เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของหม้อน้ำ "ชีวิต" ของหน่วยทำความร้อนขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพ มาดูกันว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อนตัวใดที่จะรับประกันการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำและยืดอายุการใช้งาน
ผลรวมของหมวดหมู่นี้คืออะไร
แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนเป็นระบบที่ซับซ้อนทางเทคนิคที่ถ่ายเทพลังงานระหว่างน้ำหล่อเย็นร้อนและเย็น ในทางปฏิบัติ ของเหลวและไอระเหยถูกใช้สำหรับสิ่งนี้ ซึ่งมักจะเป็นก๊าซ เบสที่เป็นของแข็ง
กล่าวอีกนัยหนึ่ง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีแหล่งความร้อนของตัวเอง และการทำงานของมันมาจากพลังงานที่มาจากระบบทำความร้อนแบบรวมศูนย์ นั่นคือหม้อไอน้ำหรือเตาไม่อยู่ในหน่วยของหมวดหมู่นี้ตามคำจำกัดความ อย่างไรก็ตาม ม้านั่งหรือโล่ที่สะท้อนความร้อนของก๊าซไอเสียจากเตาถือได้ว่าเป็นตัวอย่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากจะทำให้อากาศในห้องร้อนขึ้น
ประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานที่นี่ขึ้นอยู่กับสิ่งต่อไปนี้:
- ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสภาพแวดล้อม (การมีอยู่ของความแตกต่างที่สำคัญทำให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานที่น่าประทับใจมากขึ้น)
- พื้นที่สัมผัสของแต่ละสื่อด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
- ตัวชี้วัดการนำความร้อนของวัสดุก่อสร้าง
อันที่จริงแล้ว ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับน้ำร้อนจากความร้อนสามารถแทนด้วยท่อใดๆ ที่ใช้เพื่อถ่ายเทสื่อทำงานเฉพาะซึ่งมีอุณหภูมิแตกต่างจากของพื้นที่โดยรอบ
ประเภท
หนึ่งในเกณฑ์ที่กำหนดเมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของแผนบางอย่างไม่ได้เป็นเพียงลักษณะของสารหล่อเย็นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณภาพของมันด้วย หากควรใช้น้ำอ่อนหรือน้ำบริสุทธิ์ทางเคมีเป็นสื่อกลางในการทำงาน ควรเลือกใช้โครงสร้างเพลทแบบประสาน เช่นเดียวกับการใช้สารหล่อเย็นที่ไม่ทิ้งคราบใดๆ บนผนังของโครงสร้าง เช่น แอลกอฮอล์ ฟรีออน หรือเอทิลีนไกลคอล
เมื่อพูดถึงจุดให้ความร้อนขนาดใหญ่ เช่น โรงต้มน้ำ คุณมักจะเห็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับน้ำร้อนจากเครื่องทำความร้อนแบบยุบได้ การใช้วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวสามารถอธิบายได้ด้วยสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีคุณภาพต่ำ ซึ่งใช้ในเครือข่ายการทำความร้อนแบบรวมศูนย์
ความเรียบง่ายของการออกแบบแผ่นลามิเนตที่ยุบได้ช่วยให้บำรุงรักษาได้สะดวก โดยเฉพาะการถอดประกอบอย่างรวดเร็วในระหว่างจำเป็นต้องถอดสเกลออกจากช่องภายใน ในขณะเดียวกัน แม้แต่ช่างฝีมือที่ไม่มีประสบการณ์ก็สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้ ไม่ว่าจะเป็นหน้าแปลนหรือวาล์ว
