産業熱伝達の領域では、シェルとチューブの熱交換器が頑固者として立っており、2つの液体間の熱エネルギーの効率的な交換を促進します。シェルおよびチューブの熱交換器の著名なサプライヤーとして、私はこれらの重要なデバイスの全体的なパフォーマンスと信頼性でチューブとチューブシートの関係が果たす重要な役割を直接目撃しました。このブログ投稿では、チューブをチューブシートに固定するために使用されるさまざまな方法を掘り下げ、その利点、制限、アプリケーションを調査します。
シェルとチューブの熱交換器の基本を理解する
チューブ - チューブシート固定方法に飛び込む前に、シェルとチューブの熱交換器の基本構造を簡単に要約しましょう。それは、大きな円筒形の容器であるシェルと、シェル内に収容されたチューブの束で構成されています。 1つの流体はチューブ（チューブ - 側液）を通過し、もう1つはシェル内のチューブの外を流れます（シェル - 側液）。チューブシートは、シェルの両端にある平らなプレートで、チューブを所定の位置に保持し、チューブ（サイドとシェル）の液体を分離します。
チューブをチューブシートに固定する方法
1。機械的拡張
機械的拡張は、チューブをチューブシートに固定するための最も一般的に使用される方法の1つです。このプロセスでは、特別なツールがチューブに挿入され、チューブ - チューブシートインターフェイスのチューブ直径を拡張します。この拡張は、チューブとチューブシートの間に緊密な機械的結合を作成します。
利点：
- コスト - 有効：溶接ロッドなどの追加の材料を必要としないため、他の方法と比較して比較的安価です。
- クイックインストール：プロセスは比較的迅速に実行でき、熱交換器の全体的な製造時間を短縮できます。
- 幅広い材料に適しています：炭素鋼、ステンレス鋼、銅などの金属など、さまざまなチューブおよびチューブシート材料で使用できます。
制限：
- 限られた強さ：機械的膨張によって生じる結合強度は、高い圧力または高温度アプリケーションには不十分な場合があります。
- 漏れの可能性：時間が経つにつれて、熱サイクリングまたは振動により、機械的結合が緩む可能性があり、チューブとチューブシートの間の潜在的な漏れにつながります。
2。溶接
溶接は、チューブをチューブシートに結合するためのもう1つの一般的な方法です。このコンテキストでは、手動アーク溶接、ガスタングステンアーク溶接（GTAW）、ガス金属アーク溶接（GMAW）など、さまざまな種類の溶接技術が使用されています。
利点：
- 高強度：溶接接合部は、チューブとチューブシートの間に非常に強い接続を提供し、高圧と高温用途に適しています。
- 漏れ - 緊張：溶接されたジョイントは一般に非常に漏れがあります - これは、流体の漏れが重大な問題を引き起こす可能性のあるアプリケーションにとって重要です。
- 長期的な信頼性：溶接接続は、機械的に拡張されたジョイントと比較して、熱サイクリングと振動に対してより耐性があります。
制限：
- 高コスト：溶接には、熟練労働と専門装置が必要であり、製造コストが増加します。
- 熱 - 罹患ゾーン：溶接プロセスは、チューブおよびチューブシートに罹患ゾーンを生成する可能性があり、その領域の材料特性に影響を与える可能性があります。
- 修理が難しい：溶接されたジョイントが失敗した場合、機械的に拡張されたジョイントと比較して、より困難で時間がかかる場合があります。
3。ろう付け
ろう付けには、ベースメタル（チューブとチューブシート）の融点よりも低い融点でフィラー金属を使用してそれらを結合することが含まれます。フィラー金属は、溶けてチューブとチューブシートの間のジョイントに流れるまで加熱され、固化すると強い結合を作成します。
利点：
- 異なる材料に適しています：ろう付けは、フィラー金属に両方の材料を備えた良好な湿潤特性がある限り、異なる材料で作られたチューブとチューブシートを結合するために使用できます。
- 低熱入力：溶接と比較して、ろう付けはより低い熱入力を必要とするため、歪みや基本金属への損傷のリスクが低下します。
- 均一な関節強度：ろう付けされたジョイントは、通常、他のいくつかの結合方法と比較して、より均一な強度分布を持っています。
制限：
- 溶接よりも強度が低い：ろう付けされたジョイントの結合強度は、一般に溶接接合部の結合強度よりも低く、高応力アプリケーションでの使用を制限する可能性があります。
- フィラー金属選択：適切なフィラー金属を選択することは重要です。チューブとチューブシートの材料と互換性のある特性を持つ必要があるためです。
- 腐食の可能性：フィラー金属が動作環境と互換性がない場合、腐食が発生しやすく、ジョイントの完全性を損なう可能性があります。
4。組み合わせ方法
場合によっては、上記の方法の組み合わせを使用して、最良の結果を達成します。たとえば、機械的な拡張に続いて、チューブ - チューブシートジョイントに軽い溶接またはろう付けができます。この組み合わせは、膨張の初期の機械的安定性と、追加の強度と漏れ - 溶接またはろう付けの緊張を提供します。
修正方法の選択に影響を与える要因
チューブをチューブシートに固定する方法を選択する場合、いくつかの要因を考慮する必要があります。
- 動作条件：高圧力、高温、または腐食性環境には、溶接などのより強力で耐性のあるジョイントが必要になります。
- 材料の互換性：チューブとチューブシートの材料の選択は、さまざまな固定方法の適合性に影響します。たとえば、一部の材料は溶接またはろう付けが難しい場合があります。
- 料金：製造コストは常に重要な考慮事項です。コストが主要な要因である場合、機械的拡大が好ましい選択かもしれません。
- 設計要件：チューブの直径、チューブピッチ、チューブシートの厚さを含む熱交換器の設計も、固定方法の選択に影響を与える可能性があります。
シェルおよびチューブの熱交換器サプライヤーとしての私たちの提供
シェルおよびチューブの熱交換器の大手サプライヤーとして、お客様の多様なニーズを満たすために幅広い製品を提供しています。私たちのステンレス鋼管とシェル熱交換器耐性が高く、化学物質、食物、製薬産業の用途に適しています。メタリックシェルおよびチューブ熱交換器優れた熱伝達性能と耐久性を提供し、特定の要件に応じて、異なるチューブからチューブシートの固定方法でカスタマイズできます。私たちの工業用シェルおよびチューブ熱交換器信頼性の高い動作を確保するために、高品質のチューブ - チューブシート接続を備えた、重いデューティ産業用途向けに設計されています。
調達と相談については、お問い合わせください
シェルとチューブの熱交換器の市場にいる場合、またはチューブ - チューブシートの修正方法について質問がある場合は、お客様に手を差し伸べることをお勧めします。当社の専門家チームは、特定のアプリケーションに適した熱交換器と最も適切なチューブからチューブシート固定方法の選択を支援する準備ができています。標準製品であろうとカスタムデザインのソリューションを必要とするかどうかにかかわらず、お客様のニーズを満たすための経験とリソースがあります。
参照
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- Hewitt、GF、Shires、GL、＆Bott、TR（1994）。熱伝達を処理します。 CRCプレス。
- 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。