シェルおよびチューブの熱交換器の味付けされたサプライヤーとして、私はこれらの重要な機器に依存する産業の多様なニーズを直接目撃しました。私たちが受け取る最も一般的な問い合わせの1つは、シングルパスとマルチパスシェルとチューブの熱交換器の違いについてです。このブログでは、これら2つのタイプの詳細を掘り下げて、独自の機能、アプリケーション、および利点を強調します。
シングル - シェルとチューブの熱交換器
シングルパスシェルとチューブの熱交換器は、このタイプの機器の最も単純な形式です。単一のパス設計では、チューブ - 側面流体は、1つのパスで交換器の一方の端からもう一方の端までチューブを流れ、シェル - 側面液がチューブの周りを流れます。
単一のパス熱交換器の構築は比較的簡単です。大きな円筒形の容器であるシェルと、シェルを通るチューブの束で構成されています。チューブは、シェルの両端のチューブシートによって所定の位置に保持されています。チューブ - 側面液は一端にチューブに入り、シェルとの間で熱を透過します - チューブを流れると側面流体は、もう一方の端から出ます。
単一のパスシェルとチューブの熱交換器の重要な利点の1つは、そのシンプルさです。コンポーネントが少なくなり、より簡単なフローパスがあるため、設計、製造、保守が簡単です。このシンプルさは、初期投資と長期運用の両方の点で、コストの削減にもつながります。シングルパス熱交換器は、熱伝達要件が非常に高くなく、シンプルさとコスト - 有効性が主な関心事であるアプリケーションでよく使用されます。
たとえば、2つの流体間の温度差が比較的小さくなっているいくつかの小さなスケール産業プロセスでは、単一のパス熱交換器は適切な熱伝達を提供できます。また、小さな商業ビルや住宅団地など、暖房または冷却水システムにも一般的に使用されています。
ただし、シングルパス熱交換器にはいくつかの制限があります。熱伝達効率は、多量の熱交換器と比較して比較的低いです。チューブ - 側面流体はチューブを一度しか通過しないため、2つの液体間の接触時間は制限されているため、最適な熱伝達ができない場合があります。さらに、チューブ側の圧力低下は比較的高く、これにより、チューブを介して液体を汲み上げるのに必要なエネルギー消費量が増加する可能性があります。
マルチ - シェルとチューブの熱交換器
対照的に、マルチパスシェルとチューブの熱交換器は、チューブ（側面とシェル - サイド液の間の接触時間を増やすことにより、熱伝達効率を改善するように設計されています。マルチパス設計では、チューブ - サイドフルードは、熱交換器を出る前にチューブを複数回通過します。これは、シェル内のバッフルを使用してシェルの流れを導き、チューブの端にあるリターンベンドまたはヘッダーを使用してチューブをリダイレクトすることによって達成されます。
マルチパス配置には、チューブ - サイドマルチパスとシェル - サイドマルチパスの2つの主要なタイプがあります。チューブ - サイドマルチ - パス熱交換器では、チューブ - 側面液は複数のストリームに分割され、異なるチューブのセットを流れ、出口で再結合します。これにより、チューブ - サイドフローパスの有効長さが増加し、熱伝達が増えます。シェル - サイドマルチ - パス熱交換器では、バッフルがシェルを強制するために使用されます - 側面流体はチューブ全体でジグパターンで流れ、2つの液体間の接触時間を増やします。
マルチパスシェルとチューブの熱交換器の主な利点は、高熱伝達効率です。 2つの流体間の接触時間を長くすることにより、より小さな物理空間でより高い程度の熱伝達を達成できます。これにより、大規模な産業プロセス、発電植物、化学製油所など、高熱伝達速度が必要なアプリケーションに最適です。
たとえば、発電所では、タービンから出てくる蒸気を冷却するために、マルチパス熱交換器を使用できます。マルチパス設計の高熱伝達効率により、より効率的な冷却プロセスが可能になり、発電サイクルの全体的な効率が向上します。
多量の熱交換器のもう1つの利点は、2つの流体間で大きな温度差を処理できることです。より長い流れパスと接触時間の増加により、温度差が有意な場合でも、より効果的な熱伝達が可能になります。
ただし、マルチパス熱交換器は、単一の熱交換器と比較して、設計と構造がより複雑です。バッフルやリターンベンドなど、より多くのコンポーネントが必要であるため、製造コストが増加します。潜在的に故障したり、ファウルになったりする可能性のあるコンポーネントが増えるため、多数の熱交換器のメンテナンスもより困難です。
アプリケーションと考慮事項
単一のパスとマルチパスシェルとチューブの熱交換器を選択するときは、いくつかの要因を考慮する必要があります。熱伝達速度と2つの流体間の温度差を含む熱伝達要件が最も重要な要因です。熱伝達要件が比較的低い場合、単一のパス熱交換器で十分な場合があります。ただし、高熱伝達速度が必要な場合は、通常、合格熱交換器がより良い選択です。
熱交換器を設置するために利用できるスペースは、もう1つの重要な考慮事項です。マルチパス熱交換器は、より小さなスペースでより高い熱伝達速度を達成できます。これは、スペースが制限されているアプリケーションで有利になる可能性があります。一方、スペースが制約でない場合、単一のパス熱交換器がよりコスト - 効果的なオプションになる場合があります。
使用されている液体の種類も、選択に役割を果たします。一部の液体はファウリングを起こしやすく、時間の経過とともに熱伝達効率を低下させる可能性があります。そのような場合、単一のパス熱交換器など、掃除が簡単な設計が推奨される場合があります。
当社の製品提供
当社では、顧客の多様なニーズを満たすために、幅広いシェルおよびチューブの熱交換器を提供しています。単一のパスであろうとマルチパス熱交換器が必要であろうと、高品質のソリューションを提供するための専門知識とリソースがあります。
提供しますステンレス鋼シェルとチューブの熱交換器腐食に対して非常に耐性があるため、腐食性液での使用に適しています。私たちの炭素鋼シェルおよびチューブ熱交換器その強さと耐久性で知られており、多くの場合、高圧アプリケーションで使用されます。そしてもちろん、私たちシェルチューブ熱交換器さまざまな熱伝達要件を満たすために、さまざまな構成があります。
結論
結論として、単一のパスとマルチパスシェルとチューブの熱交換器の選択は、熱伝達要件、スペースの可用性、流体特性、コストに関する考慮事項など、さまざまな要因に依存します。各タイプには独自の利点と制限があり、これらの違いを理解することは、アプリケーションに最適な熱交換器を選択するために重要です。
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参照
- Incropera、FP、＆Dewitt、DP（2002）。熱と物質移動の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- カーン、DQ（1950）。熱伝達を処理します。マクグロー - ヒル。
- Hewitt、GF、Shires、GL、＆Bott、TR（1994）。熱伝達を処理します。 CRCプレス。