หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเก้าเครื่อง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ประหยัดพลังงานที่ถ่ายเทความร้อนระหว่างของไหลตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปที่อุณหภูมิต่างกัน สำหรับการทำความร้อนในพื้นที่ขนาดใหญ่ การมีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นสิ่งจำเป็น

ตามวิธีการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท:

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสัมผัสโดยตรง หรือที่เรียกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไฮบริด เป็นอุปกรณ์ที่ของเหลวร้อนและเย็นสัมผัสกันโดยตรงและแลกเปลี่ยนความร้อน โดยปกติแล้ว ของไหลทั้งสองชนิดที่สัมผัสกันโดยตรงคือก๊าซและของเหลวที่มีความดันการกลายเป็นไอต่ำกว่า

หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกักเก็บพลังงานคือการใช้การนำความร้อนของสารที่เป็นของแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวกลางความร้อนจะให้ความร้อนแก่สารที่เป็นของแข็งจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จากนั้นตัวกลางที่เย็นจะได้รับความร้อนจากสารที่เป็นของแข็ง ด้วยกระบวนการนี้ทำให้สามารถรับรู้การถ่ายเทความร้อนได้ ;

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของผนังกั้นยังใช้การนำความร้อนของตัวกลาง และตัวกลางที่เย็นและร้อนจะถูกแยกออกจากกันโดยผนังกั้นที่เป็นของแข็ง และแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านผนังกั้น สำหรับองค์กรความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผนังพาร์ติชันถูกใช้อย่างกว้างขวางที่สุด ตามโครงสร้างที่แตกต่างกัน มันยังสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อความร้อน

1

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อเรียกอีกอย่างว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผนังกั้นซึ่งใช้ผนังของมัดท่อที่อยู่ในเปลือกเป็นพื้นผิวถ่ายเทความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้มีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายและการทำงานที่เชื่อถือได้ สามารถทำจากวัสดุโครงสร้างต่างๆ (ส่วนใหญ่เป็นวัสดุโลหะ) และสามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง เป็นแบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

ตามมาตรการชดเชยที่นำมาใช้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อสามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ประเภท: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหัวลอย, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อรูปตัวยู และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกล่องบรรจุ

2

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อคงที่

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อชนิดหนึ่ง แผ่นท่อที่ปลายทั้งสองของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นยึดอยู่กับที่เชื่อมต่อกับเปลือกโดยการเชื่อม และส่วนใหญ่ประกอบด้วยเปลือก แผ่นท่อ ชุดมัดท่อ ฝาครอบด้านบน (หัว) และส่วนประกอบอื่นๆ

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อคงที่

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่คือ:

◆โครงสร้างที่เรียบง่าย

◆ในเส้นผ่านศูนย์กลางเปลือกเดียวกัน จำนวนท่อจะใหญ่ที่สุดและบายพาสจะน้อยที่สุด

◆ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละท่อสามารถเปลี่ยนได้ และภายในท่อทำความสะอาดง่าย

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่คือ:

◆ด้านเปลือกไม่สามารถทำความสะอาดด้วยกลไกได้

◆เมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและเปลือกมีมาก (มากกว่า 50 องศา) จะเกิดความเครียดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ วิธีแก้ไขคือการติดตั้งข้อต่อขยายบนเปลือก ดังนั้นแรงดันที่ด้านเปลือกจะต้องไม่สูงเกินไปเนื่องจากข้อจำกัดของความแข็งแรงของข้อต่อขยาย

◆เหมาะสำหรับโอกาสทำงานที่ของเหลวสะอาดและไม่ปรับขนาดได้ง่าย และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของไหลทั้งสองมีค่าน้อยหรือความแตกต่างของอุณหภูมิมากแต่แรงดันด้านข้างของเปลือกไม่สูง

3

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัว

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหัวลอยเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ มีปลายด้านหนึ่งของแผ่นท่อที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับเปลือก และสามารถลอยได้อย่างอิสระในทิศทางแกน เรียกอีกอย่างว่าลอยหัว หัวลอยประกอบด้วยแผ่นท่อลอย แหวนขอเกี่ยว และฝาครอบปลายหัวลอย ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบถอดได้ และสามารถดึงมัดท่อออกจากเปลือกได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัว

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหัวลอยคือ:

◆หากมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและเปลือก กล่าวคือ เมื่อเปลือกหรือท่อแลกเปลี่ยนความร้อนขยายตัว จะไม่เกิดความเครียดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

◆สามารถดึงชุดท่อออกจากปลอกได้ ซึ่งสะดวกสำหรับการทำความสะอาดภายในและระหว่างท่อ

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัวคือ:

◆โครงสร้างซับซ้อน วัสดุจำนวนมาก และต้นทุนสูง

◆หากซีลระหว่างฝาครอบหัวลอยและแผ่นท่อลอยไม่แน่น จะเกิดการรั่วไหลภายใน ซึ่งส่งผลให้วัสดุทั้งสองผสมกัน

