シェルアンドチューブ水熱交換器: 熱伝達計算 

シェルアンドチューブ熱交換器の熱伝達の計算: 理論から実際の数値へ

加熱技術者としての実務では、理論計算では理想的なパラメーターが示されているにもかかわらず、工場では機器が過負荷になっているか、必要な電力が発生していないという状況によく遭遇します。重要な問題は式にあるのではなく、係数を正しく選択し、実際の動作条件を考慮することにあります。シェルアンドチューブ水熱交換器: 熱伝達計算これは学生のための単なる学術演習ではなく、プラント全体のエネルギー効率と機器の寿命に影響を与える重要な設計ステップです。汚染係数の決定を間違えたり、平均対数温度差の計算を誤ったりすると、追加の表面積平方メートルに余分なお金を払いすぎたり、最悪の場合、ピーク負荷時の作業に対応できないユニットを購入したりする危険があります。

この資料は、ロシアおよび CIS 諸国のさまざまな業界で数百台の熱交換装置を導入した経験に基づいて作成されました。ここでは教科書のような抽象的な定義は見つかりません。私たちは特定のアルゴリズムを分析し、最も頻繁にエラーが発生する場所を示し、主要な設計局で使用されている実証済みの計算方法を提供します。この記事の目的は、既製のデバイスを選択する場合でも、技術プロセスの特定の要件に合わせて個別のプロジェクトを開発する場合でも、情報に基づいて技術的な決定を下すためのツールを提供することです。

基本原理と基本的な熱伝達方程式

あらゆる工学計算の基礎は、基本的な熱伝達方程式です。これは、熱伝達表面積、熱伝達係数、およびプロセスの推進力に伝達される熱量に関係します。エンジニアリングの実践では、次の公式を使用します。

Q = k F Δt_水

場所:
Q— ワット (W) またはキロワット (kW) で測定される、単位時間当たりに伝達される熱流 (熱量)。
k— 熱伝達係数、W/(m²・K);
F— 熱交換表面積、m²;
Δt_水— 冷却剤の平均温度差、K (または °C)。

一見すると、この公式は簡単な学校の代数学のように見えます。ただし、悪魔はこれらの各パラメータの定義の詳細にあります。実生活では、それらはどれも定数ではありません。係数k流量、流体の粘度、配管表面の状態により変化します。エリアFパイプの形状だけでなく、フィン (使用されている場合) の効率も考慮する必要があります。そして平均温度差の計算Δt_水流れのパターンを理解する必要がありますが、完全に逆流になることはほとんどありません。

初心者の設計者の間でよく見られる間違いの 1 つは、温度差に対数平均ではなく算術平均を使用することです。入口と出口での温度差が大きい場合、誤差は 15 ～ 20% に達する可能性があり、必要な熱交換面積が大幅に過小評価されることになります。簡略化された方法を使用して計算された熱交換器を注文した状況を想像してください。机上ではすべてが順調だったが、ラインが稼働すると、出口温度が通常より 5 度低いことが判明した。再計算の結果、実際の地表埋蔵量はマイナス12％だった。この状況を修正するには、パイプ束を交換するか追加の装置を設置する必要があり、生産のダウンタイムと予期せぬコストが発生しました。

したがって、計算を開始するときは、必ず温度グラフの解析から始めてください。両方の回路の入口温度と出口温度を決定します: 加熱媒体 (多くの場合、蒸気または熱水) と加熱媒体 (プロセス水、溶液、油)。この後のみ、フロー パターンの選択に進みます。水システムの場合、冷却剤が互いに向かって移動する向流方式が最も効果的です。装置の全長に沿ってプロセスに最大の駆動力を提供します。流れが一方向に移動する並流設計は、通常、入口での熱い流れの温度に近い温度まで冷たい流れを急速に加熱する必要がある場合、または材料の熱応力に制限がある場合に使用される頻度は低くなります。

