เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมเต็มที่

ในหลาย ๆ ลิงก์ของการผลิตอุตสาหกรรมการแลกเปลี่ยนและการใช้ความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมเต็มที่ได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพ มันทำจากชุดของแผ่นโลหะลูกฟูกที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาโดยกระบวนการเชื่อม โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ให้ความสามารถในการแลกเปลี่ยนความร้อนที่แข็งแกร่งและมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ในหลายอุตสาหกรรม

1. คำจำกัดความและโครงสร้างพื้นฐาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ประกอบด้วยแผ่นโลหะลูกฟูกโลหะที่เชื่อมเข้าด้วยกัน โครงสร้างหลักของมันคือแผ่นลูกฟูกโลหะซึ่งออกแบบมาพร้อมกับโครงสร้างลูกฟูกที่เฉพาะเจาะจงพื้นที่แนวทางและร่องปิดผนึก โครงสร้างลูกฟูกเป็นคุณสมบัติที่สำคัญ มันสามารถเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ทำให้เกิดความปั่นป่วนของของเหลวในระหว่างกระบวนการไหลลดความต้านทานความร้อนของชั้นขอบเขตและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน ฟังก์ชั่นของพื้นที่ไกด์คือการชี้นำทิศทางการไหลของของเหลวอย่างสมเหตุสมผลตรวจสอบให้แน่ใจว่าของเหลวนั้นกระจายอย่างสม่ำเสมอในช่องทางการไหลระหว่างแผ่นและหลีกเลี่ยงการไหลของโซนตาย ร่องการปิดผนึกช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการปิดผนึกระหว่างจานผ่านกระบวนการเชื่อมป้องกันการผสมของของเหลวทั้งสองและทำให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความเสถียรของกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน

ii. หลักการทำงาน

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่ของเหลวที่ร้อนและเย็นจะไหลในช่องทางไหลทั้งสองด้านของแผ่น เมื่อของเหลวร้อนไหลผ่านช่องทางไหลที่ด้านหนึ่งความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังของเหลวเย็นที่อีกด้านหนึ่งผ่านแผ่นจึงตระหนักถึงการแลกเปลี่ยนความร้อน การจัดเรียงและการออกแบบการเชื่อมโยงของแผ่นมีอิทธิพลสำคัญต่อการไหลของของไหลและการถ่ายเทความร้อน โครงสร้างลูกฟูกทำให้เกิดความปั่นป่วนอย่างรุนแรงเมื่อของเหลวไหลทำลายชั้นขอบเขตแบบราบเรียบที่เกิดขึ้นจากของเหลวบนพื้นผิวของจานลดความต้านทานความร้อนอย่างมากและปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน โหมดการไหลที่ไม่ซ้ำกันนี้ช่วยให้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมได้อย่างเต็มที่สามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้ความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกหอยและท่อแบบดั้งเดิมประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 30%

iii. ข้อดีและคุณสมบัติ

(i) ประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงมากซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการออกแบบแผ่นลูกฟูก เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเชลล์และท่อภายใต้สภาพการทำงานเดียวกันสามารถใช้พื้นที่ถ่ายเทความร้อนน้อยลงเพื่อให้งานแลกเปลี่ยนความร้อนเดียวกันเสร็จสมบูรณ์ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ ในเวลาเดียวกันความต้านทานการไหลของของไหลมีขนาดเล็กและความดันลดลงมีขนาดเล็กซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการถ่ายทอดของเหลวและบรรลุผลประหยัดพลังงาน

(ii) โครงสร้างขนาดกะทัดรัด

เนื่องจากความหนาบางของแผ่นและพื้นที่การถ่ายเทความร้อนขนาดใหญ่ต่อปริมาตรหน่วยโครงสร้างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่มีขนาดกะทัดรัดมาก ภายใต้พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนเดียวกันปริมาตรของมันมีเพียง 1/3 ~ 1/5 ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อและน้ำหนักของมันก็เบากว่า สิ่งนี้ทำให้ใช้พื้นที่น้อยลงในระหว่างการติดตั้งและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในโอกาสที่มีพื้นที่ จำกัด เช่นเรือและอุปกรณ์ติดตั้งยานพาหนะ

(iii) ความต้านทานอุณหภูมิสูงและความดันสูง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเชื่อมได้ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมขั้นสูงเพื่อเชื่อมจานเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาเพื่อสร้างหน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนที่สำคัญ ในเวลาเดียวกันสแตนเลสสตีลคุณภาพสูงอัลลอยไทเทเนียมอัลลอยที่ใช้นิกเกิลและวัสดุอื่น ๆ ได้รับการคัดเลือกให้ทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันสูง โดยทั่วไปแล้วมันสามารถทนต่อช่วงอุณหภูมิ -200 องศา ~ 800 องศาและความดันมากกว่า 10MPa ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการแลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้อุณหภูมิสูงและสภาวะความดันสูงจำนวนมาก

