Heat exchanger [EP.2] – เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยอากาศ หรือ Air Cooled Heat Exchanger (fin-fan)

หลังจากที่เราแชร์ประเภทของ heat exchanger แบบ Shell & tube ที่มีใช้ค่อนข้างมากในโรงงานอุตสาหกรรม ดังนั้นใน Ep.2 นี้อาจจะขอพาไปดูเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใช้ “ลม” ในการระบายความร้อน ที่นิยมใช้ในทั้ง ระบบ Cooling tower ระบบทำความเย็น, ระบบแอร์, ระบบ refrigerant รวมไปถึง ระบบระบายความร้อนในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งเจ้าชื่อเต็มของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยอากาศ คือ Air cooled heat exchanger นะครับ

กลับไปอ่านบทความ Heat Exchanger [EP.1] : ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ Shell & TUBE

แต่เราก็อาจจะคุ้นชินกับคำว่า fin-fan หรือ Air cooler กันบ่อยๆนะครับ ซึ่งเหตุผลที่ตัวนี้ค่อนนข้างได้รับความนิยม เพราะ ราคาที่สุดแสนประหยัดนั้นเองครับ งั้นวันนี้เราลองตามไปดูดีกว่าว่า รายละเอียดของเจ้าอุปกรณ์ตัวนี้นั้นมีอะไรบ้างครับ.

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยลม หรือ Air cooled heat exchanger

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน มีหลักการง่ายๆคือ “ใช้ลมในการระบาย หรือแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารที่อยู่ด้านใน” ผ่านท่อความร้อน (Tube buddle) ซึ่งในท่อก็จะติดคลีบ หรือ fin เพื่อเพิ่มพื้นที่ และประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อน ระหว่างอากาศ กับสารด้านในครับผม และโดยส่วนใหญ่จะใช้พัดลมในการพาอากาศที่อยู่รอบๆดึงขึ้นไปในการแลกเปลี่ยนความร้อน (ในเมืองหนาวๆ ก็อาจจะมีการหยุดพัดลมกันบ่อยๆ และเปิดช่องระบายลมขึ้นไปแทนครับ)

ดังนั้นด้วยหลักการดังกล่าวทำให้ระบบนี้ไม่ต้องการที่ติดตั้งเยอะ ไม่ต้องการ utility ในการใช้งาน เช่นน้ำหล่อเย็น หรือ cooling water ในการเดินท่อมาติดตั้ง ทำให้ต้นทุนแลกเริ่มต่ำอีกด้วยครับ ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับสิ่งใกล้ๆตัวที่เห็นภาพ ก็จะเป็นการ์ดจอที่มีใช้ในคอมพิวเตอร์ทั้งหลาย, หม้อน้ำในรถยนต์ หรือมอเตอร์ไซด์ต่างๆครับ เพียงแต่ในไซด์อุตสาห์กรรมจะมีขนาดและกำลังที่ใหญ่กว่ามากครับผม

โดยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยลม จะนิยมได้ยินในชื่อ Air-cooler และ Fin-fan แต่ถ้าชื่ออย่างเป็นทางการตามมาตราฐานสากลชื่อ Air Cooled Heat Exchanger หรือ ACHEs นะคร้าบบบ

*ซึ่งของโน๊ตไว้ที่นี้นะครับว่าหลักการทำงานเหมือนกัน แต่มาตราฐานต่างกันเราอาจจะใช้คนละชื่อนะครับ แต่ในบทความนี้นายช่างขออ้างอิงในส่วนของ Process air cooler ก่อนนะครับ 🙂

แต่ถ้าจะให้เข้าใจหลักการแบบ “อ่ออออ” แนะนำให้ดูวีดีโอด้านล่างที่แสดงให้เห็นหลักการทำงานกันเลยนะครับ

ส่วนประกอบต่างๆของ Air Cooled Heat Exchanger

ต่อมาลองดูส่วนประกอบต่างๆของ Air Cooled Heat exchanger กันนะครับว่า มีอะไรบ้าง?