熱伝達方程式は定常状態で機能することを覚えておくことが重要です。実際の産業環境では、負荷は頻繁に変化します。したがって、有能な計算には、過渡モードでのデバイスの動作の分析と、必要なパフォーマンスマージンの決定が常に含まれます。通常、入力パラメータの安定性とシステムの信頼性要件に応じて、表面積マージンを 10% ～ 20% にすることをお勧めします。この予備は、パイプ壁上の堆積物の形成による時間の経過とともに避けられない効率の低下を補います。

対数平均温度差 (LMTD) の計算

プロセスの駆動力を正確に決定するには、平均対数温度差の公式を使用する必要があります。これは世界中で受け入れられている規格であり、関連する GOST および TEMA (管状熱交換器製造業者協会) の推奨事項に明記されています。

式は次のようになります。

Δt_水= (Δt_b– Δt_メートル) / ln(Δt_b/Δt_メートル)

場所:
Δt_b- 熱交換器の一端での冷媒間の大きな温度差。
Δt_メートル- もう一方の端の温度差が小さくなります。

私たちの実践例を見てみましょう。 95℃でデバイスに入り、70℃で出る熱水を使用して、水を20℃から80℃に加熱するタスクがあるとします。逆流運動パターンの場合:

• 一方の端: 熱水 95 °C、冷水 80 °C。差Δt₁= 15℃。
• もう一方の端: 温水 70 °C、冷水 20 °C。差Δt₂= 50℃。

ここでΔt_b= 50℃、Δt_メートル= 15℃。式に代入します。
Δt_水= (50 – 15) / ln(50 / 15) ≈ 35 / 1.204 ≈ 29.1℃。

単純な算術平均 ((50+15)/2 = 32.5°C) を使用した場合、駆動力を 10% 以上過大評価したことになります。大規模な産業施設の規模では、これは毎日数千立方メートルの水が加熱不足になることを意味します。比 Δt が_b/Δt_メートル2 未満の場合、対数平均と算術平均の差はわずかになり (4% 未満)、予備推定に簡略化された方法を使用できます。ただし、最終的な設計や機器の購入には、常に正確な LMTD 式を使用してください。

マルチパス熱交換器の場合 (パイプまたはチューブ間空間の流れが複数の連続するパスに分割される場合)、純粋な向流回路は中断されます。流れの一部は向流に移動し、一部は順方向に流れます。この影響を考慮するために、補正係数が導入されます。F_t。最終的に計算された温度差は次のようになります。Δt_計算= Δt_水F_t。意味F_tは常に 1 より小さく、熱伝達の効率と熱容量流量の比率を特徴付ける無次元パラメーター P および R に応じて特別なグラフまたはノモグラムを使用して決定されます。辞退F_t0.75 ～ 0.8 未満は、伝熱面が効果的に使用されていないことを示すため、通常は望ましくないと考えられます。このような場合、エンジニアはストローク数を増やしたり、チューブとアニュラス間の流量分布を変更したりして設計を修正することがよくあります。

熱伝達係数(k)の求め方

熱伝達係数kは、ある冷却剤から別の冷却剤への熱伝達に対するすべての抵抗を組み合わせた不可欠な特性です。その計算は設計の中で最も困難かつ重要な部分です。定義に誤りがありますkデバイスの寸法とコストに直接影響します。全体の比率を計算する式は次のとおりです。

1/k = 1/α₁＋δ_セント/λ_セント+1/α₂+R_ザグ1+R_ザグ2

場所:
α₁、α₂— 冷却剤から壁へ、および壁から冷却剤への熱伝達係数、W/(m²・K);
δ_セント— パイプの壁の厚さ、m;
λ_セント— 壁材料の熱伝導率、W/(m・K);
R_ザグ1、R_ザグ2— 壁の両側の汚染物質（スケール、生物学的堆積物、腐食生成物）の熱抵抗、(m² K)/W。

60 年代の参考書の表の値ではなく、実際のデータに基づいて、各成分を詳しく見てみましょう。

熱伝達係数(α)