(iv) การปรับตัวที่แข็งแกร่ง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นที่มีรอยเชื่อมสามารถจัดการกับสื่อที่หลากหลายได้หลากหลายรวมถึงของเหลวก๊าซไอน้ำ ฯลฯ และสามารถปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่ซับซ้อนต่างๆ โดยการเปลี่ยนรูปแบบการทำรอยกัดการจัดเรียงและวัสดุของจานประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถปรับได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการแลกเปลี่ยนความร้อนที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นสำหรับสื่อการกัดกร่อนสามารถเลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนเช่นโลหะผสมไทเทเนียมหรือ Hastelloy ได้ สำหรับสื่อที่มีความหนืดสูงสามารถใช้ corrugations ขนาดใหญ่หรือการออกแบบการกัดเป็นพิเศษเพื่อลดความต้านทานการไหล

(v) อายุการใช้งานที่ยาวนาน

เนื่องจากคุณภาพการเชื่อมที่เชื่อถือได้และการเชื่อมต่อที่แน่นหนาระหว่างจานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ในเวลาเดียวกันพื้นผิวของมันราบรื่นและไม่ง่ายต่อการปรับขนาดซึ่งจะช่วยลดผลกระทบของขนาดต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและลดความถี่ของการทำความสะอาดและบำรุงรักษา นอกจากนี้วัสดุมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและสามารถทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

iv. ฟิลด์แอปพลิเคชัน

(i) ปิโตรเคมี

ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีมีการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างสมบูรณ์ในการทำความร้อนการระบายความร้อนการควบแน่นการระเหยและกระบวนการอื่น ๆ ของวัสดุ ตัวอย่างเช่นในหน่วยกลั่นน้ำมันดิบพวกเขาจะใช้ในการให้ความร้อนน้ำมันดิบและเศษส่วนเย็น ในเครื่องปฏิกรณ์เคมีจะใช้เป็นเครื่องทำความเย็นหรือเครื่องทำความร้อนเพื่อควบคุมอุณหภูมิปฏิกิริยา ในหน่วยแยกก๊าซจะใช้สำหรับการควบแน่นของก๊าซและการระเหยเพื่อแยกส่วนประกอบที่แตกต่างกัน

(ii) เครื่องทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศ

ในด้านการแช่แข็งและเครื่องปรับอากาศเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่มีบทบาทสำคัญในการเป็นองค์ประกอบสำคัญเช่นคอนเดนเซอร์เครื่องระเหยและอินเตอร์คูลเลอร์ ในระบบปรับอากาศกลางพวกเขาสามารถถ่ายโอนความร้อนของสารทำความเย็นไปยังน้ำเย็นหรืออากาศเพื่อให้ได้วัฏจักรการแช่แข็ง ในห้องเย็นและอุปกรณ์ทำความเย็นพวกเขาทำหน้าที่เป็นเครื่องระเหยเพื่อถ่ายโอนความเย็นของสารทำความเย็นไปยังวัตถุที่เย็นลงเพื่อรักษาสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

(iii) อาหารและยา

ในอุตสาหกรรมอาหารและเภสัชกรรมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมได้อย่างเต็มที่มีลักษณะของประสิทธิภาพที่สุขอนามัยที่ดีและทำความสะอาดได้ง่ายและเป็นไปตามมาตรฐานสุขอนามัยของอุตสาหกรรม มันสามารถใช้สำหรับการฆ่าเชื้อการระบายความร้อนและความร้อนของอาหารเช่นนมและน้ำผลไม้รวมถึงความเข้มข้นการกลั่นและการฆ่าเชื้อของการเตรียมยา ตัวอย่างเช่นในสายการผลิตพาสเจอร์ไรส์นมนมจะถูกทำให้ร้อนกับอุณหภูมิการฆ่าเชื้อผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่แล้วเย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและโภชนาการของนม

(iv) พลังงานอิเล็กทรอนิกส์

ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์พลังงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่ใช้เพื่อเย็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหม้อแปลงอินเวอร์เตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาได้รับความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป เมื่อพลังงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องข้อกำหนดสำหรับระบบระบายความร้อนก็สูงขึ้นเรื่อย ๆ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเชื่อมได้กลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะกับประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพและโครงสร้างขนาดกะทัดรัด

(v) ฟิลด์อื่น ๆ

นอกเหนือจากอุตสาหกรรมข้างต้นแล้วเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมได้ยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยา, การทำกระดาษ, การต่อเรือ, พลังงานใหม่และสาขาอื่น ๆ ในอุตสาหกรรมโลหะมีการใช้อุปกรณ์เย็น ๆ เช่นโรงงานกลิ้งและเตาเผาความร้อน ในอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษพวกเขาจะใช้สำหรับการทำความร้อนและเยื่อกระดาษเย็น ในอุตสาหกรรมการต่อเรือพวกเขาเป็นองค์ประกอบหลักของอุปกรณ์กลั่นน้ำทะเล ในด้านพลังงานใหม่เช่นพลังงานแสงอาทิตย์และการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพพวกเขายังมีบทบาทสำคัญในการแลกเปลี่ยนความร้อน

ในระยะสั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเชื่อมอย่างเต็มที่ได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้นในสนามอุตสาหกรรมโดยมีข้อได้เปรียบของประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานโครงสร้างขนาดกะทัดรัดอุณหภูมิสูงและความต้านทานแรงดันสูงและการปรับตัวที่แข็งแกร่ง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกระบวนการออกแบบและการผลิตก็ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่อง ในอนาคตมันจะมีบทบาทสำคัญในสาขามากขึ้นและให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับประสิทธิภาพสูงประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมของการผลิตอุตสาหกรรม