การเครื่องเป่าลมเย็นเป็นอุปกรณ์ทำลมแห้งแบบอัดที่ใช้หลักการทางฟิสิกส์ในการทำให้ความชื้นในอากาศอัดแข็งตัวต่ำกว่าจุดน้ำค้าง ควบแน่นเป็นน้ำเหลวจากอากาศอัดและระบายออก ในทางทฤษฎี อุณหภูมิจุดน้ำค้างของน้ำจะถูกจำกัดด้วยจุดเยือกแข็งของน้ำ โดยอาจอยู่ที่ประมาณ 0 องศาฟาเรนไฮต์ แต่ในทางปฏิบัติ อุณหภูมิจุดน้ำค้างของเครื่องทำลมแห้งแบบแช่แข็งที่ดีสามารถสูงถึง 10 องศาฟาเรนไฮต์
ตามความแตกต่างระหว่างตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องทำอากาศเย็นปัจจุบันมีเครื่องทำลมแห้งสองประเภทที่มีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อและแบบแผ่น (เรียกว่าแบบแผ่น) ในท้องตลาด ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย โครงสร้างที่กะทัดรัด ประสิทธิภาพความร้อนสูง และไม่มีมลพิษทุติยภูมิ เครื่องทำลมแห้งแบบฮีตเตอร์จึงกลายเป็นกระแสหลักของตลาดเครื่องทำลมแห้ง อย่างไรก็ตาม การออกแบบและการใช้งานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อแบบเก่ายังมีข้อเสียหลายประการ ประสิทธิภาพหลักๆ มีดังนี้:
1. ปริมาณมหาศาล:
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อโดยทั่วไปจะมีโครงสร้างทรงกระบอกแนวนอน เพื่อให้เข้ากับรูปร่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การออกแบบทั้งหมดของเครื่องทำความเย็นและเครื่องอบแห้งจึงสามารถทำตามกลไกของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้เท่านั้น ดังนั้นตัวเครื่องจึงมีขนาดใหญ่ แต่พื้นที่ภายในค่อนข้างว่างเปล่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ขนาดกลางและขนาดใหญ่ พื้นที่ภายในเครื่องทั้งหมด 2/3 เกินความจำเป็น ทำให้เกิดการสิ้นเปลืองพื้นที่โดยไม่จำเป็น
2. โครงสร้างเดี่ยว:
โดยทั่วไปแล้วเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อจะใช้การออกแบบแบบหนึ่งต่อหนึ่ง กล่าวคือ เครื่องทำลมแห้งที่มีความสามารถในการประมวลผลสอดคล้องกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีความสามารถในการประมวลผล ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อจำกัดในกระบวนการผลิตและไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้อย่างยืดหยุ่น การนำเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตัวเดียวกันมาใช้สร้างเครื่องทำลมแห้งที่มีความสามารถในการประมวลผลต่างกัน ย่อมนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของวัตถุดิบคงคลังอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
3. ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยเฉลี่ย
ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 85% ดังนั้นจึงจำเป็นต้องบรรลุผลการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสม การออกแบบระบบทำความเย็นทั้งหมดจะต้องเพิ่มขึ้นมากกว่า 15% โดยอิงจากการคำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่จำเป็น ซึ่งจะทำให้ต้นทุนระบบและการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น
4. ฟองอากาศในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อ
โครงสร้างครีบสี่เหลี่ยมและเปลือกวงกลมของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อทำให้แต่ละช่องมีช่องระบายความร้อนที่ไม่ได้รับความร้อน ทำให้เกิดฟองอากาศ แผ่นกั้นของเครื่องระเหยช่วยให้อากาศอัดบางส่วนระบายออกได้โดยไม่ต้องมีการแลกเปลี่ยนความร้อน การทำเช่นนี้จำกัดจุดน้ำค้างของก๊าซผลิตภัณฑ์ และการเพิ่มความสามารถในการทำความเย็นไม่ได้ช่วยแก้ปัญหานี้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น จุดน้ำค้างความดันของเครื่องทำแห้งแบบครีบท่อโดยทั่วไปจึงสูงกว่า 10°C ซึ่งไม่สามารถไปถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่ 2°C ได้
5. ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ
ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อครีบโดยทั่วไปทำจากท่อทองแดงและครีบอลูมิเนียม โดยวัสดุเป้าหมายคือก๊าซอัดธรรมดาและก๊าซที่ไม่กัดกร่อน เมื่อนำไปใช้ในโอกาสพิเศษบางประเภท เช่น เครื่องอบแห้งแบบทำความเย็นทางทะเล เครื่องทำความเย็นและอบแห้งด้วยก๊าซชนิดพิเศษ เป็นต้น มักเกิดการกัดกร่อน ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก หรืออาจไม่สามารถใช้งานได้เลย
