熱交換器の定義

カンデラ ロシオ バルビサン
化学エンジニア

2 つの流体間のエネルギー交換、つまり、高温のゾーンから低温のゾーンへの熱の移動が発生する圧力下の容器。 このプロセスは、2 つの媒体が互いに接触している場合は直接的であり、その間に別の流体が存在する場合は間接的です。

熱伝達の基礎

ある媒体から別の媒体への熱伝達が効果的であるためには、駆動力が必要です。この場合、2 つの流体間の温度差を駆動力と呼びます。 この意味で、エネルギーはより高温の領域からより低温の領域に移動します。

最も高温のフェーズで放出されるすべての熱は、最も低温のフェーズで吸収または取得されると予想されますが、バランスは直接的ではなく、熱の損失があります。

熱伝達の現象は、流体が接触する方法を説明する熱力学のゼロ原理に基づいています。 それらは熱平衡に達し、時間と接触面積が十分に到達するのに十分である場合、それらの温度を均等化します バランス。

類型論

類型論について話すとき、相間の接触の種類に基づいて存在する最大の区分を指します。 よく言ったように、メディア間の接触が直接的である場合、つまり、他の流れはありません。 エネルギーを交換することが望まれる流体間の熱伝達、そしてそれはそのような方法で応答します 真っ直ぐ。 冷却塔は、このタイプの交換の典型的なケースです。たとえば、冷却水または塔の水は、 上部と、下部によって、流れに逆らって、熱と質量の移動があるように気流が誘導されます 期待される。

一方、間接熱交換器について言及するときは、 固体または別の固体などの中間伝熱面 流暢。 この場合、プロセスは対流または伝導で発生します。 ほとんどの交換器では、物質移動メカニズムは次のとおりです。 対流、高温の流体がその熱を壁に伝達するとき これは、チューブの内部でそれを外部壁から接触している他の流体に伝達し、一方でチューブ壁の内部伝導を伝達します。

また、流れのタイプに基づいて分類することもできます。平行流、流れが同じ方向に流れる場合、向流、 反対方向に移動するときに熱を交換する場合、または流体が機器内を互いに垂直に移動するときにクロスフローが発生する場合。

同様に、流体が交換器の長さを移動して他の相と接触する回数に応じて、シングルパスまたはマルチパス交換器があります。

最後に、その形状に基づいて分類することができます。大まかに言うと、チューブおよびシェル熱交換器とプレート熱交換器です。 それらの最初のものでは、（その名前が示すように）ケーシングまたはケーシングと、チューブの束を内部に保持するヘッドで構成されています。 チューブを介して特定の流体が循環し、ケーシングを循環する流体と熱交換して、ケーシングをあふれさせます。 流体は、1 つのステップを通過することも、複数のステップを通過することもあります。 この場合、その建設費は高くなります。 ただし、高圧で動作することができ、必要な接触面積に基づいて設計されています 熱伝達のため、そのサイズはニーズに応じて変更できます。 プロセス。 メンテナンスは簡単です。チューブのクリーニングは多少難しいかもしれませんが、これは可能です。 化学的または機械的にチューブホルダープレートを取り外すことができ、一部の詰まり検査のためにチューブホルダープレートを取り外すことができます。 彼ら。

プレート式熱交換器の場合、散在する複数のプレートで構成されており、それぞれに異なる交換流体が循環します。 プレートの間には空気があります。 予想通り、プレートの面積はチューブの面積よりもはるかに大きいため、交換容量が大幅に増加します。 チューブ バンドルは高圧で動作しますが、プレート式熱交換器は 25 bar 以下の圧力に制限されています。 それらは、その構造により洗浄が容易で沈降を防ぐため、一般的に、極度の衛生管理が必要とされる食品業界で使用されます。