耐久性の高い熱交換器の設計と構造

熱交換器は、2 つ以上のプロセス ストリーム間で熱を伝達する装置です。適切なタイプの設計を選択すると、エネルギーコストとダウンタイムを最小限に抑えることができます。

熱交換器には、パラレルフロー、カウンターフロー、クロスフローなど、いくつかの異なるタイプがあります。最適な設計は、将来の拡張性とメンテナンスの容易さによって決まります。

デザイン

適切な熱交換器設計の選択は、流体間で必要な熱出力や温度変化などのプロセス要件を理解することから始まります。考慮すべきその他の要素には、関連する流体の粘度、粒子含有量、化学組成などがあります。プロセスの種類に応じて、熱交換器はガスからガス、ガスから液体、液体から液体、または二相になります。

シェルアンドチューブ熱交換器には、密閉された円筒形の圧力容器内に一連のチューブが含まれています。それらは炭素鋼、ステンレス鋼、チタン、インコネル、またはその他の材料で作られています。チューブは、温度、圧力、熱応力に耐えるように設計されています。流体のバイパスや混合を防ぐために、中央にスペーサー スタッドを配置して配置されています。チューブシートの幅とギャップは、最大の効率、簡単なアクセス、清潔さのために最適化されています。

製作

耐久性の高い熱交換器には、いくつかの製造オプションが存在します。腐食用途向けに設計された製品では、繊維強化チューブを使用して、塩素化有機物でよく見られる過酷な動作条件に耐えることができます。プレート式熱交換器には、一連の流路を形成するために炭素鋼フレーム内でガスケットを付けて一緒に圧縮された一連の波形合金プレートが組み込まれています。これらの流路は流体の流れを導き、流体の混合を防ぎます。

ステンレス鋼とニッケル合金は、管状熱交換器およびシェルアンドチューブ熱交換器の製造に使用されます。これらのユニットは、食品、飲料、製薬業界で主力です。生産を継続するために必要な高温にも対応できます。

インストール

家畜の糞尿、食品副産物、脂肪からバイオガスを生成するグリーン嫌気性消化プロセスでは、スパイラルプレート熱交換器を使用して、輸送と貯蔵のために病原体を含まないメタンをパイプラインに移送できます。バイオガスは燃焼して電気と熱を生成します。残りの病原体を含まないバイオソリッドは脱水し、肥料として土壌調整に使用できます。

家庭では、空気対空気熱交換器が室内の古くなった空気を再利用し、加熱して新鮮な暖かい空気を取り込み、窓の結露の原因となる余分な水蒸気を除去します。また、有害な化学物質、微粒子、ラドン、その他の汚染物質を濾過して除去することで、居住者の健康を維持するのにも役立ちます。

メンテナンス

熱交換器を良好な状態に保つことは、生産をスムーズに進めるための鍵です。過度の汚れは、製品の汚染または使用不能、腐食、漏れを引き起こす可能性があります。エタノールプロデューサーマガジンによると、火災の危険さえも引き起こす可能性があります。

幸いなことに、熱交換器を清潔に保つ方法はたくさんあります。サンプリングはシステムの状態を測定する効果的な方法であり、システム全体から複数の流体サンプルを採取することをお勧めします。この情報は、メンテナンス日を計画する際に非常に重要です。

シェルアンドチューブ熱交換器の場合、メンテナンスを容易にするためにボンネット タイプのヘッドを備えた設計を選択することが重要です。このタイプのヘッドはフランジ付きまたは溶接することができ、通常は検査を容易にする取り外し可能なチャネル カバーが付いています。また、チューブの長さは、簡単に取り外しや交換ができるように十分な長さである必要があります。