Heat Exchanger เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน มีความสำคัญยังไง ?

ในห้อง 'ภัยพิบัติและการเตรียมการ' ตั้งกระทู้โดย monkeydluffy, 11 พฤษภาคม 2022.

  1. monkeydluffy

    monkeydluffy สมาชิกใหม่

    วันที่สมัครสมาชิก:
    21 กุมภาพันธ์ 2022
    โพสต์:
    54
    ค่าพลัง:
    +1
    HwJpL1.png

    ยุคปัจจุบันในวงการงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน “Heat Exchanger ที่มีบทบทสำคัญในการนำพลังงานความร้อนในการดำเนินงานในอุตสาหกรรมในวงการเครือข่ายขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมน้ำมัน อุตสาหกรรมปุ๋ย อุตสาหกรรมเส้นใยสังคราะห์ หรือแม้กระทั่งอุตสาหกรรมการผลิตอื่น ๆ ซึ่ง Heat Exchanger มีทั้งหมด 3 ชนิดให้เลือกใช้งาน คือ Shell and tube heat exchangers, Double pipe heat exchangers และ Plate heat exchangers

    Heat Exchanger คืออะไร ทำหน้าที่อะไร
    Heat Exchanger คือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับถ่ายทอดความร้อนจากของไหล (ของเหลวหรือก๊าซ) ชนิดหนึ่งไปยังของไหลอีกชนิดหนึ่งโดยที่ของไหลไม่จำเป็นต้องผสมกัน หน้าที่หลักของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คือ การนำเอาพลังงานความร้อนมาใช้อย่างถูกหลักการและมีประสิทธิภาพ เพราะฉะนั้นการเลือกอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนต้องสัมพันธ์กับต้นทุนและกระบวนการ ซึ่งทั้งหมดนี้จะส่งผลต่อราคาของผลิตภัณฑ์

    หลักการทํางานของ Heat Exchanger
    หลักการทำงานของ Heat Exchanger ในอุตสาหกรรมด้านการผลิตน้ำมันดิบ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกนำมาใช้สำหรับเพิ่มอุณหภูมิของน้ำมันดิบเพื่อเปลี่ยนไอที่ออกมาจากหอกลั่นให้เป็นของเหลว และลดอุณหภูมิของน้ำมันหรือก๊าซ ในทางเดียวกันวงการอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น อุตสาหกรรมปุ๋ย อุตสาหกรรมเส้นใยสังเคราะห์ และอุตสาหกรรมการผลิตอื่น ๆ มีการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ ลดอุณหภูมิ หรือหมุนเวียนความร้อนจากของเหลวหรือก๊าซนำกลับมาใช้ใหม่

    ชนิดของ Heat Exchanger

    โดยหลัก ๆ แล้ว Heat exchangers มีการแบ่งชนิดตามลักษณะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และทิศทางการเคลื่อนที่ของของไหลที่อยู่ภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะแบ่งได้ 3 ชนิด ดังนี้

    Shell and tube heat exchangers
    HwVZC1.png

    Shell and tube heat exchangers เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อโดยที่ของไหลส่วนหนึ่งจะอยู่ในเปลือก และของไหลส่วนหนึ่งจะอยู่ในท่อ วิธีการไหลสามารถสวนทางกัน (counter flow) หรือขนานกัน (parallel flow) ก็ได้ หรือสามารถทำทั้ง 2 วิธีในเครื่องเดียวกัน อีกทั้งยังสามารถออกแบบให้ของไหลมีทิศทางตั้งฉากกับท่อได้

    หลักการทำงานของ Shell and tube heat exchangers จะทำให้ของไหลชนิดหนึ่งไหลผ่านท่อขนาดเล็กกว่า และของไหลชนิดอื่น ๆ จะไหลไปรอบๆ ภายนอกท่อแต่อยู่ภายในเปลือกที่ปิดสนิท Shell and tube heat exchangers มีการออกแบบอื่น ๆ ที่สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนได้ เช่น finned tubes, single- or two-phase heat transfer, countercurrent flow, cocurrent flow, or crossflow arrangements, และ single, two หรือ multiple pass configurations

    Double pipe heat exchangers
    Double pipe heat exchangers จะอยู่ในลักษณะที่ท่อสองท่อสวมเข้าด้วยกัน ซึ่งอาจจะวิธีการไหลของของไหล สวนทางกันที่เรียกว่า counter flow หรืออีกกรณีที่มีการไหลขนานกัน เรียกว่า parallel flow

    Double pipe heat exchangers มีการออกแบบและกำหนดตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างง่าย ซึ่งประกอบด้วยท่อหรือท่อทรงกระบอกที่มีจุดศูนย์กลางตั้งแต่สองท่อขึ้นไป (ท่อขนาดใหญ่หนึ่งท่อและท่อขนาดเล็กหนึ่งท่อขึ้นไป) ส่วนวิธีกาไหลจะเป็นไปตามวิธีการของ Shell and tube heat exchangers ที่ของไหลชนิดหนึ่งจะไหลผ่านท่อที่เล็กกว่าและของไหลชนิดอื่นๆ จะไหลไปรอบๆ ท่อที่เล็กกว่าภายในท่อที่ใหญ่กว่า

