วิธีการเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสม

โดยทั่วไปแล้วเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะใช้สำหรับการทำความเย็นด้วยไฟฟ้า และแม้แต่การออกแบบพื้นฐานก็สามารถช่วยลดต้นทุนค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการทำความเย็นด้วยไฟฟ้าได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับการพัฒนาอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเพื่อตอบสนองความต้องการการทำความเย็นด้วยไฟฟ้าขั้นสูง ทำให้การเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมนั้นยากขึ้นกว่าเดิม เลื่อนลงเพื่อดูเกี่ยวกับการออกแบบล่าสุดและการใช้งาน

สารบัญ
การวิเคราะห์ตลาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร
สิ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
สรุป

การวิเคราะห์ตลาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ตลาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโลกมีมูลค่าอยู่ที่ 1,000 ล้านเหรียญสหรัฐ17.58 พันล้านในปี 2022 และคาดว่าจะเติบโตที่อัตรา CAGR 5.1% ระหว่างปี 2023 และ 2030 ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดการความร้อนที่ดีขึ้นในภาคส่วนต่างๆ เช่น อาหาร น้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี การผลิตพลังงาน และการทำความเย็น คาดว่าจะช่วยกระตุ้นการเติบโตในช่วงระยะเวลาคาดการณ์

นอกจากนี้ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยียังช่วยเสริม ความร้อน ความทนทาน ต้นทุน ประสิทธิภาพด้านพลังงาน และความกะทัดรัดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะกระตุ้นยอดขายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า สหรัฐอเมริกากลายเป็นตลาดอันดับหนึ่งในปี 2022 เนื่องมาจากการพัฒนาอุตสาหกรรมและการลงทุนอย่างรวดเร็วในการผลิตพลังงานหมุนเวียน ตลาดพลังงานสำคัญอื่นๆ ได้แก่ ญี่ปุ่น จีน อินเดีย และรัสเซีย

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร?

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ถ่ายโอนพลังงานความร้อนจากของเหลวชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่งเพื่อควบคุมอุณหภูมิของสาร โดยทั่วไปแล้วเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะแยกกระแสของเหลวออกเป็นสองกระแส คือ กระแสหนึ่งเป็นของเหลวเย็นและกระแสหนึ่งเป็นของเหลวร้อน โดยใช้แผ่นตัวนำความร้อนในการเคลื่อนย้ายพลังงานความร้อนจากกระแสหนึ่งไปยังอีกกระแสหนึ่ง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไป ได้แก่ หม้อไอน้ำ เตาเผา ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และหม้อน้ำรถยนต์

ความร้อน ผู้แลกเปลี่ยน โดยทั่วไปจะแบ่งได้เป็น 3 ประเภทตามการออกแบบ ได้แก่ ชุบ เปลือกและท่อ และ ACHEs ทั้งสามประเภทนี้แตกต่างกันอย่างมากในด้านการออกแบบ ความซับซ้อน และการใช้งาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดชุบหรือแผ่น

แผ่นโลหะที่ใช้ในนี้ ความร้อน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำหน้าที่เป็นตัวกั้นระหว่างของเหลวที่นำความร้อนได้ ของเหลวเย็นและร้อนจะหมุนเวียนระหว่างแผ่น ในขณะที่ใบพัดคงที่ที่เรียกว่าแผ่นกั้นจะทำหน้าที่นำทิศทางการเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างแผ่นทั้งสอง เนื่องจากแผ่นมีพื้นผิวที่ใหญ่กว่า จึงมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวแลกเปลี่ยนแบบท่อ อย่างไรก็ตาม การปิดผนึกปะเก็นขนาดใหญ่ระหว่างแผ่นเหล่านี้เป็นเรื่องยาก ทำให้จำกัดอุปกรณ์เหล่านี้ให้ผลิตได้ในปริมาณน้อยและการใช้งานที่มีความหนืดต่ำ โดยมีข้อกำหนดด้านแรงดันและอุณหภูมิในการทำงานขั้นต่ำถึงปานกลาง โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 150 °C

