
|
|
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 |
ที่มา : เอกสารเผยแพร่ความรู้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย |