. Các yêu cầu kỹ thuật về thiết kế truyền nhiệt

Bên cạnh tiêu chuẩn chế tạo, một PHE chất lượng cần được thiết kế dựa trên các thông số truyền nhiệt chính:

• Công suất truyền nhiệt.
• Lưu lượng hai phía.
• Nhiệt độ đầu vào và đầu ra.
• Áp suất vận hành.
• Áp suất thiết kế.
• Nhiệt độ thiết kế.
• Tổn thất áp suất cho phép.
• Hệ số truyền nhiệt.
• Diện tích truyền nhiệt.
• Mức độ đóng cặn của môi chất.

Việc tính toán chính xác giúp đảm bảo thiết bị đạt hiệu suất mong muốn mà không gây tổn thất áp suất quá lớn hoặc tiêu hao năng lượng không cần thiết.

9. Tiêu chuẩn kiểm tra và thử nghiệm

Trước khi đưa vào vận hành, thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm cần được kiểm tra theo yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng.

Một số hạng mục có thể bao gồm:

• Kiểm tra ngoại quan.
• Kiểm tra kích thước.
• Kiểm tra vật liệu.
• Kiểm tra mối hàn đối với thiết bị dạng tấm hàn.
• Kiểm tra độ kín.
• Thử áp lực.
• Kiểm tra rò rỉ.
• Kiểm tra khả năng chịu áp suất giữa các kênh.
• Kiểm tra hiệu suất truyền nhiệt.

Đối với PHE dạng tấm hàn, chất lượng mối hàn và khả năng chịu áp suất là những yếu tố đặc biệt quan trọng. Trong khi đó, với PHE dạng gioăng, chất lượng tấm truyền nhiệt, gioăng và lực siết bulong cũng cần được kiểm soát chặt chẽ.

10. Tiêu chuẩn kết nối và mặt bích

Một yếu tố thường bị bỏ qua khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là tiêu chuẩn kết nối đường ống.

Tùy dự án, PHE có thể sử dụng các tiêu chuẩn kết nối như:

• ASME B16.5.
• EN 1092-1.
• JIS.
• DIN.
• Các tiêu chuẩn kết nối khác theo yêu cầu dự án.

Việc lựa chọn đúng tiêu chuẩn mặt bích giúp thiết bị dễ dàng tích hợp với hệ thống đường ống hiện có, hạn chế phát sinh chi phí chuyển đổi hoặc gia công lại khi lắp đặt.

Những tiêu chuẩn cần quan tâm nhất khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Kết luận

Khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, doanh nghiệp không nên chỉ quan tâm đến công suất truyền nhiệt mà cần xem xét đồng thời tiêu chuẩn thiết kế, vật liệu, áp suất, nhiệt độ, khả năng chống ăn mòn, tiêu chuẩn kết nối và yêu cầu kiểm tra.

Đặc biệt, cần phân biệt rõ giữa PHE dạng gioăng, PHE tấm hàn và BPHE vì mỗi loại có cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Việc lựa chọn đúng tiêu chuẩn ngay từ giai đoạn thiết kế giúp thiết bị vận hành ổn định, tăng tuổi thọ và hạn chế rủi ro trong quá trình sử dụng.

Công ty Vũ Tấn chuyên cung cấp Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, trao đổi nhiệt dạng tấm hàn, phụ kiện tấm và gasket trao đổi nhiệt… các hãng BAODE, YOJO, NANHUA, ALFA LAVAN, GEA, TRANTER, HISAKA, APV… Ngoài ra chúng tôi còn nhận vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt cho các đơn vị/nhà máy. Quý khách hàng cần hỗ trợ tư vấn hoặc mua hàng, xin vui lòng liên hệ trực tiếp chúng tôi qua thông tin bên dưới.

CÔNG TY TNHH TM-KT VŨ TẤN
Địa chỉ: 118/48/33 Đ.Liên Khu 5-6, P.Bình Tân, TP HCM
Chi nhánh: Thôn Tiên Kha, Xã Phúc Thịnh, Hà Nội
Email: info@vutanco.com
Website: traodoinhiet.com.vn & vutanco.com
Điện thoại: 0904400718 – 0938343118 – 0901979609 – 0909930075