สามารถผลิตแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้กระบวนการกัดทางเคมีได้หรือไม่?

ใช่แล้ว การกัดด้วยสารเคมีสามารถผลิตแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเรียบที่เลือกได้ โดยมีช่องความลึกบางส่วน รูทะลุ พอร์ต ท่อร่วม และคุณลักษณะการจัดแนว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับวงจรพิมพ์ ชั้นไมโครแชนเนล และส่วนประกอบแผ่นเย็นขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตาม แผ่นที่ผ่านการกัดแล้วจะต้องนำมาประกอบและตรวจสอบความถูกต้องเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่สมบูรณ์ การกัดเพียงอย่างเดียวไม่สามารถสร้างชุดประกอบที่ทนแรงดันได้

สำหรับการตรวจสอบแบบร่างแผ่นโลหะที่มีอยู่แล้ว การตรวจสอบ ด้วยบริการกัดกรดทางเคมีสามารถประเมินวัสดุ ความหนา และรูปทรงของร่องได้ ส่วนการวัดขนาดด้วยความร้อน การตรวจสอบคุณสมบัติการเชื่อมต่อ และการอนุมัติแรงดันนั้นยังคงเป็นงานที่แยกต่างหาก

ประเด็นที่สำคัญ

• การกัดด้วยสารเคมีเหมาะสำหรับลวดลายที่ซับซ้อนบนแผ่นโลหะเรียบ ไม่ใช่แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนทุกประเภท
• การกัดเซาะบางส่วนจะทำให้เกิดช่องเปิด ในขณะที่การกัดเซาะทะลุจะทำให้เกิดช่อง รู และรูปทรงภายนอก
• ความกว้าง ความลึก ความกว้างของร่องน้ำ และผนังที่เหลืออยู่ ต้องได้รับการออกแบบไปพร้อมกัน
• การเชื่อมติดด้วยความร้อน การบัดกรี หรือการเชื่อม เป็นสิ่งจำเป็นในการเปลี่ยนแผ่นโลหะที่เปิดอยู่ให้กลายเป็นช่องทางที่ปิดสนิท
• ค่าความคลาดเคลื่อนของการกัดกรดบนแผ่นโลหะไม่ได้เป็นตัวกำหนดระดับแรงดันของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ผลิตเสร็จแล้ว

การกัดผิวด้วยสารเคมีมีความหมายอย่างไรต่อแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน?

ในที่นี้ การกัดกรดทางเคมีหมายถึงการกัดกรดด้วยแสง หรือที่เรียกว่าการตัดเฉือนด้วยแสง หรือการกัดกรดด้วยแสง สารต้านทานแสงจะปกป้องบริเวณที่เลือกไว้ ในขณะที่สารกัดกรดจะกำจัดโลหะที่สัมผัสกับแสง การกัดกรดบางส่วนจะสร้างร่องลึก การกัดกรดแบบทะลุจะสร้างช่องเปิดและขอบแผ่นโลหะคู่มือขั้นตอนการกัดกรดด้วยแสงจะอธิบายขั้นตอนการผลิต

กระบวนการผลิตทั้งสามระดับจะต้องแยกออกจากกัน ได้แก่ แผ่นโลหะกัดลายแบบเปิด แกนกลางที่เชื่อมต่อกันพร้อมช่องทางปิดผนึก และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่สมบูรณ์พร้อมส่วนหัว การคำนวณทางกล และการทดสอบที่จำเป็น

ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮได้อธิบายถึงแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไมโครแชนเนลที่ผ่านกระบวนการกัดกรดแล้วเชื่อมด้วยวิธีการแพร่กระจายจนกลายเป็นแกนโลหะทั้งหมด จากนั้นจึงนำบล็อกแกนที่เชื่อมติดกันมาเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ความสามารถในการไหลตามที่ต้องการ ลำดับขั้นตอนนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากระบวนการกัดกรดทางเคมีสิ้นสุดลงที่ใด และการผลิตอุปกรณ์รับแรงดันเริ่มต้นขึ้นที่ใด

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใดบ้างที่สามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการกัดทางเคมี?

ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือชั้นเรียบที่มีฟังก์ชันการทำงานมาจากลวดลายสองมิติหรือร่องที่ควบคุมได้

คำ ว่า “แผ่นกั้น” จำเป็นต้องมีบริบทคู่มือ ASHRAEระบุว่า แผ่นกั้นด้านเปลือกสามารถรองรับท่อและกำหนดทิศทางการไหลได้ แผ่นกระจายอากาศแบบบางอาจเหมาะกับการกัดกร่อน แต่แผ่นกั้นรองรับแบบหนาไม่ใช่แผ่นที่ถูกกัดกร่อนอย่างง่ายๆ

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับช่องขนาดเล็กและแกนแบบหลายชั้น โปรดดูที่ การกัดด้วยแสงเคมีสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไมโครแชนเนล

กระบวนการกัดเซาะทางเคมีก่อให้เกิดช่องทาง ช่อง และท่อร่วมได้อย่างไร?

กระบวนการผลิตเริ่มต้นด้วยโลหะผสม ความหนา และแบบ CAD แผ่นโลหะจะถูกทำความสะอาด เคลือบผิว ฉายแสง ล้างสี และกัดกรด จากนั้นแผ่นโลหะจะถูกลอกออก ทำความสะอาด และตรวจสอบ การออกแบบหนึ่งแบบสามารถรวมร่องเว้า รูทะลุ รูจัดแนว และรูปทรงภายนอกเข้าด้วยกันได้

การกัดด้วยสารเคมีจะกำจัดโลหะออกไปทั้งด้านล่างและด้านข้าง การกัดแบบนี้อาจทำให้ผนังมีลักษณะโค้งมนหรือเรียว แทนที่จะเป็นหน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ผ่านการกัดขึ้นรูป

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nuclear Engineering and Designพบว่า ความเข้มข้น อุณหภูมิ แรงดันการพ่น และเวลา มีผลต่ออัตราการกัดเซาะ การสึกกร่อนด้านข้าง และความหยาบผิว ช่องสแตนเลสขนาด 0.5–2.0 มม. ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ เป็นรูปทรงที่ใช้ในการทดลอง ไม่ใช่ข้อจำกัดของผู้ผลิตโดยทั่วไป

แบบร่างควรระบุความกว้างด้านบนที่เสร็จสมบูรณ์ ความกว้างด้านล่าง ความลึก ความลาดเอียง แนวเชื่อม ส่วนที่เหลือของผนัง และตำแหน่งการวัด ไม่ใช่เพียงแค่ช่องเปิดสำหรับงานศิลปะเท่านั้น

ความหนาของแผ่นเหล็ก ขนาดร่อง และค่าความคลาดเคลื่อนแบบใดจึงเหมาะสมในทางปฏิบัติ?

ไม่มีความหนาหรือค่าความคลาดเคลื่อนใดที่เหมาะสมกับแผ่นโลหะทุกแผ่น ร่องที่ลึกเกินไปจะทำให้วัสดุรองรับหายไป ในขณะที่ร่องที่แคบเกินไปจะลดพื้นที่ในการปิดผนึกและการเชื่อมต่อ แผ่นโลหะที่บางเกินไปอาจทำให้ยากต่อการจัดการและรักษาความเรียบได้เช่นกัน

หน้าเว็บเฉพาะ ของ TMNetch ที่แสดงการ กัดด้วยแสงระบุช่วงวัสดุทั่วไปที่ 0.02–1.5 มม. และรองรับรายละเอียดที่ 0.05 มม. สำหรับรูปทรงที่เหมาะสม รวมถึงค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำถึง ±0.025 มม. ส่วน หน้าเว็บที่แสดงความสามารถในการกัดด้วยสารเคมี ของ TMNetch ระบุขนาดชิ้นส่วนได้ถึง 600 × 1500 มม. เหล่านี้เป็นเพียงขอบเขตกระบวนการทั่วไป ไม่ใช่ข้อกำหนดที่รับประกันสำหรับแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนทุกแผ่น

ผู้ผลิตยังคงต้องตรวจสอบโลหะผสม ความลึก ความหนาแน่นของลวดลาย ความเรียบ และการตรวจสอบ ค่าความคลาดเคลื่อนเชิงเส้น ±0.025 มม. ไม่ได้หมายความว่าจะครอบคลุมความลึก ความเรียบ และการจัดเรียงด้านหน้า-ด้านหลังโดยอัตโนมัติคู่มือค่าความคลาดเคลื่อนของการกัดด้วยสารเคมีจะอธิบายความสัมพันธ์กับความหนาและวิธีการวัด

โลหะชนิดใดบ้างที่สามารถใช้ทำแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกัดกรดได้?

