เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น
(Plate Heat Exchanger)
|
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Plate Heat Exchanger)
หรือ (PHE) ได้ถูกนักวิจัยชาวอังกฤษ
ชื่อ Dr. Richard Seligman
ประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ.1923
เป็นเครื่องแรกเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมต่อมาในปี
ค.ศ. 1930
ได้มีการนำแผ่นเหล็กกล้าไร้สนิมมาใช้ผลิตแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน
และมีการพัฒนาความดันใช้งานเพิ่มขึ้นจากประมาณ 1 kg/cm2
เพิ่มเป็น 20 kg /cm2 จนกระทั่งปัจจุบันได้มีการพัฒนา
PHE อย่างต่อเนื่อง อาทิ
พัฒนารูปแบบใหม่ขึ้นมาเพื่อสามารถใช้งานได้กว้างขวางมากยิ่งขึ้น
และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
การใช้ PHE
ในปัจจุบันเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทั้งในด้านให้ความร้อน
ทำความเย็น และการนำความร้อนกลับมาใช้อีก ดังเช่นแขนงงานดังต่อไปนี้
-
อุตสาหกรรมเคมี
- โรงไฟฟ้า
-
อุตสาหกรรมกระดาษ
- อุตสาหกรรมเหล็ก
-
อุตสาหกรรมอาหาร
- อุตสาหกรรมจักรกล
-
ระบบปรับอากาศ
(HVAC) -
อุตสหากรรมน้ำมันก๊าซ
|
ลักษณะโครงสร้างของ
PHE
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ประกอบด้วยชุดแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน มีลักษณะเป็นลอนใช้เป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนของของไหลสองด้าน
ชุดแผ่นนี้จะถูกประกอบอยู่ระหว่าง เฟรมหน้า และเฟรมอัด
โดยมีชุดสลักยึดให้แน่นอีกที่หนึ่ง บนแผ่นโลหะนี้จะมีปะเก็นอยู่รอบแผ่น
เพื่อป้องกันการรั่วออก และบังคับทิศทางการไหลของของไหล
การกำหนดจำนวนแผ่นที่ใช้จะขึ้นอยู่กับอัตราการำหล คุณสมบัติกายภาพของของไหล
ความดันลดและอุณหภูมิเข้า ออกที่ต้องการ
โดยลักษณะที่แผ่นจะเป็นลอนซึ่งจะก่อให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วนหรือพุ่งพล่านและทนความดันได้สูง
ชุดแผ่นและเฟรมอันแขวนอยู่บนคานแขวนบน และตั้งอยู่บนคานรับล่าง
ซึ่งคานทั้งสองจะติดอยู่กับขาตั้งข้างหลัง โดยมีท่อเข้า-ออกอยู่บนเฟรมหน้า
แต่อาจจะอยู่บนทั้งสองเฟรมก็ได้ ถ้ามีการจัดการไหลในชุดแผ่นมากกว่าหนึ่งรอบ
แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน
ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นนี้เป็นชิ้นส่วนสำคัญทำให้ PHE
ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และประหยัดพลังงานนั้น คือ
ลักษณะที่เป็นลอนฟูกของแผ่น PHE
จะก่อให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วนและทนความดันได้สูง
ปะเก็น ทำหน้าที่ชีลระหว่างแผ่น
PHE
และเป็นตัวกำหนดทิศทางการไหลของของไหลให้ไหลสลับกันระหว่างแผ่น
นอกจากนี้บริเวณช่องว่างระหว่างปะเก็นที่แบ่งทิศทางการำหลก็จะมีปะเก็นที่มีรูระบายเพื่อป้องกันของไหลไหลปะปนกัน
กรณีที่มีการรั่วไหล วัสดุที่ใช้ทำปะเก็นจะพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพของของไหล
อุณหภูมิ และความดัน และจะต้องเป็นวัสดุพวกยืดหยุ่นได้
เฟรม จะประกอบด้วยเฟรมหน้าและเฟรมอัด ทำหน้าที่ประกอบชุดแผ่น
PHE
เข้าด้วยกันโดยมีคาดแขวนบนและคานรับล่างเป็นตัวประคองให้ประกอบกันเป็นชุด
ความแข็งแรงของเฟรมเกิดจากการยึดเฟรมด้วยสลักยึด
ดังนั้นจึงทำให้สามารถถอดประกอบชิ้นส่วนเมื่อมีการเพิ่มหรือลดขนาดความจุของ
PHE เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงหรือตรวจซ่อม และทำความสะอาด
ประโยชน์จากการใช้
Plate Heat Exchanger
|
ได้ค่าถ่ายความร้อนมากขึ้น 5 เท่า
ด้วยลักษณะของแผ่นสองรูปแบบ
คือ แบบลายกระดาษซักผ้า ลักษณะนี้จะสร้างการำหลแบบปั่นป่วน
โดยการเปลี่ยนทิศทางการไหลและความเร็ว ส่วนแผ่นลายก้างปลา เมื่อประกอบเข้าด้วยกัน
จะมีจุสัมผัสของส่วนนูนทำให้เกิดการไหลแบบควงสว่านขึ้น
ลักษณะทั้งสองรูปแบบ
จะสร้างการไหลแบบปั่นป่วน ซึ่งจะขจัดการเกิดตะกรันได้
|
ประโยชน์ได้รับจากลักษณะของ Plate Heat Exchanger
มีดังต่อไปนี้ |
รูปแบบ |
ประโยชน์ |
ผลที่ได้ |
- ลักษณะของ PHE |
-
ให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนสูง และน้ำหนักเบา
|
- ลดต้นทุน |
- โครงสร้างถอดเปลี่ยนได้ |
- ปรับปรุงได้ |
- ใช้ฐานรองรับขนาดเล็ก
= ลดค่าก่อสร้าง |
- มี Frame
หน้าตั้งอยู่กับที่ส่วน Frame
อัดเลื่อนได้
|
- ง่ายต่อการตรวจสอบแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน
|
-
ง่ายต่อการปรับให้ใช้งานได้หน่วยหน้าที่ |
- มีจุดสัมผัสระหว่างแผ่นโลหะ |
- เกิดการสั่นน้อยที่สุด |
-
ลดเวลาหยุดเครื่องจักร
=
ค่าใช้จ่ายในการซ่อมและและการใช้งานต่ำลง
|
|
การเปรียบเทียบระหว่าง
Plate Heat Exchanger กับ
Shell-and-Tube Heat Exchanger
|
Plate Heat Exchanger |
Shell-and-Tube Heat Exchanger |
- อุณหภูมิข้ามกัน
- ทำอุณหภูมิใกล้ที่สุด
- ใช้งานได้หลายหน้าที่
- การต่อท่อเข้า-ออก
- อัตราส่วนการแลกเปลี่ยน
ความร้อน
- อัตราส่วนน้ำหนักขณะใช้งาน |
ทำได้
10 C (20 F)
ทำได้
ทิศทางเดียว (บนเฟรมหน้า)
3 5
1 |
ทำไม่ได้
50 C (100 F)
ทำไม่ได้
หลายทิศทาง
1
3 - 10 |
|