熱伝達係数は、流体の流れモード (層流または乱流)、その物理的特性 (粘度、熱伝導率、比熱容量)、およびチャネルの形状によって異なります。乱流条件下（レイノルズ数 Re > 10,000）の丸いパイプ内の水の場合、多くの場合、Dittus-Bolter 基準方程式、またはパイプの粗さを考慮したより現代的な修正が使用されます。

Nu = 0.023 Re^0.8・広報ⁿ

ここで、Nu はヌッセルト数、Re はレイノルズ数、Pr はプラントル数です。指数n液体が加熱された場合は 0.4、冷却された場合は 0.3 に等しくなります。

多くの人が見逃している重要なニュアンス: 流量が決定的な役割を果たします。パイプ内の水の速度を 1 m/s から 2 m/s に増加すると、熱伝達係数がほぼ 2 倍になります (依存性はべき乗則であるため、2^0.8≈ 1.74)。しかし、速度が増加すると油圧抵抗（圧力損失）が増加し、速度の二乗に比例して増加します。これは、ポンプ設備が大幅に多くの電力を消費することを意味します。私たちのプロジェクトでは常にバランスを考慮しています。水道管内の速度は通常 1.0 ～ 2.5 m/s の範囲に維持されます。 1.0 m/s 未満では、沈殿が発生し、熱伝達が低下する危険があります。 2.5 ～ 3.0 m/s を超えると、パイプの浸食摩耗や過剰なポンプコストが発生するリスクがあります。

チューブ間の空間では、チューブ束全体にわたってジグザグに流れを導く隔壁の存在により、状況はさらに複雑になります。ここでは、パイプの間隔とパーティションのタイプ (セグメント、リング) を考慮して、パイプ バンドルに特別な依存関係が使用されます。隔壁の存在は流れを組織するだけでなく、追加の乱流を生成し、熱伝達に有益な効果をもたらしますが、圧力損失も増加させます。

壁の熱抵抗

金属壁自体の抵抗は、特に熱伝導率の高い銅やステンレス鋼のパイプを使用する場合、熱伝達や汚染の抵抗に比べて通常小さいです。ただし、熱伝導率が低いチタンまたは特殊合金で作られたパイプ、またはかなりの肉厚（高圧に必要）で作られたパイプを使用する場合、この要素を無視することはできません。

たとえば、厚さ 2 mm のステンレス鋼パイプ壁は、同じ厚さの銅パイプ壁よりも約 15 ～ 20 倍大きな抵抗を生じます (λ の違いにより)。ただし、この場合でも、熱伝達係数が小さい場合 (たとえば、粘性液体や自然対流の場合)、壁抵抗は二次的な要素のままです。効果的な熱伝達の主な敵は金属ではなく、表面上の液膜や堆積物です。

汚れ係数

これは、理論的な計算と実際の計算を区別するまさにパラメーターです。理想的な世界では、パイプは常にきれいです。実際には、水には硬度塩、浮遊粒子、微生物が含まれています。時間の経過とともに、パイプの内面にスケールやバイオフィルムが形成されます。これらの堆積物の熱伝導率は非常に低くなります（カルシウムスケールの熱伝導率は λ ≈ 1 ～ 2 W/(m K) で、これは鋼鉄の熱伝導率の数十分の 1 です）。

私たちの実務では、火力発電所の熱交換器が運転後 6 か月以内に容量の 40% を失ったケースがありました。開けると、パイプ内の堆積物の層が3〜4 mmに達していることが判明しました。汚濁係数の計算値は「きれいな水」の参考書から引用しましたが、実際の水は炭酸塩硬度が高く、十分な水処理が施されていませんでした。この薄層の熱抵抗は、構造の残りの部分の抵抗に匹敵することが判明しました。