การเลือกวัสดุเริ่มต้นจากการพิจารณาทั้งของเหลว อุณหภูมิ ความดัน การกัดกร่อน และวัฏจักรความร้อน ความสามารถในการกัดกร่อนเป็นเพียงเงื่อนไขหนึ่งเท่านั้น เกรดของวัสดุต้องยังคงเหมาะสมหลังจากเชื่อมต่อแล้วด้วย

สถาบันนิกเกิลแนะนำให้พิจารณาเคมีของของเหลว การทำงาน การบำรุงรักษา และการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไปพร้อมกัน ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮยังได้ศึกษาแผ่นโลหะผสม 617 ที่ผ่านกระบวนการกัดและเชื่อมด้วยการแพร่กระจายโดยระบุว่าพารามิเตอร์การเชื่อมและส่วนต่อประสานจำเป็นต้องมีการตรวจสอบคุณสมบัติ

ความสามารถในการกัดกร่อนเป็นปัจจัยในการคัดกรองในกระบวนการผลิต ไม่ใช่เกณฑ์การเลือกวัสดุสำหรับการใช้งาน การเลือกเกรดสุดท้ายต้องพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมีของของเหลว อุณหภูมิในการออกแบบ ความดัน ค่าเผื่อการกัดกร่อน ภาระความล้า รอบการเชื่อมต่อ และข้อกำหนดของรหัสการก่อสร้างที่เกี่ยวข้อง

TMNetch ให้ข้อมูลการผลิตแยกต่างหากสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม ไทเทเนียมอลูมิเนียมทองแดงและนิกเกลการอนุมัติขั้นสุดท้ายควรใช้เกรดและแบบร่างที่ถูกต้องเสมอ

แผ่นโลหะสลักลายถูกเชื่อมต่อเข้ากับแกนแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างไร?

สำหรับแกน PCHE ที่เป็นโลหะทั้งหมดจำนวนมาก การเชื่อมแบบแพร่กระจาย (diffusion bonding) เป็นวิธีการเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด ชุดประกอบถ่ายเทความร้อนแบบกัดกรดอื่นๆ อาจใช้การเชื่อมแบบสุญญากาศ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อม TIG การประกอบแบบมีปะเก็น หรือวิธีการเชื่อมต่ออื่นๆ ที่ผ่านการรับรอง ขึ้นอยู่กับวัสดุ ขนาดช่อง การใช้งาน และข้อกำหนดการรับรอง มาตรฐานISO/TR 25901-3กำหนดไว้ว่าเป็นการเชื่อมแบบใช้แรงดันโดยใช้การสัมผัส ความร้อน และเวลาอย่างควบคุม เพื่อให้เกิดการแพร่กระจายข้ามรอยต่อ การเตรียมพื้นผิวและรอบการเชื่อมต้องเหมาะสมกับโลหะผสมและรูปทรงเรขาคณิต

การเชื่อมประสานใช้โลหะตัวเติมซึ่งจะกลายเป็นของเหลวที่บริเวณรอยต่อ ในแกนที่มีช่องขนาดเล็ก การไหลของโลหะตัวเติมต้องไม่กีดขวางทางเดินของโลหะ

การเชื่อมแบบดั้งเดิมอาจใช้เชื่อมแผ่นโลหะสองแผ่น ท่อร่วม หัวฉีด หรือบล็อกที่ยึดติดกัน ต้องพิจารณาถึงการเข้าถึงรอยเชื่อม การบิดเบี้ยว และความยาวของการปิดผนึก วิธีการเชื่อมขึ้นอยู่กับวัสดุ ความดัน อุณหภูมิ และข้อกำหนดในการก่อสร้าง

TMNetch เปิดเผยเอกสารเกี่ยวกับงานกัดกรดทางเคมีและงานเชื่อมแผ่นโลหะบางบางประเภท ส่วนการเชื่อมแบบแพร่กระจาย การบัดกรีสุญญากาศ หรือการส่งมอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ได้มาตรฐานแรงดัน ควรระบุว่าเป็นความสามารถของบริษัทก็ต่อเมื่อขอบเขตของโครงการและเส้นทางการจัดหาที่ได้มาตรฐานได้รับการยืนยันแล้วเท่านั้น

แผ่นโลหะที่ผ่านกระบวนการกัดด้วยสารเคมี สามารถนำมาใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทนแรงดันสูงได้หรือไม่?

