A について熱交換器熱エネルギー (熱力) を1つの流体から他の流体へ,両流体が物理的に混合することなく転送するように設計された特殊なエンジニアリング機器である.熱管理の骨組みです ほぼすべての産業部門で化学反応器や発電所の極端な温度を調節するなど あらゆるものを処理します
最基本レベルでは,熱交換器は,熱力学の第二法則:高温地域から低温地域へ自然に熱が流れる.
典型的な熱交換器では,熱流と冷流が隣接する,しかし分離した経路 (しばしば金属管またはプレート) を通って流れます.隔離 する 金属 の 壁 は 高い 伝導 力 を 備える 壁 と なり ます熱流体からの熱エネルギーは金属の壁を通過し,冷たい流体に吸収され,最初の流を冷却し,第二の流を熱します.
熱交換器 の 正確 な サイズ を 計算 する ため に,エンジニア は プロセス に 必要な 総 熱 移転 速度 を 計算 し なけれ ば なり ませ ん.これは,普遍 的 な 熱 移転 方程式 に よる もの です.
温度差は恒常ではありません. 液体の温度が装置を通過するにつれて変化します.ロガリズム平均温度差 (LMTD)交換器の全長度における平均効果温度駆動力を計算する.
流体の移動方向は LMTD と全体的な効率に劇的に影響します
パラレルフロー:両方の液体は同じ端から入って同じ方向に移動する.冷たい液体は決して熱い液体の出口温度よりも高い温度に達することはできません.
逆流:液体は反対端から入ります 温度グラデーションが整っています冷たい液体の出口温度が熱い液体の出口温度より高くなるこれは最も効率的な取り決めです.
逆流と平行流の違いを視覚化するために下記のツールを使用します. 液体の温度を調整することによって,流量配列が温度グラデーションと結果のLMTDをどのように変化させるか.
異なる産業プロセスは,圧力,粘度,汚れ (残骸の蓄積) などの変数を処理するために異なる幾何学を必要とします.
| エクスチェンジャータイプ | 基本設計 | 最良の為 | 制限 |
|---|---|---|---|
| シェル&チューブ | 大きな円筒状の殻の中に閉じ込められた並列管の束. | 高圧と極端な高温 (石油精製工場など) | 物理的な足跡が大きく 殻側を掃除するのが難しい |
| プレートとフレーム | 積み重なって 圧縮された波紋金属プレート | コンパクトな空間での高効率;衛生食品/医薬品プロセス. | 極度の圧力には耐えられない 密封板が分解する |
| 空気冷却 | 巨大な扇風機が周りの空気を吹き飛ばしている間に | 冷却水が稀か高価な場所 | 周囲の気温によって制限され 足跡が大きい |
| 2本パイプ | より小さなパイプが,より大きなパイプの中に同心的に吊るされている. | 小規模操作 高粘度な液体 | 表面面積が非常に小さいので,大きな容量では効率が悪くなる. |
Q: 熱交換器の"汚れ"とは?
A: 汚れは,熱伝達表面に不必要な物質 (砂,藻類,化学堆積物) が蓄積するものです.熱伝達係数 (U) を減らし,システムをより一生懸命に働かせるプロセスエンジニアは,これを軽減するために,定期的にCIP (Clean-in-Place) または機械チューブブラシングをスケジュールする必要があります.
Q: シェルとチューブ交換器のチューブには なぜ"フィン"があるのですか?
A: 表面面積を人工的に増やすため,パイプの外側にフィニッシュが加えられます (A).液体よりも熱伝導性がはるかに低いからです.
Q: 熱交換器 の 構築 に は どんな 材料 が 用い られ ます か.
