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熱交換器。 熱交換器の種類。 熱交換器の分類
私たち一人ひとりが最も簡単な熱交換器に直面しました。 これの鮮明な例は、「パイプ内のパイプ」またはそのようなものの構築です。 熱交換器が発明されていなければ、私たちの人生を想像することは困難でした。 今日まで、膨大な数の熱交換器がある。 それらの間では、それらの技術特性だけでなく、アプリケーション、デザインなどの分野でも異なります。このトピックについて詳しく説明し、興味深い瞬間を理解してみましょう。
いくつかの一般的な情報
熱交換器は、ある環境から別の環境へ熱を伝達するために使用される装置である。 加熱装置のない熱交換器自体は全く役に立たないが、複合体では顕著な結果を得ることができ、非常に大きく冷たい部屋でさえもうまく加熱することができることを理解すべきである。 さらに、科学者は、別の環境に移されたときに熱の損失を最小限に抑えることを常に試みてきました。 今日では100％の効率を誇ることは不可能ですが、90-95％の効率については安全に話すことが可能です。 特別に準備された材料および冷却剤の使用のために、製品の動作特性および技術特性が向上する。 もちろん、このすべてが機器の価格を少し高めますが、それはそれだけの価値があります。
設計時には、エンジニアは絶えず相反する要求に直面しています。これは1つのボトルに組み込む必要があります。 例えば、 油圧抵抗 を下げると同時に、熱伝達率を高める必要がある。 熱交換器は耐腐食性である必要がありますが、維持するのが難しくありません。 このすべてが、多くのタイプの熱交換器が現れたという事実につながった。 状況によっては、最も適したものが使用されます。
熱交換器の分類
上記のように、現在、膨大な数の熱交換器が存在する。 まず、媒体への熱伝達の方法に応じて分割する必要があります。 ここで、熱交換器は、以下のグループに分けられる。
- 復帰的;
- 再生する;
- ミキシング;
- 電気暖房あり。
復熱式熱交換器を詳しく見てみましょう。 製品の設計は、熱が伝達される単一層または多層壁の存在を意味する。 通常、これはすでに定常的な動きで起こります。 このような装置では、強制的な動きが位相状態を変化させない場合に熱伝達が生じることは興味深い。 しかしこれは永久熱交換器にのみ適用されます。 周期的な操作モードで集合体について述べると、一定時間加熱、蒸発、冷却がすべて順次モードで実行されます。 このような装置は、不安定な熱運動を伴う熱交換器に属する。 これは、入口と出口での冷却剤の温度が大きく異なるためです。 しばしば、このような凝集体はコイルの形態で見られ、層状、リブ状および他の形態である。 少し後にいくつかのタイプを検討します。 しかし、熱交換器のこの分類では終わらない。
再生ユニットと電気加熱
この場合、前の例と同様に、 熱 伝達面は 熱エネルギー を伝達する ために 使用されます。 しかし、この表面は一種のノズルです。 それは熱を蓄積する中間蓄積剤として働く。 全体として、プロセス全体をいくつかの段階に分けることができます。 第1段階では、ノズルはある程度の熱を感知する。 その後、第2ステージへの移行があり、冷却剤はノズルの表面上を移送される。 これは、冷却剤の流れを変化させるときに起こる。 この段階で、ノズルは徐々に冷却され、蓄えられた熱は、あなたの部屋になることができる加熱された環境に移されます。
再生器は、非定常の集合体を指す。 ノズルはしばしば固定され、熱プロセスは同期している。 この種の装置は、スクラバーまたは冷却塔と呼ばれることが多い。
電気加熱を用いた熱交換器の本質は、熱が熱源として使われることです。 電気を熱に変換するために電気エネルギーが使われる。 それらは、直接加熱または間接加熱のいずれかであり得る。 業界で最も一般的な熱交換器は誘導加熱ヒーターと抵抗加熱ヒーターです。 あなたが見ることができるように、熱交換装置は異なる可能性があります、今我々はそれぞれの種類、その適用範囲と設計機能の詳細を検討します。
スパイラル熱交換器
