熱交換器はどのように分類されますか?
熱伝達方法に応じて、隔壁熱交換器、再生熱交換器、流体接続間接熱交換器、直接接触熱交換器、および多重熱交換器に分けることができます。
目的に応じて、ヒーター、予熱器、過熱器、蒸発器に分類できます。
構造に応じて、フローティングヘッド熱交換器、固定管板熱交換器、U字型管板熱交換器、プレート熱交換器などに分けることができます。
シェル熱交換器とチューブ熱交換器、プレート熱交換器の違いの 1 つは構造です。
1.シェルアンドチューブ熱交換器の構造:
シェルアンドチューブ熱交換器は、シェル、伝熱管束、管板、バッフル（バッフル）、管箱などの部品で構成されています。シェルはほぼ円筒形で、内部に管束が入っており、管束の両端が管板に固定されています。熱伝達には高温流体と低温流体の 2 種類があり、1 つはチューブ内部の流体であり、チューブ側流体と呼ばれます。もう 1 つはチューブの外側の流体で、シェル側流体と呼ばれます。
チューブの外側の流体の熱伝達率を改善するために、通常、いくつかのバッフルがチューブシェル内に配置されます。バッフルはシェル側の流体の速度を高め、指定された距離に従って流体がチューブ束を複数回通過させ、流体の乱流を増大させることができます。
熱交換チューブは管板上に正三角形または正方形に配置できます。正三角形の配置が緻密で、管外流体の乱流度が高く、熱伝達率が大きい。正方形の配置はチューブの掃除を容易にし、汚れやすい流体に適しています。
1シェル。2チューブバンドル。3、4 コネクタ。5頭身。6管プレート：7管バッフル：8管ドレンパイプ
一方向シェルアンドチューブ熱交換器
シングルシェル二重管熱交換器の概略図
2.プレート熱交換器の構造:
着脱式プレート式熱交換器は、打ち抜いた波形の薄板を一定間隔で多数枚重ね、周囲をガスケットで密閉し、フレームと圧縮ネジで重ね合わせたものです。プレートとスペーサーの 4 つの角の穴は、流体ディストリビューターとコレクターを形成します。同時に、冷たい流体と熱い流体は各プレートの両側で分離されるように合理的に分離されます。チャネル内の流れ、プレートを介した熱交換。
シェルアンドチューブ熱交換器とプレート熱交換器の違いの 1 つ: 分類
1. シェルアンドチューブ熱交換器の分類:
（１）固定管板熱交換器の管板は、管殻の両端の管束と一体化されている。温度差がわずかに大きく、シェル側の圧力が高すぎない場合は、熱応力を軽減するために弾性補償リングをシェルに取り付けることができます。
(2) フローティングヘッド熱交換器の管束の一端の管板は自由に浮遊することができ、熱応力を完全に排除し、管束全体をシェルから引き抜くことができるため、機械的な洗浄やメンテナンスに便利です。フローティングヘッド熱交換器は広く使われていますが、構造が複雑でコストが高くなります。
(3) U 字型チューブ熱交換器の各チューブは U 字型に曲げられ、両端が上下の同一管板に固定されています。チューブボックスの仕切りの助けを借りて、入口と出口の 2 つのチャンバーに分割されます。熱交換器は熱ストレスを完全に排除しており、フローティングヘッド型に比べて構造がシンプルですが、チューブ側の洗浄が困難です。
(4) 渦電流熱膜熱交換器は最新の渦電流熱膜熱交換技術を採用しており、流体の運動状態を変化させることで熱交換効果を向上させます。媒体がボルテックス チューブの表面を通過すると、ボルテックス チューブの表面に強力な洗礼が発生し、熱伝達効率が最大 10000 W/m2 まで向上します。同時に、この構造は耐食性、耐高温性、耐高圧性、およびスケール防止の機能を備えています。
2. プレート式熱交換器の分類:
(1) 単位空間あたりの熱交換面積のサイズによると、プレート熱交換器は主にシェルアンドチューブ熱交換器と比較してコンパクトな熱交換器です。従来のシェルアンドチューブ熱交換器は広い面積を占めます。
(2) プロセスの用途に応じて、プレートヒーター、プレートクーラー、プレートコンデンサー、プレートプレヒーターなどの呼び名があります。
(3) プロセスの組み合わせに応じて、一方向プレート熱交換器と多方向プレート熱交換器に分けることができます。
(4) 2 つの媒体の流れの方向に従って、平行プレート熱交換器、向流プレート熱交換器、クロスフロープレート熱交換器に分けることができます。後者の 2 つはより一般的に使用されます。
(5) ランナーのギャップサイズに応じて、従来のギャッププレート熱交換器とワイドギャッププレート熱交換器に分けることができます。
(6) 波形の摩耗状態に応じて、プレート熱交換器にはさらに詳細な違いがありますが、これについては繰り返しません。プレート熱交換器の波形を参照してください。
