ちょっと、そこ！管状熱交換器のサプライヤーとして、私はしばしば、管状熱交換器をガスからガス熱伝達に使用できるかどうかを尋ねられます。さて、このトピックを掘り下げて見つけましょう。
まず、管状の熱交換器が何であるかを理解しましょう。これは、2つの流体間に熱を伝達するデバイスで、1つの流体がチューブ内を流れ、もう1つはチューブの外を流れます。これらの熱交換器は、さまざまな形、サイズ、材料で提供され、幅広い産業で使用されています。たとえば、持っています医薬品管状熱交換器ファーマ産業のために、工業用管状熱交換器さまざまな産業用アプリケーション用、および軟鋼管状熱交換器これは、そのコスト - 有効性のために非常に人気があります。
さて、それはガス - からガス熱伝達に使用できますか？短い答えはイエスですが、考慮すべきいくつかの要因があります。
ガスに管状熱交換器を使用する利点 - ガス熱伝達
大きな利点の1つは、柔軟性です。管状熱交換器は、ガスのさまざまな流量、圧力、温度を処理するように設計できます。特定の要件に応じて、チューブの数、チューブの直径、チューブの長さをカスタマイズできます。これは、小さなスケールガスからガス熱伝達プロセス、または大規模な産業用のものを扱っているかどうかにかかわらず、請求書に合うように調整できる管状の熱交換器を調整できることを意味します。
もう1つのプラスは、耐久性です。管状熱交換器のチューブは、通常、ステンレス鋼、軟鋼、または他の合金などの材料で作られています。これらの材料は、高温や腐食性ガスに耐えることができます。したがって、たとえあなたが働いているガスが少し過酷であっても、熱交換器は多くの摩耗や裂け目なしで長く続くことができます。
また、管状熱交換器は良好な熱伝達効率を提供します。チューブが提供する大きな表面積は、2つのガス間の効果的な熱交換を可能にします。熱いガスがチューブを流れ、冷たいガスが周囲に流れると、熱が温水ガスから冷たいガスに移動し、このプロセスを最適化して高レベルの効率を達成できます。
ガスの課題 - 細管熱交換器によるガス熱伝達
しかし、それはすべてスムーズなセーリングではありません。ガスは、液体と比較して熱伝達係数が低くなっています。これは、2つの液体またはガスと液体の間よりも2つのガス間で熱を伝達することが困難であることを意味します。これを克服するには、チューブの表面積を増やしたり、チューブのフィンを使用して熱伝達を強化する必要がある場合があります。しかし、フィンを追加すると、熱交換器全体の圧力降下が増加する可能性があります。つまり、ガスを押すにはより多くのエネルギーが必要です。
別の課題はファウリングです。ガスは、粒子状物質、粉塵、またはその他の汚染物質を運ぶことができます。時間が経つにつれて、これらの汚染物質はチューブの表面に蓄積し、熱伝達効率を低下させることができます。チューブの洗浄などの定期的なメンテナンスは、熱交換器を適切に動作させるために必要です。
熱交換器全体の圧力低下も懸念事項です。ガスがチューブを通ってチューブを流れ、周囲に流れると、圧力が失われます。圧力低下が高すぎると、システム全体のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。したがって、圧力降下が許容範囲内にあるように熱交換器を設計する必要があります。
ガスの設計上の考慮事項 - から - ガス熱伝達
ガスのための管状熱交換器を設計するとき - からガス熱伝達は、いくつかのことに細心の注意を払う必要があります。まず、チューブ材料の選択が重要です。前述のように、ガスの温度と化学的特性に耐えることができる材料が必要です。たとえば、ガスが腐食性である場合、ステンレス鋼は軟鋼よりも良い選択かもしれません。
チューブレイアウトも重要です。並列 - フロー、カウンター - フロー、またはクロスフローの配置を使用できます。カウンター - 流量は、熱交換器の長さに沿った2つのガス間の最大温度差を維持するため、通常、熱伝達に最も効率的です。
チューブの直径とピッチは、他の重要な要因です。チューブの直径が小さくなると、単位体積あたりの表面積が増加する可能性がありますが、圧力降下も増加する可能性があります。隣接するチューブ間の距離であるピッチは、ガスの流れパターンと熱伝達速度に影響します。
REAL-世界アプリケーション
ガスのための管状熱交換器 - からガス熱伝達は、多くの産業で使用されています。発電業界では、ボイラーからの熱い排気ガスを使用して、熱燃焼空気を前に使用することができます。これは、必要な燃料の量を減らすことにより、発電所の全体的な効率を改善するのに役立ちます。
化学産業では、乾燥、蒸留、化学反応などのさまざまなプロセスに使用されます。たとえば、化学反応器では、管状の熱交換器を使用して、反応物ガスと生成物ガス間の熱を伝達し、反応の温度を制御するのに役立ちます。
食品および飲料業界では、低温殺菌やその他の熱処理プロセスに使用できます。熱いガスは、食品の処理に使用される冷たいガスを加熱するために使用でき、消費のために安全であることを保証します。
結論
したがって、それを要約するために、管状熱交換器は間違いなくガスからガス熱伝達に使用できます。柔軟性、耐久性、熱伝達効率の点で利点がありますが、対処する必要がある低熱伝達係数、ファウリング、圧力降下などの課題もあります。
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参照
- Incropera、FP、＆Dewitt、DP（2002）。熱と物質移動の基礎。ワイリー。
- Shah、RK、＆Sekulic、DP（2003）。熱交換器設計の基礎。 Wiley-インターサイエンス。
- Green、DW、＆Perry、RH（2007）。ペリーの化学エンジニアハンドブック。マクグロー - ヒル。