ちょっと、そこ！熱交換器のサプライヤーとして、私はシェルとチューブの熱交換器をかなり扱いました。彼らは多くの業界で非常に一般的ですが、彼らの欠点がないわけではありません。これらの欠点を掘り下げましょう。
高い初期コスト
シェルとチューブの熱交換器について最初に気付くのは、初期コストが高いことです。これらのものを構築することは安くはありません。シェルとチューブの両方に高品質の材料を使用する必要があります。チューブは、熱伝達プロセスを処理し、腐食に抵抗し、内部の圧力に立ち向かうことができるもので作る必要があります。そして、シェルはすべてをまとめるのに十分な強さでなければなりません。
製造には、多くの正確なステップも含まれます。チューブを適切な長さにカットし、チューブシートに適切に取り付けてから、ユニット全体を組み立てる必要があります。これには時間がかかり、熟練した労働が必要であり、コストが課せられます。予算が厳しい中小企業やプロジェクトの場合、これは本当の取引になる可能性があります - ブレーカー。それは彼らに、スパイラルチューブ熱交換器、それは彼らの財政状況により適している可能性があります。
大きな物理サイズ
シェルとチューブの熱交換器はかなりかさばっています。インストールするには多くのスペースが必要です。これは、特にオフショアプラットフォームや小さな産業工場など、スペースがプレミアムにある施設では、大きな問題になる可能性があります。
大きなサイズは、それらを輸送することが手間になる可能性があることも意味します。それらを移動するために特別な機器とトラックが必要であり、多くの場合、負荷がどれだけ輸送できるかに制限があります。サイトに着いたら、熱交換器を設置するのに適した領域を見つける必要があります。これには、施設の既存のレイアウトを変更する必要がある場合があります。
対照的に、他のタイプの熱交換器などねじ付きチューブ熱交換器、よりコンパクトで、あまり手間をかけずに小さなスペースに簡単に設置できます。
困難なメンテナンス
シェルとチューブの熱交換器を維持することは痛みになる可能性があります。時間が経つにつれて、チューブは、それらを流れる液体からの堆積物でファウルになります。これらの堆積物は、2つの流体間の絶縁体として機能するため、熱伝達プロセスの効率を低下させる可能性があります。チューブを掃除するのは簡単ではありません。化学洗浄剤を使用する必要がある場合があります。これは高価であり、環境リスクをもたらすこともあります。
場合によっては、ブラシや高圧ウォータージェットの使用などの機械的洗浄方法が必要です。これは、多くの場合、生産プロセス全体を混乱させる可能性のある熱交換器をシャットダウンすることを意味します。また、チューブが損傷した場合、それを交換することは複雑で時間を消費する可能性があります。古いチューブを慎重に取り外して新しいチューブを取り付けて、適切に揃って密閉されていることを確認する必要があります。
一方、ステンレス鋼の薄壁ベローズ熱交換器長期的には時間とお金を節約できるシンプルなメンテナンスプロセスがある場合があります。
限られた熱伝達効率
シェルとチューブの熱交換器は、熱を効率的に伝達するように設計されていますが、いくつかの制限があります。交換器内の流体の流れパターンは、不均一な熱伝達につながることがあります。たとえば、チューブバンドルの一部の部分では、流体がよりゆっくり流れ、蓄積を引き起こし、熱が増加し、全体的な効率が低下する可能性があります。
また、シェルとチューブの熱交換器の熱伝達係数は、他の種類の熱交換器ほど高くないかもしれません。これは、より効率的な設計と同じレベルの熱伝達を達成するために、より大きな表面積が必要になる可能性があることを意味します。これは、より大きな表面積には大きな熱交換器が必要であるため、大きな物理的サイズの問題に結びついています。
高流体圧力降下
もう1つの欠点は、シェルおよびチューブの熱交換器で発生する高流体圧力降下です。流体がチューブを通り、シェル内のバッフルの周りを流れると、抵抗が発生します。この抵抗は圧力の低下を引き起こします。つまり、システムを介して液体をポンピングするにはより多くのエネルギーが必要です。
エネルギー消費量が多いということは、運用コストが高いことを意味します。化学物質や石油およびガス産業など、継続的な流体の流れに依存している産業の場合、これらの追加コストは時間とともに迅速に増加する可能性があります。これは、熱交換器を選択する際の重要な考慮事項であり、企業はエネルギーコストを節約するために圧力低下が低い代替品を探すことができます。
互換性の問題
シェルとチューブの熱交換器は、処理する流体の特性に基づいて慎重に選択する必要があります。液体が腐食性である場合、チューブとシェルの材料は腐食に抵抗できる必要があります。それ以外の場合、熱交換器は急速に劣化し、漏れとパフォーマンスの低下につながります。
また、異なる流体間の互換性に関する問題もあります。たとえば、2つの液体が少量であっても接触すると化学的に反応する場合、熱交換器に問題を引き起こす可能性があります。これには、液体の詳細な分析と熱交換器の材料の慎重な選択が必要であり、これは複雑で時間の消費プロセスになる可能性があります。
長いインストール時間
シェルとチューブの熱交換器を設置することは簡単な仕事ではありません。これには、設置サイトの準備からパイプや電気システムの接続まで、一連のステップが含まれます。熱交換器の大きなサイズと重量は、設置に重いデューティ装置が必要であることを意味します。
設置プロセス中、悪天候、機器の故障、または予期せぬサイト条件により、遅延が発生する可能性があります。これにより、プロジェクトのスケジュールを混乱させ、追加コストを引き起こす可能性があります。締め切りが厳しいプロジェクトの場合、この長いインストール時間は大きな不利な点になる可能性があり、より迅速に設置できる熱交換器を選択する可能性があります。
結論
したがって、ご覧のとおり、シェルとチューブの熱交換器にはいくつかの欠点があります。高い初期コスト、大きな物理的サイズ、困難なメンテナンス、限られた熱伝達効率、高い流体圧力低下、互換性の問題、および長い設置時間はすべて、熱交換器を選択する際に考慮する必要がある要因です。
しかし、心配しないでください！熱交換器のサプライヤーとして、私はあなたがあなたの特定のニーズに最適なソリューションを見つけるのを手伝うためにここにいます。よりコンパクトなデザイン、より良い熱伝達効率、または運用コストの削減を探しているかどうかにかかわらず、私たちはあなたのプロジェクトに適した熱交換器を見つけるために協力することができます。もっと学習したり、要件について話し合うことに興味がある場合は、調達の議論にご連絡ください。
参照
- Incropera、FP、＆Dewitt、DP（2002）。熱と物質移動の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Shah、RK、＆Sekulic、DP（2003）。熱交換器設計の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。