เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Plate Heat Exchanger)คืออะไร
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Plate Heat Exchanger)คือ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดหนึ่งที่ใช้แผ่นโลหะเพื่อถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวสองชนิด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดแผ่นมีข้อได้เปรียบกว่าชนิดอื่น คือ การถ่ายเทความร้อนจะดีกว่าชนิดอื่น เนื่องจากของเหลวจะถูกสัมผัสกับพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่ามาก เนื่องจากของเหลวจะกระจายไปทั่วแผ่น และเพิ่มความเร็วของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมาก
ประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Plate Heat Exchanger)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น แบ่งประเภทตามการเชื่อมต่อแผ่น ได้ 2 ประเภท ดังนี้
1. Brazed plate heat exchanger
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นขนาดเล็ก โดยแต่ละแผ่นจะถูกเชื่อมต่อกัน ซึ่งมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูง ขนาดเล็กกระทัดรัดเหมาะกับการใช้งานในที่เล็ก ราคาถูก แต่มีข้อเสียคือ ไม่สามารถถอดแต่ละแผ่นมาทำความสะอาดได้ เหมาะกับการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องระบายอากาศขนาดเล็ก
2. Gasket plate heat exchanger
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นที่ใช้ปะเก็นระหว่างแผ่นเพลต นิยมใช้เชิงพาณิชย์ เนื่องจากสามารถถอดแต่ละแผ่นมาเพื่อทำความสะอาดได้เหมาะกับการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องระบายอากาศขนาดกลางและใหญ่
Plate Heat Exchanger มีหลักการทำงานอย่างไร
การนำเอาแผ่นถ่ายเทความร้อนหลายๆแผ่นมาเรียงกัน โดยให้ของไหลๆ ผ่านในช่องว่างแต่ละแผ่นสลับกัน โดยแต่แผ่นจะมีปะเก็น ซึ่งถูกกดจากเฟรมเป็นตัวซีล ดังนั้นของไหลทั้งสองชนิดจะไม่สัมผัสกันโดยตรง การถ่ายเทความร้อนจึงเกิดขึ้นจากการถ่ายเทผ่านพื้นที่หน้าตัดของแต่ละแผ่น
ส่วนประกอบสำคัญของ Plate Heat Exchanger
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ประกอบด้วยชุดแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน มีลักษณะเป็นลอนใช้เป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนของของไหลสองด้าน ชุดแผ่นนี้จะถูกประกอบอยู่ระหว่าง เฟรมหน้า และเฟรมอัด โดยมีชุดสลักยึดให้แน่นอีกที่หนึ่ง ซึ่งสามารถถอดสลักออกเพื่อทำการตรวจซ่อมและทำความสะอาดได้ แต่ละแผ่นจะมีปะเก็นอยู่รอบแผ่นทำหน้าที่ชีลระหว่างแผ่น และเป็นตัวกำหนดทิศทางการไหลของของไหลให้ไหลสลับกันระหว่างแผ่น และป้องกันไม่ให้ของไหลสองชนิดปะปนกัน การกำหนดจำนวนแผ่นที่ใช้จะขึ้นอยู่กับอัตราการไหล คุณสมบัติกายภาพของของไหล ความดันลดและอุณหภูมิเข้า – ออกที่ต้องการ โดยมีท่อเข้า-ออกอยู่บนเฟรมหน้า แต่อาจจะอยู่บนทั้งสองเฟรมก็ได้
Plate Heat Exchanger มีประโยชน์ ข้อดี ข้อเสียอย่างไรบ้าง
Plate Heat Exchanger นิยมใช้ในอระบบทำความเย็นขนาดเล็ก-กลาง (HVAC) อุตสาหกรรมอาหาร เพื่อเพิ่มหรือลดอุณหภูมิในระบบการแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (thermal processing) ในระบบการพาสเจอไรซ์อย่างต่อเนื่อง (In-line pasteurization) การทำให้เข้มข้น และ ระบบยูเอชที (UHT) และมีใช้ในอุตสาหกรรมเคมีโรงไฟฟ้า อุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมเหล็ก เป็นต้น
ข้อดี Plate Heat Exchanger
- สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมมีค่าสูง เนื่องจากถูกออกแบบให้ของไหลมีลักษณะการไหลแบบสวนทางกัน (Counter Flow)
- สามารถปรับปริมาณการถ่ายเทความร้อนได้โดยการเพิ่มหรือลดจำนวนของแผ่นถ่ายเทความร้อน
- มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบอื่น ในปริมาณการถ่ายเทความร้อนที่เท่ากัน ทำให้ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง
- ราคาถูก เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบอื่น ในปริมาณการถ่ายเทความร้อนที่เท่ากัน
ข้อเสีย Plate Heat Exchanger
- ของไหลต้องมีความสะอาดสูง มิเช่นนั้น plate heat exchanger จะเกิดตระกลันตันและแตกในที่สุด
- ค่าใช้จ่ายในระบบที่ใช้กับ plate heat exchaenger ที่สูงขึ้น เนื่องจากต้องเป็นระบบกรองที่ดี
Plate Heat Exchanger กับ Shell and tube heat exchanger แตกต่างกันอย่างไร
ข้อแตกต่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Plate Heat Exchanger กับ Shell and tube heat exchanger มีดังนี้
- ด้านพื้นที่การติดตั้ง Plate Heat Exchanger จะมีขนาดเล็กกว่า Shell and tube heat exchanger ในปริมาณการถ่ายเทความร้อนที่เท่ากัน ทำให้ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง และสามารถติดตั้งได้ในแนวตั้ง ส่วน shell and tube heat exchanger ต้องการความยาวในการติดตั้ง ทั้งสำหรับตัวชิ้นและสำหรับการบำรุงรักษาเมื่อแยงแซ้ทำความสะอาด
- ด้านราคาสินค้า ขนาดของ Plate heat exchanger มีขนาดเล็กกว่า ทำให้ราคาถูกกว่า เนื่องจากแผ่นเพรทส่วนใหญ่จะเป็นสแตนเลสซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมอาหารอย่างแพร่หลาย ทำให้ราคาถูกกว่าเมื่อเทียบกับ Shell and tube ที่เป็นงานแสตนเลสทั้งตัว
- ด้านการบำรุงรักษา Shell and tube heat exchanger สามารถบำรุงรักษาและทำความสะอาดในทิ้วได้ง่าย โดยวิธีการแยงแส้ และไม่อุดตันง่ายถ้าไม่มีตระกลันหรือความสกปรกของของไหลมาก ในขณะที่ Plate heat exchanger ชนิดปะเก็นจะสามารถถอดมาทำความสะอาดได้ แต่ระยะระหว่างแผ่นเพรทก็มีขนาดค่อนข้างเล็กทำให้จะต้องทำความสะอาดบ่อยมาก มิเช่นนั้นจะตันและแตกในที่สุด และเมือถอดแผ่นเพรทแต่ละแผ่นออกมาทำความสะอาดก็มีความเสี่ยงที่ปะเก็นจะฉีกขาดที่ให้ต้องมีค่าใช้จ่ายการเปลี่ยนค่าประเก็นใหม่
