ความร้อนคือสิ่งที่ทำให้คุณรู้สึกร้อนหรืออุ่น ตามที่กล่าวไปข้างต้น ความร้อนเป็นชนิดของพลังงานที่อาจเคลื่อนย้ายจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่ง โดยสรุปแล้ว คุณสามารถรู้สึกถึงความอบอุ่นของแก้วโกโก้เมื่อคุณสัมผัสกับมันจริง ๆ การถ่ายโอนความร้อนนี้เองที่ทำให้กิจกรรมประจำวันของเราหลายอย่างเป็นไปได้ ตั้งแต่การทำความร้อนในบ้านในช่วงอากาศหนาวจนถึงการทำอาหารอร่อย ๆ ตัวอย่างของเครื่องจักรประเภทหนึ่งที่ทำงานนี้คือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยในการถ่ายโอนความร้อนระหว่างสถานที่สองแห่งหรือมากกว่านั้น
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้การถ่ายโอนความร้อนจากสื่อกลางหนึ่งไปยังอีกสื่อกลางหนึ่งเกิดขึ้นได้ พวกมันถูกใช้งานในสถานการณ์ต่าง ๆ มากมาย เช่น ในบ้านของเราเพื่อช่วยให้เราอบอุ่นในช่วงฤดูหนาว และในรถยนต์เพื่อระบายความร้อนของเครื่องยนต์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานโดยดึงความร้อนออกจากสารที่เย็น เช่น น้ำร้อนในเรเดียเตอร์ (ซึ่งเป็นของเหลวสำหรับการถ่ายเท) และลำเลียงไปยังพลังงานระดับต่ำ เช่น อากาศภายในห้อง กระบวนการนี้ช่วยให้อุณหภูมิอยู่ในระดับที่เราสบายและปลอดภัย
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประกอบด้วยส่วนหลักสองส่วน ได้แก่ เครือข่ายของท่อหรือท่อซึ่งความร้อนเคลื่อนที่ผ่านและโครงสร้างที่สามารถรวมทุกอย่างไว้ด้วยกัน ท่อเหล่านี้มักเป็นโลหะ ทำจากทองแดงหรืออะลูมิเนียม เพราะวัสดุเหล่านี้นำความร้อนได้ดี พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ — เพิ่มการกระจายความร้อนของอัณฑะ มันขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว — พื้นที่ผิวมากขึ้นหมายความว่าความร้อนสามารถเคลื่อนที่ผ่านได้ หนึ่งในหลายสิ่งที่คุณต้องพิจารณาคือฝาครอบ因为它ปกป้องท่อและทำให้แน่ใจว่าทุกอย่างยังคงอยู่ด้วยกัน หากท่อเสียหายจะไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะไม่สามารถทำงานโดยไม่มีฝาครอบ
การคอนเวกชัน: ความร้อนถูกถ่ายโอนผ่านของไหล เช่น อากาศหรือน้ำ ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณต้มน้ำ ความร้อนจากก้นหม้อที่ร้อนจะลอยขึ้นไปยังของเหลวที่เย็นกว่าและจมลงไปเพื่อให้ความร้อนกับพื้นที่เย็นรอบๆ (ซึ่งใช้เวลาไม่กี่วินาที) โดยเคลื่อนที่แบบวงกลมผ่านโมเลกุลทั้งหมดเหนือ/ทั้งหม้อ
และแต่ละวิธีที่ความร้อนสามารถถูกเคลื่อนย้ายได้ — ความร้อนจลน์เมื่อเทียบกับความร้อนศักย์ การนำความร้อนและการแผ่รังสีซ้ำโดยโมเลกุลก๊าซ และอื่น ๆ หรือการเกิดความร้อนจากแรงเสียดทานของอากาศเหมือนกับการพยายามเผาสิ่งของด้วยแรงเสียดทาน เป็นต้น ในโลกของเรา มีหลายวิธีที่สำคัญแยกกันสำหรับการทำให้เกิดประสิทธิภาพในการเคลื่อนย้ายความร้อนภายใต้ข้อจำกัดต่าง ๆ ... เช่น การทำให้เกิดการคอนเวกชันเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการทำความร้อนในพื้นที่กว้างใหญ่ เช่น ในห้อง ส่วนการแผ่รังสีอาจทำงานได้ดีที่สุดเมื่อต้องการความร้อนเฉพาะจุด เช่น การย่างหมากฝรั่งด้วยเปลวไฟเปิด
มีระบบหลายประเภทที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานอย่างหนัก และจำเป็นต้องดูแลรักษาให้ดีที่สุด เมื่อเวลาผ่านไป ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอาจสกปรกหรือเกิดการกัดกร่อน ซึ่งจะส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง หากไม่มีการบำรุงรักษา อาจเกิดปัญหาและทำให้ระบบทั้งหมดหยุดทำงานได้ นี่คือเหตุผลหลักที่ควรตรวจสอบและบำรุงรักษากลไกเหล่านี้เป็นประจำ การทำความสะอาดและการดูแลตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของเราจะช่วยให้พวกมันทำงานได้อย่างถูกต้อง นอกจากนี้ยังช่วยให้มั่นใจว่าพวกมันจะใช้งานได้นานและมอบความร้อนที่เราต้องการ
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพัฒนาไปพร้อมกับเทคโนโลยี วัสดุและการออกแบบที่สามารถช่วยให้พวกมันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมักจะค้นหาสิ่งเหล่านี้เสมอ ซึ่งรวมถึงวัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงมากได้ นักวิจัยอธิบาย เรื่องเหล่านี้ทั้งหมดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการแลกเปลี่ยนความร้อน ในกรณีที่การใช้วัสดุดังกล่าวเป็นสิ่งจำเป็น นอกจากนี้ยังมีการออกแบบใหม่ๆ บางอย่างที่กำลังพัฒนาเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการถ่ายโอนความร้อน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถของเราในการควบคุมสภาพแวดล้อมที่สะดวกสบาย