จริงๆ ผมขอแบ่งส่วนประกอบของ Air Cooled Heat Exchanger เป็น 2 ส่วนดังนี้นะครับ

ฝั่งแรก Tube Buddle (สีชมพู) : เป็นฝั่งของ Tube bundle ที่ด้านในแบกรบ Hot process เอาไว้ โดยลักษณะจะเป็นกล่อง และแตกออกเป็นท่อ Fin Tube หลายๆเส้นครับ โดยหน้าตาจะเหมือนภาพด้านล่างนะครับ ซึ่งก็แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ Plug header และ cover plate นะครับ

ฝั่งสอง ชุดพัดลม (สีน้ำเงิน) : เป็นฝั่งของพัดลมที่ทำหน้าที่ในการพาลม ขึ้นไประบายความร้อนกับ Tube bundle นะครับ โดยเจ้าพัดลมนี้ก็จะมีต้นกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้านะครับ ซึ่งกำลังก็จะถูกส่งผ่านชุดขับไม่ว่าจะเป็น

• ชุดขับสายพาน (Belt drive)
• ชุดเกียร์ (Gear box driver)
• ชุดคัปปลิ้ง (Coupling)

ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบนะครับ แต่สำหรับ Hot process จะใช้สายพานครับ เนื่องจากซ่อมบำรุง ง่าย และรวดเร็ว แต่ในระบบ Cooling ส่วนใหญ่จะเป็น Gear box ครับ เพราะเจอน้ำตลอดเวลา

หลังจากผ่านชื่อขับมาก็จะถึงชึดใบพัด หรือ Blade ซึ่งตัวนี้เป็นหัวใจสำคัญในการพาลมมาก หรือลมน้อยขึ้นไปในการระบายความร้อนเลยนะครับ ซึ่ง Blade ก็อาจจะสามารถปรับมุมเองได้อัตโนมัติ เพื่อเพิ่ม หรือลด ปริมาณลมได้ในกรณีที่ช่วงอากาศเปลี่ยนแปลง หรือมีการเพิ่ม/ลด กำลังผลิตได้อีกด้วยนะครับ

สุดท้ายลมก็จะถูกเป่าผ่าน plenum chamber และออกไปสู่บรรยากาศนะครับผม

ประเภทของ Air Cooled Heat Exchanger

โดยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยอากาศ หรือ Air cooled heat exchanger จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ตามลักษณะการดึงลมขึ้นไปดังนี้นะครับ

1. Induced draft

Air cooled heat exchanger แบบ Induce draft จะเป็นลักษณะ “การดูดลม” ขึ้นไปด้วยพัดลมที่อยู่ด้านบน กับ tube bundle ที่อยู่ด้านล่างเพื่อไปแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งการทำแบบนี้ก็จะมีประสิทธิภาพในการใช้พัดลมที่สูง แต่ทว่าก็จะใช้กับพวกการระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูงมากๆไม่ได้ (ซักประมาณ 120 องศาเซลเซียส) เพราะจะทำให้ตัวใบพัดเองเสียหาย รวมถึงการขึ้นไปถอดเจ้าตัวใบพัดออกเพื่อทำการ Maintenance ที่ยากอีกด้วยครับ

2. Forced draft

Air cooled heat exchanger แบบ Force draft จะเป็น “การเป่าลม” ขึ้นไปด้วยพัดลมที่อยู่ด้านล่าง เพื่อไปแลกเปลี่ยนความร้อนกับ Tube bundle ที่อยู่ด้านบน ซึ่งการออกแบบในลักษณะนี้นั้นก็จะมีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าแบบแลก แต่ก็สามารถใช้กับอุณหภูมิสูงๆได้ รวมถึงการทำงานซ่อมบำรุงที่ง่าย และสะดวกกว่ามาก

แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายๆอย่างในการเลือก (Selection) และงานวิศวกรรม (Engineering)

บททิ้งท้ายนะครับ

แต่จากประสบการณ์ของนายช่างเอง ถ้าใน Hot process ในโรงงานประเภท Oil & Gas หรือ โรงไฟฟ้าเอง ก็มักจะใช้แบบ Forced draft เรียกได้ว่า 90% กันเลยทีเดียวครับ

ซึ่ง EP นี้อาจจะขอเกริ่นๆภาพรวมไปก่อนสำหรับ Air cooled heat exchanger นะครับผม หากมีข้อสงสัย สามารถเข้ามาสอบถามได้โดยตรงในเพจ Facebook เลยนะครับ

แล้วพบกับสาระความรู้ดีๆ เกี่ยวกับงานช่าง และงานวิศวกรรม กับเพจนายช่างมาแชร์นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์