ความแตกต่างระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพลทและครีบเกลียว

เป็นที่คิดกันมานานแล้วว่าการออกแบบครีบเกลียวเป็นทางเลือกเดียวสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต้องการวัสดุที่มีน้ำหนักมาก อายุการใช้งานที่ยาวนาน และความทนทานโดยรวม คิดว่าคอยล์ครีบเพลทเปราะบางเกินไปสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภท แต่ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา เป็นเรื่องปกติมากขึ้นที่จะเห็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบจานที่ใช้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

ไม่ได้หมายความว่าคอยล์ครีบเพลทได้เข้ามาแทนที่ครีบเกลียวแล้ว ยังคงมีการใช้งานมากมายที่คอยล์ครีบเกลียวเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด แต่กระบวนการใหม่ที่ช่วยให้สามารถทำสิ่งต่างๆ เช่น เกจครีบที่หนักกว่าได้ หมายความว่าตัวเลือกครีบเพลทได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่ก่อนหน้านี้มีเพียงโครงสร้างครีบเกลียวเท่านั้นที่ได้รับการพิจารณา

ในโพสต์นี้ เราจะพูดถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งสองประเภท - รายละเอียดบางประการเกี่ยวกับวิธีการสร้างและข้อดีของแต่ละประเภท

ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบเพลท ท่อจะถูกสอดผ่านชุดของ “ครีบ” ที่เป็นโลหะ ครีบเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยใช้ม้วนอย่างต่อเนื่องของโลหะ (0.004” ถึง 0.032”) เช่น ทองแดงหรืออะลูมิเนียม ซึ่งป้อนผ่านเครื่องอัดที่เจาะรูสำหรับท่อและตัดแผ่นให้ได้ขนาด เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แท่นพิมพ์จึงใช้แม่พิมพ์หลายประเภท ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดค่าครีบต่อนิ้ว (FPI) ระยะห่างระหว่างท่อต่อท่อ และเส้นผ่านศูนย์กลางท่อได้หลากหลาย

จากนั้นจึงสอดท่อเข้าไปในครีบ จากนั้น ท่อจะถูกขยายเพื่อสร้างการยึดเกาะที่มั่นคงภายในครีบเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนระหว่างท่อและครีบให้สูงสุด ซึ่งสามารถทำได้โดยผ่านกระบวนการทางกลหรือโดยการใช้น้ำที่มีแรงดัน

1. ตัวเลือกวัสดุที่หลากหลาย: ในคอยล์ครีบเพลท ครีบสามารถทำจากวัสดุจำนวนเท่าใดก็ได้ ตัวอย่างที่ได้รับความนิยมบางส่วน ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม เหล็กกล้าคาร์บอน และเหล็กกล้าไร้สนิม โดยมีวัสดุอย่างทองแดง-นิกเกิล พบไม่บ่อยนักแต่ก็ไม่เคยได้ยินมาก่อน

2. ความเป็นไปได้ในการกำหนดค่าพื้นผิวครีบที่หลากหลาย: ครีบสามารถสร้างได้โดยใช้รูปแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพที่หลากหลาย ซึ่งทำสิ่งต่างๆ เช่น เพิ่มความปั่นป่วนของอากาศ หรือทำให้คอยล์ทำความสะอาดง่ายขึ้น ท่ามกลางฟังก์ชันอื่นๆ พื้นผิวครีบยอดนิยมบางส่วน ได้แก่:

ครีบลูกฟูก

ครีบคลื่นไซน์

ครีบหอกยกขึ้น

ครีบบานเกล็ด

3. ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน: คอยล์ครีบเพลทสามารถให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนด้านอากาศได้ดีกว่าที่ได้จากครีบที่พันเกลียว เนื่องจากพื้นที่ผิวรองที่ใหญ่กว่า ซึ่งหมายความว่าพลังงานถูกถ่ายโอนผ่านคอยล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