ข้อดี

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบเปลือกและท่อถึง 5 เท่า เนื่องจากสามารถกู้คืนความร้อนได้มากกว่า นอกจากนี้ยังใช้พื้นที่น้อยกว่า มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และต้องการการบำรุงรักษาน้อย แผ่นยังตรวจสอบหรือทำความสะอาดได้ง่ายอีกด้วย นอกจากนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นยังมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำ เนื่องจากสามารถถ่ายเทความร้อนได้สูงผ่านพื้นที่ผิวขนาดเล็ก ค่าใช้จ่ายหลักมาจากการเปลี่ยนปะเก็นและในบางครั้งต้องเปลี่ยนแผ่นด้วย

เครื่องแลกเปลี่ยนแผ่นเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากใช้แนวทางอุณหภูมิใกล้เคียง โดยที่ของเหลวเย็นจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับของเหลวร้อนที่เข้ามา ทำให้สามารถสร้างใหม่และกู้คืนความร้อนได้มากขึ้น เครื่องแลกเปลี่ยนแผ่นยังเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับพื้นที่ที่มีพื้นที่จำกัดอีกด้วย

คุณสมบัติแบบโมดูลาร์ของผลิตภัณฑ์นี้คือข้อดีเพิ่มเติมอีกประการหนึ่ง คือ ประกอบและถอดประกอบได้ง่ายในสถานที่ เนื่องจากมีน้ำหนักเพียง 6% ของรุ่นเปลือกและท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ ท่อสี่เหลี่ยมหรือกลมหลายท่อจะบรรจุอยู่ในปลอกหุ้มทรงกระบอกขนาดใหญ่ ของเหลวที่ต้องการให้ความร้อนหรือทำความเย็นจะไหลผ่านท่อเหล่านี้ ในขณะที่ของเหลวรอง (ถ่ายเทความร้อน) จะไหลผ่านท่อเหล่านี้ภายในเปลือกหุ้ม การไหลนี้ถูกควบคุมโดยแผ่นกั้นซึ่งช่วยรองรับมัดท่อด้วย

ประเภทนี้ แลกเปลี่ยน ได้รับความนิยมค่อนข้างมาก โดยคิดเป็น 60% ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งหมด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้สามารถใช้ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันและอุณหภูมิต่ำและสูง แต่โครงสร้างที่แข็งแรงทำให้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง นอกจากนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ยังมีอัตราส่วนน้ำหนักต่อปริมาตรสูงสำหรับการถ่ายเทความร้อนอีกด้วย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดเปลือกและท่อมักใช้ในเครื่องกำเนิดไอน้ำ โรงไฟฟ้า และการใช้งานระบายความร้อนด้วยน้ำมันและของเหลวไฮดรอลิกในเครื่องยนต์

ข้อดี

เนื่องจากมีระยะห่างระหว่างเปลือกและท่อมาก การออกแบบนี้จึงเหมาะสำหรับของเหลวที่มีอนุภาค นอกจากนี้ยังสามารถรองรับแรงดันสูงได้อีกด้วย ความร้อน ถ่ายโอนได้ดีกว่ารุ่นอื่น เพราะมีเปลือกภาชนะรับแรงดันขนาดใหญ่พร้อมมัดท่ออยู่ข้างใน

นอกจากนี้ ของเหลวมีโอกาสน้อยกว่าที่จะทำให้อุปกรณ์เกิดการปนเปื้อนในโครงสร้างเปลือกและท่อ การปนเปื้อนหมายถึงการสะสมของตะกอนจากของเหลวที่ผ่านเข้ามาในระหว่างการถ่ายเทความร้อน ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อประมวลผลของเหลวที่มีสารปนเปื้อนสูง สามารถเพิ่มแผ่นกั้นในท่อเพื่อเพิ่มความปั่นป่วนและลดโอกาสที่อนุภาคจะเกาะติดอยู่ภายในท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยอากาศ (ACHEs)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยอากาศพัดลมครีบระบายความร้อนซึ่งเรียกอีกอย่างว่า พัดลมครีบระบายความร้อนใช้ลมเพื่อระบายความร้อนจากกระแสของเหลวโดยตรง พัดลมจะดันอากาศผ่านพื้นผิวของมัดท่อหรือแผ่นที่บรรจุของเหลวสำหรับการประมวลผล พัดลมครีบระบายความร้อนถือเป็นทางเลือกที่ดีแทนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อระบายความร้อนด้วยน้ำมาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อน้ำมีไม่เพียงพอ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้ใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ ง่ายต่อการใช้งานและบำรุงรักษาเนื่องจากอากาศไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนหรือปนเปื้อนของเหลว นอกจากนี้ ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมยังถือเป็นปัญหาที่น่ากังวลน้อยลงสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยอากาศ

ข้อดี

ACHEs ถือว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าเปลือกหอยและท่อ การออกแบบเนื่องจากมีระบบวงจรปิด จึงมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของเหลวเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ ยังไม่จำเป็นต้องใช้น้ำใดๆ ช่วยป้องกันปัญหาการขาดแคลนน้ำ และไม่จำเป็นต้องมี โรงงานบำบัดน้ำนอกจากนี้ยังต้องการการบำรุงรักษาน้อยและไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดบ่อยครั้ง

สิ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ขั้นตอนแรกคือการวิเคราะห์การออกแบบและการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างละเอียดจากมุมมองต่างๆ ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบระบบไฟฟ้า คุณสมบัติการจัดการความร้อน การออกแบบ และด้านอื่นๆ นอกจากนี้ ระบบควรมีขนาดที่เหมาะสมกับพื้นที่ที่มีอยู่และให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นที่เหมาะสมที่สุด ผลการวิเคราะห์นี้จะช่วยในการกำหนดประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งาน

การทำความเย็นโดยรอบ

เมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ควรเรียนรู้เกี่ยวกับประโยชน์ของการระบายความร้อนโดยรอบ: กระบวนการรักษาอุณหภูมิภายในตู้ไฟฟ้าให้สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมภายนอกเล็กน้อย ในหลายกรณี การระบายความร้อนโดยรอบจะตอบสนองความต้องการในการระบายความร้อนของระบบ

การทำความเย็นสามารถทำได้โดยใช้วิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การใช้ของเหลวทำความเย็นเพื่อดูดซับและถ่ายโอนขยะไฟฟ้า ความร้อนยิ่งไปกว่านั้น การเปลี่ยนจากวิธีการแบบเดิมๆ เช่น การใช้หน่วยอัดอากาศ มาใช้การทำความเย็นตามธรรมชาติโดยรอบ สามารถทำให้การดำเนินงานมีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้น และมีการบำรุงรักษาน้อยลง

การจัดการความร้อน

ตามที่ได้ระบุไว้ข้างต้น ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมีข้อดีมากมาย รวมถึงต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำลง อย่างไรก็ตาม ธุรกิจควรพิจารณาถึงพื้นที่อื่นๆ ที่สามารถปรับการจัดการความร้อนให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และพิจารณาว่าระบบระบายความร้อนที่เหมาะสมนั้นเหมาะสมหรือไม่ ความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนสามารถทำให้สิ่งนั้นเป็นไปได้

ตัวอย่างเช่น หลายๆ คนใช้กระบวนการบำบัดน้ำเสียภายในองค์กรซึ่งจำเป็นต้องใช้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง หากเป็นไปได้ อาจออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อนำความร้อนไฟฟ้าที่เหลือทิ้งไปใช้งานในวัตถุประสงค์อื่น เช่น การบำบัดน้ำเสีย

การใช้งาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตไอน้ำ การกลั่นน้ำมันและการทำความเย็น และการทำความเย็นในอุตสาหกรรม ในทางกลับกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบชุบมักใช้ในเตาเผาและโรงงานแปรรูปสารเคมี

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยอากาศใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ โรงงานปิโตรเคมี และโรงกลั่นในสภาวะที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง รวมถึงสภาพแวดล้อมของไหลที่กัดกร่อน

สรุป

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง การทำความเข้าใจข้อดีของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละแบบจะช่วยให้แต่ละคนสามารถเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะกับตนเองได้ดีขึ้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตและความแม่นยำ Chovm.com เพื่อชมนวัตกรรมใหม่ล่าสุดทั้งหมด