紹介

さまざまな冷房と暖房の工業的な設置の中で、デザイナーは常に非常に悩ましい障害に遭遇している。初期の計画段階では、ラベルの詳細や基本的な数学に基づいて歯車のサイズを決定し、十分な伝熱空間を確保していました。しかし、システムが起動して使用された後、暖側と冷側の流量と起動温度が計画と完全に一致しても、最終的な流体は必要な液体が不足している、目標温度。”このような状況はよく発生し、部品のサイズだけでなく、システムがどのように実際に動作するかというより深い問題を指摘しています。

このホットギャップは単なるトラブルではありません。わずか数度の違いで生産ライン全体の熱仕事が急速に低下し、それによって電力使用量が増加し、出力品質が損なわれ、処理総量が減少する。インテリジェント熱制御ツールのトップメーカーとして、 グラノ この問題を見て修正しました アルファ・ラバル、APV＆トランターの高級PHE代替品 多くの工場顧客にとって。この完全ガイドでは、このイベントの背後に隠された流体と熱の原因を検討し、表面空間を増やすだけでは正しい解決策が少ない理由を説明します。また、時間やお金を無駄にすることなく、これらの問題を発見して解決するための、実際の仕事のテクニックを共有しました。

1.目標温度が基準を満たしていない一般的な現象

化学反応器での温度制御、建築空気システムでの冷却、食品工場での牛乳加熱などの熱システムを計画すると、設計者は必要な熱負荷を計算し、適切なプレート式熱交換器（PHE）を選択します。通常の考えでは、実際の熱交換空間が十分に大きければ、流体は所望の最終温度に容易に達することができる。

しかし、実際のランニングでは、物事は往々にして人々が望んでいるように発展しないことが多い。労働者は冷却水の供給が十分で、温度流体の流量は安定しているが、作業流体の温度は目標より2°Cから5°C低いことを見ることができる。この問題は加熱工程が長いか、温度変化が激しい作業の中で最も顕著である（冷端温度は熱端温度より高い必要がある）。これらのケースは、正常に動作するには慎重に設定する必要があり、小さなエラーは結果を大幅に低下させる可能性があります。

2.選択およびトラブルシューティングにおける一般的な誤解

システムが目標温度に達していない場合、一般的に2つの一般的な誤った考え方に陥ることがあります。

 “熱交換面積が不足している。” これにより、工場の責任者は考えずにスタックに皿を追加しました。彼らは、熱交換器をより大きくすると損失を補う度数になると考えている。

  “ポンプの流量が低すぎる。” これにより、より大きく、より強いポンプを使用して、より多くの流体通過装置を推進することができます。

これらの迅速な修復は以下のポイントを逃しています プレート熱交換器 設計： 板波の角度と内部通路の配置の正確な一致。 表面空間全体は熱制御の起点にすぎない。熱ブロックを固定する真の方法は、セル内の流体運動の空間利用度である。これを無視するとエネルギーの浪費や継続的な問題につながるので、変更する前に全面的にチェックすることが重要です。

3.熱伝達と抵抗における波形角の役割

プレート式熱交換器の主な技術は細長い金属板だけでなく、精巧に作られている。シェブロン&#8221 ;（またはジグザグ）波パターンが圧入される。これらのモードは流体の動き方を制御し、熱伝達速度と圧力損失との混合を設定します。

波パターンは通常、2つの基本タイプに分けられます。

 高Theta鋼板（硬質鋼板/H型鋼板）： これらの板には幅のあるV字型の角がある。一緒に置くと、流体が急速に頻繁に回転します。これは強い渦を形成し、最高の熱伝達回数（U値）を与える。しかし、この強い渦は大量の流体還流を必要とし、高圧損失をもたらす。

  低Thetaボード（ソフトボード/L-ボード）： これらには鋭いV字角がある。流体はほとんど押し戻されず、流れやすくなり、圧力損失は非常に低い。欠点は渦電流が弱いため、熱伝達回数も低いことである。

熱交換器が流れやすいL型プレートだけを使用してポンプの電力を遮断すると、流体はあまりにも穏やかな経路を通過します。渦電流強度は、金属側に形成された微小な熱障壁層を洗浄し破壊するのに十分ではない。このような状況が発生すると、奇妙な状況が発生します。 理論的には、この面積は十分に大きいが、流体は熱が完全に交換される前に流れてしまった。 このミスマッチは、安定した仕事に対して正しい皿を選ぶことがなぜ重要なのかを示しています。

表：板材の波形角性能比較

この表は、必要に応じて最適な板材を選択するためのさまざまな板材タイプのパフォーマンスを明確に示しています。これはトレードオフを強調しているので、設定で熱仕事と流量を簡単にバランスさせることができます。

4.熱混合と対数平均温度差の不一致

長い熱経路と小さな温度ギャップ（極端な温度交差）を持つ過酷な動作条件下では、流体はより多くの滞留時間と強い熱混合を必要として熱交換動作を完了する。

熱科学では、作業に必要な熱交換深さは、輸送ユニット数（NTU）によって測定される。これらの悪条件のために誤ったスラブ混合物を選択した場合、熱交換器で製造された真のNTUは作業ニーズを満たすことができません。総熱空間を2倍に拡大しても、不良な熱混合は、対数平均温度差（LMTD）によってシステムが設定された制限を超えることができなくなる。熱は流体経路の中間には達しません。それを回避するためには、最初から設計を適切なプロセス要件に合わせなければなりません。

