熱交換器の選び方について

多くのメーカーは、標準的な熱交換器を提供していますが、特定のニーズがある場合は、使用条件や環境に応じてオーダーメイドの熱交換器を注文することもできます。 熱交換器選択は、以下の選択基準に従い行いましょう:

• 熱交換器のタイプ:
  • 最も一般的な熱交換器は、管状熱交換器です（流体は「シェル」と呼ばれる胴体部の中に配置されたチューブ内を循環します）。
  • ガスケットプレート熱交換器は、スペースとコストの面でお得な選択肢です（流体は金属プレートの間を混ざることなく流れます）。
  • ガスケットプレート熱交換器と同様に機能するは、溶接プレート熱交換器。
  • ブレージングプレート式熱交換器は、主に冷暖房空調設備に使用されています。
• 熱交換器に入る流体と出る流体の温度、流量、圧力などの動作条件。
• 熱交換器の両側を循環する流体の種類と、その物理的・化学的特性。
• 設置やメンテナンスの制約。

これらの選択基準により、メーカーは、お客様が必要とする熱交換器の性能と、その寸法を決定します。

Bowman社製管状熱交換器

管状熱交換器は、最も古い技術ですが、高圧や高粘度の流体における信頼性が高いため、今でも産業界で広く使用されています。 このような熱交換器は、一方の流体はチュ－ブ内を流れ、もう一方の流体はシェル内を流れます。

非常に大きなサイズのものもあり、高い熱交換効率を実現します。 その大きさと、チューブ内が汚れる可能性があるため、プレート式熱交換器に比べてメンテナンスが複雑になります。 また、プレート式に比べて熱交換効率は低いです。

熱交換器の材料は、流れる流体により決まります。シェルは、内側を流れる流体に対応可能で、チューブは両方の流体に対応できなければなりません。

一部のメーカーでは、スペースを取らないことからスパイラル式熱交換器をすすめしています。

FISCHER社製プレート式熱交換器

プレート式熱交換器は、管状熱交換器に比べよりコンパクトで軽量 で、熱交換効率も良いです。

プレート式熱交換器には、様々な技術がありますが、基本的な原理は同じです。流体は、熱交換を溝つきの薄板（板上を横切る溝があり、乱流を生じさせる）の間を流れます。 プレート間で流体が逆流し、熱伝達の効率を高めることができます。 モデルによっては、プレートの枚数を増やすことができ、熱交換器のサイズを変えることなく、大きな伝熱面積を得ることができます。

流体が乱流のため、一般的にはセルフクリーニングが可能です。 一方で、この乱流は両流体に大きな圧力損失をもたらします。

このタイプの熱交換器には、軽量で耐腐食性の材料が使用されたものがあります。 例えばステンレス鋼製やチタン製などがあります。

プレート式熱交換器には、大きく分けて3種類あります:

• ガスケットプレ－ト式熱交換器：各プレートには周囲にガスケットが装着されており、ボルトで固定された2枚のフレ－ム間に、プレートが圧縮されています。 モジュラー式で、プレートの枚数を簡単に増減させ、伝熱面積を変えることで、性能を変更できます。そのため、熱交換器から出る流体の温度を調整することができます。 メンテナンスは、比較的に簡単です。 一方で、高温高圧に対する耐性は限られています。最大圧力は25barで、温度は150〜200℃までです。 また、熱交換器に使用されている材料が、流体に対応しているかどうかを確認する必要があります。
• ブレージングプレート式熱交換器 ：プレートは銅やニッケルろう付けされているので、コンパクトで一体感があります。 約200℃の温度と30barの圧力に耐えることができます。 しかし、プレートの枚数を変更し、熱交換機の性能を変えることはできません。 一般的にガスケットプレート式熱交換器よりも高価ですが、寿命が長く、高圧洗浄で清掃も簡単です。 また、メンテナンスのために分解することができます。
• 溶接プレート式熱交換器：プレートを溶接しているため、ブレージングプレート式に比べて強度が高いのが特徴。 また、他のプレート式モデルに比べて高温・高圧への耐性が高いです(-40～500℃、最大圧力30bar)。 しかし、プレートの枚数を変えて、熱交換器の性能を変えることはできません。 高圧洗浄機で簡単に洗浄できますが、分解はできません。