熱交換器とは何ですか?

 

 

熱交換器は、ある媒体から別の媒体に熱を伝達する装置であり、油圧オイルクーラーなどは、冷水または空気を使用して高温のオイルから熱を除去します。 あるいは、スイミングプールの熱交換器は、ボイラーまたは太陽熱温水回路からの温水を使用してプール水を加熱します。 熱は、使用されている媒体を分離する交換材料を介して伝導によって伝達されます。 シェルアンドチューブ熱交換器は流体をチューブの中やその上に通過させますが、空冷式熱交換器は冷気をフィンのコアに通過させて液体を冷却します。

 

熱交換器のメリット

効率的な熱伝達

熱交換器は流体間の効率的な熱伝達を実現し、熱エネルギーの利用を最大化し、エネルギーの無駄を削減します。

 

温度管理

熱交換器により流体温度の正確な制御が可能になり、さまざまな産業プロセスやシステムの最適な動作条件が確保されます。

コンパクトな設計

熱交換器はコンパクトで省スペースな構造に設計できるため、限られたスペースでの設置に適しています。

多用途性

熱交換器は多用途であり、さまざまな流体の種類、流量、温度範囲に対応して、さまざまな用途向けに設計できます。

 

当社を選ぶ理由
 

高品質

当社の製品は、最高級の素材と製造プロセスを使用し、非常に高い基準で製造または実行されています。

豊富な経験

厳格な品質管理と行き届いた顧客サービスに専念する当社の経験豊富なスタッフがいつでもお客様の要件について話し合い、完全な顧客満足を保証します。

品質管理

当社には、生産プロセスを監視し、製品を検査し、最終製品が必要な品質レベルの基準、ガイドライン、仕様を満たしていることを確認する専門スタッフがいます。

24時間オンラインサービス

当社はすべての懸念事項に 24 時間以内に対応するよう努めており、緊急事態が発生した場合には当社のチームがいつでも対応いたします。

 

熱交換器に最適な材料は何ですか

 

 

熱交換器は熱をすぐに吸収して伝導する金属で作られている必要があると思われるかもしれませんが、実際にその多くはそのようになっています。 ただし、熱交換器はセラミック、複合材料 (金属またはセラミックのいずれかをベース)、さらにはプラスチック (ポリマー) で作ることもできます。

これらすべての素材にはそれぞれ利点があります。 セラミックは、銅、鉄、鋼などの金属を溶かすような高温用途 (摂氏 1000 度または華氏 2000 度以上) に特に適しています。ただし、セラミックは腐食性流体や研磨性流体での使用にも人気があります。高温か低温かのどちらか。 プラスチックは一般に金属よりも重量とコストが低く、腐食や汚れに強く、良好な熱伝導率を持つように設計できますが、機械的に弱い傾向があり、時間の経過とともに劣化する可能性があります。 一般に高温用途には適していませんが、プラスチック熱交換器は、日常の室温で動作するプールやシャワーなどには良い選択肢となる可能性があります。 複合熱交換器は、金属の高い熱伝導率とプラスチックの軽量化および優れた耐食性など、母材の最良の特徴を組み合わせています。

 

熱交換器の種類

 

二重管式熱交換器
ヘアピンまたはジャケット付きパイプ交換器としても知られる二重管熱交換器は、最も単純なタイプの熱伝達装置です。 直径の異なる 2 本の同心円状のパイプで構成されています。 プロセス流体は小さい方の内側パイプを通って流れ、ユーティリティ流体は 2 つのパイプ間の環状スペースを通って流れます。 内側のパイプの壁は、熱が伝わる 2 つの流体間の伝導性バリアとして機能します。 向流パターンが最もよく利用されますが、並流に構成することもできます。

シェルアンドチューブ熱交換器
シェルアンドチューブ熱交換器は、シェルと呼ばれる大きな円筒形の容器に収容されたチューブを束ねて構成されています。 二重管熱交換器と同様に、内管の壁が導電性バリアとして機能します。 プロセス流体はチューブ側を流れ、ユーティリティ流体はシェル側を流れます。

