コンパクトな管状熱交換器は、高効率、コンパクトな設計、幅広い動作条件を処理する能力により、さまざまな業界で広く使用されています。これらの熱交換器の重要な成分の1つはバッフルです。このブログ投稿では、コンパクトな管状の熱交換器でバッフルの役割を掘り下げ、のサプライヤーとしての私の経験からの洞察を共有しますコンパクトな管状熱交換器。
コンパクトな管状熱交換器の理解
バッフルの役割を議論する前に、コンパクトな管状熱交換器の基本構造と作業原理を理解することが不可欠です。これらの熱交換器は、シェル内に囲ま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つはチューブの外側、シェル（シェル - 側液）内を流れます。熱は、熱い液体からチューブの壁を通って冷たい液体に移します。
コンパクトな尿細管熱交換器は、比較的少量の大きな熱伝達領域を提供する能力に好まれています。それらは、化学処理、発電、食品および飲料、HVACシステムなどの用途で一般的に使用されています。管状の熱交換器そして多管熱交換器コンパクトな管状熱交換器のカテゴリに該当する特定のタイプであり、それぞれに独自の機能とアプリケーションを備えています。
コンパクトな管状熱交換器でのバッフルの役割
1。熱伝達の強化
コンパクトな管状熱交換器におけるバッフルの主な役割の1つは、チューブ（サイドとシェル - サイド流体間の熱伝達速度を高めること）です。バッフルはシェルを強制します - サイド液体は、シェルをまっすぐに流れるのではなく、ジグパターンでチューブバンドルを横切って流れます。このクロス - フローパターンは、シェルの乱流を増加させ、側面流体を増加させ、これにより、対流熱伝達係数が増加します。
流体がまっすぐな経路に流れると、チューブの壁の近くに層状境界層が形成されます。この境界層は熱抵抗として機能し、熱伝達速度を減らします。クロスフローパターンを作成することにより、バッフルは層状境界層を破壊し、液体のより良い混合とより効率的な熱伝達を可能にします。乱流の増加は、シェル内の温度勾配を低下させるのにも役立ち、左側の液体内の温度勾配を減らし、熱交換器の全体的な熱伝達性能を改善します。
2。チューブバンドルのサポート
バッフルは、チューブバンドルの構造サポートとしても機能します。コンパクトな尿細管熱交換器では、チューブは通常長くて細長であり、動作中に振動と機械的応力を受ける可能性があります。バッフルは、チューブを所定の位置に保持するフレームワークを提供し、それらが垂れ下がったり振動したりするのを防ぎます。
このサポートは、チューブバンドルの完全性を維持し、チューブの適切なアライメントを確保するために重要です。チューブの位置がずれていると、流れの不均一な分布、熱伝達効率の低下、さらにはチューブの故障が経過する可能性があります。サポートを提供することにより、バッフルは熱交換器のサービス寿命を延長し、費用のかかる修理や交換のリスクを減らすのに役立ちます。
3。流量分布の制御
バッフルのもう1つの重要な役割は、シェルの流れの流れを制御することです。バッフルのない熱交換器では、シェル - サイド液体は、チューブとシェル壁の間の隙間など、抵抗が最も少ない領域を優先的に流れる傾向があります。これにより、不均一な流れが生じる可能性があり、一部のチューブは他のチューブよりも多くの流体の流れを受けます。
バッフルは、シェルを指示するように設計されています - 側面液体は、より均一な方法でチューブバンドルを流れるようにします。それらはシェル内に一連のコンパートメントを作成し、各コンパートメントのチューブを横切って流体を強制します。これにより、バンドル内のすべてのチューブが適切な量のシェルにさらされることが保証され、側面流体が適切な量のシェルにさらされ、全体的な熱伝達性能が向上し、熱交換器内のホットスポットまたはコールドスポットの可能性が減少します。
4.短い - 回路の防止
短い回路は、シェルの一部がチューブバンドルをバイパスし、インレットからシェルの出口に直接流れるときに発生します。これにより、熱交換器の効率を大幅に低下させる可能性があります。
バッフルは、シェルの直接パスをブロックすることにより、短い回路を防ぐのに役立ち、サイド液体を強制し、チューブバンドルを流れるようにします。それらは通常、シェル壁とチューブバンドルにしっかりと収まるように設計されており、端の周りの液体の漏れを最小限に抑えます。短い回路を防ぐことにより、バッフルはすべてのシェル - 側面流体が熱伝達プロセスに関与し、熱交換器の効率を最大化することを保証します。