したがって、計算するときは、シェルアンドチューブ水熱交換器: 熱伝達の計算汚染要因の現実的な値を必ず含める必要があります。当社は TEMA 基準またはロシアの基準に従っていますが、水質に疑問がある場合は基準を上方修正することがよくあります。河川水の一般的な値は 0.0003 ～ 0.0005 (m² K)/W、海水の場合は最大 0.0001 ～ 0.0002 (チタンパイプと十分な洗浄を使用)、冷却システムからの循環水の場合は最大 0.0006 (m² K)/W 以上です。

汚染要因を無視すると、「純粋な」熱伝達係数はk_きれいな労働者よりかなり高いk_汚い。プロジェクトは、ターンアラウンド期間の終わりまでにタスクが「ダーティ」な状態で完了することを保証する必要があります。表面が汚染に備えて確保されているため、パイプが徐々に汚れても装置は効率的に動作し、化学的フラッシングや機械的洗浄の必要性が先送りされます。

油圧計算と設計の最適化

熱計算は水力計算と密接に関係しています。冷却剤を送り出すのに必要な圧力を知らなければ、効率的な熱交換器を設計することはできません。流れ抵抗は、ポンプの選択と機器の耐用年数 (20 年以上になる場合もあります) にわたるエネルギーコストを決定します。多くの場合、熱交換器の初期コストを (面積を減らすことで) 節約すると、圧力降下が高くなるため、運用コストが巨額の過剰支払いにつながります。

パイプ空間内の圧力損失は、パイプの直線部分の長さに沿った摩擦損失と、分配チャンバー内および流れが回転するとき（マルチパス装置内）の局所損失で構成されます。摩擦損失の計算式は、レイノルズ数と油圧摩擦係数 λ に基づいています。

ΔP_tr= λ · (L/d) · (ρw²/2)

ここで、L はパイプの長さ、d は内径、ρ は液体の密度、w は流速です。

パイプ間スペースでは、状況はさらに複雑になります。流れは何度も方向を変え、配管内を流れ、セグメント隔壁の窓を通過します。ここで渦ゾーンと流れの剥離が発生します。環状空間での損失を計算するための経験式では、パーティションの数、パーティションの設置ピッチ、バンドルの形状が考慮されます。一般に、環状空間の圧力損失は、他のすべての条件が等しい場合、パイプ空間よりも高くなります。これは、動作の軌道がより複雑であるためです。

設計の最適化とは、妥協点を見つけることです。流量を維持したままパイプの直径を小さくすると、速度が増加し、熱伝達が向上します（αが増加します）が、水圧抵抗が急激に増加します（ΔP ~ w² が増加します）。ストローク数を増やすと速度と熱伝達も増加しますが、旋回中の圧力損失が大幅に増加します。

次の最適化アプローチを使用します。

1. 当社では、既存のポンプの能力または経済的制限に基づいて許容圧力降下を設定します (給水システムの場合、通常は 0.3 ～ 0.8 bar)。
2. この制限を満たすように形状 (パイプの直径、パイプの数、ストローク数、パーティションのピッチ) を選択します。
3. 求められた熱伝達率と必要な面積を確認します。
4. 面積が大きすぎることが判明した場合は、ポンプの予算が許せば、速度 (およびそれに応じて ΔP) の増加を試みます。

「最適速度」という概念があります。水の場合、1.5 ～ 2.0 m/s の廊下にあることがよくあります。このような速度では、良好な自浄効果 (粒子が沈降しない)、高い熱伝達係数、許容可能なポンピングコストが確保されます。速度が 0.5 m/s 未満ではシルトが発生するため危険です。速度が 3.0 m/s を超えると、特にパイプの入口や急な曲がり角でキャビテーションや浸食が発生する可能性があります。

もう 1 つの重要な側面は、スレッドの分散です。どの冷却液をパイプに流し、どれをパイプ間のスペースに入れるかをどのように決定するのでしょうか?一般的なルールは次のとおりです。