ガスケット付きプレート熱交換器
これらのタイプは、ガスケットを使用してプレートを接続し、シールします。 食品や飲料の加工など、頻繁な衛生管理が必要な業界で広く使用されています。 ガスケット付きプレートは洗浄、分解、組み立てが簡単なため、メンテナンスコストを削減します。 熱交換器の能力とスループットを向上させるために、さらにプレートを追加することもできます。 このタイプの欠点は、漏れが発生する可能性があることです。

溶接プレート式熱交換器
溶接されたプレート熱交換器により、漏れの可能性が低減されます。 これらは、プレートが溶接されていることを除いて、ガスケット付きプレート熱交換器にも似ています。 動作温度はガスケットシールによって制限されないため、高温、高圧、より腐食性の高い流体を扱うことができます。 また、ガスケット付きプレート熱交換器よりも耐久性があります。 プレートは永久的に固定されているため、手動での洗浄はできません。

ブレージングプレート式熱交換器
これらの熱交換器には、ろう付けと呼ばれるプロセスで接合されたプレートがあり、2 つの金属片が溶融したフィルター金属によって接合されます。 ろう付けにより接合部の熱抵抗が低くなり、ろう付けプレート熱交換器が非常に効率的になるのはこのためです。 これらはチラー、ポンプ、エバポレーター、コンデンサーに使用されます。 ろう付けプレート式熱交換器は効率的でコンパクト (床面積が小さくて済む) であり、高圧に継続的にさらされた場合でも耐用年数が長くなります。

プレートフィン熱交換器
これらのタイプは、波形金属フィンと見切り板と呼ばれる平らな金属板の交互層で構成されます。 流体の流れは、フィンと仕切り板によって形成された界面を通過します。 仕切りシートは主な熱伝達面です。 フィンは二次的な熱伝達面を形成し、高い内圧に対するプレートの機械的サポートとして機能します。 サイドバーも固定されており、2 つの流体の流れが混合するのを防ぎます。 すべてのコンポーネントはろう付けによって接合されています。 向流構成はほとんどの設計に組み込まれています。

プレートアンドシェル熱交換器
プレートアンドシェル熱交換器は、シェルアンドチューブ熱交換器とプレート熱交換器の最良の機能を組み合わせたものです。 完全に溶接されたプレートがシェルに配置されているため、応力が分散され、ガスケットが不要になります。 a流体はプレート側流路を通過し、b流体はシェル流路を通過します。 この設計の結果、高い熱伝達率が得られます。

 

熱交換器の流れ構成
 

向流
向流熱交換器では、プロセス流体とユーティリティ流体の流れが反対方向に流れます。 熱交換器における向流は、最も効率的で最も利用される流れパターンです。 流体の大きな温度差は、熱交換器の長さ全体にわたってほぼ一定に維持されます。 これにより、熱伝達率がより均一になり、熱応力が最小限に抑えられます。 冷たい流体の出口温度が、熱い流体の入口温度(最高温度)に近づくことも可能です。 この構成は、並流の対応物と比較して必要な表面積が少なくなります。

 

並流または並流
並流または並流熱交換器では、プロセス流体とユーティリティ流体の流れが平行方向に流れます。 2 つの流体の出口温度がほぼ同じ温度である場合に適しています。 流体の温度差は入口で非常に大きく、熱交換器の長さ全体で急激に減少するため、大きな熱応力が発生し、最終的には材料の破損が発生します。 この構成は向流に比べて効率が低くなります。

 

クロスフロー
クロスフロー熱交換器では、プロセス流体とユーティリティ流体が互いに垂直に流れます。 これらは一般に、ガスまたは蒸気がプロセス流体である気体-液体または蒸気-液体熱交換を行うシステムで使用されます。 液体はチューブの中に含まれており、気体はチューブの外側を流れます。 クロスフロー熱交換器の例としては、蒸気凝縮器、ラジエーター、エアコンの蒸発器コイルなどがあります。

