1.0ท่อบิดคืออะไร?
ท่อบิดเกลียวเป็นท่อถ่ายเทความร้อนชนิดหนึ่งที่สร้างขึ้นโดยการบิดเกลียวตามแนวแกนตามความยาวท่อ ทำให้เกิดรูปทรงเกลียวต่อเนื่อง การออกแบบนี้ทำให้เกิดการปั่นป่วนภายในที่รุนแรงและการหยุดชะงักของการไหล ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมากในขณะที่ลดแนวโน้มการเกิดตะกรัน ท่อบิดเกลียวใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประสิทธิภาพสูง
1.1ลักษณะโครงสร้าง
- การออกแบบเกลียวเกลียว:
ผนังท่อจะบิดเป็นระยะ ๆ ตามแนวแกน ทำให้เกิดพื้นผิวรูปเกลียว - รูปร่างหน้าตัด:
โดยทั่วไปจะมีหน้าตัดเป็นวงกลมปิด ซึ่งทำให้มีความแข็งแรงทางกลสูงและกระจายของเหลวได้สม่ำเสมอ - ตัวขัดขวางการไหลภายใน:
รูปทรงเกลียวภายในทำให้เกิดการไหลปั่นป่วนและทำลายชั้นขอบเขตเพื่อประสิทธิภาพความร้อนที่ดีขึ้น - การบำบัดพื้นผิวภายนอก:
มีให้เลือกทั้งแบบขัดเงาและมีพื้นผิวเพื่อเพิ่มการนำความร้อนหรือทนทานต่อคราบสกปรก ขึ้นอยู่กับความต้องการในการให้บริการ - พารามิเตอร์ที่ปรับแต่งได้:
- มุมบิด: 30° ถึง 90°
- ระยะบิด: จำนวนการบิดต่อหน่วยความยาว
1.2ตัวเลือกวัสดุ
ท่อบิดเกลียวสามารถผลิตได้จากโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อนและความร้อนหลายประเภทเพื่อให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมกระบวนการที่ต้องการความแม่นยำสูง:
- สแตนเลส: เกรดเช่น 304 และ 316L
- โลหะผสมทองแดง: รวมถึงทองแดงแดง ทองเหลือง และโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล
- โลหะผสมประสิทธิภาพสูง: เช่น อินโคเนล โลหะผสมไททาเนียม และโลหะพิเศษอื่นๆ
2.0ท่อบิดเกลียวผลิตอย่างไร?
การผลิตท่อบิดเกี่ยวข้องกับการผสมผสานเทคนิคการขึ้นรูป การควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำ และการปรับพื้นผิว โดยมุ่งหวังที่จะส่งมอบประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง ความสมบูรณ์เชิงกล และความน่าเชื่อถือในการใช้งานในระยะยาว
2.1การขึ้นรูปด้วยแผ่นรีดเย็น
หลักการ:
แถบโลหะจะถูกป้อนอย่างต่อเนื่องเข้าไปในแม่พิมพ์รูปเกลียว จากนั้นจึงรีดขึ้นรูปเป็นโปรไฟล์บิด แล้วจึงเชื่อมเข้าด้วยกันเป็นท่อ
คุณสมบัติ:
- คุ้มต้นทุนสำหรับการผลิตปริมาณมาก
- สามารถบูรณาการกับระบบเชื่อมออนไลน์ได้
- นิยมใช้สำหรับแถบโลหะผสมสแตนเลสและทองแดง
2.2การขึ้นรูปด้วยแรงบิดไฮดรอลิก
หลักการ:
ท่อตรงที่สร้างสำเร็จรูปจะถูกยึดและรับแรงบิดตามแนวแกนผ่านระบบไฮดรอลิก ทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกในบริเวณหนึ่งเพื่อสร้างการบิดเป็นเกลียวสม่ำเสมอ
คุณสมบัติ:
- ความแม่นยำในการบิดสูงพร้อมมุมและระยะพิทช์ที่ควบคุมได้
- เหมาะสำหรับการปรับแต่งปริมาณการผลิตตั้งแต่ระดับต่ำถึงปานกลาง
- สามารถผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนหรือแบบพิทช์แปรผันได้
2.3การบิดด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์
หลักการ:
การให้ความร้อนด้วยเลเซอร์เฉพาะจุดจะถูกใช้กับพื้นผิวท่อขณะหมุน ทำให้เกิดการเสียรูปเทอร์โมพลาสติก และสร้างโครงสร้างบิดเบี้ยวขึ้นทีละน้อย
คุณสมบัติ:
- ความแม่นยำสูงสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กหรือผนังบาง
- มักพบในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการผลิตทางการแพทย์
- ต้นทุนสูงกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง
2.4การวาดแบบบิด
หลักการ:
ท่อจะถูกยึดไว้ในอุปกรณ์หมุนในขณะที่ถูกดึงตามแนวแกน ทำให้เกิดการบิดเกลียวอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอ
คุณสมบัติ:
- โครงสร้างมีความเสถียรดีเยี่ยม
- การควบคุมที่ยืดหยุ่นเหนือพารามิเตอร์กระบวนการ
- เหมาะสำหรับขนาดท่อทั่วไป (OD 10–50 มม.)