• より汚染された環境パイプは機械的に（ブラシを引くか化学薬品を使用して）掃除するのが簡単であるため、パイプのスペースにそれを送ります。
• より攻撃的な（腐食性の）環境パイプのみ高価な耐食材料を使用し、本体は普通炭素鋼で製作しております。
• 高圧環境高圧用に設計された小径のパイプを作成する方が、大規模な直径の本体を作成するよりも安価で簡単であるため、それをパイプに送り込みます。
• 蒸気通常、均一な凝縮と凝縮水の排出を容易にするために環状部に供給されます。

これらの規則に違反すると、機器が早期に故障したり、保守ができなくなったりする可能性があります。例えば、多くの仕切りがあり狭いパイプ間の空間に汚れた川の水を流してしまった場合、装置を完全に分解しない限り洗浄するのはほぼ不可能であり、数日間生産を停止する必要があります。

装置の計算と選定の具体例

理論を強化するために、単純化された、しかし現実に近い計算例を考えてみましょう。選択する必要があるとしましょうシェルアンドチューブ水熱交換器作業場の暖房システムに。

初期データ:
熱媒体：ボイラー室からの温水。
入口温度 (T_g1）：95℃
出口温度 (T_r2）：70℃
流量(G_g): 20m3/h

加熱媒体: 加熱システムの戻り水。
入口温度 (T_×1）：50℃
出口温度 (T_×2）：80℃
流量(G_×): 貸借対照表から決定する必要があります。

ステップ 1. 熱バランス。
熱水が発する熱量:
Q = G_g・ρ・c_p· (T_g1– T_r2)
ρ ≈ 1000 kg/m3、s とします。_p≈ 4.18 kJ/(kg K)。
G_g= 20 m3/h = 5.56 kg/秒。
Q = 5.56 · 4180 · (95 – 25) = 581,020 W ≈ 581 kW。

次に、加熱された水の流量を求めてみましょう。
Q = G_×・ρ・c_p· (T_×2– T_×1)
581 020 = G_×· 4180 · (80 – 50)
G_×= 581,020 / (4180 · 30) ≈ 4.63 kg/s ≈ 16.7 m3/h。
残高は収束します (丸めを考慮して)。

ステップ 2. 温度、圧力。
逆流回路。
Δt_b= 95 – 80 = 15℃
Δt_メートル= 70 – 50 = 20℃
（ここでは熱水の出口では大きな差があり、入口では小さな差があります）。
Δt_水= (20 – 15) / ln(20/15) = 5 / 0.287 ≈ 17.4°C。

ステップ 3. 熱伝達係数の推定。
約 1.5 m/s の速度で中程度の汚染があるスチール製熱交換器の水-水システムの場合、おおよその値はkは 800 ～ 1200 W/(m²・K) です。保守的な値を採用しましょうk= 900 W/(m²・K) (汚染予備量を考慮)

ステップ 4. 面積を計算します。
F = Q / (k Δt_水)
F = 581,020 / (900 · 17.4) ≈ 37.2 平方メートル。

ステップ 5. ジオメトリを選択します。
ハウジングに 37.2 平方メートルの表面積を収める必要があります。直径20×2mm(内径16mm、外径20mm)のパイプを使用しております。標準のパイプ長さは3000mm（3m）です。
1 本のパイプの表面積: f₁= π d_ナル· L = 3.14 · 0.02 · 3 ≈ 0.188 平方メートル。
必要なパイプ数：N = F / f₁= 37.2 / 0.188 ≈ 198 個。

チューブ束を分割するための標準ステップに切り上げます。パイプが 200 個あるとします。速度を確認しています。
パイプスペースの活線部(1ストローク分):
f_{生きている}= N (π d_vn² / 4) = 200 · (3.14 · 0.016² / 4) ≈ 0.04 平方メートル。
熱水の体積流量 V_g= 20 m3/h = 0.00556 m3/秒。
速度 w = V_g/f_{生きている}= 0.00556 / 0.04 ≈ 0.14 m/秒。