 

ハイブリッドフロー
ハイブリッドフロー熱交換器は、上記の流れ構成の特性を組み合わせてメーカーによって作成されています。 ハイブリッド フロー パターンの例としては、シェルアンドチューブ熱交換器、クロスフロー対向流熱交換器、マルチパスフロー熱交換器などがあります。

 

Titanium Shell and Tube Evaporator

 

熱交換器の応用

自宅で
家庭ではセントラルヒーティングのコンビボイラーによく使われており、水を効率的かつ安全に加熱および冷却するのに役立ちます。 冷蔵庫にも入っており、冷蔵庫を安定した涼しい温度に保ちます。

公共スペース
公共の場所にある熱交換器の恩恵を受けている人もいるでしょう。 水を温かく保つ熱交換器がなければ、地元のプールはもっと冷たくなります。

車のエンジンは大量の熱を発生するため、危険を防ぐためにはこれを効果的に管理する必要があります。 自動車は多くの場合、ファンと空気の流れを組み合わせ、熱を放散するフィンと冷却液を使用します。

産業用
熱交換器はさまざまな産業用途でも広く使用されています。 これには、発電、食品の製造と保管、化学工学、さらには航空輸送や海上輸送なども含まれます。

スターリング tt はさまざまな業界と連携して、専門の熱交換器を提供しています。 当社がサービスを提供している市場について詳しくご覧ください。

防衛
防衛分野でも熱交換器が使用されています。 これらは、たとえば、海軍の水上艦艇や補助艦艇、潜水艦などに設置されています。 原子力潜水艦の推進モーターを冷却します。

 

熱交換器の掃除方法

化学洗浄
化学溶液は熱交換器の洗浄に一般的に使用され、幅広い種類の堆積物の除去に効果的であることが証明されています。 ただし、化学洗浄には、化学薬品の適切な廃棄の必要性、環境への潜在的な危険性、最適な結果を保証するための追加の機械洗浄の必要性など、いくつかの欠点があります。 メリックグループの専門家が化学洗浄サービスがお客様に適しているかどうかを検討します。

機械的洗浄
機械的洗浄では、除去する堆積物の種類に基づいて選択されたツールを使用します。 成型プラスチッククリーナーは軽いシルトに効果的ですが、ブラシは微生物の堆積物とシルトの両方に使用できます。 ブラシは、フィン、スパイラル、金属インサート、エポキシコーティングなど、さまざまな表面強化を施したチューブの洗浄に適合できます。 金属クリーナーは、より硬い堆積物用に設計されており、堆積物とチューブの直径に合わせてさまざまなデザインが用意されています。 あなたの機器にどの工業用洗浄サービスが必要かわからない場合は、merrick グループの経験豊富なチームを信頼して推奨してください。

高圧水洗浄
熱交換器の洗浄には高圧水洗浄が効果的であることから普及が進んでいます。 鉱物堆積物、スケール、生物物質、その他の破片を効率的に除去できます。 また、高圧水システムにより、除去された堆積物の収集が容易になり、長期にわたる堆積レベルの追跡が容易になり、より規制された検査および洗浄サイクルを確立できます。
空気と水の組み合わせシステムや圧縮空気システムなど、他の洗浄システムやプロセスも利用できる場合があり、それぞれがチューブや堆積物の特性に応じて独自の具体的な実践方法や有効性を備えています。 どのような方法を使用するかに関係なく、高度な訓練を受けた熱交換器洗浄サービス担当者に依頼することが重要です。

 

熱交換器の注意事項
Shell and Tube Condenser Heat Exchanger
Seawater Shell and Tube Heat Exchanger
U Type Evaporator
Flooded Type Shell and Tube Evaporator