4

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน U-tube

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อรูปตัวยูเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อชนิดหนึ่ง ซึ่งประกอบด้วยแผ่นท่อ เปลือก ท่อมัด และส่วนประกอบอื่นๆ ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนท่อตัวยูแต่ละท่อจะโค้งงอเป็นรูปตัวยู และทางเข้าและทางออกจะถูกติดตั้งตามลำดับที่ทั้งสองด้านของแผ่นท่อเดียวกัน หัวถูกแบ่งออกเป็นสองห้องโดยพาร์ทิชัน เพื่อให้แต่ละหลอดสามารถขยายและหดได้อย่างอิสระ โดยไม่คำนึงถึงท่อและตัวเรือนอื่นๆ

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน U-tube

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อยูคือ:

◆มัดท่อสามารถลอยได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องคำนึงถึงความเครียดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ และสามารถใช้ในโอกาสที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิมาก

◆มีแผ่นท่อเพียงแผ่นเดียว หน้าแปลนน้อยกว่า จุดรั่วไหลน้อยกว่า และโครงสร้างที่เรียบง่าย

◆เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อรูปตัวยูมีความน่าเชื่อถือในการใช้งานและต้นทุนต่ำ

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อยูคือ:

◆ทำความสะอาดภายในท่อได้ยาก เนื่องจากท่อต้องมีรัศมีการโค้งงอ อัตราการใช้แผ่นท่อจึงต่ำ

◆ระยะห่างระหว่างท่อในชั้นในสุดของมัดท่อมีขนาดใหญ่ และด้านเปลือกจะลัดวงจรได้ง่าย เมื่อความเร็วการไหลในท่อสูงเกินไป จะทำให้เกิดการสึกกร่อนอย่างรุนแรงต่อส่วนของท่อโค้งรูปตัว U และส่งผลต่ออายุการใช้งาน

◆หากยางในเสียหาย จะไม่สามารถเปลี่ยนได้ ดังนั้นอัตราการเสียจึงสูง

5

สเปรย์แลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อซึ่งติดตั้งท่อแลกเปลี่ยนความร้อนบนโครงเหล็กเป็นแถว ของเหลวร้อนไหลในท่อ และน้ำหล่อเย็นถูกเทลงจากอุปกรณ์สเปรย์ด้านบนอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นจึงเป็น เรียกอีกอย่างว่า Spray cooler ด้านนอกของท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์เป็นชั้นของฟิล์มของเหลวที่มีความปั่นป่วนสูง และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนภายนอกท่อนั้นสูงกว่าของการแลกเปลี่ยนความร้อนใต้น้ำมาก นอกจากนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์ส่วนใหญ่จะอยู่ในตำแหน่งที่อากาศไหลเวียน และการระเหยของน้ำหล่อเย็นยังดึงความร้อนส่วนหนึ่งออกไป ซึ่งสามารถลดอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นและเพิ่มแรงขับเคลื่อนของการถ่ายเทความร้อน . เมื่อเทียบกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบจุ่ม ผลการถ่ายเทความร้อนของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์จะดีขึ้นอย่างมาก

สเปรย์แลกเปลี่ยนความร้อน

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์คือ:

◆โครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ

◆สามารถลดอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นและเพิ่มแรงผลักดันในการถ่ายเทความร้อน

◆สามารถทนแรงดันสูงได้

◆ง่ายต่อการบำรุงรักษาและทำความสะอาด ความต้องการคุณภาพน้ำต่ำ

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเปรย์คือ:

◆การฉีดน้ำหล่อเย็นที่ไม่สม่ำเสมอจะส่งผลต่อผลการถ่ายเทความร้อน

◆สามารถติดตั้งภายนอกอาคารเท่านั้น

6

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปลอกเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อซึ่งเป็นปลอกวงกลมศูนย์กลางที่เชื่อมต่อกันด้วยท่อมาตรฐานสองท่อที่มีขนาดต่างกัน ด้านนอกเรียกว่าด้านเปลือกและด้านในเรียกว่าด้านท่อ สื่อที่แตกต่างกันสองชนิดสามารถไหลย้อนกลับ (หรือในทิศทางเดียวกัน) ที่ด้านเปลือกและด้านท่อเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและท่อมักจะประกอบด้วยเปลือก (รวมถึงเปลือกในและเปลือกนอก), ข้องอรูปตัวยู, กล่องบรรจุ และอื่น ๆ ในทำนองเดียวกัน

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปลอกคือ:

◆โครงสร้างเรียบง่าย ทนแรงดันได้สูง

◆พื้นที่ถ่ายเทความร้อนสามารถเพิ่มหรือลดได้ตามความต้องการ ซึ่งสะดวกต่อการใช้งาน

ข้อเสียของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปลอกคือ:

◆มีข้อต่อมากมายระหว่างท่อซึ่งง่ายต่อการรั่วไหล

◆พื้นที่ขนาดใหญ่และการใช้โลหะจำนวนมากต่อพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน

7

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแจ็คเก็ต

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแจ็คเก็ตเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นซึ่งทำโดยการติดตั้งแจ็คเก็ตที่ผนังด้านนอกของภาชนะบรรจุและมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่พื้นผิวทำความร้อนถูกจำกัดโดยผนังของภาชนะ และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนไม่สูง เพื่อปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและทำให้ของเหลวในกาต้มน้ำได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอ สามารถติดตั้งเครื่องกวนในกาต้มน้ำได้ เมื่อน้ำหล่อเย็นหรือสารให้ความร้อนแบบไม่เปลี่ยนเฟสถูกส่งผ่านไปยังแจ็คเก็ต สามารถตั้งค่าแผ่นกั้นแบบเกลียวหรือมาตรการอื่น ๆ เพื่อเพิ่มความปั่นป่วนในแจ็คเก็ตเพื่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ด้านหนึ่งของแจ็คเก็ต เพื่อชดเชยการขาดพื้นผิวถ่ายเทความร้อน ขดลวดสามารถติดตั้งภายในกาต้มน้ำได้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหุ้มใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อนและความเย็นของกระบวนการเกิดปฏิกิริยา

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแจ็คเก็ต

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหุ้มคือ:

◆โครงสร้างที่เรียบง่าย

◆ง่ายต่อการดำเนินการ

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหุ้มคือ:

◆พื้นที่ถ่ายเทความร้อนขนาดเล็กและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำ

8

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเกลียว

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเกลียวเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ซึ่งทำจากแผ่นโลหะขนานกันสองแผ่น ก่อตัวเป็นช่องเกลียวศูนย์กลางสองช่องภายใน มีการติดตั้งพาร์ติชันที่กึ่งกลางของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อแยกช่องเกลียว และมีการเชื่อมคอลัมน์ระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสองเพื่อรักษาระยะห่างของช่อง

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเกลียว

ข้อดีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเกลียวคือ:

◆ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง

◆ไม่ง่ายที่จะปรับขนาดและบล็อก

◆สามารถใช้แหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้

◆โครงสร้างที่กะทัดรัด

ข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเกลียวคือ:

◆ความดันและอุณหภูมิในการทำงานไม่ควรสูงเกินไป

◆การยกเครื่องใหม่ไม่ใช่เรื่องง่าย

9

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนท่อความร้อน

ท่อความร้อนเกิดขึ้นจากการเติมของเหลวทำงานจำนวนหนึ่งลงในท่อโลหะที่ปิดสนิทซึ่งจะกำจัดก๊าซที่ไม่ควบแน่น ของเหลวที่ใช้งานจะดูดซับความร้อนที่ปลายร้อนและเดือดและกลายเป็นไอ ไอน้ำที่สร้างขึ้นจะไหลไปที่ปลายด้านเย็นเพื่อควบแน่นและปล่อยความร้อนแฝงออกมา คอนเดนเสทกลับไปที่ปลายร้อนและเดือดและกลายเป็นไออีกครั้ง วงจรนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ และความร้อนจะถูกถ่ายโอนอย่างต่อเนื่องจากปลายร้อนไปยังปลายเย็น

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนท่อความร้อน

ข้อดีของฮีตไปป์แลกเปลี่ยนความร้อนคือ:

◆โครงสร้างที่เรียบง่าย อายุการใช้งานยาวนาน และการทำงานที่เชื่อถือได้

◆การนำความร้อนสูงมากและมีคุณสมบัติในการระบายความร้อนที่ดี

◆พื้นที่ถ่ายเทความร้อนทั้งสองด้านของด้านเย็นและด้านร้อนสามารถเปลี่ยนได้ตามอำเภอใจ สามารถถ่ายเทความร้อนในระยะไกล และสามารถควบคุมอุณหภูมิได้

ข้อเสียคือ:

◆ต้านทานการเกิดออกซิเดชันต่ำและทนต่ออุณหภูมิสูง

ข้อควรระวังในการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน:

◆รักษาเครือข่ายท่อให้สะอาด ไม่ว่าจะเป็นก่อนทำงานหรือหลังทำงานเสร็จ ต้องทำความสะอาดเครือข่ายท่อเพื่อหลีกเลี่ยงการอุดตันของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน นอกจากนี้ ควรให้ความสนใจกับการทำความสะอาดอุปกรณ์ขจัดสิ่งปนเปื้อนและตัวกรอง เพื่อให้งานแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งหมดดำเนินไปอย่างราบรื่น

◆ควบคุมน้ำที่ละลายแล้วอย่างเคร่งครัด ก่อนดำเนินการกับตัวกลางให้ความร้อน ให้ตรวจสอบคุณภาพน้ำในระบบและในถังน้ำอ่อน และฉีดหลังจากยืนยันว่าคุณภาพน้ำผ่านการรับรองแล้ว

◆ ทดสอบระบบใหม่ สำหรับระบบใหม่ ไม่สามารถใช้สลับกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้ทันที แต่ระบบใหม่จะต้องดำเนินการภายในระยะเวลาที่กำหนด และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถรวมเข้ากับระบบได้หลังจากการทดสอบการทำงานเสร็จสิ้นเท่านั้น จุดประสงค์คือเพื่อป้องกันสิ่งเจือปนในเครือข่ายท่อจากการทำลายอุปกรณ์ภายในของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน