適切な熱交換器を選択する方法

熱交換器は一般的に電気冷却に使用され、基本的な設計でも電気冷却に関連する間接コストの削減に大きく役立ちます。ただし、熱交換器の設計は、より高度な電気冷却要件を満たすために長年にわたって大幅に進化しており、適切な熱交換器の選択がこれまで以上に困難になっています。下にスクロールして、最新の設計とそのアプリケーションを確認してください。

目次
熱交換器市場分析
 熱交換器とは
 熱交換器を選ぶときの注意点
 まとめ

熱交換器市場分析

世界の熱交換器市場は米ドルで評価されました17.58 2022 年には 5.1 億ドルに達し、2023 年から 2030 年までに XNUMX% の CAGR で成長すると予測されています。食品、石油・ガス、石油化学、エネルギー生産、冷凍など、さまざまな分野で熱管理の改善に対する需要が高まり、需要がさらに高まると予想されています。予測期間中の成長。

さらに技術の進歩により、熱交換器の耐久性、コスト、エネルギー効率、コンパクトさは、今後数年間の売上を促進するでしょう。米国は工業化と再生可能発電への急速な投資により、2022年にトップの市場に浮上した。その他の重要な電力市場には、日本、中国、インド、ロシアなどがあります。

熱交換器とは何ですか?

熱交換器は、ある液体から別の液体に熱エネルギーを伝達して物質の温度を制御する装置です。熱交換器は通常、熱伝導性プレートを使用して XNUMX つの液体の流れ (XNUMX つは冷たいもの、もう XNUMX つは熱いもの) を分離し、一方の流れから別の流れに熱エネルギーを移動させます。一般的な熱交換器には、ボイラー、炉、冷蔵庫、エアコン、自動車のラジエーターなどがあります。

ヒート交換器一般に、その設計に基づいて、メッキ、シェル＆チューブ、および ACHE の XNUMX つのタイプに分類されます。これら XNUMX つのタイプは、設計、複雑さ、アプリケーションにおいて大きく異なります。

メッキまたはプレートタイプの熱交換器

これらに使用されている金属板は、熱熱交換器は流体間の熱伝導性バリアとして機能します。冷たい液体と熱い液体はプレート間を循環し、バッフルとして知られる固定羽根がプレート間の熱交換器選択ガイドを導きます。プレートは表面積が大きいため、チューブ交換器よりも効率的です。ただし、これらのプレート間に大きなガスケットをシールするのは難しく、これらのデバイスは小規模生産や、最小から中程度の動作圧力と温度要件（通常は 150 °C 未満）の低粘度用途に限定されます。

Advantages

プレート熱交換器は、より多くの熱を回収できるため、シェルアンドチューブ設計よりも XNUMX 倍効率的であると考えられています。また、占有床面積が少なく、耐用年数が長く、メンテナンスもほとんど必要ありません。プレートの検査や洗浄も簡単に行えます。さらに、プレート熱交換器は、小さな表面積で高い熱伝達を実現できるため、運用コストが低くなります。主な出費はガスケットと場合によってはプレートの交換です。

プレート交換器は、低温の流体が流入する高温の流体に近い温度まで加熱される近温度アプローチを使用するため、優れた選択肢であり、より多くの再生と熱回収が可能になります。スペースが限られているエリアにも適しています。

この製品はモジュール式であるため、追加の利点があります。重量はシェルアンドチューブユニットの 6% しかないため、現場での組み立てと分解が簡単です。

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では、一連の長方形または円形のチューブが、より大きな円筒形のケーシングに封入されています。加熱または冷却される流体はこれらのチューブを通って流れ、二次 (熱伝達) 流体はシェル内のチューブ上を流れます。この流れはバッフルによって方向付けられ、バッフルもチューブ束をサポートします。

