เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน: ชนิด, หลักการทำงาน, ขอบเขต

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

หลักการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้สื่อหมุนเวียนความร้อนถือว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการรักษาการทำงานของระบบทำความร้อน ระบบช่องทางการถ่ายเทพลังงานความร้อนที่จัดอย่างเหมาะสมนั้นต้องการค่าบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอ ตัวเลือกการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบดังกล่าวคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนซึ่งมีกระบวนการทำความร้อนและความเย็นแบบอื่น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร

การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทันสมัยให้กระบวนการสำหรับการถ่ายโอนพลังงานความร้อนโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดระหว่างสื่อปฏิบัติการ การแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นบ่อยที่สุดระหว่างของเหลวร้อนกับพื้นผิวโลหะเย็น ซึ่งในทางกลับกัน ผนังหมุนถ่ายเทความร้อนไปยังสื่อหมุนเวียนอื่น การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดการถ่ายโอนมวลที่มั่นคงซึ่งใช้ทั้งในสถานประกอบการอุตสาหกรรมและในการบริการภายในประเทศของบ้านส่วนตัว นอกจากการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างตัวกลางที่เย็นและตัวกลางที่ร้อนแล้ว เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนยังสามารถให้กระบวนการระเหย การทำให้แห้ง การหลอมเหลว และการควบแน่นด้วยการระบายความร้อน แทนที่จะใช้ความร้อนเป็นสื่อกลางในการทำงาน กระแสน้ำเย็นก็สามารถใช้ได้เช่นกัน ซึ่งเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการผลิตที่จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนของอุปกรณ์เป็นระยะ อย่างไรก็ตาม งานทำความร้อนมักจะเกี่ยวข้องกับการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงประเภทนี้สามารถเพิ่มระบบการระบายความร้อนได้ถึง 400-700 °C

คุณสมบัติของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน

การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในระดับพื้นฐานแบ่งออกเป็นพื้นผิวและการผสม ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงตัวแทนของกลุ่มอุปกรณ์พื้นผิวซึ่งมีลักษณะโดยข้อเท็จจริงที่ว่าสื่อที่ใช้งานสองตัว (กระแสความร้อนและกระแสเย็น) และผนังโลหะมีส่วนร่วมในกระบวนการทำงานซึ่งถ่ายเทพลังงานระหว่างการหมุนเวียน ฝูง ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน แผ่นโลหะสำหรับแยกจะถูกล้างเป็นช่วงๆ แต่ไม่ต่อเนื่อง สำหรับการเปรียบเทียบ เราสามารถยกตัวอย่างของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่พื้นผิวอีกตัวหนึ่ง - การพักฟื้น ในอุปกรณ์ดังกล่าว ขั้นตอนการทำงานเกี่ยวข้องกับการล้างผนังที่คล้ายกันอย่างต่อเนื่องด้วยความเย็นหรือความร้อนไหล

หลักการทำงานของเครื่อง

หน้าที่หลักของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะดำเนินการในขณะที่สัมผัสกับสื่อทำงานที่ทำงานอยู่ด้วยแผ่นโลหะที่แยกกระแส นั่นคือหลักการทำงานที่สำคัญคือการสะสมพลังงานจากของเหลวซึ่งปัจจุบันมีอุณหภูมิที่แตกต่างจากผนังแลกเปลี่ยนความร้อน โดยทั่วไปแล้ว ในรอบแรกของการทำงาน กระแสร้อนจะส่งผ่านและด้วยเหตุนี้จึงเก็บความร้อนไว้ในองค์ประกอบโลหะ และในรอบที่สองและรอบสุดท้าย สภาพแวดล้อมที่เย็นอยู่แล้วจะรับรู้ความร้อนนี้ หลักการสะสมของการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีการแยกตัวกลางที่ชัดเจนตามอุณหภูมิมีข้อดีที่สำคัญ ประการแรก ไม่จำเป็นต้องผสมวัสดุทำงานช่วยปรับปรุงคุณภาพขององค์ประกอบของสตรีม นี่เป็นปัจจัยสำคัญในเนื้อหาด้านเทคนิคและการปฏิบัติงานของการสื่อสาร ประการที่สอง ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ในทางกลับกัน ข้อดีเหล่านี้อยู่ติดกับข้อเสียของการออกแบบอย่างแยกไม่ออก การแยกกระแสขั้นพื้นฐานจะเพิ่มขนาดของอุปกรณ์ซึ่งบางครั้งบังคับให้ขยายส่วนไปป์ไลน์ในเครือข่ายการสื่อสารความร้อนแบบเก่า นอกจากนี้ การทำให้มั่นใจว่าฟังก์ชันการไหลเวียนต้องการการเพิ่มศักยภาพของพลังงาน ซึ่งแสดงให้เห็นความจำเป็นในการเชื่อมต่อสถานีสูบน้ำที่มีความจุสูง