5.非対称流量による境界層効果

多くの日常的な工場作業では、暖側と冷側の流量は整列されていない。例えば、多くの蒸気または化学冷却経路では、冷却水流量は熱作動流体流量の2〜3倍であることがある。

不均一な流れの場合に均一な流れ経路を持つ基本プレート式熱交換器を使用すると、流量の小さい側の流体速度ははるかに遅くなります。この緩慢な流体は平穏な流動型に転換し、非常に厚いものになった。熱境界層&#8221 ;板塀に寄りかかる。この静止した流体は熱を遮断する蓋のように、熱の移動に抵抗し、周囲の金属空間から熱を消すように努力しています。この効果は明らかな兆候がないまま静かに上昇し、性能を低下させるので、流量バランスをチェックしなければなりません。

Granoケーススタディ：化学加工におけるホットカーペットの克服

背景（はいけい） ある有名なファインケミカル工場は、25°Cの冷凍水で80°Cから35°Cの既定の目標まで特殊な有機溶媒を冷却する際に困難に遭遇した。冷却水流量は溶媒流量の2倍（2：1の割合）である。この設定は化学的に一般的ですが、正常に機能するには特別な処理が必要です。

質問： この工場にはまず標準的な平板式熱交換器が取り付けられた。溶媒温度が39℃に維持されると、労働者たちはより多くの空間が必要だと考え、皿を20%増やした。不思議なことに、最終的には温度がよくならなかった。これは、サイズ自体が問題ではないことを示しています。

Granoソリューション： Granoの熱設計者はシステムをチェックし、すぐに熱境界層の問題を発見した。より多くのプレートは総経路を広くしたばかりで、溶媒速度をさらに遅くし、ブロック層を厚くした。グラノはこの部隊を高級部隊に置き換えた ひたいしょうばんしきねつこうかんき溶媒側の経路をよりきつくし、水側でより広く保つことにより、溶媒速度は冷却水流を阻害することなく渦状態に大幅に上昇する。この変化は根本的に核心的な問題を解決した。

結果： ブロック層が破裂した。このシステムは35°Cの目標を達成しやすく、全体の熱伝達回数は40%以上増加した--これらはすべて古い偶数ユニットの実際のサイズよりも小さい。この勝利はコストを下げ、生産量を高め、正しい設計の価値を証明した。

6.温度ボトルネックを克服するために考慮すべき総合要素

温度ブロックを永久に固定するためには、設計者は表面空間を超えて、流体運動と熱の角度からシステム全体を検査しなければならない。

Granoと協力してホットモバイルデバイスを計画したり修復したりする際には、次の点に注意します。

 実際の流量比： 両側の回転速度を維持するために不均一な経路設計が必要かどうかを見て、暖側と冷側の数の差を研究した。このステップは仕事の均一性を確保し、弱点がない。

  転送ユニットの目標数（NTU）： 私たちはあなたの仕事に必要な実際の熱深さをチェックして、選んだ皿が正しい熱混合を行うことができるようにします。これに一致すると、物事を軌道に乗せることができます。

  最大許容圧力降下： ストレス損失は悪いことではなく、道具だと考えています。最大許容システム圧力損失を用いて上部渦電流強度を高め、加熱伝達回数を増加させた。長い目で見ると、このスマートな使用は電力を節約することができます。

  現在の板材の波形の組み合わせ： 各パスを検討して、システムが完全なHパス、完全なLパス、またはカスタムMパス（混合）設定を必要とするかどうかを決定します。この微調整はあなたの正確なニーズに合っています。

実際の空間を見るのは画面の一部であり、本当に熱を改善する第一歩である。流れ、板状、バリア層の制御に注目することにより、 グラノ あなたの仕事が正しい目標温度に達することを確保して、電力を十分に利用して、そして失敗していません。私たちの方法は ヘルプEMCはすでにさまざまな分野の多くのお客様にサービスを提供しており、検証された方法とサポートでいつでも同じことをする準備ができています。

FAQについて

Q：なぜいけないのか、熱交換器が動作していない場合は、より多くのボードを追加するだけです。目標温度に達しない？

A：プレートを追加すると、流体経路全体の断面積が大きくなります。温度の問題が低流体速度と厚い熱境界層から来ている場合は、プレートを追加すると流体速度がより遅くなります。これにより渦が減少し、熱伝達回数が悪くなり、汚れの蓄積が加速します。プレートヒープを交換する前に、波の角度と流れをチェックすることが重要です。この点を無視すると、より多くの問題が発生する可能性があります。

Q：どのようにして非対称板式熱交換器が必要か知っていますか。

A：主流体と側流体の間の流量の差が大きい（通常2：1以上）場合、不均一熱交換器の動作効果は最も良い。もしあなたが使用している冷却水が作動液よりずっと多い場合、基本的な均一熱交換器は低流量側を遅くし、作動に不利になります。不均一な設計は最高速度と渦電流を同時に両側に維持することを確保します。これにより、すべての動作がスムーズで効率的になります。

Q：同じ熱交換器に高θと低θ板を混ぜてもいいですか？

A：はい。ミックスボードはGranoが使用している優れたデザインです。高θ（H）板を低θ（L）板のそばに置くことで、Mチャネル&#8221 ;（混合チャンネル）。これにより、設計者は作業に応じて熱伝達率と圧力損失を調整することができ、熱仕事とポンプの省エネを組み合わせたカスタマイズソリューションを提供することができます。これは柔軟な方法で、大きな変化なしに異なるニーズに対応することができます。