(7) 製品の完全なセットであるかどうかに応じて、単一プレート熱交換器とプレート熱交換器ユニットに分けることができます。
プレートフィン熱交換器
シェル熱交換器とチューブ熱交換器、プレート熱交換器の違いの 1 つは次のとおりです。
1.シェルアンドチューブ熱交換器の特徴:
(1)高効率で省エネ、熱交換器の熱伝達率は6000～8000W/(m2・k)です。
(2) オールステンレス製、長寿命、最長 20 年。
(3) 層流を乱流に変えることで熱伝達効率が向上し、熱抵抗が低減します。
(4) 熱伝導が速く、耐熱性(400℃)、耐高圧性(2.5MPa)に優れています。
(5) コンパクトな構造、小さな設置面積、軽量、簡単な設置、土木建設投資の節約。
(6) 設計は柔軟で、仕様は完全で、実用性が高く、コストが節約されます。
(7) 使用条件の範囲が広く、圧力、温度範囲、各種媒体の熱交換に適しています。
(8) メンテナンスコストが低く、操作が簡単で、洗浄サイクルが長く、洗浄が便利です。
(9) ナノ熱フィルム技術を採用し、熱伝達率を大幅に向上させることができます。
(10) 火力発電、工業および鉱業、石油化学、都市セントラルヒーティング、食品および医薬品、エネルギーエレクトロニクス、機械および軽工業およびその他の分野で広く使用されています。
(11) 伝熱管外面に冷却フィンを圧延した銅管は熱伝導率が高く、伝熱面積が大きい。
(12) ガイドプレートは、シェル側流体が熱交換器内を破線で連続的に流れるようにガイドします。ガイドプレート間の距離は、最適な流れが得られるように調整できます。強固な構造で大流量、さらには超大流量、高脈動周波数のシェル側流体の熱伝達にも対応します。
2.プレート式熱交換器の特徴:
(1) 高い熱伝達率
異なる波板を反転させることで複雑な流路が形成され、波板間の流体が三次元的な旋回流となって流れ、低レイノルズ数（通常Re=50～200）で乱流を発生させることができるため、熱伝達率は比較的高く、一般にシェルアンドチューブ型に比べて赤色が3～5倍あるとされています。
(2) 対数平均温度差が大きく、終端温度差が小さい
シェルアンドチューブ熱交換器では、チューブ側とチューブ側にそれぞれ 2 つの流体の流れがあります。一般に、それらはクロスフローであり、小さな対数平均温度差補正係数を持っています。ほとんどのプレート熱交換器は平行流または向流であり、補正係数は通常約 0.95 です。さらに、プレート熱交換器内の高温および低温の流体の流れは、熱交換器内の高温および低温の流体の流れと平行です。
表面が高温でバイパスがないため、プレート式熱交換器の端での温度差は小さくなり、水への熱伝達は 1°C 未満になりますが、シェルアンドチューブ式熱交換器は通常 5°C です。
(3) 設置面積が小さい
プレート式熱交換器はコンパクトな構造で、単位体積あたりの伝熱面積がシェルアンドチューブ式熱交換器に比べて2～5倍となります。シェルアンドチューブ熱交換器とは異なり、チューブ束を取り出すためのメンテナンス場所が必要ありません。したがって、同じ熱伝達能力を達成するには、プレート熱交換器の床面積はシェルアンドチューブ熱交換器の床面積の約 1/5 ～ 1/8 になります。
(4) 熱交換面積やプロセス組み合わせの変更が容易
いくつかのプレートを追加または削除する限り、伝熱面積を増加または減少させるという目的を達成できます。プレートのレイアウトを変更したり、複数のプレートの種類を交換したりすることで、必要なプロセスの組み合わせを実現し、シェルアンドチューブ熱交換器の熱交換面積を新しい熱交換条件に適応させることができます。シェルアンドチューブ熱交換器の伝熱面積を増やすことはほとんど不可能です。
(5) 軽量
プレート式熱交換器の板厚はわずか0.4～0.8mm、シェルアンドチューブ式熱交換器のチューブ厚さは2.0～2.5mmです。シェルアンドチューブ熱交換器はプレート熱交換器のフレームよりもはるかに重いです。プレート式熱交換器は通常、シェルとチューブの重量の約 1/5 しか占めません。
(6) 低価格
プレート式熱交換器の材質、熱交換面積は同じで、価格はシェルアンドチューブ式熱交換器より40%～60%低くなります。
(7) 作り方が簡単
プレート熱交換器の伝熱板はプレス加工されており、標準化度が高く、量産が可能です。シェルアンドチューブ熱交換器は通常手作りです。
(8) 掃除が簡単
フレームプレート熱交換器の圧力ボルトを緩めている限り、プレート熱交換器のチューブ束を緩めることができ、プレート熱交換器を取り外して機械洗浄することができます。頻繁に洗浄が必要な装置の熱交換工程に大変便利です。
(9) 熱損失が少ない
プレート式熱交換器では、熱交換プレートの外板のみが大気中に露出しているため、熱損失がほとんどなく、断熱対策が不要です。