น้ำยาหล่อเย็นมือสอง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนมีความอเนกประสงค์ในแง่ของความสามารถในการซ่อมบำรุงที่แตกต่างกันสภาพแวดล้อมการทำงาน เช่นเดียวกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอื่นๆ สารออกฤทธิ์ที่พบบ่อยที่สุดคือของเหลว-น้ำหรือสารป้องกันการแข็งตัว สารหล่อเย็นที่ใช้ในการดำเนินการทางเทคโนโลยีในการผลิตมีความหลากหลายมากขึ้น ไอน้ำ ส่วนผสมของแก๊ส ควันและไอเสียจากการเผาไหม้ใช้สำหรับให้ความร้อนและความเย็น อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนเดียวกันจะสามารถรองรับการทำงานกับตัวพาความร้อนที่แตกต่างกันได้ โดยหลักการแล้ว การออกแบบยอมให้มีความเป็นไปได้ทางทฤษฎีดังกล่าว แต่ในขั้นต้นแต่ละอินสแตนซ์จะต้องได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เนื่องจากทั้งอุณหภูมิสูงและของเหลวจะส่งผลเสียต่อโครงสร้างโลหะ

ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน

หน่วยดังกล่าวมีสองประเภท เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่มีการดำเนินการอย่างต่อเนื่องและเป็นระยะ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบต่อเนื่องคือหน่วยที่มีสารตัวเติมหมุนเวียนแบบเม็ด ระบบควบคุมสำหรับกระบวนการเคลื่อนย้ายตัวกลางทำงานช่วยให้หยุดการเคลื่อนที่ได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งสารหล่อเย็นจะรักษาการสัมผัสกับพื้นผิวที่ถูกล้าง อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชั่นของตัวควบคุมอัตโนมัติตามธรรมชาติสามารถทำได้ด้วยหัวฉีดเก็บความร้อนพิเศษ ในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนด้วยหัวฉีดแบบตายตัว ความเป็นไปได้ในการควบคุมการไหลมีจำกัดและขึ้นอยู่กับการตั้งค่าที่กำหนดโดยผู้ปฏิบัติงานโดยสิ้นเชิง สำหรับรุ่นที่มีการดำเนินการเป็นระยะ พวกเขามีโครงสร้างการกระจายที่ซับซ้อนของห้องที่มีตัวพาความร้อน อุปกรณ์ดังกล่าวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ แต่ยังต้องการฟังก์ชันการจ่ายไฟที่มีความรับผิดชอบมากขึ้นจากปั๊มหมุนเวียน

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแกนหลอมได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนรุ่นที่ทันสมัยที่สุดรุ่นหนึ่งในขณะนี้ ซึ่งบรรจุด้วยเกล็ดเลือดที่มีความหนาเฉลี่ย 20 มม. ในระบบนี้มีแกนหลอมเหลว ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีโลหะเหลวอยู่ภายใน ซึ่งจะปล่อยพลังงานความร้อนในช่วงที่หลอมละลายหรือตกผลึก ความร้อนแฝงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนด้วยหัวฉีดแบบเคลื่อนย้ายได้จะเพิ่มความจุความร้อนของวงจรเป็นสิบเท่าเมื่อเทียบกับหน่วยทั่วไปที่สร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการสะสมความร้อน ประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่อุณหภูมิสูงประเภทนี้จะพิจารณาจากพื้นที่ผิวจำเพาะของบรรจุภัณฑ์และความจุของการเก็บความร้อน

อุปกรณ์

หน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบต่างๆ ของอุปกรณ์ทำความร้อนที่มีการติดตั้งหม้อไอน้ำ เครื่องทำน้ำอุ่น ถังเก็บ หม้อไอน้ำ ฯลฯ สิ่งนี้ใช้กับส่วนส่วนตัวเป็นหลัก แต่ตัวชี้วัดทางเทคนิคและการปฏิบัติงานสูงสุดของอุปกรณ์นี้คือ เปิดเผยในภาคอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น การใช้งานเป้าหมายสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแบตช์ที่เกิดใหม่นั้นเกิดขึ้นจากโรงงานเหล็กและแก้ว ซึ่งจำเป็นต้องทำงานด้วยอุณหภูมิที่สูงมาก ตัวอย่างเช่น เครื่องทำความร้อนแบบลมที่เชื่อมต่อในสภาวะการทำงานดังกล่าวจะคำนวณสำหรับโหมดที่สูงถึง 1300 °C และอีกครั้ง เราสามารถพูดได้ไม่เพียงแค่สื่อของเหลวเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับส่วนผสมของก๊าซ ซึ่งเพิ่มข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับการทำงานของหน่วยดังกล่าว

สรุป

การดัดแปลงแบบสร้างใหม่ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการระบายความร้อนจำนวนหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ ที่โรงงานอุตสาหกรรมเดียวกันในปัจจุบันจึงสามารถดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีโดยใช้เชื้อเพลิงน้อยที่สุด ในขณะที่ยังคงรักษาอุณหภูมิการเผาไหม้ให้อยู่ในระดับสูง แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าหลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีฟังก์ชั่นสะสมนั้นไม่มีข้อเสียอย่างสมบูรณ์ จุดอ่อนของอุปกรณ์นี้รวมถึงความเป็นไปได้ที่จำกัดของการทำให้กระบวนการวิศวกรรมความร้อนเป็นอัตโนมัติ ขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์ที่ใหญ่ ตลอดจนความยากลำบากในการเชื่อมต่อโครงสร้างกับการสื่อสารหลักในการผลิต อีกสิ่งหนึ่งคือการออกแบบของตัวสร้างใหม่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยเห็นได้จากการปรากฏตัวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนรุ่นขั้นสูงที่มีแกนหลอมละลาย