ใช่ แต่ค่าพิกัดนั้นเป็นของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่สร้างเสร็จแล้ว การออกแบบทางกลต้องคำนึงถึงส่วนเชื่อมต่อ ผนังที่เหลืออยู่ ความแข็งแรงของวัสดุที่อุณหภูมิต่างๆ ข้อต่อ ท่อส่ง ค่าเผื่อการกัดกร่อน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และความล้า

มาตรฐานต้องสอดคล้องกับอุปกรณ์ISO 15547-1ครอบคลุมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นและเฟรมที่มีปะเก็น แบบเชื่อมบางส่วน และแบบเชื่อมISO 15547-2ครอบคลุมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นครีบอะลูมิเนียมเชื่อมประสาน สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ปิโตรเคมี และก๊าซธรรมชาติ

ขอบเขตทางวิศวกรรม:การกัดด้วยสารเคมีเป็นการกำหนดรูปทรงเรขาคณิตของแผ่น แต่ไม่ได้กำหนดระดับแรงดัน อุณหภูมิที่อนุญาต หรืออายุการใช้งานที่ได้รับการรับรองของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขั้นสุดท้าย

เมื่อใดที่การกัดด้วยสารเคมีไม่ใช่กระบวนการที่เหมาะสม?

การกัดด้วยสารเคมีเป็นกระบวนการสำหรับแผ่นเรียบ การกลึง การเจาะ การขึ้นรูป การตัดด้วยเลเซอร์ หรือการปั๊ม อาจเหมาะสมกว่าสำหรับชิ้นส่วนที่หนา ช่องลึก เกลียว ผนังแนวตั้ง หรือร่องลึก แผ่นท่อหนาและแผ่นกั้นรับน้ำหนักก็ต้องการวิธีการอื่นเช่นกัน

การกัดเซาะด้วยสารเคมีจะยากขึ้นเมื่อช่องเปิดขนาดเล็กมากรวมกับวัสดุที่ค่อนข้างหนา ต้องกำจัดโลหะออกมากขึ้น ในขณะที่การกัดเซาะด้านข้างจะทำให้ลักษณะนั้นกว้างขึ้นเรื่อยๆคู่มือของ TMNetch เกี่ยวกับข้อจำกัดของการกัดเซาะด้วยสารเคมีจะอธิบายว่าเหตุใดจึงต้องพิจารณาขนาด ความหนา ความลึก และระยะห่างของลักษณะนั้นไปพร้อมกัน

ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอาจทำให้การออกแบบบางอย่างไม่เหมาะสม แม้ว่าแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนจะสามารถผลิตได้ก็ตาม ช่องทางแคบๆ ที่ยึดติดถาวรอาจไม่เหมาะสมสำหรับกระแสของไหลที่มีอนุภาค สิ่งสกปรกเกาะติดมาก หรือต้องการการทำความสะอาดเชิงกลบ่อยครั้ง ดังนั้น การเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจึงต้องพิจารณาทั้งความเป็นไปได้ในการผลิตและการใช้งานในระยะยาว

ข้อมูลใดบ้างที่ควรระบุไว้ในเอกสารขอเสนอราคา (RFQ)?

เอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ) ที่มีประโยชน์ควรระบุโลหะผสมและคุณสมบัติการอบชุบ ความหนา ขนาด และปริมาณ แบบร่างควรระบุความกว้างของช่อง ความลึก ระยะห่างระหว่างร่อง ความหนาของผนังที่เหลืออยู่ ช่องเปิด ท่อร่วม รูสำหรับจัดแนว ความเรียบ และค่าความคลาดเคลื่อนที่สำคัญ

นอกจากนี้ ให้ระบุขั้นตอนการเชื่อมต่อ ของเหลว อุณหภูมิ ความดัน การลดลงของความดันที่ยอมรับได้ และข้อกำหนดการตรวจสอบด้วย ข้อมูลนี้ช่วยให้ผู้จัดจำหน่ายสามารถระบุความเสี่ยงในการผลิตได้โดยไม่ต้องรับผิดชอบการออกแบบด้านความร้อนหรือความดันทั้งหมด

TMNetch สามารถตรวจสอบแบบร่างสำหรับแผ่นไหลแบบกัดกรดตามสั่ง ชั้นกระจายของเหลว แผ่นรอง และแผ่นกั้นบางบางบางประเภทได้ กรุณาส่งแบบร่างและข้อกำหนดการใช้งานผ่านหน้าติดต่อของ TMNetchเพื่อขอรับการตรวจสอบความเป็นไปได้ในการผลิตเบื้องต้น

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลสสามารถกัดด้วยสารเคมีได้หรือไม่?

ใช่แล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมถูกนำมาใช้สำหรับแผ่น PCHE ที่ผ่านกระบวนการกัดด้วยสารเคมี แต่ความเป็นไปได้ขึ้นอยู่กับเกรด ความหนา ความลึกของช่อง และข้อกำหนดในการเชื่อมต่อ ความต้านทานการกัดกร่อนต้องได้รับการประเมินทั้งจากของเหลวที่ใช้งานและวัฏจักรความร้อนสุดท้าย

สามารถกัดเซาะร่องด้วยสารเคมีได้ลึกแค่ไหน?

ไม่มีค่าความลึกสูงสุดที่กำหนดไว้ตายตัว ผู้ผลิตต้องพิจารณาความลึกควบคู่ไปกับความกว้างของช่องเปิด ส่วนที่เว้าเข้าไป ความหนาของแผ่นเหล็ก ความหนาของผนังที่เหลืออยู่ และค่าความคลาดเคลื่อนของความลึก ร่องแคบและลึกนั้นควบคุมได้ยากกว่าร่องกว้างและตื้น

การกัดกรดด้วยสารเคมีดีกว่าการปั๊มขึ้นรูปหรือไม่?

การกัดด้วยสารเคมีเหมาะสมกว่าสำหรับลวดลายแบนที่ซับซ้อนและการเปลี่ยนแปลงการออกแบบบ่อยครั้ง การปั๊มขึ้นรูปโดยทั่วไปเหมาะสมกว่าสำหรับลวดลายหยักลึก และอาจให้ต้นทุนต่อหน่วยที่ต่ำกว่าสำหรับปริมาณการผลิตที่สูงมากอย่างสม่ำเสมอหลังจากที่การลงทุนในเครื่องมือคุ้มค่าแล้ว

แผ่นกั้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถกัดด้วยสารเคมีได้หรือไม่?

แผ่นกั้นและตัวปรับทิศทางการไหลแบบมีรูพรุนบางๆ อาจเหมาะสม ส่วนแผ่นกั้นแบบเปลือกและท่อหนาๆ ที่รองรับท่อหรือรับน้ำหนักโครงสร้างมักต้องใช้การกลึง การเจาะ การตัดด้วยเลเซอร์ หรือกระบวนการอื่นๆ ที่เหมาะสม

การกัดกรดด้วยสารเคมีทำให้แผ่นโลหะทนต่อแรงดันได้หรือไม่?

ไม่ การกัดกรดเป็นตัวกำหนดรูปทรงของแผ่น ส่วนความต้านทานแรงดันขึ้นอยู่กับวัสดุทั้งหมด ผนัง ข้อต่อ ท่อส่ง ระบบตรวจสอบและทดสอบที่ใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว

สรุป

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนบางชนิดสามารถผลิตได้โดยการกัดด้วยสารเคมี เมื่อหน้าที่ของแผ่นนั้นมาจากลักษณะที่ซับซ้อนบนแผ่นโลหะเรียบ วัสดุที่เหมาะสมที่สุด ได้แก่ แผ่นไหลของ PCHE, ชั้นไมโครแชนเนล, ท่อร่วม, ตัวแยก, แผ่นรอง และตัวกระจายการไหลแบบบางบางชนิด

การผลิตที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยการพัฒนาโครงสร้างแผ่นโลหะ โลหะผสม วิธีการเชื่อม และเส้นทางการออกแบบแรงดันให้เป็นระบบเดียวกัน เริ่มต้นด้วยแบบร่างที่สมบูรณ์และข้อกำหนดการใช้งาน จากนั้นใช้การตรวจสอบความเป็นไปได้ในการผลิตเฉพาะโครงการก่อนที่จะกำหนดข้อกำหนดขั้นสุดท้ายของแผ่นโลหะ