หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเกลียวคืออะไร?

ตัวกลางในกระบวนการร้อนและเย็นจะเข้าสู่ช่องการไหลแบบเกลียวเฉพาะตามลำดับจากท่อสัมผัสที่ปลายทั้งสองด้านของอุปกรณ์ เพื่อให้แน่ใจว่าท่อจะไม่สัมผัสกันหรือผสมกันตลอดกระบวนการ จึงป้องกันการปนเปื้อนข้าม-ได้ ระยะห่างของช่องสามารถปรับแต่งได้ตามอัตราการไหลของตัวกลาง ความหนืด และความดัน สามารถออกแบบโดยมีระยะห่างเท่ากันหรือปรับให้เข้ากับระยะห่างที่ไม่-เท่ากันตามเงื่อนไขการทำงาน โดยคำนึงถึงข้อกำหนดการไหลของสื่อที่แตกต่างกัน และตอบสนองข้อกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการที่หลากหลายของลูกค้าในต่างประเทศ

อุปกรณ์ใช้การออกแบบการไหลแบบไหลย้อน-เต็มรูปแบบ ซึ่งตัวกลางร้อนและเย็นไหลในทิศทางตรงกันข้ามตามช่องไหลแบบเกลียว ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนสูง เมื่อเปรียบเทียบกับโหมดกระแส-กระแสและกระแสข้าม-กระแสไหลย้อน-ช่วยให้ตัวกลางทั้งสองสามารถรักษาความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึมขนาดใหญ่ที่สม่ำเสมอตลอดกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งหมด โดยการใช้แรงขับเคลื่อนการถ่ายเทความร้อนให้เกิดประโยชน์สูงสุด เอฟเฟกต์การแลกเปลี่ยนความร้อนในอุดมคติสามารถ ประสบความสำเร็จแม้จะต้องจัดการกับสื่อแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันเล็กน้อย ช่วยเพิ่มอัตราการใช้พลังงานความร้อนได้อย่างมาก และช่วยให้องค์กรในต่างประเทศประหยัดพลังงานและลดการบริโภค

ตามกฎการนำความร้อนของฟูริเยร์ ความร้อนที่พาโดย-ตัวกลางอุณหภูมิสูงจะถูกถ่ายโอนอย่างรวดเร็วไปยังตัวกลางอุณหภูมิต่ำ-ผ่านผนังของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนโลหะที่นำความร้อนสูง ซึ่งจะทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนสมบูรณ์ ผนังแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นสื่อกลางในการถ่ายเทความร้อนเพียงอย่างเดียว ทำจากวัสดุต่างๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส และโลหะผสมไทเทเนียม ซึ่งเหมาะสำหรับสภาพของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่างๆ มีค่าการนำความร้อนที่เสถียร การสูญเสียการถ่ายเทความร้อนต่ำมาก และช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนจะตรงตามมาตรฐานอย่างสม่ำเสมอ

ผลกระทบที่รวมกันของโครงสร้างรูปทรงส่วนโค้งของช่องไหลแบบเกลียว-และคอลัมน์ที่มีระยะห่างระหว่างแผ่นบังคับให้ตัวกลางเกิดสภาวะปั่นป่วนอย่างรุนแรงในระหว่างการไหล ซึ่งรบกวนชั้นขอบเขตแบบราบเรียบที่เกิดขึ้นเมื่อตัวกลางอยู่ใกล้กับผนังแผ่น (ชั้นขอบเขตเป็นแหล่งที่มาหลักของความต้านทานความร้อนในการถ่ายเทความร้อน)