A: プロセス 液体 に 完全に 依存 し て い ます.水 冷却 の 一般 的 な 用途 は 銅 や 炭素 鋼 です.攻撃的な化学加工や高純度製薬用途には 316Lステンレス鋼が必要です腐食を防ぎ衛生基準を保つため
A について熱交換器熱エネルギー (熱力) を1つの流体から他の流体へ,両流体が物理的に混合することなく転送するように設計された特殊なエンジニアリング機器である.熱管理の骨組みです ほぼすべての産業部門で化学反応器や発電所の極端な温度を調節するなど あらゆるものを処理します
最基本レベルでは,熱交換器は,熱力学の第二法則:高温地域から低温地域へ自然に熱が流れる.
典型的な熱交換器では,熱流と冷流が隣接する,しかし分離した経路 (しばしば金属管またはプレート) を通って流れます.隔離 する 金属 の 壁 は 高い 伝導 力 を 備える 壁 と なり ます熱流体からの熱エネルギーは金属の壁を通過し,冷たい流体に吸収され,最初の流を冷却し,第二の流を熱します.
熱交換器 の 正確 な サイズ を 計算 する ため に,エンジニア は プロセス に 必要な 総 熱 移転 速度 を 計算 し なけれ ば なり ませ ん.これは,普遍 的 な 熱 移転 方程式 に よる もの です.
温度差は恒常ではありません. 液体の温度が装置を通過するにつれて変化します.ロガリズム平均温度差 (LMTD)交換器の全長度における平均効果温度駆動力を計算する.
流体の移動方向は LMTD と全体的な効率に劇的に影響します
パラレルフロー:両方の液体は同じ端から入って同じ方向に移動する.冷たい液体は決して熱い液体の出口温度よりも高い温度に達することはできません.
逆流:液体は反対端から入ります 温度グラデーションが整っています冷たい液体の出口温度が熱い液体の出口温度より高くなるこれは最も効率的な取り決めです.
逆流と平行流の違いを視覚化するために下記のツールを使用します. 液体の温度を調整することによって,流量配列が温度グラデーションと結果のLMTDをどのように変化させるか.
異なる産業プロセスは,圧力,粘度,汚れ (残骸の蓄積) などの変数を処理するために異なる幾何学を必要とします.
| エクスチェンジャータイプ | 基本設計 | 最良の為 | 制限 |
|---|---|---|---|
| シェル&チューブ | 大きな円筒状の殻の中に閉じ込められた並列管の束. | 高圧と極端な高温 (石油精製工場など) | 物理的な足跡が大きく 殻側を掃除するのが難しい |
| プレートとフレーム | 積み重なって 圧縮された波紋金属プレート | コンパクトな空間での高効率;衛生食品/医薬品プロセス. | 極度の圧力には耐えられない 密封板が分解する |
| 空気冷却 | 巨大な扇風機が周りの空気を吹き飛ばしている間に | 冷却水が稀か高価な場所 | 周囲の気温によって制限され 足跡が大きい |
| 2本パイプ | より小さなパイプが,より大きなパイプの中に同心的に吊るされている. | 小規模操作 高粘度な液体 | 表面面積が非常に小さいので,大きな容量では効率が悪くなる. |
Q: 熱交換器の"汚れ"とは?
A: 汚れは,熱伝達表面に不必要な物質 (砂,藻類,化学堆積物) が蓄積するものです.熱伝達係数 (U) を減らし,システムをより一生懸命に働かせるプロセスエンジニアは,これを軽減するために,定期的にCIP (Clean-in-Place) または機械チューブブラシングをスケジュールする必要があります.
Q: シェルとチューブ交換器のチューブには なぜ"フィン"があるのですか?
A: 表面面積を人工的に増やすため,パイプの外側にフィニッシュが加えられます (A).液体よりも熱伝導性がはるかに低いからです.
Q: 熱交換器 の 構築 に は どんな 材料 が 用い られ ます か.
A: プロセス 液体 に 完全に 依存 し て い ます.水 冷却 の 一般 的 な 用途 は 銅 や 炭素 鋼 です.攻撃的な化学加工や高純度製薬用途には 316Lステンレス鋼が必要です腐食を防ぎ衛生基準を保つため
