เมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับหลอดเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพและความทนทาน ในบรรดาวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดคือสแตนเลสทองแดงและอลูมิเนียมแต่ละชิ้นมีชุดของข้อดีและข้อเสียในแง่ของประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน การทำความเข้าใจว่าวัสดุเหล่านี้เปรียบเทียบได้อย่างไรสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เพิ่มการถ่ายเทความร้อนสูงสุดในขณะที่มั่นใจว่าอายุการใช้งานที่ยาวนานและลดต้นทุน
หลอดสแตนเลสสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นที่รู้จักสำหรับความแข็งแรงที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการกัดกร่อนและความเก่งกาจ ในขณะที่พวกเขามีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับทองแดงหรืออลูมิเนียมพวกเขามีข้อได้เปรียบที่ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจำนวนมาก ค่าการนำความร้อนต่ำของสแตนเลส - รอบ 15 w/m · k - หมายถึงการถ่ายโอนความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับทองแดงซึ่งมีการนำไฟฟ้าประมาณ 400 w/m · k หรืออลูมิเนียมซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 200 w/m · k อย่างไรก็ตามความแตกต่างของประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนมักจะถูกชดเชยด้วยปัจจัยอื่น ๆ เช่นความทนทานของวัสดุและความสามารถในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สแตนเลสเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะได้รับของเหลวก้าวร้าวแรงกดดันสูงหรืออุณหภูมิสูงซึ่งอาจทำให้วัสดุอื่น ๆ ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป
ตัวอย่างเช่นในอุตสาหกรรมเช่นการแปรรูปทางเคมีหรือการใช้งานทางทะเลที่การกัดกร่อนจากเกลือหรือสารเคมีเป็นสิ่งที่น่ากังวลอย่างต่อเนื่องความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าของสแตนเลสทำให้เป็นวัสดุที่เลือก ซึ่งแตกต่างจากทองแดงและอลูมิเนียมซึ่งสามารถกัดกร่อนได้เมื่อสัมผัสกับสารเคมีหรือน้ำทะเลบางชั้นชั้น passivation ของสแตนเลสนั้นมีความต้านทานตามธรรมชาติต่อการเกิดสนิมขยายอายุการใช้งานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ความยืดหยุ่นนี้หมายความว่าแม้ว่าประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนจะลดลงเล็กน้อยความยาวและความน่าเชื่อถือของระบบทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าในสภาพแวดล้อมเหล่านี้
ในขณะที่ทองแดงและอลูมิเนียมสูงกว่าสแตนเลสในแง่ของการนำความร้อน แต่ก็ไม่มีข้อ จำกัด คุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่ยอดเยี่ยมของ Copper ทำให้เป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับการใช้งานที่ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นลำดับความสำคัญที่แน่นอนเช่นในระบบทำความเย็นหรือระบบการกู้คืนความร้อน อย่างไรก็ตามความอ่อนแอของทองแดงต่อการกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือความเร็วสูง จำกัด การใช้งาน ในทางกลับกันอลูมิเนียมนั้นเบากว่าและมีการนำความร้อนที่ดี มันมักจะใช้ในระบบที่น้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญเช่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนยานยนต์หรือการบินและอวกาศ อย่างไรก็ตามอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันมากขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ลดลงหากไม่ได้รับการรักษาอย่างเหมาะสม
เมื่อเปรียบเทียบวัสดุเหล่านี้ในแง่ของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตัวเลือกมักจะขึ้นอยู่กับความสมดุลของค่าการนำความร้อนคุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม ในการออกแบบที่จัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพความร้อนเหนือสิ่งอื่นใดทองแดงหรืออลูมิเนียมอาจดูเหมือนเป็นตัวเลือกที่ชัดเจน อย่างไรก็ตามความสามารถของสแตนเลสในการทนต่ออุณหภูมิสูงสารเคมีที่ก้าวร้าวและการสึกหรอทางกายภาพหมายความว่ามันมักจะได้รับการสนับสนุนในการใช้งานอุตสาหกรรมที่ความทนทานและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเป็นเรื่องสำคัญ ยิ่งไปกว่านั้นประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ลดลงเล็กน้อยของสแตนเลสสามารถชดเชยได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเช่นการเพิ่มพื้นที่ผิวของท่อหรือใช้ของเหลวหลายครั้ง - การทำให้ประสิทธิภาพยังคงสูง
ความหนาของหลอดผิวผิวและการกำหนดค่ายังมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน ตัวอย่างเช่นหลอดสแตนเลสแบบผนังบางที่มีพื้นผิวเรียบสามารถช่วยปรับปรุงอัตราการถ่ายเทความร้อนแม้จะมีการนำความร้อนต่ำลงของวัสดุ นอกจากนี้การกำหนดค่าท่อหลายหลอดหรือหลอดฟินเนลสามารถเพิ่มการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวซึ่งจะชดเชยข้อ จำกัด การนำความร้อนของสแตนเลสสตีลต่อไป ในทำนองเดียวกันในขณะที่ทองแดงและอลูมิเนียมในตอนแรกอาจดูเหมือนมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากค่าการนำความร้อนที่สูงขึ้นความไวต่อการกัดกร่อนที่ค่อนข้างสูงอาจส่งผลให้การบำรุงรักษาและการทดแทนบ่อยขึ้นการเพิ่มค่าใช้จ่ายวงจรชีวิตโดยรวมของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ในขณะที่ หลอดสแตนเลสสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไม่ใช่ผู้นำในประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงและอลูมิเนียมความทนทานความต้านทานต่อการกัดกร่อนและความสามารถในการทนต่อสภาพการทำงานที่รุนแรงทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมจำนวนมาก การเลือกวัสดุที่เหมาะสมไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพความร้อน แต่ยังรวมถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมวงจรการบำรุงรักษาและค่าใช้จ่ายระยะยาว สำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องมีอายุยืนยาวและหยุดทำงานน้อยที่สุดข้อได้เปรียบของสแตนเลสมักจะมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าค่าการนำความร้อนที่ลดลงส่งผลให้โซลูชันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เชื่อถือได้มีประสิทธิภาพและประหยัดต้นทุนได้
