ข้อพิจารณาหลักในการเลือกวัสดุแลกเปลี่ยนความร้อน

การเลือกวัสดุเป็นด้านสําคัญในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพ มันส่งผลกระทบตรงต่อผลการทํางานของความร้อน ความน่าเชื่อถือในระยะยาว ค่าใช้จ่ายในการผลิต และความมั่นคงของโซ่จําหน่ายการ เลือก วัสดุ ที่ ไม่ ดี อาจ ส่ง ผล ให้ การ แลกเปลี่ยน ความ ร้อน ไม่ มี ประสิทธิภาพ, ความดันลดมากเกินไป หรือแม้แต่ความต้องการของพลังงานเครื่องกลเพิ่มเติมเพื่อการดําเนินงานวัสดุที่ถูกเลือกให้ดี ทําให้ผลงานดีที่สุด, ประสิทธิภาพและค่าใช้จ่าย ที่มักจะช่วยประหยัดน้ําหนักหรือปริมาณอย่างมาก

เมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คุณสมบัติของวัสดุดังต่อไปนี้จะต้องประเมินอย่างละเอียด

• ความสามารถในการนําความร้อน:วัสดุที่มีความสามารถในการนําความร้อนสูง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
• ความทนทานต่ออุณหภูมิ:วัสดุต้องรักษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของพวกเขาในอุณหภูมิสูง เพื่อป้องกันการบิดเบือนหรือความแข็งแรงสูญเสีย
• ความหนาแน่น/น้ําหนัก:ในการใช้งานที่มีความรู้สึกต่อน้ําหนัก เช่น การบินอวกาศ วัสดุเบาจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเชื้อเพลิง และลดต้นทุนการดําเนินงาน
• ความต้านทานต่อการกัดกรอง:สิ่งสําคัญสําหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือของเหลวที่รุนแรง คุณสมบัตินี้ยืดอายุการใช้งานและลดต้นทุนการบํารุงรักษา
• ความแข็งแรง:วัสดุต้องทนต่อความเครียดทางเครื่องกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์แรงดันสูงหรือภาระหนัก
• ค่าใช้จ่ายและความพร้อม:การสมดุลผลงานกับราคาถูก และการเข้าถึงโซ่การจําหน่าย เป็นสิ่งสําคัญสําหรับการผลิตที่ประหยัด

ในความเป็นจริง ไม่มีวัสดุเดียวที่โดดเด่นในทุกพื้นที่เหล่านี้ ผู้ออกแบบต้องตั้งความสําคัญขึ้นอยู่กับความต้องการการใช้งานเฉพาะเจาะจง

ทองแดง เป็นที่รู้จักกันดีด้วยความสามารถในการนําความร้อนที่โดดเด่น เพราะมีโครงสร้างอะตอมคล้ายกับกล่อง และมีอิเล็กตรอนอิสระมากมายที่ช่วยให้การถ่ายทอดความร้อนและพลังงานเร็วขึ้นความสามารถในการนําความร้อนที่สูงของมันทําให้การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวมีประสิทธิภาพทองแดงยังมีความต้านทานต่อการกัดกรองที่ดีเยี่ยม ความเข้ากันได้กับของเหลว และความแข็งแรงทางกลและมีความยืดหยุ่นสูง ทําให้มันเหมาะสมสําหรับท่อผนังบางในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน.

เหล็กไร้ขัดลอกโดดเด่นด้วยความแข็งแรงทางกลสูงและความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมทําให้มันเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงขณะที่ความสามารถในการนําความร้อนของมันต่ํากว่าทองแดงหรืออลูมิเนียม สแตนเลสเป็นที่นิยมสําหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูงมันยังสามารถผลิตและเชื่อมได้ง่าย.

อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่เลือกสําหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องบินพาณิชย์หลายเครื่อง เนื่องจากน้ําหนักเบา แข็งแรงและมีประสิทธิภาพต่อราคาแผ่นออกไซด์ธรรมชาติของมันสามารถปรับปรุงเพื่อการป้องกันที่ดีขึ้นอัลลูมิเนียมมีความยืดหยุ่นทําให้มันสามารถสร้างเป็นท่อบางหรือจีโอเมตรีปีกที่ซับซ้อนและความสามารถในการนําความร้อนของมันดีเยี่ยม แม้ว่ามันไม่สามารถทนความร้อนที่เกินหลายร้อยองศาฟาเรนไฮต์วิธีการผสม เช่น การผสมระบายความร้อนที่ไม่มีกระแส ทําให้สามารถเชื่อมต่อได้อย่างแข็งแรงในการประกอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ทิตาเนียมรวมคุณสมบัติของน้ําหนักเบากับความแข็งแรงและความทนทานต่อการกัดกร่อนที่โดดเด่น แม้ว่าความสามารถในการนําความร้อนของมันจะต่ํากว่าอลูมิเนียมมีความอดทนต่ออุณหภูมิการทํางานสูงสุดในกลุ่มนี้ทิตาเนียมมักถูกใช้ในสถานที่ที่การลดน้ําหนักและความแข็งแรงเป็นสิ่งสําคัญ เช่นในเครื่องบินและอุปกรณ์ทางการแพทย์อัตราความแข็งแกร่งที่สูงกว่าของน้ําหนักทําให้การออกแบบเบาขึ้น.

การคัดเลือกวัสดุรวมถึงการสมดุลความสามารถในการนําไฟ, ความแข็งแรงในการยืด, ความต้านทานอุณหภูมิ, ความหนาแน่น, และความต้านทานต่อการกัดกร่อนกับค่าใช้จ่ายและความพร้อม

ทองแดง สแตนเลส อลูมิเนียม และไทเทเนียม เป็นวัสดุที่นิยมแนะนํามากที่สุด แต่ละวัสดุเหมาะกับการใช้งานเฉพาะเจาะจง

ความเหมาะสมของเหลว ความแข็งแรงในการดึง และความยืดหยุ่นเป็นข้อพิจารณาสําคัญสําหรับวัสดุท่อ

สแตนเลสถูกเลือกสําหรับการบดควาย เนื่องจากความทนทานต่อการกัดกร่อน ความอดทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติทางความร้อน