シェルアンドチューブ熱交換器は、管状熱交換器とも呼ばれ、熱交換のために円筒形のシェルに囲まれたチューブ束を使用するタイプの装置です。シェル-そして-チューブ熱交換器は、熱交換のための工業プロセスで広く使用されている装置の一種で、高温、高圧の作業環境に適しており、さまざまな流体の熱交換ニーズに対応できます。

シェルアンドチューブ熱交換器の構成

シェルアンドチューブ熱交換器は主にシェル、伝熱管束、チューブプレート、バッフルプレートで構成されています (バッフル) そしてチューブボックス。

シェル：通常は円筒形で、熱交換器の外部構造であり、内部に伝熱管束が入っています。

伝熱管束: シェルの内側に位置し、両端が管板に固定されており、熱交換を行う主な場所です。

管板: ハウジングの両端にあり、伝熱管束を保持し、伝熱管束とシールを形成して 2 つの流体が混合しないようにするために使用されます。

バッフル (バッフル) : シェルに取り付けられ、シェル側の流体を管束内に数回誘導するために使用され、流体の乱流の度合いを高め、熱伝達効率を向上させます。

チューブボックス: 熱交換器の両端に位置し、管板に接続され、パイプの流れを分配および集合させるために使用されます。

シェルの特徴-そして-チューブ熱交換器

シェルの利点-そして-チューブ熱交換器には主に次のものがあります。

高い熱伝達率: シェルアンドチューブ熱交換器に使用されるねじ管は、銅やステンレス鋼などの熱伝導率の高い材料で作られており、 内ねじと外ねじにより流体抵抗が少なく強い乱流を形成できるため、チューブ内外の熱伝達率が大幅に向上します。

コンパクトな構造：シェルアンドチューブ熱交換器の単位体積伝熱面積が大きいため、全熱伝達率が高く、床面積が小さくなり、材料とスペースが節約されます。

拡張するのは簡単ではない: ねじ込みパイプの特殊な凹凸構造とパイプの熱間伸びと冷間収縮により、パイプの内外に不純物が保持されにくく、スケールが発生しにくく、長期間の使用を保証します。-期間運用効果。

漏れにくい：シェルアンドチューブ熱交換器のシール周囲とねじ付きパイプの並目ねじは、伸縮継手と同様の補償能力を備えているため、熱交換器の熱応力が小さく、漏れにくくなります。

高い適用性: さまざまなプロセス要件に応じて、固定管プレート、フローティングヘッド型、U 型などの多くのタイプのシェルアンドチューブ熱交換器があります。-異形チューブタイプなど、それぞれに独自の特徴と適用範囲があり、さまざまな作業条件のニーズに対応できます。

メンテナンスが簡単: 一部のタイプのシェルアンドチューブ熱交換器は、特にスケールが発生しやすい媒体や頻繁な洗浄が必要な媒体の場合、洗浄とメンテナンスを容易にするためにシェルからチューブ束を引き出せるように設計されています。

シェルアンドチューブ熱交換器の応用分野

化学工業：化学反応プロセスでは、原材料や製品を加熱または冷却する必要があることが多く、ここでシェルアンドチューブ熱交換器が重要な役割を果たします。

石油・ガス産業: これらの産業では、精製プロセス中に石油とガスとの熱交換が必要になることが多く、シェルアンドチューブ熱交換器はこれらのプロセスでの高温と高圧に耐えることができます。

食品産業: 食品加工のプロセスでは、食品の安全性と品質を確保するために、シェルアンドチューブ熱交換器が加熱、冷却、低温殺菌に使用されます。

電力産業: 発電所、シェル-そして-チューブ熱交換器は蒸気の生成と凝縮に使用され、発電所の通常の運転に重要な機器です。

冶金産業: 金属加工の過程で、シェル-そして-チューブ熱交換器は熱処理炉の温度制御や金属製品の冷却に使用されます。

空調産業: 暖房および空調システム、シェル-そして-チューブ熱交換器は温水の加熱と冷却に使用され、室内温度を快適に保ちます。

シェルアンドチューブ熱交換器の技術原理は主に壁伝熱に基づいており、流体が管束の内側を流れ、別の流体が管束の外側のシェル内を流れ、両者が管壁を介して熱交換します。具体的には、シェルアンドチューブ熱交換器の動作原理には次の側面が含まれます。

伝熱面：管束の壁が伝熱面として使用され、2種類の作動流体がそれぞれ管の内側と外側を流れ、管壁を介して熱交換します。

流体の流れ: チューブ内のパイプの流れ、チューブの外側のシェルの流れ。パイプライン流体の熱伝達効率を向上させるために、一部の設計ではスパイラルチューブまたはノジュールチューブを使用します。これにより、流体の乱流の程度が増加し、それによって熱伝達率が向上します。

温度制御：熱交換器への熱源流量を調整することで、加熱媒体の温度を制御できます。例えば、熱源入口の前に調整弁があり、弁開度を変えることで出口温度を調整することができます。

シェルの設計と製造-そして-チューブ熱交換器は、プロセス要件、材料の選択、構造設計、安全基準など、多くの要素を包括的に考慮する必要がある複雑なプロセスです。

熱伝達率と熱伝達面積を確認する: パイプとシェルの熱伝達係数、汚れの熱抵抗、壁の熱抵抗などに基づいて、熱伝達係数 K と熱伝達面積 F を計算します。このステップでは、動作条件と温度の違いなどの多くの要因が考慮されます。設計条件、および将来起こり得るスケールや詰まりの問題。

製造技術: シェルアンドチューブ熱交換器の製造プロセスには、適切な材料の選択、チューブ束の仕様と配置、バッフルまたはサポート プレートの数の決定が含まれます。これらの製造の詳細は、熱交換器の性能と耐久性にとって非常に重要です。

設計条件: ユーザーは、動作圧力、動作温度、金属壁温度、材料名と特性、腐食マージン、パス数、熱交換面積、熱交換チューブの仕様など、いくつかの重要な設計条件を提供する必要があります。この情報は、効率的で安全な熱交換器の設計。

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