ちょっと、そこ！プレート型熱交換器のサプライヤーとして、適切な熱媒体の選び方についてよく質問を受けます。これは、熱交換器の性能を左右する重要な決定です。それでは、早速、完璧な熱伝達流体の選択について詳しく見ていきましょう。
伝熱流体の基礎を理解する
まず、伝熱流体とは一体何でしょうか？そうですね、熱交換器内で熱をある場所から別の場所に移動させる物質です。これらの流体にはさまざまな種類があり、それぞれに独自の特性と用途があります。一般的な種類には、水、グリコール、油、溶融塩などがあります。
熱伝達流体の選択は、動作温度範囲、熱交換器の種類、特定の用途などのいくつかの要因によって異なります。たとえば、水は容易に入手でき、安価で、優れた熱伝達特性を備えているため、低温用途では一般的な選択肢です。ただし、0°C (32°F) で凍結するため、温度が氷点下になる用途には適していません。
一方、エチレングリコールやプロピレングリコールなどのグリコールは、凍結防止が必要な用途によく使用されます。これらは水よりも凝固点が低いため、水と混合して目的の凝固点を達成できます。グリコールは優れた熱伝達特性も備えており、高温でも比較的安定しています。
熱媒体を選択する際に考慮すべき要素
熱伝達流体の基本を理解したところで、プレート型熱交換器に適した熱交換器を選択する際に考慮する必要がある要素を見てみましょう。
動作温度範囲
動作温度範囲は、熱媒体を選択する際に考慮すべき最も重要な要素の 1 つです。液体ごとに温度制限が異なるため、推奨温度範囲外の液体を使用すると、パフォーマンスの低下、腐食、さらにはシステムの故障につながる可能性があります。
低温用途には、グリコールなどの凝固点の低い液体が適しています。高温での用途には、油や溶融塩などの沸点の高い流体が適しています。用途で予想される最高温度と最低温度に対応できる液体を選択することが重要です。
熱伝達特性
流体の比熱容量や熱伝導率などの熱伝達特性は、熱交換器の性能において重要な役割を果たします。比熱容量が高い流体は単位質量あたりにより多くの熱を吸収でき、熱伝導率が高い流体はより効率的に熱を伝達できます。
水は比熱容量と熱伝導率が比較的高いため、多くの用途にとって優れた熱伝達流体となります。ただし、油や溶融塩などの他の流体は、高温での熱伝導特性が優れている場合があります。
化学的適合性
考慮すべきもう 1 つの重要な要素は、熱伝達流体と熱交換器で使用される材料との化学的適合性です。一部の液体は特定の金属、プラスチック、エラストマーと反応し、腐食、劣化、その他の問題を引き起こす可能性があります。
たとえば、特に酸素や溶解塩が存在する場合、水は炭素鋼熱交換器の腐食を引き起こす可能性があります。腐食を防ぐには、腐食防止剤を使用するか、別のタイプの熱交換器を選択する必要がある場合があります。炭素鋼熱交換器腐食に耐えるように特別に設計されています。
粘度
流体の粘度は、流体の流れに対する抵抗の尺度です。粘度の高い流体は、熱交換器を通過するためにより多くのエネルギーを必要とし、運転コストが増加する可能性があります。一方、粘度が低い流体は、ポンプやその他のコンポーネントに十分な潤滑を提供できない可能性があります。
用途に適した粘度の液体を選択することが重要です。一般に、粘度の低い流体は流量が大きい用途に適しており、粘度の高い流体は流量が低い用途に適しています。
環境への影響
最後に、熱媒体が環境に与える影響を考慮する必要があります。特定の種類の油や化学物質などの一部の液体は、空気、水、土壌に放出されると環境に有害となる可能性があります。
熱媒体を選択するときは、環境に優しく、関連する規制に準拠したオプションを探してください。たとえば、プロピレングリコールは毒性が低く生分解性があるため、エチレングリコールに代わるより環境に優しい代替品です。
プレート式熱交換器用熱媒体の種類
熱伝達流体を選択する際に考慮すべき要素がわかったところで、プレート型熱交換器で使用される最も一般的なタイプの流体をいくつか見てみましょう。
水
水は、容易に入手でき、安価で、良好な熱伝達特性を備えているため、最も広く使用されている熱伝達流体です。加熱および冷却システム、冷凍、工業プロセスなどの幅広い用途に適しています。
ただし、水にはいくつかの制限があります。 0°C (32°F) で凍結するため、温度が氷点下になる用途には適していません。また、沸点が 100°C (212°F) と比較的低いため、高温用途での使用は制限されます。
グリコール
エチレングリコールやプロピレングリコールなどのグリコールは、凍結防止が必要な用途で一般的に使用されます。これらは水よりも凝固点が低いため、水と混合して目的の凝固点を達成できます。
エチレングリコールは、熱伝達特性が優れており、コスト効率が高いため、より一般的に使用されます。しかし、それは有毒であり、摂取したり環境中に放出したりすると人間や環境に有害となる可能性があります。一方、プロピレングリコールは毒性が低く、生分解性があるため、より環境に優しい選択肢となります。
油
オイルは沸点が高く、摂氏数百度までの温度に耐えられるため、高温用途でよく使用されます。また、高温でも比較的安定しており、優れた潤滑特性を持っています。
オイルには鉱物油、合成油、シリコンオイルなどさまざまな種類があります。鉱物油は安価で入手しやすいため、最も一般的に使用されています。一方、合成油はより優れた性能と長い耐用年数を提供しますが、より高価です。
溶融塩
溶融塩は、集光型太陽光発電所や原子炉などの非常に高温の用途で使用されます。沸点が高く、摂氏数千度までの温度に耐えることができます。
溶融塩は通常、硝酸ナトリウムや硝酸カリウムなどのさまざまな塩の混合物です。熱伝達特性が優れており、大量の熱エネルギーを蓄えることができます。ただし、腐食性が高く、特別な材料と取り扱い手順が必要です。
結論
プレート型熱交換器に適切な熱伝達流体を選択することは、システムのパフォーマンスと効率に大きな影響を与える可能性がある重要な決定です。動作温度範囲、熱伝達特性、化学的適合性、粘度、環境への影響などの要素を考慮することで、アプリケーションの特定の要件を満たす流体を選択できます。
ご使用のプレート型熱交換器にどの熱媒が適しているかがまだわからない場合は、お気軽にお問い合わせください。のリーディングサプライヤーとして炭素鋼板熱交換器などの熱交換器に関して、当社はお客様の正しい選択をお手伝いする専門知識と経験を持っています。また、当社の製品やサービスに関する詳細情報を提供し、ご質問やご不明な点がございましたらお手伝いいたします。
したがって、熱交換器を検討している場合、または適切な熱伝達流体の選択についてサポートが必要な場合は、今すぐ当社にご連絡ください。皆様と一緒に働けることを楽しみにしています！
参考文献
- インクロペラ、FP、デウィット、DP、バーグマン、TL、ラヴィン、AS (2019)。熱と物質移動の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Kakac, S.、Liu, H. (2002)。熱交換器: 選択、評価、熱設計。 CRCプレス。
- シャー、RK、およびセクリッチ、DP (2003)。熱交換器設計の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。