Sâu trong các bộ tạo hơi thu hồi nhiệt (HRSG) khổng lồ, vô số ống vây lặng lẽ thực hiện nhiệm vụ trao đổi nhiệt của chúng, biến nhiệt thải thành hơi nước có giá trị. Những ống vây này, giống như các cánh tản nhiệt của bộ tản nhiệt, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt và hiệu quả truyền nhiệt. Nhưng bạn có biết những cánh tản nhiệt này có hai loại khác biệt—có răng cưa và đặc—mỗi loại có các đặc tính và ứng dụng hiệu suất độc đáo không?

Đúng như tên gọi, ống vây có răng cưa có các cạnh có khía dọc theo các vây của chúng. Thiết kế này cung cấp diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn hơn đáng kể so với các vây đặc có cùng kích thước. Hình học nâng cao mang lại hệ số truyền nhiệt cao hơn, cho phép truyền năng lượng nhiệt nhanh hơn và cải thiện hiệu quả tổng thể của HRSG.

Hiệu suất vượt trội của vây có răng cưa bắt nguồn từ hai ưu điểm chính:

• Diện tích bề mặt mở rộng: Hồ sơ răng cưa làm tăng tổng diện tích bề mặt của vây, tạo điều kiện trao đổi nhiệt hiệu quả hơn với môi trường xung quanh.
• Tăng cường tạo ra sự nhiễu loạn: Các cạnh không đều làm gián đoạn dòng khí trên bề mặt vây, tạo ra các điều kiện nhiễu loạn thúc đẩy sự trộn lẫn và truyền nhiệt tốt hơn.

Với những lợi ích về hiệu suất này, hầu hết các HRSG hiện đại đều thích ống vây có răng cưa. Tuy nhiên, giải pháp hiệu quả cao này đi kèm với các hạn chế về vận hành.

Ống vây có răng cưa đặc biệt dễ bị nhiễm bẩn hạt. Khi xử lý các dòng khí có chứa vật chất dạng hạt đáng kể, các hạt này tích tụ trong các khía của vây, cuối cùng làm tắc nghẽn các kênh dòng chảy và làm giảm đáng kể hiệu quả truyền nhiệt—giống như bụi làm tắc nghẽn các vây của bộ tản nhiệt.

Ngoài ra, thiết kế có răng cưa tạo ra độ sụt áp cao hơn. Hình học phức tạp làm tăng sức cản dòng chảy, dẫn đến tiêu thụ năng lượng lớn hơn để di chuyển khí qua hệ thống. Độ sụt áp quá mức có thể làm mất đi hiệu quả bằng cách yêu cầu quạt mạnh hơn.

Việc triển khai vây có răng cưa thành công đòi hỏi các tiêu chuẩn về độ sạch của khí nghiêm ngặt, kiểm soát nhiệt độ đầu vây chính xác để ngăn ngừa hư hỏng do nhiệt và xem xét cẩn thận các tác động của độ sụt áp đối với thiết kế tổng thể của hệ thống.

Ngược lại với các đối tác có răng cưa của chúng, ống vây đặc có các vây liên tục, cạnh nhẵn. Mặc dù kém hiệu quả hơn trong việc truyền nhiệt, chúng thể hiện khả năng thích ứng vượt trội trong các điều kiện vận hành khác nhau.

Vây đặc mang lại một số lợi thế riêng biệt:

• Khả năng chống bám bẩn vượt trội: Bề mặt nhẵn ngăn chặn sự tích tụ của các hạt, làm cho chúng trở nên lý tưởng để xử lý các dòng khí bẩn.
• Giảm sụt áp: Hình học đơn giản hóa giảm thiểu sức cản dòng chảy, giảm yêu cầu năng lượng của quạt.
• Ổn định nhiệt được cải thiện: Cấu trúc liên tục đảm bảo phân phối và làm mát nhiệt tốt hơn, cho phép vận hành ở nhiệt độ cao hơn.

Việc lựa chọn ống vây tối ưu hoàn toàn phụ thuộc vào các điều kiện vận hành cụ thể:

• Vây có răng cưa xuất sắc trong các ứng dụng khí sạch, nơi hiệu quả truyền nhiệt tối đa là tối quan trọng.
• Vây đặc chứng tỏ không thể thiếu khi xử lý các loại khí có chứa hạt hoặc khi tồn tại các giới hạn về sụt áp.

Việc lựa chọn thực tế đòi hỏi phải đánh giá toàn diện về thành phần khí, các thông số nhiệt độ và áp suất, cùng với các yêu cầu thiết kế HRSG tổng thể. Chỉ thông qua việc kết hợp cẩn thận các đặc tính của vây với nhu cầu vận hành, các kỹ sư mới có thể tối đa hóa cả hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.