工業熱伝達と熱管理において、プレート式熱交換器（PHE）は、効率的でコンパクトな設計、柔軟性、メンテナンスが容易であることから使用されている。に グラノは、高品質の熱交換器とスペアパーツの世界的なメーカーであり、効率的なソリューションを通じて世界中の多くの業界のコスト削減を支援しています。この10年間で、世界40カ国以上の多くの業界にコスト効率の高いソリューションを提供することができました。

私たちの世界的な顧客グループは、プレート式熱交換器にプレートを追加することで熱伝達効率が向上するかどうかをよく知りたいと思っています。使用する板材が多ければ多いほど、伝熱効率が高くなると合理的に考えることができる。しかし、熱力学と流体力学の法則はそれほど簡単ではない。本文はプレート式熱交換器の使用経験とデータに基づいている。

一、 板数と伝熱面積の関係

ガスケットのコアメリットの1つ プレート熱交換器 は、そのモジュラー設計です。ステンレス鋼やチタンなどの金属板を簡単に追加または除去することにより、オペレータは装置の物理表面積を容易に調整することができる。

基本伝熱方程式Q=U×A×ΔT _ m（ここで、Qは総伝熱速度、Uは総伝熱係数、Aは伝熱面積、ΔT _ mは対数平均温度差）によると、面積Aの増加は確かに総伝熱能力Qを増加させる直接変数である。

しかし、熱容量は面積だけではありません。他のシステムパラメータを調整せずにボードの数を盲目的に増やすことは、予期したパフォーマンス改善を実現することができないことがよくあります。

二、熱伝達率の作用

上記の式を振り返ると、総熱伝達率（$U$）はPHE性能を決定するもう一つの決定的な要素である。Grano製の高品質鋼板は、V字型設計などの正確な設計の波紋パターンを持っている。これらのパターンの主な目的は強い誘導である らんりゅう 流体が狭い通路を通過するとき。

この乱流は流体表面の熱境界層を効果的に破壊し、熱伝達係数を大幅に増加させた。しかし、この乱流の強度は りゅうそく 通路内の流体。もし私たちが皿を追加するだけでシステムをアップグレードしないなら、sポンプ輸送能力、内部速度が低下し、直接伝熱係数を弱める。

III、流量分配が効率にどのように影響するか

これは多くのエンドユーザーにとって重要な盲点です。PHEにおけるプレート数が増加すると、セル内の平行流体チャネル数も増加する。

システム全体の流量が一定（既存のポンプまたはプロセスパイプによって制限される）のままである場合、同じ体積の流体がより広いチャネルネットワークに分布するようになりました。避けられない結果は、各個別チャネル内の流速が著しく低下することである。

速度の低下により、乱流状態から層流状態に流体が戻る。これは（U）値の暴落を招くだけでなく、弱体化します&#8220 ;セルフクリーニング&#8221 ;プレート表面へのブラッシング作用により、時間が経つにつれて設備が汚れやすくなります。

IV、平衡圧力降下と伝熱性能

流体力学では、流速と圧力降下は分割できない力である。高速で優れた伝熱が発生するが、高いシステム抵抗が発生し、ポンプ輸送により多くの電気エネルギーが必要となる。

多くの工業システムでは、最大許容圧力降下は厳格に制限されている。板材を増やすことで断面流動面積が増加し、設備の圧力降下を効果的に低減した。ポンプが高抵抗で過負荷になるシステムには、これは良い解決策かもしれません。逆に、圧力降下が多すぎると、流速が深刻に不足し、熱効率が影響を受けることが明らかになった。

主要ブランドに高品質の代替品を提供する際、Granoは常に探しに集中しています。ゴールドバランス&#8221 ;圧力降下と熱伝達係数の間にある。

五.ケーススタディと、データ解析：非線形熱伝達の増加

それをはっきり説明するために、譲;Granoの暖房用空調冷却システムのアップグレードに関する実際のエンジニアリング事例を研究した。

背景（はいけい）

ある商業施設では、50枚のプレートを配置し、冷却能力を1000キロワットに設計したGranoガスケットプレート式熱交換器を運行している。業務拡張のため、顧客は容量を30%向上させ、1300キロワットに達することを望んでいる。顧客の最初の考えは簡単である：15枚の余分なプレート（面積を30%増加）を購入し、現場で組み立てる。