    ข้อกำหนดด้านการออกแบบของ Double pipe heat exchangers คือ ของไหลที่แยกจากกันต้องไหลผ่านช่องทางของตัวเองตลอดกระบวนการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตาม Double pipe heat exchangers สามารถออกแบบให้มีการจัดเรียงกระแสไฟแบบกระแสตรงหรือกระแสตรง และจะใช้แบบแยกส่วนในการกำหนดค่าแบบอนุกรม แบบขนาน หรือแบบคู่ขนานภายในระบบ


    Plate heat exchangers
    HwmGkk.png

    Plate heat exchangers เรียกอีกอย่างว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนถูกสร้างขึ้นจากแผ่นลูกฟูกบาง ๆ หลายแผ่นที่รวมเข้าด้วยกัน แผ่นเพลต (Plate) แต่ละคู่จะสร้างช่องทางให้ของเหลวหนึ่งสามารถไหลได้ แผ่นเพลต (Plate) แต่ละคู่จะวางซ้อนกันและยึดเข้าด้วยกันผ่านการสลักเกลียว (bolting) การประสาน หรือการเชื่อม เพื่อให้มีการสร้างทางเดินที่สองระหว่างของไหลอื่นให้สามารถไหลผ่านได้

    การออกแบบ Plate heat exchangers มีให้เลือกในหลายรูปแบบ เช่น ครีบจาน (plate fin) หรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นหมอน (pillow plate heat exchangers) Plate fin exchangers ใช้ครีบหรือตัวเว้นวรรคระหว่างเพลตและมีการกำหนดการไหลหลายแบบและกระแสการไหลของเหลวมากกว่าสองสายเพื่อผ่านอุปกรณ์ pillow plate heat exchangers ใช้แรงกดบนเพลตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนทั่วทั้งพื้นผิวของเพลต

    ข้อดีของ Heat Exchanger
    HwmLXE.png
    Heat exchangers มีลักษณะรูปร่างและขนาดที่หลากหลา วงการอุตสาหกรรมสามารถใช้เทคนิคการถ่ายเทความร้อนที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ๆ ได้หลากหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานที่ทางองค์กรกำหนด ความสามารถของ Heat exchangers ทำให้วงการอุตสาหกรรมมีผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น ดังนั้น Heat exchangers จึงมีประโยชน์อย่างมากสำหรับวิธีการจัดการการระบายความร้อน โดยสรุปได้ 3 ข้อหลัก ๆ ดังนี้

    1. ประหยัดพื้นที่
    เนื่องจากในปัจจุบันความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสมัยใหม่ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน หรือแม้กระทั่งเทคโนโลยีต่าง ๆ ถูกออกแบบให้มีขนาดเล็กลงและมีพลังในการดำเนินงานที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับในอดีต Heat exchangers จึงมีขนาดเล็กลง มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น และเมื่อนำไปติดตั้งในโรงงานจะทำให้ประหยัดพื้นที่ สามารถใช้พื้นที่เพื่อดำเนินงานอื่น ๆ ได้

    2. ลดการส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
    ในงานอุตสาหกรรม Heat exchangers ต้องทำงานอย่างต่อเนื่องต้องตรวจสอบว่าแผงควบคุมที่มีกำลังแรงสูงจะไม่ร้อนเกินไปและการเพิ่มประสิทธิภาพให้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นผลพวงมาจากเทคโนโลยียุคใหม่ที่มีความทันสมัย ทำให้ไม่ต้องพึ่งพาอุปกรณ์เพิ่มเติมในการทำงาน ไม่ว่าจะเป็น เครื่องปรับอากาศหรือเครื่องอัดอากาศ ดังนั้น Heat exchangers จึงใช้พลังงานน้อยลงมากและก่อให้เกิดมลพิษเพียงเล็กน้อยหรือแทบจะไม่มีเลย เมื่อเทียบกับวิธีการทำความเย็นแบบเดิม

    3. มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่ถูกลง
    เทคโนโลยี อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกออกแบบให้ง่ายต่อการใช้งานและซ่อมบำรุง Heat exchangers ก็เป็นหนึ่งอุปกรณ์ที่ไม่ได้ใช้อุปกรณ์ภายนอกที่ซับซ้อน และอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนถูกออกแบบมาเพื่อกำจัดการปนเปื้อนเป็นส่วนใหญ่ จึงไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาบ่อยเมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศ อีกทั้งยังมีระยะเวลาการใช้งานนาน กล่าวคือ สามารถอยู่ได้นานกว่าเครื่องปรับอากาศส่วนใหญ่หลายเท่านอกจากจะต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่

     

แชร์หน้านี้

Loading...