やめて！これは重大なエラーです。0.14 m/s という速度は無視できます。放熱がひどくなる、係数k300-400 W/(m²・K) に低下し、デバイスはタスクに対応できなくなります。さらに、急速なシルト化が始まります。
解決策: マルチパス デバイスを作成します。速度を許容可能な 1.4 m/s (10 倍) に高めるには、開いた断面積を 10 分の 1 に減らす必要があります。では、10 回移動しますか?これは構造が複雑すぎるため、大きな圧力損失が発生します。最適 - 4 または 6 移動。
4つの動きを試してみましょう。すると、1 回の移動で 200 / 4 = 50 個のパイプが作成されます。
新しい速度: w = 0.14 · 4 = 0.56 m/s。アクティブな乱流化にはまだ十分ではありませんが、改善されました。パイプ径を小さくするか、ストローク数を6に増やしてみましょう。
6 ストロークの場合: w = 0.14 · 6 = 0.84 m/s。低速が許容される加熱システムに適しています。
あるいは、パイプの直径を 16x1.5 mm に小さくすることもでき、これにより速度も向上します。

この例は、計算が反復プロセスであることを示しています。私たちは単に数値を式に入れるだけではなく、面積、速度、圧力、ストローク数などの相互に関連するパラメーターを常にチェックしながらデバイスを設計します。そのため、既製のカタログ ソリューションが特定のタスクに必ずしも適しているとは限らず、多くの場合、個別の計算が必要になります。

ロシア連邦およびEAEUにおける品質基準と認証

熱交換器の発注や製作においては、単に計算を行うだけでは十分ではありません。設計が現在の安全性および品質基準に準拠していることを確認する必要があります。ロシアおよびユーラシア経済連合 (EAEU) 加盟国の市場では、重要な文書は GOST と関税同盟技術規則 (TR CU) です。

シェルアンドチューブ熱交換器の設計を規制する主な規格は次のとおりです。GOST R 53677-2009(石油およびガス産業、シェルアンドチューブ熱交換器、一般要件) または古いものですが、まだ使用されていますGOST 14202-69(シンボルに関して) および業界標準 MN 2381-62。圧力容器にとって重要FNP「過剰な圧力下で作動する装置を使用する危険な生産施設に関する労働安全規則」（ロステクナゾール勲章）。

TR TS 032/2013「過剰圧力下で動作する機器の安全性について」に基づく認証は、ほとんどの産業用熱交換器に必須です。適合証明書または宣言の存在により、強度計算が正しく実行され、材料が正しく選択され、溶接がチェックされ、デバイスが安全に使用できることが確認されます。

機器が国際プロジェクトまたは石油・ガス部門に供給される場合は、TEMA (米国) または API 660 規格への準拠にも注意を払う価値があります。これらの規格では、製造公差、表面品質、検査方法に関して非常に厳しい要件が課されています。たとえば、TEMA は熱交換器を強度クラス (R、C、B) に分類しており、R クラスは最も厳しい石油精製条件を対象としています。

材料の選択と規格への準拠は、メーカーの経験が決定的な役割を果たす領域です。会社名無錫開勝電力石油化学設備有限公司は、困難な動作条件に対応する高品質の熱交換装置の開発と製造を専門としています。当社の製品群には、海水や攻撃的な媒体の脱塩に不可欠なチタン製シェルアンドチューブ熱交換器や、ASME および PED 規格に認定された高圧ユニットが含まれます。当社は、316 ステンレス鋼波形、C46400 マリン真鍮、銅ニッケル合金、N06625 ニッケル合金など、さまざまな材料でチューブ束を製造しており、高い耐食性と熱効率を提供します。空気冷却器や廃熱ボイラーなどの当社の製品は、世界中の石油精製、化学、造船、発電産業で広く使用されています。圧力と温度の下で動作する機器に関しては、価格を下げるために金属を節約したり、溶接技術を簡略化することは容認できないことを当社は理解しているため、当社の各プロジェクトは厳格な品質管理を受けています。

よくある質問

シェルアンドチューブ熱交換器はどのくらいの頻度で掃除する必要がありますか?

