熱交換器は、異なる温度の 2 つ以上の流体間で熱を伝達する省エネ装置です。 大面積の暖房には熱交換器の存在が不可欠です。
熱交換器の熱伝達方法に応じて、熱交換器は次の 3 つのカテゴリに分類できます。
ハイブリッド熱交換器とも呼ばれる直接接触熱交換器は、熱い流体と冷たい流体が直接接触して熱を交換する装置です。 通常、直接接触する 2 つの流体は、気化圧力が低い気体と液体です。
エネルギー貯蔵熱交換器の動作原理は、固体物質の熱伝導率を利用することです。 具体的には、まず熱媒体が固体物質をある温度まで加熱し、次に冷媒が固体物質から熱を得る。 このプロセスにより、熱伝達が実現されます。 ;
隔壁型熱交換器も中間体の熱伝導を利用しており、冷媒と温媒は固体の隔壁で隔てられ、隔壁を介して熱交換を行います。 暖房企業では、隔壁熱交換器が最も広く使用されています。 さまざまな構造に従って、チューブ熱交換器、プレート熱交換器、ヒートパイプ熱交換器に分けることもできます。
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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アンドチューブ熱交換器とも呼ばれます。 シェルに囲まれた管束の壁を伝熱面とする隔壁型熱交換器です。 この種の熱交換器は、比較的単純な構造と信頼性の高い動作を備えています。 さまざまな構造材料（主に金属材料）で作製でき、高温高圧下での使用が可能です。 現在最も広く使われているタイプです。
シェルアンドチューブ熱交換器
採用された補償手段に応じて、シェルアンドチューブ熱交換器は、固定管板熱交換器、フローティングヘッド熱交換器、U チューブ熱交換器、およびスタフィングボックス熱交換器の 4 つのタイプに分類できます。
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固定管板熱交換器
固定管板熱交換器はシェルアンドチューブ熱交換器の一種です。 固定管板熱交換器の両端の管板は溶接によってシェルに接続されており、主にシェル、管板、管束、トップカバー（ヘッド）などの部品で構成されています。
固定管板熱交換器
固定管板熱交換器の利点は次のとおりです。
◆シンプルな構造。
◆同じシェル径では、パイプの数が最も多く、バイパスが最も少ない。
◆熱交換チューブは一本ずつ交換可能で、チューブ内の清掃も簡単です。
固定管板熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆シェル側は機械的に洗浄することができません。
◆熱交換チューブとシェルの温度差が大きい場合（50℃以上）、温度差応力が発生します。 解決策は、シェルに伸縮継手を取り付けることです。これにより、伸縮継手の強度の制限によりシェル側の圧力が高くなりすぎないようにすることができます。
◆流体が清浄でスケールが容易ではなく、2つの流体間の温度差が小さい、または温度差が大きいがシェル側圧力が高くない作業場面にのみ適しています。
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フローティングヘッド熱交換器
フローティングヘッド熱交換器はシェルアンドチューブ熱交換器の一種です。 管板の一端はシェルに接続されておらず、軸方向に自由に浮くことができます。 フローティングヘッドとも呼ばれます。 フローティングヘッドはフローティングチューブプレート、フックリング、着脱可能な接続部であるフローティングヘッドエンドカバーで構成されており、チューブ束をシェルから引き抜くことが可能です。
フローティングヘッド熱交換器
フローティングヘッド熱交換器の利点は次のとおりです。
◆熱交換チューブとシェルとの間に温度差がある場合、つまりシェルまたは熱交換チューブが膨張する場合、温度差応力は発生しません。
◆チューブ束をケーシングから引き出せるのでチューブ内やチューブ間の洗浄に便利です。
フローティングヘッド熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆構造が複雑、材料量が多く、コストが高い。
◆フローティングヘッドカバーとフローティングチューブシート間のシールがしっかりしていないと内部リークが発生し、両媒体が混合する可能性があります。
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Uチューブ熱交換器
U字型チューブ熱交換器はシェルアンドチューブ熱交換器の一種であり、チューブシート、シェル、チューブ束、その他の部品で構成されています。 Uチューブ熱交換器の各管はU字型に曲げられ、入口と出口がそれぞれ同じ管板の両側に設置されています。 ヘッドは隔壁で2つの部屋に分かれており、それぞれのチューブが自由に伸縮できます。 他のチューブやハウジングに関係なく。
Uチューブ熱交換器
U チューブ熱交換器の利点は次のとおりです。
◆チューブ束は温度差による応力を考慮せずに自由に浮遊するため、温度差の大きい場面でも使用可能です。
◆管板が1枚でフランジも少なく、漏れ箇所も少なくシンプルな構造です。
◆U字チューブ熱交換器は動作信頼性が高く、低コストです。
U チューブ熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆チューブ内の掃除が大変です。 管にはある程度の曲げ半径が必要なため、管板の利用率が低く、管板の使用率が低くなります。
◆チューブ束の最内層はチューブ間の距離が大きく、シェル側がショートしやすいです。 パイプ内の流速が速すぎると、U 字型ベンドパイプ部分に深刻な浸食が発生し、その耐用年数に影響を与えます。
◆インナーチューブが破損すると交換ができないため、廃棄率が高くなります。
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スプレー熱交換器
スプレー熱交換器は一種の管状熱交換器で、熱交換チューブを鉄骨フレームに列状に固定し、熱流体がチューブ内を流れ、上部スプレー装置から冷却水が均等に注がれるため、スプレークーラーとも呼ばれます。 スプレー熱交換器のチューブの外側は高度の乱流を伴う液膜の層であり、チューブの外側の熱伝達係数は浸漬熱交換器の熱伝達係数よりもはるかに大きくなります。 さらに、スプレー熱交換器は空気が循環する場所にほとんど配置されており、冷却水の蒸発によって熱の一部も奪われ、冷却水の温度が低下し、熱伝達の推進力が増加します。 。 浸漬熱交換器と比較して、スプレー熱交換器の伝熱効果は大幅に向上します。
スプレー熱交換器
スプレー熱交換器の利点は次のとおりです。
◆シンプルな構造で低コスト。
◆冷却水の温度を下げ、熱伝達の推進力を高めることができます。
◆高圧に耐えることができます。
◆メンテナンスや清掃が簡単で、水質要件も低い。
スプレー熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆冷却水の不均一な噴霧は熱伝達効果に影響を与えます。
◆屋外のみ設置可能です。
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チューブ熱交換器
ケーシング熱交換器はチューブ熱交換器の一種で、サイズの異なる 2 本の標準チューブで接続された同心の円形のケーシングです。 外側をシェル側、内側をチューブ側と呼びます。 2 つの異なる媒体をシェル側とチューブ側で逆方向 (または同じ方向) に流すことで、熱交換の効果を得ることができます。 チューブアンドチューブ式熱交換器は、通常、シェル（内殻、外殻を含む）、Ｕ字型エルボ、スタフィングボックス等から構成される。
チューブ熱交換器
ケーシング熱交換器の利点は次のとおりです。
◆シンプルな構造で高圧にも耐えられます。
◆必要に応じて伝熱面積を増減できるので、用途に便利です。
ケーシング熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆配管の継ぎ目が多く漏れやすい。
◆床面積が大きく、単位伝熱面積当たりの金属使用量が多い。
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ジャケット熱交換器
ジャケット熱交換器は、容器の外壁にジャケットを取り付けたプレート熱交換器の一種で、構造が簡単です。 しかし、その加熱面は容器の壁によって制限されており、熱伝達率は高くありません。 熱伝達率を高め、ケトル内の液体を均一に加熱するために、ケトルにスターラーを取り付けることができます。 冷却水または非相変化加熱剤をジャケットに通す場合、乱流を増加させるスパイラルバッフルまたはその他の手段をジャケット内に設置して、ジャケットの片側の熱伝達率を高めることもできます。 熱伝達面の不足を補うために、ケトルの内部にコイルを取り付けることもできます。 ジャケット付き熱交換器は、反応プロセスの加熱と冷却に広く使用されています。
ジャケット熱交換器
ジャケット熱交換器の利点は次のとおりです。
◆シンプルな構造。
◆加工が容易です。
ジャケット熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆伝熱面積が小さく、伝熱効率が低い。
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スパイラルプレート熱交換器
スパイラルプレート熱交換器はプレート熱交換器の一種で、2枚の平行な金属板で作られ、内部に2つの同心の螺旋チャネルを形成します。 スパイラルチャネルを分離するために熱交換器の中心に仕切りが設置され、チャネルの間隔を維持するために距離カラムが 2 つのプレートの間に溶接されます。
スパイラルプレート熱交換器
スパイラルプレート熱交換器の利点は次のとおりです。
◆高い熱伝達率。
◆拡大縮小やブロックが容易ではありません。
◆より低い温度の熱源を利用可能。
◆コンパクトな構造です。
スパイラルプレート熱交換器の欠点は次のとおりです。
◆使用圧力と温度が高すぎないように注意してください。
◆オーバーホールは容易ではありません。
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ヒートパイプ熱交換器
ヒートパイプは、非凝縮性ガスを除去する密閉された金属管内に特定の作動液体を一定量充填することによって形成されます。 作動液体はホットエンドで熱を吸収し、沸騰して蒸発します。 発生した蒸気は低温端に流れて凝縮し、潜熱を放出します。 凝縮水はホットエンドに戻り、再び沸騰して蒸発します。 このサイクルが繰り返され、熱はホットエンドからコールドエンドへ継続的に伝達されます。
ヒートパイプ熱交換器
ヒートパイプ熱交換器の利点は次のとおりです。
◆シンプルな構造、長寿命、確実な動作。
◆非常に高い熱伝導率と良好な等温特性。
◆コールド面、ホット面の両面の伝熱面積を任意に変えることができ、長距離に熱を伝えることができ、温度コントロールが可能です。
その欠点は次のとおりです。
◆耐酸化性、耐高温性に劣ります。
熱交換器の使用上の注意：
◆配管網を清潔に保ちます。 作業前でも作業完了後でも、熱交換器の詰まりを避けるためにパイプネットワークを清掃する必要があります。 また、熱交換作業全体をスムーズに完了できるよう、除染装置やフィルターの清掃にも注意を払う必要があります。
◆軟水を厳密に管理。 熱媒体を処理する前に装置内および軟化槽の水質を検査し、水質が適合していることを確認してから注入してください。
◆ 新しいシステムをテストします。 新システムでは、すぐに熱交換器と交互に使用することはできませんが、一定期間内に新システムを運転する必要があり、熱交換器は動作試験が完了した後に初めてシステムに組み込むことができます。 これの目的は、パイプネットワーク内の不純物が熱交換器の内部機器に損傷を与えるのを防ぐことです。
