化学メーカー在籍のエンジニアが熱交換器を担当したとき(1)設計
化学メーカーにとっては欠かせない熱交換器。反応させる前のプロセス温度を上げる場合、冷やす場合、液体を蒸発させる場合、蒸発させた蒸気を回収するための凝縮器など熱交換器は色々な場面で使用されます。このシリーズでは熱交換器について徒然なるままに書いていきたいと思います。1.型式 熱交換器には本当にいろいろなタイプがあり、目的に合わせて適切なタイプを選定するのが設計者の腕の見せ所となります。最も一般的なシェル&チューブ式、スパイラル式、プレート式、それぞれ中でもタイプが分かれてます。日本では高圧ガス保安法,一圧・二圧などの圧力容器などの法的要件で選択肢が決まる場合がありますのでまず法的要件の調査が必要です。シェル&チューブはチャンネルカバー(チューブを挟んでいるカバー)が開放できるので、法的検査が可能ですが、他のタイプは溶接タイプがあるので、検査できないと運転後の定期検査が困難なため、事前調査が不可欠です。導入後に困らないようにしておきましょう。 シェル&チューブ(S&T)は単位操作的には伝熱になるので、伝熱を抑えておくと理論通りに設計・解析できます。チューブ側はパス数(何往復させるか)の選択ができます。パス数の設定については、一般書物が有用ですが、設計部分で説明します。チャンネルカバーとチューブ管板のガスケットは金属ガスケットを用いる事ができ、熱応力を緩和できる措置がとれるため、最も汎用性があるタイプとなります。 スパイラル熱交は渦巻タイプです。シェル&チューブよりU値(総括伝熱係数)が高くとれるため、効率が良いタイプです。上蓋・下蓋が開放でき
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