洗浄の頻度は、冷却剤の品質と内蔵の汚染物質の量によってのみ異なります。処理水（軟化、脱気）を使用するシステムの場合、修理間隔は 2 ～ 3 年に及ぶ場合があります。川またはリサイクル水を使用するシステムの場合、6 ～ 12 か月ごとに清掃が必要になる場合があります。洗浄の必要性の指標は、一定流量での加熱媒体の出口温度の上昇または圧力損失の増加です。熱伝達低下の傾向を追跡するために、温度ログを保存することをお勧めします。

既存の熱交換器を交換せずに容量を増やすことはできますか?

はい、場合によっては可能です。主な方法は、流量の増加（ポンプの圧力が余裕がある場合）、水質の改善（汚染の軽減）、チューブ束をより効率的なものに交換する（直径が小さいパイプやフィン付きパイプなど）、または動作パターンを変更する（ストローク数を増やす）です。ただし、ハウジングを交換せずに出力を大幅に (20 ～ 30% 以上) 増加させることは通常は不可能です。多くの場合、最初の熱交換器と並列に 2 番目の熱交換器を設置する方が簡単で安価です。

海水に最適なパイプ材質は何ですか?

通常の炭素鋼は腐食性が高いため海水には不向きです。銅とニッケルの合金 (白銅など) がこれらの目的に伝統的に使用されてきましたが、高価です。最新かつ最も信頼性の高いソリューションはチタンです。チタンパイプは海水に強く、熱伝達率が高く、長寿命です。初期コストが高いにもかかわらず、チタン製熱交換器は修理や交換のためのダウンタイムがないため、長期的にはより優れた価値を提供することがよくあります。当社が海水淡水化および海洋エネルギープロジェクトに積極的に導入しているのは、まさにこれらのソリューションです。

とは何ですか シングルパス熱交換器とマルチパス熱交換器の違いは何ですか?

シングルパス装置では、冷却剤は一度にすべてのパイプを 1 つのカバーから別のカバーに通過します。これにより、油圧抵抗は最小限に抑えられますが、パイプの数が多いため流速は遅くなります。マルチパス装置では、流れはいくつかの連続した部分に分割され、パイプの一部を通過し、チャンバー内で向きを変え、別の部分を通過します。これにより、流量を 2 倍、4 倍、6 倍以上に増やすことができ、熱伝達係数が大幅に増加しますが、その代償として圧力損失が増加し、設計が複雑になります (チャンバー内に縦方向の隔壁が存在する)。

結論と行動への推奨事項

シェルアンドチューブ熱交換器の熱伝達の計算は、媒体の物理的および化学的特性からポンプの水圧特性、安全規格の要件に至るまで、相互に依存する多くの要素を考慮する必要がある複雑なエンジニアリング プロセスです。設計段階でのエラーは、非効率なシステム動作や過剰なエネルギー消費、または緊急事態や予定外のシャットダウンという形で発生し、損害をもたらします。

私たちは自身の経験から、普遍的な解決策は存在しないことを知っています。それぞれの技術プロセスは独特です。現地の状況に適応せずにショートカットを使用したり、デザインをコピーしたりすると、問題が発生します。有能な計算には、専門性、最新のデータ、規制枠組みへの準拠が必要です。

暖房システムのアップグレード、新しいプロセスの導入、または古い機器の交換を計画している場合は、大まかな見積もりに頼ってリスクを冒さないでください。機器の計算と選択は、結果に責任を持つ専門家に任せてください。

今すぐお問い合わせくださいプロジェクトに関するアドバイスが必要な場合。 Wuxi Kaisheng LLC のエンジニアは、詳細な作業を実行する準備ができています。シェルアンドチューブ熱交換器の計算お客様のすべての要件を考慮して、技術的および商業的な提案を作成し、最も厳しい動作条件下でも数十年にわたって使用できる認定機器 (ASME、PED) の供給を確保します。