この装置は、一対の螺旋チャネルである。 通常、それらは中央区画の周りに巻かれます。 このために、それらはロール材料でできています。 スパイラル熱交換器は、高い 粘度係数 を有する加熱および冷却液体によく適していることは注目に値する 。
全体として、加熱表面は、2つの金属シートによって形成され、溶接されたシームによってコアに接合される。 ユニット自体は2つのチャネル、通常は矩形のセクションで構成され、スパイラルの形で作られています。 渦巻きの内側（内側）には隔壁があり、ピンで固定されています。 熱交換器は、垂直および水平の両方で製造することができる。 不十分なスペースや部屋の複雑な構成のために1つのビューをインストールできない場合は、2番目のビューが使用されます。 消費者が20~150センチメートルの異なるスパイラル幅を有するスパイラル熱交換器を選択することも興味深い。 この場合、加熱表面は、最大システム圧力が1MPaの3.2〜100m四方に変化することができる。
この熱交換装置は多くの重要な利点を有することに注意すべきである。 第1に、これは、減少した油圧抵抗である。 第二に、熱交換のコンパクトさと高効率および強度。 しかし、このすべてが、複雑な建設と修復の形で欠点があったという事実に貢献しました。
プレート式熱交換器について
現在、取り外し可能なプレート熱交換器および分離不能なプレート熱交換器が製造されている。 当然のことながら、第1種は様々な理由によりより好ましい。 まず、サービスのシンプルさです。 このような機器は非常に迅速に解体され、回収されるため、短時間で故障が解消されます。 解体されていないモデルは通常修復されません。
実際、この機器はプレハブプレートのパッケージで構成されています。 それらは、銅、チタン、グラファイトなどの異なる材料で作ることができる。ほとんどの場合、性能を向上させるために、プレートは波形で作られている。 プレート熱交換器では、冷たい熱い冷却剤の流れが層を通過する。
有能なレイアウトを持っているので、装置そのものが良いです。 これにより、熱交換面の面積を増加させることができ、これはすべて比較的小さいサイズで受け入れることができます。 いずれの場合でも、購入前に、熱交換器の計算が実行され、特定のケースでどのくらいの電力が必要かに関するデータを得ることができます。 同じ形状のために袋の中に詰め込まれたすべてのプレートは、それらの間にチャネルを形成することが理解されるべきである。 それらを通して、液体が流れる。 さて、ここでは、この機器に関連する興味深い詳細を見ていきます。
ガスケットの使用
既に上述したように、プレートは熱伝達の主な要素として役立つ。 彼らはコールドスタンピングで作られています。 このために、装置の耐久性および効率を著しく向上させる耐腐食性合金が使用される。 プレートの厚さは、モデルに応じて0.4〜1.0mmの範囲で変化させることができる。 作業位置では、プレートは互いに対してしっかりと押し付けられる。 この場合、小さなスリット溝が形成される。 前面に特殊な溝があり、ゴム製のガスケット（シーラント）が取り付けられています。 さらに、ガスケットは、液体の供給および排出に必要な穴を有する。 穴の1つが突破された場合、排水溝のシステムが提供され、冷たい媒体と熱い媒体の混合を排除する。
プレートフィン熱交換器
PRTは、-270〜+ 200℃の広い温度範囲で非腐食性およびガス環境で熱を伝達するために使用されます。 システム内の圧力は100気圧に達し、真空から始めることができます。 設計においては、プレートの両側にリブ付き表面を適用するという考えがある。 製品自体はいくつかのリブからなり、そのために媒体間の熱伝達が実現される。 幅広い種類のリブ形状を有するリブ付きプレート熱交換器であることは注目に値する。 これにより、いくつかの操作上および技術上の特性を変更することができます。 ほとんどの場合、連続的でうねりのあるリブが見られます。 しかし、これらのほかに、穿孔されたものや鱗片状のものなど、よりエキゾチックなものもあります。 材料としては、薄板金属が通常使用される。 それらの厚さは、システム内の圧力および使用される流体に応じて調節可能である。
多くの場合、そのようなタイプの熱交換器は異なる タイプの 流れ 運動で 作られる。 向流が最も頻繁に使用されるが、直接フロー方式とクロスフロー方式の両方がある。 このような機器の長所について簡単に説明すると、その多くがあります。 第1に、これらは高速および強熱交換などの操作特性である。 第二に、これは小さいサイズです。 今日、多くの人々は、最も完璧なフィン付き熱交換器であると言います。 多くの場合、PRTはエネルギー、石油精製、化学、航空産業などの業界で使用されています。 このすべては、システム内で使用される液体および圧力の広い範囲と同様に、多数の利点に起因する。
シェルアンドチューブ熱交換器：設計と特徴
すでに検討している表面タイプの熱交換装置は、シェルとチューブユニットほど普及していません。 これはまさに最初の段階で、最も簡単なバージョンである「パイプのパイプ」システムで言われた装置です。 このタイプの熱交換器は、ケーシング内に配置された管のシステム（束）である。 チューブは圧延され、物品の本体に溶接される。 場合によっては、それらはさらにスケールされる。 これは、100％の締め付けを保証するために行われます。 本体には追加のノズルが付いています。 蒸気供給のために必要なもの、凝縮水の排出のためのものがあります。 さらに、本体には横断グリルがあり、これはユニットの全長に沿って熱交換管を支持するために使用される。 興味深いことに、190℃の温度または15バール を 超える 飽和蒸気圧で 、シェルアンドチューブ熱交換器が使用される。
流体の移動を意味するシステムであれば、ウォーターハンマーがかかる可能性があります。 この現象は、作業状態から機器を部分的にまたは完全に除去する可能性がある。 これを防止するために、異なる種類の貯蔵要素、いわゆる膨張タンクが使用される。 しかし、シェルとチューブの熱交換器は非常に安定しているので、この場合は必要ありません。 さらに、環境の清潔さのための厳格な要件はありません。 そのような装置の重大な欠点は、このタイプの全てのタイプの熱交換器が非常に金属を消費し、最終的なコスト及び寸法に影響を及ぼすことである。
ガス機器の熱交換器
固体燃料やガスボイラーに熱交換器が設計されていることは秘密ではありません。また、熱量調節器とも呼ばれます。 我々がすでに考慮している主な種。 おそらく気付いたように、これらのタイプまたは他のタイプはさまざまな 業界で 使用されてい ます。 一部のデバイスは、より広範なアプリケーションを見つけ出しており、他のデバイスは特定の業界で使用されており、他のデバイスには適合しません。 我々の場合、管状およびプレート型熱交換器が使用される。 最初のケースでは、2番目のプレートにチューブシステムを扱っています。 原理的には、タイプにかかわらず、ガス塔の熱交換器は多くの要件を満たさなければならない。 第1に、高い熱伝達係数を有すること、第2に、耐久性があり高温に耐えることである。 最も一般的な材料は銅、アルミニウム、スチールです。 後者の選択肢は、そのような金属が大きな重量を有し、効率を低下させるのであまり好ましくない。 いずれにしても、ガス塔の熱交換器は5年以上使用できます。
結論
そこで、熱交換器の主要なタイプを見ていきました。 注目を集めることなく、シェルとプレートのような種があった。 原則として、それらは古典的な層状またはリブ状とわずかに異なる。 しかし、ケーシングを有する熱交換器で浴槽のストーブを見つけることは珍しいことではない。 しかし、重要な特徴は、装置が高温および動作圧力に耐性があることである。 本体は、チタン、ステンレス鋼または炭素鋼のような材料から作ることができる。 興味深いことに、シェルプレート式 熱交換器を備えた槽 の 炉は、 蒸気または凝縮液によって十分に制御されているが、これは間違いなく重大な利点である。 原則として、このことはストーリーを終えることができます。なぜなら、今必要なすべての熱交換器について知っているからです。
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