2.5การขึ้นรูปด้วยการกลิ้งหมุน
หลักการ:
ท่อหมุนจะถูกกดอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยใช้ลูกกลิ้งขึ้นรูปเพื่อพิมพ์รูปทรงเกลียว
คุณสมบัติ:
- พื้นผิวที่เสร็จสิ้นเหนือระดับ
- เหมาะสำหรับการออกแบบที่ต้องการความปั่นป่วนพื้นผิวเฉพาะ
- มักใช้กับวัสดุที่มีความเหนียว เช่น สแตนเลส ทองแดง และอลูมิเนียม
2.6การกดแม่พิมพ์
หลักการ:
ท่อจะถูกวางอยู่ในแม่พิมพ์เกลียวที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า แล้วขึ้นรูปอย่างรวดเร็วโดยใช้เครื่องอัดแบบกลไกหรือไฮดรอลิก
คุณสมบัติ:
- ประสิทธิภาพและความสามารถในการทำซ้ำได้สูง
- เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากแบบมาตรฐาน
- คุ้มต้นทุนแต่มีความยืดหยุ่นในการปรับแต่งน้อยกว่า
2.7พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญ
| พารามิเตอร์ | ช่วงการควบคุม | ผลกระทบและการแลกเปลี่ยนการออกแบบ |
| มุมบิด | 30°–90° | มุมที่มากขึ้นจะเพิ่มการปั่นป่วนและการถ่ายเทความร้อน แต่ยังรวมถึงการลดแรงดันด้วย |
| ทวิสต์พิทช์ | 10–100 มม. | ระยะพิทช์ที่สั้นลงช่วยเพิ่มการหยุดชะงักของของไหลสำหรับการใช้งานประสิทธิภาพสูง |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก | 6–60 มม. | ปรับแต่งได้ตามพื้นที่อุปกรณ์และความต้องการการไหล |
| ความหนาของผนัง | 0.3–3.0 มม. | ผนังบางช่วยถ่ายเทความร้อนได้ดีขึ้น ผนังที่หนาขึ้นช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดัน |
| ความยาวท่อ | สูงสุด 30 เมตร | เหมาะสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่และการพันขดลวด |
| ความหยาบของพื้นผิว | ตามข้อกำหนดการออกแบบ | พื้นผิวเรียบช่วยลดการเกิดคราบสกปรก พื้นผิวแบบมีเท็กซ์เจอร์ช่วยเพิ่มความปั่นป่วน |
2.8ตัวเลือกการอบด้วยความร้อนและพื้นผิว
เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน ความสะอาด และอายุการใช้งาน ท่อบิดเกลียวมักได้รับการบำบัดดังต่อไปนี้:
- การอบ:
บรรเทาความเครียดตกค้าง ปรับปรุงความเหนียวและความยืดหยุ่น - การดองและการทำให้เป็นพาสซีฟ:
ขจัดชั้นออกไซด์และเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะในระบบอาหารและยา - การขัดเงาด้วยไฟฟ้า:
ปรับปรุงความเรียบเนียนของพื้นผิวภายในและภายนอก ลดการเกาะติดของคราบสกปรกและการยึดเกาะของแบคทีเรีย - การขัดผิวแบบ Shot Peening / การขัดแบบ Micro-Texturing (ทางเลือก):
ส่งเสริมการก่อตัวของความปั่นป่วน เพิ่มประสิทธิภาพความร้อน
2.9เวิร์กโฟลว์การผลิตที่สมบูรณ์ (ภาพรวม)