バッフルの種類
コンパクトな管状熱交換器で一般的に使用されるバッフルにはいくつかの種類があり、それぞれに独自の利点とアプリケーションがあります。
1。セグメントバッフル
セグメントバッフルは、最も広く使用されているバッフルです。それらは、シェルの長さに沿って定期的に配置される円形セグメントです。セグメントバッフルは、前述のように、シェルのZAGフローパターンをシェルのZAGフローパターンを作成します。製造と設置は比較的簡単であり、優れた熱伝達性能を提供します。
ただし、セグメントバッフルは、熱交換器の側面全体に比較的高い圧力低下を引き起こす可能性があります。これは、液体がバッフルコンパートメントを流れるときに何度も方向を変える必要があるためです。圧力降下は、システムを介して液体を汲み上げるためにより多くのエネルギーが必要であるため、熱交換器の動作コストを増加させる可能性があります。
2。ディスクとドーナツのバッフル
ディスクとドーナツのバッフルは、形状とドーナツの形をしたバッフルで構成されています。ディスクバッフルは、液体を強制的に半径方向に内側に流れ、ドーナツバッフルはそれを放射状に外側に流れるように強制します。これにより、セグメントバッフルと比較してより複雑なフローパターンが作成され、熱伝達係数が高くなる可能性があります。
ディスクとドーナツのバッフルは、流体の流れがより均等に分布するため、セグメントバッフルと比較して圧力低下が低くなる傾向があります。ただし、製造と設置により複雑であり、熱交換器のコストを増加させる可能性があります。
3。オリフィスバッフル
オリフィスバッフルは、一連の穴またはオリフィスを備えた平らなプレートです。シェル - 側面流体はこれらのオリフィスを流れ、熱伝達を促進する高速ジェットを作成します。オリフィスバッフルは、高熱伝達速度が必要であり、圧力低下が大きな懸念事項ではないアプリケーションでよく使用されます。
バッフルデザインの考慮事項
コンパクトな管状熱交換器を設計するときは、バッフルの選択と設計においていくつかの要因を考慮する必要があります。
1。バッフル間隔
バッフルピッチとも呼ばれるバッフル間の間隔は、熱伝達性能と熱交換器の圧力低下に大きな影響を与えます。バッフルピッチが小さくなると、流体がより頻繁に方向を変える必要があるため、熱伝達係数が高くなり、乱流が増加します。ただし、バッフルピッチが小さくなると、圧力降下が高くなります。
最適なバッフルピッチは、特定の用途と熱交換器の動作条件に依存します。一般に、熱伝達速度を最大化することと圧力低下を最小限に抑えることとの間で、バランスを打つ必要があります。
2。バッフルカット
バッフルカットとは、液体が流れるように除去されるバッフルの直径の割合を指します。大型バッフルカットは、熱交換器の側面全体のシェル全体の圧力低下を減らしますが、熱伝達速度も低下します。バッフルカットが小さくなると、熱伝達速度が増加しますが、より高い圧力低下になります。
バッフルカットは通常、20％から45％の範囲です。正確な値は、バッフルのタイプ、シェルの流量 - 側面流体、および望ましい熱伝達性能に依存します。
3。バッフル素材
バッフルの材料は、熱交換器で使用されている流体の特性と、動作温度と圧力に基づいて選択する必要があります。バッフル用の一般的な材料には、炭素鋼、ステンレス鋼、プラスチックや複合材などの非金属材料が含まれます。
材料は、腐食、侵食、および機械的摩耗に耐性がある必要があります。また、効率的な熱伝達を確保するために、良好な熱伝導率も必要です。
結論
バッフルは、コンパクトな管状熱交換器のパフォーマンスにおいて重要な役割を果たします。熱伝達を強化し、チューブバンドルをサポートし、流れの分布を制御し、短い回路を防ぎます。バッフルを慎重に選択して設計することにより、熱伝達性能を最適化し、熱交換器の圧力降下を最小限に抑えることができます。
のサプライヤーとしてコンパクトな管状熱交換器、私たちは、高いパフォーマンスバッフルで熱交換器の設計と製造に豊富な経験を持っています。コンパクトな管状熱交換器の市場にいる場合、またはバッフルの役割について質問がある場合は、喜んでお手伝いします。特定の要件について話し合い、熱交換器があなたのニーズをどのように満たすことができるかを調べてください。
参照
- Shah、RK、＆Sekulic、DP（2003）。熱交換器設計の基礎。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。