4. ความแปรปรวนของความหนาแน่นของครีบ: การออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของครีบแบบเพลททำให้มีความหนาแน่นของครีบได้หลากหลาย โดยมีช่วงปกติที่ 1 ถึง 25 FPI คอยล์ที่มีครีบพันเกลียวมาตรฐานมีแนวโน้มที่จะถูกจำกัดมากขึ้นในพื้นที่นี้ โดยที่ 4 ถึง 13 FPI เป็นช่วงปกติ แต่ครีบพันเกลียวบางอันที่มีความสูงของครีบต่ำมากสามารถบรรลุ FPI ได้มากกว่ามาก

ครีบเกลียว

เรียกอีกอย่างว่าการออกแบบครีบแบบเกลียว ครีบที่พันเป็นเกลียวนั้นโดยพื้นฐานแล้วก็คือครีบรูปเกลียวที่พันรอบท่อ ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบครีบแผ่นซึ่งต้องใช้ท่อหลายท่อที่ผ่านครีบทั่วไป ครีบที่พันเป็นเกลียวนั้นเกี่ยวข้องกับแต่ละท่อที่ล้อมรอบด้วยครีบเกลียวตลอดความยาว

ข้อดี

1. ศักยภาพในการเปลี่ยนง่าย: ต่างจากการออกแบบครีบเพลทตรงที่การถอดและเปลี่ยนส่วนประกอบแต่ละชิ้นอาจประหยัดน้อยกว่าการเปลี่ยนคอยล์ทั้งหมด การออกแบบที่พันเกลียวบางแบบทำให้สามารถถอดท่อออกได้ง่ายหากเสียหาย 

2. การสัมผัสและการยึดเกาะระหว่างครีบต่อท่อที่ดีมาก (โดยเฉพาะเมื่อใช้วิธีครีบแบบฝัง): มีหลายวิธีที่ใช้ในการสร้างท่อครีบที่ห่อด้วยเกลียว วิธีครีบแบบฝังจะสร้างพันธะระหว่างครีบต่อท่อที่ดีที่สุด และสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ในขณะที่ตัวเลือกแบบ edge-wound และ L-foot นั้นเหมาะกว่าสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า

• แผลที่ขอบ – แถบของวัสดุครีบถูกพันไว้บนท่อในแนวตั้งฉาก ทำให้เกิดครีบเกลียวต่อเนื่องตลอดความยาวของท่อ ครีบและท่อเชื่อมต่อกันด้วยแรงตึง

• แบบพันหรือ "L" - ตีนผี - แถบของวัสดุครีบจะวางบนท่อในลักษณะที่ส่วนหนึ่งของแถบครีบงอ 90° วางขนานกับท่อ ทำให้เกิด "เท้า" ตีนผีนี้จะเพิ่มพื้นที่สัมผัสของครีบกับท่อ ทำให้มีการถ่ายเทความร้อนเพิ่มเติม วิธีนี้ยังอาศัยพันธะตึงด้วย

• แบบฝัง: สำหรับวิธีนี้ จะมีการไถร่องบนพื้นผิวของท่อและแถบครีบจะถูกพันเข้าไปในร่อง ขอบของร่องจะถูกดันกลับลงไปเหนือขอบของครีบเพื่อล็อคครีบให้เข้าที่ วิธีนี้ทำให้วัสดุท่อเกิดพันธะกับครีบ ซึ่งเป็นพันธะที่คงอยู่แม้ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

3. ตัวเลือกวัสดุเพิ่มเติมที่อุณหภูมิสูง: สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิอากาศระหว่าง 400 ถึง 700° F ครีบที่พันเป็นเกลียวที่ทำจากอลูมิเนียมและเหล็กนั้นเป็นไปได้ ในขณะที่ขดลวดครีบแบบเพลทจะต้องใช้ครีบและท่อที่เป็นเหล็กเมื่อทำงานที่อุณหภูมิดังกล่าว