การเตรียมวัตถุดิบ:
เลือกวัสดุท่อเกรดสูง เช่น สแตนเลส โลหะผสมทองแดง หรือไททาเนียม กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ความหนาของผนัง และข้อมูลจำเพาะอื่นๆ
กระบวนการการขึ้นรูป:
เลือกจากการขึ้นรูปด้วยลูกกลิ้งแบบเย็น การบิดด้วยไฮดรอลิก การรีดหมุน หรือวิธีการที่ใช้เลเซอร์ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการออกแบบ
การเชื่อมและการประกอบ (ถ้าจำเป็น):
เชื่อมท่อหลายส่วนหรือมัดชิ้นส่วนเข้าเป็นชิ้นส่วนเต็มโดยอัตโนมัติ
การอบด้วยความร้อน (ทางเลือก):
ใช้เพื่อบรรเทาความเครียดหรือปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค ปรับปรุงความสม่ำเสมอและประสิทธิภาพ
การบำบัดพื้นผิว:
ใช้การดอง การขัด หรือการทำให้เป็นพาสซีฟตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อม
การตรวจสอบคุณภาพ:
รวมถึงการตรวจสอบมิติ การยืนยันความคลาดเคลื่อน ความสม่ำเสมอของเกลียว การทดสอบแรงดัน การตกแต่งพื้นผิว และการทดสอบการรั่วไหล
3.0การเปรียบเทียบ: ท่อบิดเกลียวเทียบกับท่อประเภทอื่น
| เกณฑ์ | ท่อบิด | ท่อเรียบ | ท่อครีบ | ท่อเกลียว/ลูกฟูก |
| ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน | ⭐⭐⭐⭐⭐ — ยอดเยี่ยม | ⭐⭐ — ต่ำ | ⭐⭐⭐ — ปานกลาง | ⭐⭐⭐⭐ — สูง |
| ความต้านทานต่อสิ่งปนเปื้อน | ⭐⭐⭐⭐ — ดี | ⭐ — แย่จัง | ⭐⭐ — ยุติธรรม | ⭐⭐⭐ — ปานกลาง |
| ความซับซ้อนของการผลิต | ⭐⭐⭐ — ขนาดกลาง | ⭐ — ต่ำ | ⭐⭐⭐ — สูง | ⭐⭐ — ปานกลาง |
| ความสะดวกในการทำความสะอาดและบำรุงรักษา | ⭐⭐⭐⭐ — ง่าย | ⭐⭐⭐⭐⭐ — ง่ายมาก | ⭐⭐ — ยาก | ⭐⭐⭐ — ปานกลาง |
| ค่าใช้จ่าย | ปานกลางถึงสูง | ต่ำ | ปานกลาง | ปานกลาง |
4.0การใช้งานทั่วไปของท่อบิด
ตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนประสิทธิภาพสูงในภาคอุตสาหกรรม:
- อุตสาหกรรมปิโตรเคมี :
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ, ชุดระบายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ - อุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า:
คอนเดนเซอร์ไอน้ำ หม้อไอน้ำแบบรีไฟแนนซ์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบรีเจนเนอเรทีฟ - การแปรรูปอาหารและยา:
เครื่องพาสเจอร์ไรส์, คอยล์ทำความเย็น, เครื่องทำความร้อนด้วยไอน้ำ - ระบบทำความเย็นแบบแม่นยำ:
เครื่องทำความเย็นด้วยเลเซอร์ ส่วนประกอบความร้อนในอุปกรณ์ทางการแพทย์ - ระบบ HVAC:
ปั๊มความร้อนจากอากาศ, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องปรับอากาศระบายความร้อนด้วยน้ำ
