Heat Exchanger เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คืออะไร มีหน้าที่อะไร มีกี่ชนิด?

[wiroon]

ในปัจจุบันทางวิศวกรรมหลายประเภทต้องอาศัยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Heat Exchanger ในอุตสาหกรรมน้ำมันจะใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในการทำให้น้ำมันดิบร้อนขึ้น หรือทำให้ไอที่ออกจากหอกลั่นเป็นของเหลว หรือบางครั้งก็ใช้ลดอุณหภูมิของน้ำมันหรือก๊าซ

กระบวนการเหล่านี้ล้วนต้องมีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของไหลทั้งสองชนิดนี้และใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน(Heat exchanger) ทั้งสิ้น หากคุณสนใจเรื่องราวเกี่ยวกับ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน heat exchanger เราได้รวบรวมมาให้คุณแล้ว

Heat Exchanger คืออะไร

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchangers) คือ  เครื่องมือที่ใช้ในระบบต่างๆทางวิศวกรรมอย่างกว้างขวาง เพราะมีความสารถในการถ่ายเทความร้อนของของไหลชนิดหนึ่งไปยังของไหลอีกชนิดหนึ่ง โดยที่ของไหลไม่จำเป็นต้องผสมกัน

ดังนั้นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนจึงเป็นเครื่องมือที่สำคัญอย่างมาก แม้กระทั่งการระบายความร้อนของหม้อน้ำในรถยนต์การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างคอยล์เย็นกับอากาศ เพื่อกระจายอากาศเย็นไปยังห้องปรับอากาศ เป็นต้น หรือในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น อุตสาหกรรมปุ๋ย,เส้นใย,อาหารกระป๋อง เป็นต้น

Heat Exchanger มีกี่แบบ
หลายคนอาจยังไม่รู้ว่าอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนนั้นมีกี่แบบ มีกี่ชนิด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุตสาหกรรม สามารถจำแนก มีดังนี้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น
คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดหนึ่งที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร การแปรรูปอาหารด้วยความร้อนในระบบการพาสเจอไรซ์อย่างต่อเนื่องการทำให้เข้มข้น และ ระบบ ยู เอช ที

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อสองชั้น (Concentric tube or Double pipe)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้อยู่ในลักษณะที่ท่อสองท่อสวมเข้าด้วยกัน ส่วนการไหลของของไหล อาจไหลสวนทางกัน เรียกว่า Counter flow หรือไหลขนานกัน เรียกว่า Parallel flow

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบที่ของไหลมีทิศทางตั้งฉากกัน (Cross flow)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ ของไหลจะไหลในทิศทางตั้งฉากกัน การสร้างนั้นอาจให้อยู่ในลักษณะของไหลเที่ยวเดียว หรือมากกว่าก็ได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ (Shell and tube)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้จะอยู่ในลักษณะไหลสวนทางหรือไหลขนานก็ได้ หรือทั้งสองอย่างในเครื่องเดียวกันก็ได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขด (Box Cooler)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ในทางอุตสาหกรรมจะใช้ในกระบวนการกลั่นน้ำมันและเครื่องใช้ความร้อนที่มีขนาดเล็กหรือในกรณีที่ใช้ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ(Air cooled heat Exchanger)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ ใช้อากาศเป็นตัวระบายความร้อนแทนน้ำเย็น จึงเป็นที่นิยมใช้กันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากปัจจุบันขาดแคลนน้ำระบายความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปิด (Open type Exchanger)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ใช้ระบายความร้อน โดยการปล่อยให้น้ำหยดลงบนท่อที่ติดตั้งอยู่บนแนวระดับ เหมาะในการใช้กับของไหลความดันสูงที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปลอกหุ้ม (Jacketed type Exchanger)
โครงสร้างของเครื่องประกอบไปด้วยปลอกหุ้มทั้งเก็บหรือถังปฏิกรณ์ (Reactor) เหมาะสำหรับการให้ความร้อนหรือการทำความเย็นแก่ของเหลวและการรักษาอุณหภูมิของของเหลวในถังตวงให้คงที่

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบดาบปลายปืน (Bayonet Exchanger)
จะแลกเปลี่ยนความร้อนกับของไหลภายในเซลล์ในขณะที่ของไหลอยู่ในช่องว่างระหว่างท่อในและท่อนอก

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนวน (Spiral wound type Exchanger)
ในการนำมาใช้งานของไหลภายในท่อและในเซลล์จะต้องสะอาด และมีฤทธิ์กัดกร่อนน้อย อุปกรณ์ชนิดนี้จะใช้ร่วมกับอุปกรณ์แยกก๊าซ ซึ่งทำให้อากาศหรือก๊าซอื่นๆ กลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมากๆเพื่อทำการแยกก๊าซองค์ประกอบอื่นต่อไป

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัด (Compact Exchanger)
การถ่ายเทความร้อนกับปริมาตรของเครื่องมีค่ามากกว่า 660 ขึ้นไป เพื่อให้พื้นที่การถ่ายเทความร้อนมีค่าสูง ทำความสะอาดได้ยากและอุณหภูมิหรือความดันที่ใช้ก็มีค่าต่ำ จึงไม่นิยมใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมเคมี

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบฮีทไปป์ (Heat pipe heat Exchanger)
เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอัตราการถ่ายเทความร้อนค่อนข้างสูงและสมรรถนะสูง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหอยโข่ง (Volute type Exchanger)
จะมีลักษณะเหมือนลายก้นหอยโข่ง ข้อเสียคือ ทำความสะอาดหรือซ่อมแซมได้ยาก จึงไม่เหมาะสมที่จะใช้กับของไหลที่สกปรกมาก แต่เหมาะกับอุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบบล็อก (Block type Exchanger)
เครื่องแบบนี้มีใช้ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ เช่น กรดเกลือ กรดกำมะถันและเคมีภัณฑ์อื่นๆ แต่โครงสร้างของเครื่องถูกจำกัดใช้เฉพาะกรณีปริมาณการแลกเปลี่ยนความร้อนน้อยมีความดันต่ำและอุณหภูมิต่ำ