15 การแลกเปลี่ยนความร้อน
รูปตัวอย่างอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
การแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger (HEX)) คือ การส่งถ่ายความร้อน ที่เกิดขึ้นในวัตถุ, แก้ว หรือของไหล ที่เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิมากจากการสัมผัสซึ่งกันและกัน
หนทางของการส่งถ่ายความร้อนได้แก่ การนำ, การพา และการแผ่รังสี
มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนหลายชนิดที่ถูกนำมาใช้ในระบบไครโอเจนิกส์
รูปอย่างง่ายที่ใช้อธิบายในการแลกเปลี่ยนความร้อน
รูปแอนิเมทชันการทำงานของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
ในรูปแสดงหลักการในการแลกเปลี่ยนความร้อน ที่ใช้ในส่วนหลัก จนกระทั่งถูกพัฒนาไปถึงนำไปใช้ในระบบทำความเย็นของดาวเทียม
โครงสร้างของการแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ ปกติอ้างถึงท่อ และเปลือกของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
ท่อ และเปลือกของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
ท่อ และเปลือกของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Tube &Shell Heat Exchangers) ตัวของท่อทางส่งสารจะมีครีบทองแดงติดอยู่ ซึ่งมีลักษณะที่วนรอบท่อ ตลอดความยาวในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน คล้ายสันเกลียวเลื้อยท่อ และที่จะวกไปวนมาภายในเปลือกอุปกรณ์
รูปมัดท่อ ที่อยู่ภายในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
การแลกเปลี่ยนความร้อนทำได้โดยการพาจากของไหลที่ไหลผ่านผิวสัมผัสครีบทองแดง และโดยการนำโดยความร้อนไหลจากท่อออกสู่ผนัง ส่วนประกอบทั้งหมดอยู่ในภาชนะที่เป็นสุญญากาศ และเป็นฉนวนอย่างดีจะเกิดการสูญเสียความร้อนได้น้อยที่จะไหลออกสู่ภายนอก
การไหลสวนทาง
รูปแสดงการไหลแบบสวนทางกัน
To in = So out
และ To out = So in
ในการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ดี เส้นทางการไหลจะมี
การไหลแบบสวนทางกัน (Counter Flow)
รูปการไหลสวนทางในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
เพื่อการแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพถึง 100% การจ่ายด้านอุณหภูมิทางออก จะต้องเท่ากับอุณหภูมิด้านขาเข้า และการจ่ายด้านอุณหภูมิด้านทางเข้า จะเท่ากับอุณหภูมิด้านขาออก
แต่เป็นที่น่าเสียดาย มันเป็นเพียงแต่ในอุดมคติ เพราะไม่มีผลการแลกเปลี่ยนความร้อนใดที่สมบูรณ์แบบ จะต้องมีการสูญเสียเสมอ อันเนื่องจากประสิทธิภาพของฉนวนต่ำ, สุญญากาศที่ไม่ดี และการส่งถ่ายความร้อนที่วิ่งผ่านวัสดุ เช่น ทองแดง
แต่ถึงแม้ว่า นี้ไม่ใช่วิธีการถ่ายเทความร้อนที่ดีที่สุด แต่มันก็มีความสำคัญ ที่จะทำให้เข้าใจความสัมพันธ์ของอุณหภูมิเหล่านี้ ในการทำงานของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน และแสดงให้เห็นถึงช่วงอุณหภูมิทำงานได้
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต
“ทุกวันนี้ ประเทศไทยยังมีทรัพยากรพร้อมมูล
ทั้งทรัพยากรธรรมชาติ และทรัพยากรบุคคล
ซึ่งเราสามารถนำมาใช้เสริมสร้างความอุดมสมบูรณ์
และเสถียรภาพอันถาวรของบ้านเมืองได้เป็นอย่างดี
ข้อสำคัญ เราต้องรู้จักใช้ทรัพยากรนั้นอย่างฉลาด
คือ ไม่นำมาทุ่มเทใช้ให้เปลืองไป
โดยไร้ประโยชน์ หรือได้ประโยชน์ไม่คุ้มค่า
หากแต่การระมัดระวังใช้ด้วยความประหยัดรอบคอบ
ประกอบด้วยความคิดพิจารณาตามหลักวิชา
เหตุผล และความถูกต้องเหมาะสม
โดยมุ่งถึงประโยชน์แท้จริงที่จะเกิดแก่ประเทศชาติ
ทั้งในปัจจุบัน และอนาคตอันยืนยาว”
พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
ในการเสด็จออกมหาสมาคม
ในงานพระราชพิธีเฉลิมพระชนมพรรษา ๕ ธันวาคม ๒๕๒๙
ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย
ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