結果とデータの比較：

データ分割：

表に示すように、総流量が20 L/sに固定されている場合、15枚のプレートを追加すると、通路速度が0.40 m/sから0.31 m/sに低下します。そのため、U値は大幅に減少します。表面積を増やす物理的利益は熱伝達率の低下によって完全に相殺され、総容量はわずか4.5%増加し、投資収益率は低い。お客様がGranoの提案に従って、新しい板材のそばでシステム全体のトラフィックを比例的に増加させてこそ、予想される30%のパフォーマンス飛躍を実現することができます。

VI、異なる作業条件における板数の影響

実際の工事では、ナンバープレートの数を調整することは決して一刀両断の方法ではありません。具体的な動作条件に基づいて評価する必要があります。

• 固定流量システム：ケーススタディに示すように、簡単に板材を添加すると速度が低下し、熱伝達率が大幅に低下することがあります。
• 可変流量システム：システムに周波数変換駆動（VFD）ポンプがある場合、または流量が大きすぎる場合、流量を比例的に増加させながらプレートを追加することは容量を高めるための非常に有効な方法である。
• 高温差システム：長い熱負荷または極端な温度交差を有する用途では、板材の添加が不十分である可能性がある。Granoエンジニアは、流体が十分な物理的滞留時間と熱接触長を確保するために、マルチチャネル設計を提案することが多い。

七、最適な板数を決定する設計原則

研究開発と生産を一体化した総合的なメーカーとして、D、生産、コンサルティング、 元のデバイスメーカー Grano氏は、正しい熱交換器の設計は金属板を積層するだけではないと考えている。デルのコア設計の原則は、次のとおりです。

• 正確な熱寸法：独自の熱工学水力計算ソフトウェアを用いて、高θと低θリップル角度の科学的組み合わせをシミュレーションする。
• 厳格な速度と圧力降下制御：チャネル速度がシステムを超えずに最適な乱流領域内に維持されていることを確認します（通常はReynolds数＞2200が必要です）。s最大許容圧力降下。
• バランスコストとライフサイクルメンテナンス：冗長ボードにより、初期購入コストが増加するだけでなく、ガスケットの交換や日々のメンテナンスにかかる将来の時間と費用も増加します。

八、エンジニアリング実践のまとめ

適切な板数を設計するには、熱効率、システム抵抗、全体的な設備コストの間で完璧な調和を達成する必要があります。既存の伝熱システムを拡張したいお客様には、Grano、s 技術チーム 追加の板材を盲目的に購入する前に、包括的なシステム評価（再評価計算）を行うことを強くお勧めします。ガスケット、ろう付け、全溶接、半溶接熱交換器の完全な製品ラインにより、Granoは企業のために最も経済的で実行可能なアップグレード戦略をカスタマイズする準備ができています。

FAQについて

Q：既存のGranoプレート式熱交換器により多くのプレートを追加することで生産能力を大幅に高めることができますか。

A：そうとは限らない。ガスケットPHEの最大の利点は柔軟な膨張性であるが、添加板は直接内部速度と圧力降下を変えた。既存のポンプではより高い流速を提供できない場合は、追加されたプレートがチャネル速度を低下させるので、熱伝達能力がほとんど増加しない可能性があります。追加の板材を購入する前に、Granoのエンジニアリングチームに連絡して再格付け計算を行うことをお勧めします。

Q：Granoはどのようにして私の企業が正確なナンバープレートの数を獲得することを確保しますか？

A：Granoのエンジニアは10年以上の業界専門知識と先進的な熱力学モデリングを利用して、流体タイプ、入口/出口温度、最大許容圧力降下、流速などの特定のプロセスデータをシミュレーションします。私たちは持っていません。ナンバープレートの数だけを計算しないでください。デルは、最小限の資本コストで最高の熱効率を実現するために、正確なリップル角度とチャネル構成を一致させます。

Q：なぜ私は自分でプレートを入れた後、システムの圧力損失は減少しましたが、熱交換器が汚れ始めた速度はずっと速いのですか。

A：プレートを増やすと、全体の内部断面積が拡大し、流体抵抗が低下し、圧力降下が低下する。しかし、これにより流体速度が急激に低下することもある。ゆっくりと移動する流体の欠乏は、懸濁した固体と破片をプレート表面から洗い流すために必要な乱流エネルギーを欠乏させ、これによりスケールとスケールを2倍に加速させる。これこそ、設計段階で十分な速度を維持することが交渉不可能な理由である。