このタイプの交換器非常に人気があり、全熱交換器の 60% を占めています。これらは低圧と高圧の両方の圧力および温度環境で使用できますが、堅牢な構造により高圧用途に最適です。また、熱伝達のための重量対体積比も高くなります。シェルアンドチューブタイプは、蒸気発生器、発電所、エンジンのオイルや作動油の冷却用途でよく使用されます。

Advantages

シェルとチューブ間の隙間が大きいため、この設計は粒子を含む流体に適しています。高圧にも対応できます熱内部に管束が入った大きな圧力容器シェルを備えているため、他のモデルよりも優れた転送性能を発揮します。

さらに、シェルアンドチューブ設計では、流体が機器を汚す可能性が低くなります。ファウリングとは、熱伝達中に通過する流体からの堆積物の蓄積を指します。さらに、汚れの多い液体を処理する場合は、チューブにバッフルを追加して乱流を増やし、粒子がチューブの内側に付着する可能性を減らすことができます。

空冷熱交換器 (ACHE)

空冷熱交換器はフィンファンとも呼ばれ、空気を使用して流体の流れからの熱を直接排除します。ファンは、処理流体を含むチューブ束またはプレートの表面に空気を押し込みます。特に水が不足している場合、標準的な水冷シェルアンドチューブ熱交換器の優れた代替品となります。

このタイプの熱交換器はさまざまな用途に使用されます。空気による腐食や流体の汚染が発生しないため、操作とメンテナンスが簡単です。さらに、空冷式熱交換器では環境問題も心配しにくいと考えられています。

Advantages

ACHE はシェルアンドチューブよりも効率的であると考えられていますデザイン。閉ループシステムを採用しているため、液体汚染のリスクがほとんどありません。また、水を一切使用しないので水不足を防ぎ、給水設備も不要です。水処理施設。さらに、メンテナンスはほとんど必要なく、頻繁な掃除も必要ありません。

熱交換器を選ぶときの注意点

まずは熱交換器の設計や用途をさまざまな視点から徹底的に分析します。これには、電気システム、熱管理特性、設計、その他の側面の調査が含まれます。さらに、システムは利用可能なスペースに収まり、最適な冷却効率を提供するのに適切なサイズである必要があります。この分析の結果は、現在の用途に最適な熱交換器のタイプを決定するのに役立ちます。

周囲冷却

熱交換器を選択するときは、周囲冷却の利点について学ぶことが重要です。電気エンクロージャの内部温度を外部周囲温度よりわずかに高く維持するプロセス。多くの場合、周囲冷却がシステムの冷却要件を満たします。

冷却は、冷却液を使用して廃電気を吸収して移送するなど、環境に優しい方法を使用して実現できます。熱。さらに、空気圧縮ユニットなどの従来の方法から自然周囲冷却に切り替えることで、よりエネルギー効率が高く、メンテナンスの手間がかからない運用が可能になります。

熱管理

上で概説したように、より合理化された冷却システムには、運用コストの削減など、多くの利点があります。ただし、企業は熱管理を合理化できる他の領域と、適切な熱管理が可能かどうかを考慮する必要があります。熱エクスチェンジャーはそれを可能にします。

たとえば、多くの企業は一貫した熱の使用を必要とする社内廃水処理プロセスを使用しています。可能であれば、廃電気熱を廃水処理などの他の用途に再利用できるように熱交換器を設計できます。

アプリケーション

シェルアンドチューブ熱交換器は、蒸気発生、石油精製と冷却、工業用冷却などのさまざまな工業プロセスで使用されます。一方、メッキ熱交換器は炉や化学処理プラントでよく使用されます。

空冷熱交換器は、石油・ガス産業、石油化学プラント、製油所などの高圧高温条件や腐食性流体環境で広く使用されています。

まとめ

熱交換器は、ある媒体から別の媒体に熱を伝達するために業界全体で広く使用されています。それぞれの熱交換器設計の利点を理解することで、自分にとって適切な熱交換器を選択する際に、より適切な選択ができるようになり、生産性と精度が向上します。訪問 Chovm.com 最新のイノベーションをすべてご覧ください。