ตามวิธีการถ่ายเทพลังงาน ควรเน้นที่การผสมและการแลกเปลี่ยนความร้อนที่พื้นผิวเพื่อให้ความร้อน ครั้งแรกทำงานตามหลักการของการกระจายพลังงานในการสัมผัสโดยตรงระหว่างตัวพาความร้อนแต่ละตัว ประเภทที่สองถ่ายเทพลังงานผ่านเพลตโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงระหว่างสื่อทำงาน
หากจำเป็นต้องใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนเป็นส่วนประกอบสำหรับทำน้ำร้อนในสระน้ำหรือเป็นเครื่องทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม ขอแนะนำให้ใช้เพลทและชุดประสานเพื่อการนี้ การออกแบบดังกล่าวช่วยให้ถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวสองชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
วัสดุ
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนในบ้านสามารถทำจากเหล็กหรือแผ่นเหล็กหล่อ เชื่อมต่อด้วยการบัดกรีด้วยทองแดงหรือบัดกรีนิกเกิล โครงสร้างประสานทองแดงเป็นเรื่องปกติในระบบทำความร้อนแบบรวมศูนย์ ในขณะเดียวกัน ระบบซึ่งองค์ประกอบต่างๆ เชื่อมต่อกันโดยใช้นิกเกิล ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของพื้นที่อุตสาหกรรม และหากจำเป็น ให้ทำงานกับสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวทางเคมี
เหล็กหล่อ
ให้ความสำคัญกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเหล็กหล่อ คุณควรใส่ใจกับบางประเด็น:
- น้ำหนักสะใจพอสมควรจะต้องนำมาพิจารณาในการพัฒนาโครงการสำหรับการจัดห้องหม้อไอน้ำ สำหรับการนำโครงสร้างดังกล่าวเข้าสู่ระบบทำความร้อนของบ้านส่วนตัวควรแยกส่วนหลังออกเป็นส่วนเล็ก ๆ จำนวนช่องควันขั้นต่ำที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์เผาไหม้
- หน่วยเหล็กหล่อมีความโดดเด่นด้วยความเป็นไปได้ของการขนส่งแบบแยกส่วนในรูปแบบถอดประกอบ ซึ่งสะดวกสำหรับการติดตั้งและการบำรุงรักษาในภายหลัง
- แม้จะน้ำหนัก แต่วัสดุค่อนข้างบอบบาง ดังนั้นในระหว่างการขนส่งและการติดตั้งควรหลีกเลี่ยงผลกระทบทางกลต่อองค์ประกอบโครงสร้าง อันตรายอีกประการหนึ่งคือการช็อกจากความร้อน หากวางสื่อเย็นสำหรับการทำงานในปริมาณที่น่าประทับใจลงในยูนิตที่ไม่เย็นลงอย่างกะทันหัน ผนังของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอาจแตกได้
- เหล็กหล่อไวต่อการกัดกร่อนทั้งแบบเปียกและแบบแห้ง ครั้งแรกเกิดขึ้นจากการสัมผัสกับวัสดุของกรดคอนเดนเสท ส่วนที่สองค่อยๆ ปกคลุมพื้นผิวของโครงสร้างในรูปแบบของฟิล์มกันสนิมตามการใช้งาน เนื่องจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนในบ้านส่วนตัวที่ทำจากเหล็กหล่อมีผนังหนา กระบวนการเหล่านี้จึงอาจใช้เวลาหลายปี
- ระบบดังกล่าวร้อนขึ้นเป็นเวลานาน แต่เย็นลงช้ามาก ซึ่งช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงได้อย่างมากและเพิ่มประสิทธิภาพของการทำความร้อนในพื้นที่
เหล็ก
การมี "หัวใจ" ที่เป็นเหล็กไม่ได้ทำให้ระบบมีน้ำหนักมาก ดังนั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนน้ำเพื่อให้ความร้อนที่ทำจากวัสดุนี้มักจะเคยให้บริการพื้นที่ขนาดใหญ่
