สถานที่ใกล้เคียง

สิ่งนี้จะอธิบายโครงสร้างและคุณสมบัติของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยของเหลว (ของเหลว-ของเหลว)

บทบาทและการประยุกต์ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยของเหลว

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออุปกรณ์ที่ถ่ายโอนพลังงานความร้อนจากของไหลอุณหภูมิสูงไปยังของไหลอุณหภูมิต่ำ ใช้ในการทำความร้อนและความเย็นโดยการแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ของไหล เช่น ของเหลวและก๊าซ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ถูกนำไปใช้งานหลากหลายรูปแบบ รวมถึงกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมและเครื่องปรับอากาศในอาคาร

ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยของเหลว

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว คือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของไหลสองชนิดอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ผสมกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบของเหลวต่อของเหลวมีหลายประเภท และมีหลายรูปทรง แต่ในที่นี้ เราจะแนะนำเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว 5 ประเภทต่อไปนี้ ซึ่งมีประวัติการใช้งานที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว

1. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นบัดกรี (เครื่องทำความเย็นระบายความร้อนด้วยน้ำ Apiste ซีรีส์ PCU-SL/PCU-R)
2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นปะเก็น
3. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ
4. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบโยนเข้า
5. เสื้อแจ็กเก็ตแบบถัง

*สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับน้ำหล่อเย็นที่ใช้ในการระบายความร้อนด้วยของเหลว โปรดดู "3-1. ประเภทและคุณลักษณะของน้ำหล่อเย็น"

①เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นบัดกรี

・กลไกและโครงสร้าง

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ด้านล่าง โครงสร้างนี้ประกอบด้วยแผ่นทำความร้อนไฟฟ้าซ้อนกัน และขอบถูกปิดผนึกด้วยการบัดกรีแข็ง จากมุมมองของต้นทุนและความสามารถในการขึ้นรูป ทองแดงมักถูกใช้เป็นวัสดุบัดกรีแข็ง เมื่ออุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา และเซมิคอนดักเตอร์ต้องการคุณสมบัติที่บริสุทธิ์ ก็สามารถเลือกการบัดกรีแข็งด้วยนิกเกิลหรือสเตนเลสสตีลได้เช่นกัน
โครงสร้างนี้ช่วยให้ของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำไหลสลับกันผ่านช่องว่างระหว่างแผ่น ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้อุปกรณ์มีขนาดกะทัดรัดเพียงพอกับปริมาณความร้อนที่แลกเปลี่ยน ดังแสดงในรูปที่ 2 ด้านล่าง การสร้าง "การไหลสวนทาง" ที่ของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำไหลเวียนในทิศทางตรงกันข้ามนั้นเป็นประโยชน์ต่อประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน

·คุณสมบัติ

○มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับปริมาณความร้อนที่แลกเปลี่ยนกัน
○มีต้นทุนต่ำเมื่อเทียบกัน
○ เนื่องจากเส้นทางการไหลแคบและไม่สามารถย่อยสลายได้ จึงมีโอกาสเกิดการอุดตันด้วยของแข็ง

②ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดแผ่นปะเก็น

・กลไกและโครงสร้าง

เช่นเดียวกับแบบบัดกรี แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนจะเรียงซ้อนกันและของเหลวสองชนิดจะไหลสลับกัน แต่ในกรณีนี้ แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกคั่นด้วยปะเก็นยาง การถอดสลักเกลียวที่ยึดแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งสองข้างออก ทำให้สามารถบำรุงรักษาแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนและปะเก็น และเพิ่มความสามารถในการระบายความร้อนได้โดยการเพิ่มแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน อย่างไรก็ตาม ขนาดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะใหญ่กว่าแบบบัดกรีเล็กน้อย ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงพื้นที่ในการบำรุงรักษาเมื่อติดตั้ง

·คุณสมบัติ

○ แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าแบบบัดกรีเล็กน้อย แต่ก็ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับปริมาณความร้อนที่แลกเปลี่ยนกัน
○แผ่นสามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้เพื่อการบำรุงรักษา
วัสดุปะเก็นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสเปค

③เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ

・กลไกและโครงสร้าง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีท่อ (ท่อถ่ายเทความร้อน) บรรจุอยู่ในเปลือก (ตัวเครื่อง) ดังแสดงในรูปที่ 5 และ 6 ด้านล่าง
เพื่อให้ได้พื้นที่ถ่ายเทความร้อนเท่ากัน ขนาดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจึงใหญ่กว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากตัวเปลือก (shell) มีเส้นทางการไหลที่กว้างและท่อ (heat transfer tubes) แตกแขนงออกเป็นหลายส่วน จึงสามารถออกแบบให้ลดการสูญเสียแรงดันของของไหล และสามารถรองรับของไหลที่มีความหนืดสูงได้ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ในอุปกรณ์ไฮดรอลิกที่จัดการกับน้ำมันที่มีความหนืดสูง และในโรงงานเคมี
สามารถใช้งานได้กับทุกการใช้งาน ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำถึงสูง แรงดันต่ำถึงสูง ความร้อน ความเย็น การระเหย และการควบแน่น
โครงสร้างเรียบง่ายและสามารถถอดประกอบได้ (ขึ้นอยู่กับรุ่น) ทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษา

·คุณสมบัติ

○ขนาดใหญ่กว่าชนิดแผ่น
○ ออกแบบมาให้ลดการสูญเสียแรงดันของของเหลวได้ และสามารถรองรับของเหลวที่มีความหนืดสูงได้ด้วย
สามารถถอดแยกชิ้นส่วนเพื่อการบำรุงรักษาได้
สามารถออกแบบให้ทนทานต่อแรงดันสูงได้

④เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบโยนเข้า

・กลไกและโครงสร้าง

นี่คือวิธีการระบายความร้อนโดยการนำตัวแลกเปลี่ยนความร้อนรูปท่อหรือรูปแผ่นจุ่มลงในถังของเหลวที่ต้องการระบายความร้อน ข้อดีคือไม่ต้องใช้วงจรหมุนเวียนในการระบายความร้อนของเหลว แต่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายความร้อน จำเป็นต้องมีมาตรการต่างๆ เช่น การติดตั้งเครื่องกวนสำหรับระบายความร้อนของเหลว

·คุณสมบัติ

ทำได้ค่อนข้างง่าย
*สามารถออกแบบรูปทรงและพื้นที่ถ่ายเทความร้อนให้เหมาะกับขนาดและรูปร่างของถังได้
○ จำเป็นต้องมีเครื่องผสมหรืออุปกรณ์อื่นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
○ เป็นการยากที่จะระบุปริมาณการผสม ดังนั้น จึงยากที่จะคาดเดาปริมาณการแลกเปลี่ยนความร้อน
○ หากอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นต่ำ อาจเกิดการควบแน่นและอาจผสมเข้ากับของเหลวที่กำลังทำความเย็นได้

⑤ เสื้อกล้าม

・กลไกและโครงสร้าง

ดังแสดงในรูปที่ 11 ถังนี้มีโครงสร้างสองชั้น ประกอบด้วยถังด้านในและปลอกหุ้ม และสามารถทำความเย็น ทำความร้อน หรือรักษาความร้อนของวัตถุดิบที่บรรจุอยู่ในถังด้านในได้ อุณหภูมิของวัตถุดิบที่บรรจุอยู่ในถังด้านในจะถูกควบคุมโดยการหมุนเวียนน้ำเย็นหรือน้ำร้อนในปลอกหุ้ม
โดยทั่วไปทำจากสแตนเลส ทำความสะอาดง่าย จึงนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตอาหารและยา เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน พื้นที่ถ่ายเทความร้อนจะเล็กกว่าและมีโอกาสเกิดความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิมากกว่า ดังนั้น ในกรณีเช่นนี้จึงใช้เครื่องกวนเพื่อกวนถังด้านในเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและทำให้อุณหภูมิภายในถังสม่ำเสมอ

·คุณสมบัติ

ทำความสะอาดง่าย เหมาะกับการใช้งานด้านสุขอนามัย
○ จำเป็นต้องมีเครื่องผสมหรืออุปกรณ์อื่นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
○ เป็นการยากที่จะระบุปริมาณการผสม ดังนั้น จึงยากที่จะคาดเดาปริมาณการแลกเปลี่ยนความร้อน

ข้อก่อนหน้า: 2-1. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยอากาศ (ของเหลว-ก๊าซ)
รายการถัดไป: 2-3. การทำความเย็นโดยตรงด้วยเครื่องทำความเย็น