熱交換器を作動させる前に、接続パイプが締め付けられているかどうか、システムパラメータが製造ラベルに記載されている許容作動圧力と温度の値を超えていないかどうかを確認する必要があります。

装置を始動する前に、まず装置のすべてのバルブとベントバルブを開き、次に熱交換器の入口バルブを閉じる必要があります。

ポンプを起動した後、ポンプの出口バルブをゆっくりと開き、圧力をゆっくりと上昇させます。 片側の過圧を避けるために、熱交換器に入る 2 つの媒体の入口バルブを同時に開くか、最初にゆっくりと注入する必要があります。 低圧側媒体は高圧側媒体にゆっくりと注入されます。

運転開始時には、事前に予熱を行い、徐々に温度を上げていく必要があります。

減圧弁の予熱と作動後の調整は十分に行ってください。

ユニットを起動するときは、まずコールド側のバルブを開け、装置が安定するのを待ってからホット側のバルブを開きます。 シャットダウン後、ホット側のバルブを閉じ、次にコールド側のバルブを閉じる必要があります。

熱交換器が正常に動作したら、蒸気/水熱交換器のスチームトラップのバイパスバルブを閉じる必要があります。 スチームトラップの温度が 50 ℃未満など、低すぎる場合は、バイパスバルブを開いて動作させることができます。 凝縮水システムが 10 度を超える圧力なしで動作する場合、蒸気が通過してソーダへの影響が生じるのを防ぐためにバイパス バルブを閉じる必要があります。

 

よくある質問

 

Q: 熱交換器とは何ですか?

A: 熱交換器は、2 つの媒体を混合することなく効果的に熱エネルギーを伝達できる装置です。 伝導プロセスを通じて熱エネルギーを伝達することにより、何かを加熱または冷却します。 たとえば、車のエンジンを冷却するためです。

Q: 3種類の熱交換器とは何ですか?

A: この図は、流れの構成に基づいて 3 つのタイプの熱交換器を示しています。流体の流れが同じ方向の平行流熱交換器タイプ、向流熱交換器、および直交流熱交換器です。 各流れ構成では、作動流体間の熱交換の方法が異なります。

Q: 熱交換器の原理は何ですか?

A: 熱交換器は、高温から低温へ熱を移動させることによって機能します。 したがって、熱い流体と冷たい流体が熱伝導面によって分離されている場合、熱は熱い流体から冷たい流体に伝達され得る。 熱交換器の動作は熱力学によって支配されます。

Q: 空調設備に熱交換器が使用されるのはなぜですか?

A: 熱交換器は HVAC システムの重要なコンポーネントです。 そのため、ハットは 2 つの流体 (通常は空気と水、または空気と冷媒) の間での熱エネルギーの伝達を促進します。 したがって、熱交換器の主な目的は、快適な室内環境を維持するために必要に応じて空気を加熱または冷却することです。

Q: 熱交換器の利点は何ですか?

A: 効果を発揮するには、熱交換器を継続的に稼働させて、高出力のコントロール パネルが過熱しないようにする必要があります。 最新の熱交換器の最大の利点の 1 つは、動作するために空調や空気圧縮ユニットなどの追加機器に依存しないことです。

Q: 熱伝達と熱交換器の違いは何ですか?

A: 熱交換器では、熱は固体の壁を通って熱い流体と冷たい流体の間で伝達されます。 流体は、プロセス流であってもよいし、流体や冷凍源などの独立した熱源であってもよい。 熱伝達は、腐食、反応生成物の堆積、または有機物の成長により、やがて低下する可能性があります。

Q: どのタイプの熱交換器が最適ですか?

A: プレート式熱交換器は、純粋な向流で高い熱伝達係数を達成でき、最も効率的な熱伝達と最小の表面積を実現できるため、最も低コストのオプションです。

Q: コンデンサーは熱交換器ですか?

A: 熱伝達を伴うシステムにおいて、凝縮器は、冷却によって気体物質を液体状態に凝縮するために使用される熱交換器です。 その際、潜熱が物質から放出され、周囲の環境に伝達されます。

Q: エクスチェンジャーの目的は何ですか?