สำหรับความสะดวกในการติดตั้งโครงสร้างเหล็ก การประกอบขั้นสุดท้ายไม่เหมือนกับหน่วยเหล็กหล่อ เกิดขึ้นในโรงงาน โมโนบล็อกแบบชิ้นเดียวค่อนข้างยากที่จะนำเข้ามาในห้องที่คับแคบ นอกจากนี้ การประกอบจากโรงงานยังทำให้การซ่อมแซมและบำรุงรักษาระบบยุ่งยากอีกด้วย
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำจากเหล็กที่ติดตั้งอยู่ในเตาหลอมซึ่งได้รับความเสียหายอย่างร้ายแรง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะฟื้นคืนชีพที่บ้าน คุณต้องใช้วิธีรื้อระบบทั้งหมดแล้วส่งไปที่โรงงานอุตสาหกรรมเพื่อทำการซ่อมแซม หรือกำจัดโครงสร้างโดยการเปลี่ยนใหม่
ในเวลาเดียวกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยน้ำเพื่อให้ความร้อนที่ทำจากเหล็กไม่กลัวความร้อนช็อกหรือความเค้นทางกลที่มีนัยสำคัญ วัสดุมีอัตราความยืดหยุ่นสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหันได้ดี อย่างไรก็ตาม การสัมผัสกับความหนาวเย็นหรือความร้อนจัดเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดรอยร้าวเล็กๆ ในรอยเชื่อมได้
ถ้าเราพูดถึงความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจากเหล็กจะอยู่ภายใต้อิทธิพลของเคมีไฟฟ้าเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งอย่างรวดเร็วด้วยการสัมผัสกับสื่อที่ก้าวร้าวเป็นเวลานานผนังบาง ๆ จะถูกสึกกร่อนจากสนิม ในขณะเดียวกัน อายุการใช้งานของระบบสามารถลดลงอย่างเป็นระบบได้ 5 ถึง 15 ปี ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตจึงมักจะหุ้มผนังด้านในของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยเหล็กด้วยเหล็กหล่อ
ระบบที่ทำจากวัสดุนี้ร้อนขึ้นเกือบจะในทันทีและเย็นลงอย่างรวดเร็วเช่นกัน แม้จะสะดวกชัดเจนหากจำเป็นการทำความร้อนในพื้นที่อย่างรวดเร็วคุณสมบัตินี้มีข้อเสียด้านลบ ดังนั้น ผลกระทบของความล้าของโลหะในบางส่วนของโครงสร้างอาจนำไปสู่ความเสียหายเล็กน้อย
วิธีคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
การคำนวณด้วยตนเองเป็นหนึ่งในคำถามที่พบบ่อยที่สุดจากผู้บริโภค ในความเป็นจริง มันยากมากที่จะรับมือกับงานนี้ เนื่องจากผู้ผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพยายามซ่อนความลับของการพัฒนาของตนเองจากบุคคลภายนอก ซึ่งรวมถึงผู้ใช้
ด้วยเหตุผลข้างต้น การค้นหาการใช้พลังงานที่แท้จริงของการถ่ายเทความร้อนทำได้ยาก หากตัวบ่งชี้นี้จงใจต่ำ ดังนั้นประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะไม่เพียงพอต่อความต้องการที่มีอยู่
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ มักจะจำเป็นต้องติดตั้งเครื่องขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เพื่อลดจำนวนแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้โปรแกรมคำนวณพิเศษที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ทำความร้อนอย่างจริงจังทุกรายมี
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนด้วยมือของคุณเอง
การออกแบบที่มีประสิทธิภาพซึ่งจะรับมือกับฟังก์ชั่นการถ่ายเทความร้อนด้วยมือของคุณเองได้อย่างไร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะกลับไปใช้คำจำกัดความที่เป็นปกติสำหรับอุปกรณ์ในหมวดหมู่นี้ ปรากฎว่าการประกอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบง่าย ๆ ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้ท่อโลหะม้วนเป็นวงแหวนแล้ววางลงในภาชนะที่เติมน้ำ
