水熱交換器 Manufacturers

プレートとシェルアンドチューブ: アプリケーションに適した構成の選択

工業用水熱交換器の設計における 2 つの主要な構成 (ガスケット付きプレートとシェルアンドチューブ) には、それぞれ明確な性能のトレードオフがあり、動作条件、流体の特性、メンテナンスのアクセスに応じてどちらを選択するかが適切になります。

プレート式熱交換器 波形プレートの表面を横切る乱流により、非常に高い熱伝達係数を達成します。コンパクトな設置面積と低い流体滞留量により、HVAC チラーエバポレーター、フリー冷却回路、および両方の流体が清水またはグリコール溶液である熱回収アプリケーションのデフォルトの選択肢となっています。 90% を超える熱効率が達成可能で、アプローチ温度は 1 ～ 2°C 程度になるのが一般的です。トレードオフは、微粒子を含む流体による汚れや閉塞の影響を受けやすいこと、およびガスケットの最大使用温度と圧力の制限です (標準的な HNBR ガスケットの場合、通常は 150 ～ 180°C および 25 bar)。

シェルアンドチューブ式熱交換器 高圧 (カスタム設計では最大 300 bar)、高温、懸濁物質を含む流体に耐えることができるため、プロセス冷却、凝縮水回路、冷媒凝縮器の業界標準となっています。単位面積当たりの熱伝達係数はプレートよりも低くなりますが、表面積が大きく、頑丈な構造なので、高負荷の用途ではこれを相殺します。 Shanghai Soouney Refrigeration Equipment Co., Ltd. は、チラーと熱交換器の製品範囲全体で両方の構成を統合し、各プロジェクトのプロセス パラメーターに基づいて適切なタイプを選択します。

汚れ要因: その特定方法と、それらが長期的なパフォーマンスにとって重要である理由

ファウリングとは、伝熱面上にスケール、バイオフィルム、腐食生成物、または浮遊物質が蓄積することです。これは設置の問題ではなく、あらゆる水熱交換器の設計を考慮する必要がある固有の動作条件です。標準的なアプローチは、熱設計中に汚れ抵抗係数 (Rf) を適用することです。これにより、計算されたクリーンな熱伝達係数が保守的な実用値に効果的に低減されます。

TEMA (管状熱交換器製造業者協会) は、シェルアンドチューブの設計で広く使用されている基準汚れ係数を発行しています。水側アプリケーションの場合、代表的な値は次のとおりです。

• 冷却塔処理水：0.000176m²・K/W
• 河川水（52℃以下）：0.000352m²・K/W
• 海水: 0.000088～0.000176 m²・K/W（温度に応じて）
• 硬井戸水：0.000528m²・K/W以上

過度に保守的な汚れ係数を適用すると、交換器が大型になり、きれいな状態では非効率的に動作します。適用する係数が低すぎると、汚れが発生するとすぐにユニットの性能が低下します。 正しいアプローチは、汚損要因をプロジェクトサイトの実際の水質データに一致させることです。 、一般的な保守的な値をデフォルトの安全マージンとして適用しないようにします。 Soouney のエンジニアリング チームは、海外プロジェクトの機器選択プロセスの一環として水分析レポートをレビューし、指定された性能が動作寿命全体にわたって維持されることを確認します。

対向流と平行流の配置と熱効率への影響

流れを通る 2 つの流体の流れの相対的な流れの方向。 水熱交換器 ユニットが理論的に達成できる最大の熱効率を決定します。これは詳細ではなく、機器のサイズと動作パフォーマンスの両方に影響を与える基本的な設計変数です。

で 平行流 この配置では、両方の流体が同じ端から熱交換器に入ります。ストリーム間の温度差は入口で最も高く、流路に沿って減少し、理論上の最大値である一般的な出口温度に近づきます。熱効率は本質的に制限されており、熱いストリームの出口温度が冷たいストリームの出口温度を下回ることはありません。

で 逆流 この配置では、流体は反対方向に移動します。熱いストリームの出口は冷たいストリームの入口に面し、熱いストリームの入口は冷たいストリームの出口に面する。これにより、伝熱面全体に沿ってより均一な温度差が維持され、熱い流れを冷たい流れの入口温度の数度以内に冷却することができます。これは平行流では不可能な条件です。同じ役割を果たすために、逆流交換器には次のものが必要です。 表面積が大幅に減少 または、同じ物理的エンベロープ内でより大きな熱回収を実現します。

向流は、ほとんどすべての水対水用途で推奨される配置です。平行流は、入口での熱衝撃を制限する必要がある場合、または入口点でのピーク温度差が低いことが特にプロセスの利点となる場合に使用されることがあります。

腐食性水および高純度水回路の材料選択

標準的な銅管と炭素鋼のシェル構造は、処理水を使用する閉鎖冷水ループに適していますが、さまざまな産業用途では、腐食性、高純度、または化学的に攻撃的な水流を処理するための代替材料が必要です。

チタンの板またはチューブ 海水冷却回路、海水淡水化プラントの熱回収、海洋用途向けに仕様化されています。塩化物による孔食に対するチタンの耐性は、実用的な熱交換器材料の中で比類のないものであり、約 315°C までの温度でもこの耐性を維持します。ステンレス鋼に比べてコストは大幅に高くなります (通常 3 ～ 5 倍) が、ステンレス鋼グレードが数か月以内に破損するような攻撃的な塩分環境での耐用年数によって正当化されます。

316Lステンレス鋼 中程度の塩化物レベルを含むプロセス水、衛生的な構造を必要とする食品および飲料の冷却回路、医薬品の純水システムなど、軽度の腐食性の用途の大部分をカバーしています。その不動態酸化層は優れた一般的な耐食性を提供しますが、停滞した高塩化物条件では隙間腐食を受けやすくなります。

二相ステンレス鋼 (2205、2507) は、316L の約 2 倍の降伏強度を備え、塩化物を含む水中での応力腐食割れに対する優れた耐性を備えており、汽水および中程度の塩水冷却用途におけるチタンに代わるコスト効率の高い代替品となります。私たちの 水熱交換器 製品ラインには銅ろう付け、ステンレス鋼、チタン プレートのオプションが含まれており、材料の選択はクライアントが提供するプロジェクト固有の水化学分析に基づいて行われます。