A: 熱交換器は、熱源と作動流体の間で熱を伝達するために使用されるシステムです。 熱交換器は冷却プロセスと加熱プロセスの両方で使用されます。 流体は混合を防ぐために固体の壁で隔てられている場合もあれば、直接接触している場合もあります。

Q: ACには熱交換器が使用されていますか?

A: 空調システム全体は熱交換器と考えることができますが、内部から外部へ熱を伝達する役割を担う部分は凝縮器であり、冷媒はこのプロセスに使用される媒体です。 熱交換器を使用するもう 1 つの一般的な HVAC 機器は、ガス炉です。

Q: エバポレーターは熱交換器ですか?

A: 蒸発器は、ある流体の顕熱または潜熱を別の流体の蒸発潜熱に変換する熱交換器です。 水または水溶液を液体状態から蒸気状態に変換するために使用される場合、それは一般に蒸発器と呼ばれます。

Q: 熱交換器の結論は何ですか?

A: 結論です。 熱交換器と呼ばれる装置は、熱い流体から冷たい流体に熱を伝達するために使用されます。 これらは、後で使用されるより価値のある液体の温度を調整することにより、プロセスにおいて重要な役割を果たします。

Q: 熱交換器は温度を上げますか?

A: 高温の流体がプレート上を通過すると、熱が高温側から低温側に移動し、高温側の温度が低下し、低温側の温度が上昇します。

Q: どの熱交換器がより効率的ですか?またその理由は何ですか?

A: プレート熱交換器は、アプローチ温度が 1 °F に近いシェルアンドチューブ設計よりも最大 5 倍効率的です。 既存のシェルアンドチューブをコンパクトな熱交換器に交換するだけで、熱回収率を大幅に向上できます。

Q:熱交換器は使用できますか?

A: 熱交換器は家庭用および産業用の冷暖房用途に使用できます。 たとえば、自動車のラジエーターは熱交換器を使用して、エンジン内の高温の冷却剤から車の外の空気に熱を伝達します。

Q: 熱交換器に使用される最も一般的な材料は何ですか?

A: ステンレス鋼は、低耐食性から中程度の耐食性の用途において非常に一般的な熱交換器材料の選択肢となっています。 316l ss は 304l ss より耐食性が高いため、交換器のチューブ側によく選択されますが、シェルは 304l ss で作られています。

Q: チラーは熱交換器の一種ですか?

A: 熱交換器とチラーの主な違いは設計にあります。 チラー システムには循環するチラー流体を冷却する冷凍ユニットが備わっていますが、熱交換器には冷凍ユニットがなく、直接流体熱伝達によって温度調整が行われます。

Q: コンプレッサーは熱交換器ですか?

答え: コンプレッサーです。 冷凍システムにおけるコンプレッサーの役割は、冷媒を加圧することです。 その結果、冷媒が熱交換器に移動するときに冷媒の温度が上昇します。 高温の冷媒はその熱をシステムの外に放出します。

Q: 熱交換器はどのように制御されますか?

A: 熱交換器の制御です。 熱交換器制御では、プロセス出口ストリームの温度が制御変数 (cv) であり、4 つの可能な操作変数の 1 つによって調整できます: 冷却側入口ストリーム、低温側出口ストリーム、高温側入口ストリーム、または高温側出口ストリーム。

Q: 熱交換器とエアコンの違いは何ですか?

A: 空調ユニットは、電気筐体内に冷気を安定的に供給することでこの熱に対処します。そのためには、フレオンや大量のエネルギーを消費する機械の使用が必要です。 対照的に、熱交換器は過熱を防ぐためにより単純なアプローチを採用しています。

当社は、高品質の製品とカスタマイズされたサービスで中国有数の熱交換器メーカーとして知られています。 当社の工場から競争力のある価格でバルク熱交換器を購入してください。

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