การนำทางออกและทางเข้าของท่อออกมาภายนอก เป็นไปได้ที่จะได้รับการออกแบบการทำงานที่จะให้ความร้อนหรือเย็นของเหลวทำงาน ขึ้นอยู่กับความต้องการที่มีอยู่
แลกเปลี่ยนความร้อนแจ็คเก็ตน้ำ
นอกจากระบบคดเคี้ยวแล้ว คุณยังสามารถทำเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เรียกว่า "แจ็คเก็ตน้ำ" ได้อีกด้วย ระบบดังกล่าวทำงานโดยอาศัยหลักการกระจายพลังงานระหว่างภาชนะที่ปิดสนิทหลายตู้ที่วางซ้อนกัน
การแลกเปลี่ยนความร้อนตามหลักการนี้ประสบความสำเร็จในหม้อไอน้ำเชื้อเพลิงแข็งขนาดเล็ก แม้จะมีความเรียบง่ายในการออกแบบ แต่ข้อเสียของระบบดังกล่าวคือการมีแรงดันใช้งานที่ค่อนข้างต่ำซึ่งหน่วยเหล่านี้ได้รับการออกแบบ นอกจากนี้ การผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้หลักการของ "แจ็คเก็ตน้ำ" ควรดำเนินการโดยช่างเชื่อมที่มีประสบการณ์ การออกแบบและประกอบระบบดังกล่าวค่อนข้างมีปัญหาจากวัสดุชั่วคราวโดยไม่ต้องมีทักษะที่เหมาะสม
ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนบอร์ดหลอด
ตัวเลือกที่ยากที่สุดสำหรับการผลิตเองอาจเป็นระบบที่เรียกว่า "บอร์ดหลอด" คำจำกัดความนี้ถูกกำหนดให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบโฮมเมดที่มีการเชื่อมต่อท่อแบบขยายจำนวนมาก
หน่วยดังกล่าวนำเสนอในรูปของภาชนะปิดสนิทสามตู้ สองอันวางอยู่บนขอบตรงข้ามของโครงสร้างและเชื่อมต่อตัวนำโลหะของสื่อการทำงานซึ่งบานปลายของภาชนะดังกล่าว การแลกเปลี่ยนความร้อนดำเนินการในส่วนที่สาม - กลาง - เนื่องจากการเคลื่อนที่ของตัวกลางการทำงานที่เป็นของเหลวระหว่างถังผ่านท่อ
ค้นหาทางเลือกอื่น
หากไม่มีวิธีการประกอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยตนเองโดยใช้วิธีการข้างต้น คุณสามารถลองหาวัสดุสำหรับการผลิตระบบในอนาคตในตู้เสื้อผ้าของคุณเองหรือในหลุมฝังกลบ ตัวอย่างเช่น ราวแขวนผ้าเช็ดตัวแบบอุ่นแบบเก่าจะเป็นทางออกที่ดีในการสร้างอุปกรณ์ในรูปแบบของขดลวด หม้อน้ำในครัวเรือนที่ไม่รั่วไหลก็จะใช้งานได้เช่นกัน
สำหรับการใช้หม้อน้ำจากเตาในรถยนต์ อันที่จริง พวกมันสามารถใช้เป็นองค์ประกอบความร้อนได้ทันที โดยการรวมแต่ละยูนิตเข้ากับอแดปเตอร์เพื่อเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน
สามารถสร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพโดยใช้เครื่องทำน้ำอุ่นแบบเก่า ในกรณีนี้ คุณไม่จำเป็นต้องทำซ้ำเกือบทุกอย่าง
ในที่สุด
อย่างที่คุณเห็น หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นแทบจะเหมือนกันทุกที่ หน่วยดังกล่าวสามารถทำงานได้ทั้งสำหรับการทำความร้อนและความเย็นของสื่อการทำงาน: แก๊ส ของเหลว หรือของแข็ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงาน
เมื่อเลือกวิธีแก้ปัญหาจากโรงงาน มีหลายอย่างที่มอบหมายให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และในกรณีของการประกอบตัวเองนั้น ขึ้นอยู่กับจินตนาการทางวิศวกรรมของอาจารย์