เมื่อพิจารณาจากคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อที่กล่าวถึงข้างต้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสามารถทดแทนข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ คำอธิบายเฉพาะมีดังนี้:
1. โครงสร้างกะทัดรัดและขนาดเล็ก
ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นมีโครงสร้างทรงสี่เหลี่ยมและใช้พื้นที่น้อย สามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ทำความเย็นภายในเครื่องได้อย่างยืดหยุ่น โดยไม่สิ้นเปลืองพื้นที่มากเกินไป
2. โมเดลมีความยืดหยุ่นและเปลี่ยนแปลงได้
แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถประกอบได้ในลักษณะโมดูลาร์ นั่นคือ สามารถรวมเข้ากับความสามารถในการประมวลผลที่ต้องการได้ในลักษณะ 1+1=2 ซึ่งทำให้การออกแบบเครื่องจักรทั้งหมดมีความยืดหยุ่นและเปลี่ยนแปลงได้ และสามารถควบคุมสินค้าคงคลังวัตถุดิบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
3. ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนสูง
ช่องไหลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นมีขนาดเล็ก ครีบแผ่นเป็นรูปคลื่น และการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดมีความซับซ้อน แผ่นขนาดเล็กสามารถมีพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนที่กว้างขึ้น ทิศทางการไหลและอัตราการไหลของของไหลมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเพิ่มอัตราการไหลของของไหล การรบกวนจึงสามารถไหลแบบปั่นป่วนได้แม้อัตราการไหลที่ต่ำมาก ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ ของไหลทั้งสองจะไหลเข้าทางท่อและทางเปลือกตามลำดับ โดยทั่วไปการไหลจะเป็นแบบไหลขวาง และค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไขความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยแบบลอการิทึมมีค่าน้อย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นส่วนใหญ่เป็นแบบกระแสร่วมหรือกระแสสวนทาง และค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไขมักจะอยู่ที่ประมาณ 0.95 นอกจากนี้ การไหลของของไหลเย็นและของไหลร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นจะขนานกับพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยไม่มีการไหลแบบบายพาส ทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลายเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีขนาดเล็ก ซึ่งอาจต่ำกว่า 1°C ดังนั้น จุดน้ำค้างแรงดันของเครื่องอบแห้งแบบทำความเย็นที่ใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นอาจต่ำได้ถึง 2°C
4. ไม่มีมุมตายของการแลกเปลี่ยนความร้อน โดยพื้นฐานแล้วบรรลุการแลกเปลี่ยนความร้อน 100%
ด้วยกลไกที่เป็นเอกลักษณ์ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นทำให้ตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนสัมผัสกับพื้นผิวแผ่นได้อย่างเต็มที่ โดยไม่มีมุมตายของการแลกเปลี่ยนความร้อน ไม่มีรูระบายน้ำ และไม่มีการรั่วไหลของอากาศ ดังนั้น อากาศอัดจึงสามารถแลกเปลี่ยนความร้อนได้ 100% รับประกันความเสถียรของจุดน้ำค้างของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
5. ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี
ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นทำจากโครงสร้างอะลูมิเนียมอัลลอยหรือสเตนเลสสตีล ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี และยังช่วยป้องกันมลภาวะทางอากาศอัดได้อีกด้วย จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานพิเศษต่างๆ ได้หลากหลาย เช่น เรือเดินทะเล ก๊าซกัดกร่อน อุตสาหกรรมเคมี และอุตสาหกรรมอาหารและยาที่มีข้อกำหนดเข้มงวดมากขึ้น
เมื่อรวมคุณสมบัติข้างต้นเข้าด้วยกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นจึงมีข้อได้เปรียบเหนือชั้นของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและครีบ เมื่อเทียบกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและครีบแล้ว ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสามารถประหยัดได้ถึง 30% ภายใต้กำลังการผลิตที่เท่ากัน ดังนั้น การกำหนดค่าระบบทำความเย็นของเครื่องจักรโดยรวมจึงลดลง 30% และลดการใช้พลังงานได้มากกว่า 30% และลดปริมาตรของเครื่องจักรโดยรวมได้มากกว่า 30%
จอแสดงผลเครื่องเป่าลมเย็นแบบเปลี่ยนแผ่นแปลงความถี่ล่าสุด
เวลาโพสต์: 15 พฤษภาคม 2566
