【Q&A】2017.7.1

管程とは、媒体が熱交換器内の流路を通過し、それに接続する部分を指す。ケーシング側とは、媒体が熱交換管の外側を流れる通路およびそれと連通する部分を指す。 これは管殻式熱交換器における流体選定の問題であり、主な判断基準としては2つの流体の操作圧力と温度、利用可能な圧力損失、構造や腐食性、そして機器面での考慮事項が挙げられます。 一般的に、水、水蒸気、または強腐食性の流体；毒性のある流体；スケールが付きやすい流体および高圧で操作される流体は管路側を流れる； そして、塔の頂上での凝縮蒸気；炭化水素の凝縮と再沸騰；重要な圧力損失制御のための流体で、粘度が高い流体はケーシング側を流れる。 上記の条件に加えて、伝熱係数や圧力損失を最大限に活用することも考慮する必要がある。圧力損失の観点からは、レイノルズ数が低い方がケーシング流路を使用する方が合理的である。 一般的な塔頂冷却器では、ほとんどの物質が外側の流路を流れ、冷却水は内側の流路を流れます。再沸器の場合は、物質が内側の流路を流れ、蒸気や凝縮液が外側の流路を流れます。これがほとんどの場合ですが、例外もあります。一般的には、主要な物質が外側の流路を流れ、補助的な加熱・冷却媒体が内側の流路を流れます。現場での最適な判断方法は、管側の媒体を熱交換器の一方の端から出入りさせ、ケーシング側の媒体を中央付近から出入りさせ、管側の入口・出口の一方には熱交換器のコアを取り出すための十分なスペースを確保することです。 簡単に言えば、管程とは管の内部を指し、殻程とは管の外部を指します。固定管板式熱交換器において、管程と殻程で使用する流体の選定基準は大まかに以下の通りです。1）不純でスケールが容易に付着する流体は管程を流す方が良く、管の内部を清掃しやすいからです。腐食性のある流体も管程を流す方が良く、これにより管束やケーシングが同時に腐食するのを防ぎ、清掃や点検も容易になります。圧力が高い流体も管程を流す方が良く、ケーシングが同時に圧力を受けるのを避けられます。有毒な流体も管程を流す方が良く、漏れる可能性を減らせます。冷却される流体は殻程を流す方が良く、放熱が容易になり、冷却効果が高まります。飽和蒸気も殻程を流す方が良く、凝縮液や不凝縮ガスを排出しやすく、また蒸気が清潔で汚染されないからです。流量が少ないか粘度が高い流体も殻程を流す方が良く、折り返し板の作用により低レイノルズ数でも乱流が得られますが、管内に複数の管程を設けることも可能です。また、α値が大きい流体は殻程を流す方が良く、これにより管壁とケーシング壁の温度差を小さくできます。具体的な選定時には、上記の原則をすべて同時に考慮することはできず、矛盾する場合もあります。その際は実際の状況に応じて、最も重要な問題を重視して選定基準とすべきです。さらに、熱交換器の種類によって考慮すべき点も異なります。例えば、U字管式の場合、管程には清純でスケールが付きにくい流体を流すことはできません。管程とは管の内部を指し、殻程とは管の外部や筒体との間の部分を指します。管程と殻程は、管式熱交換器における2つの流体が流れる領域です。管式熱交換器は一般的に外殻、フラワープレート、エンドキャップなどで構成されています。簡単に言えば、管の内部を管程と呼び、管の外部を殻程と呼びます。一般的に、清浄な流体は殻程を流し、不純な流体やスケールが付きやすい流体、結晶化しやすい流体、詰まりやすい流体は管程を流す方が良く、これによりスケールや結晶などの汚れを除去しやすくなります。 一般的には絶対的なものはないが、参考になるような規則がいくつかある。 1、圧力が高いものは管側を通る。 2、冷却される流路側。

(1) 不純でスケールが付きやすい流体は管内を流れる方がよく、管内の清掃が容易になる。
(2) 有毒な流体も管内を流れる方がよく、漏洩の可能性を減らせる。
(3) 圧力が高い流体も管内を流れる方がよく、ケーシングが同時に圧力を受けるのを避けられる。
(4) 腐食性のある流体も管内を流れる方がよく、管束とケーシングが同時に腐食するのを防ぎ、清掃や点検も容易になる。
(5) 冷却される流体はケーシング外を流れる方がよく、放熱が容易になり、冷却効果が高まる。
(6) 2つの流体の温度差が大きい場合は、α値が大きい流体をケーシング外を流れさせ、管壁とケーシング壁の温度差を小さくする。
(7) 流量が少ないか粘度が高い流体もケーシング外を流れる方がよく、折り返し板の作用により低レイノルズ数（Re>100）でも乱流が得られる。また、管内に複数の管路を設けることも可能だ。
(8) 飽和蒸気はケーシング外を流れる方がよく、凝縮液や不凝縮ガスを排出しやすく、蒸気も汚染されない。
具体的な選択においては、上記の原則を常に同時に考慮することはできず、矛盾する場合もある。その際は実際の状況に応じて、最も重要な問題を重視し、それを選択の基準とする。

伝熱効果の観点から、加熱または冷却される物質は管内側を流れるべきである。 しかし、管側の方がケーシング側より清掃しやすいことから、一般的にスケールが付きやすい物質は管側を流れるようにする

圧力が高く、有毒で腐食性があり、不純でスケールが発生しやすい流体は管内側を流れ、流量が少なく粘度が高く冷却される流体は管外側を流れるのが適している

比較的純粋なものは管側を流れ、圧力と温度が高いものはケーシング側を流れる

選定の原則は、伝熱効果に基づき、加熱される側は管路側を通ることです。しかし、管側の方がケーシング側より清掃しやすいことから、スケールが付きやすい物質は管側を流れるように選ばれる。

伝熱効果の観点から、加熱または冷却される物質は管内側を流れるべきである。しかし、管側の方がケーシング側より清掃しやすいことから、一般的にスケールが付きやすい物質は管側を流れるように選ばれます。

(1) 不純でスケールが付きやすい流体は管内を流れる方がよく、管内の清掃が容易になる。
(2) 有毒な流体も管内を流れる方がよく、漏れる可能性を減らせる。
(3) 圧力が高い流体も管内を流れる方がよく、ケーシングが同時に圧力を受けるのを避けられる。
(4) 腐食性のある流体も管内を流れる方がよく、管群とケーシングが同時に腐食するのを防ぎ、清掃や点検も容易になる。
(5) 冷却される流体はケーシング外側を流れる方がよく、放熱が容易になり、冷却効果が高まる。
(6) 二つの流体の温度差が大きい場合は、α値が大きい流体をケーシング外側を流れさせ、管壁とケーシング壁の温度差を小さくする。
(7) 流量が少ないか粘度が高い流体はケーシング外側を流れる方がよく、折り返し板の作用によりレイノルズ数が低い状態（Re>100）でも乱流が得られる。また、管内に複数の管列を設けることも可能だ。
(8) 飽和蒸気はケーシング外側を流れる方がよく、凝縮液や不凝縮ガスを排出しやすく、蒸気も汚染されない。
具体的な選択においては、上記の原則をすべて同時に考慮することはしばしば難しく、矛盾する場合もある。その際は実際の状況に応じて、最も重要な問題を重視し、それを選択の基準とすべきである。

選定の原則は、伝熱効果に基づき、加熱または冷却される物質は管路側を流れるべきであるということです。しかし、管側の方がケーシング側より清掃しやすいことから、一般的にスケールが付きやすい物質は管側を流れるようにする

熱交換器における管側とケーシング側の選定原則 (1)汚れやスケールが発生しやすい流体は管側を通す方が良い。管内の清掃が容易だからである。(2)有毒な流体も管側を通す方が良く、漏洩の可能性を減らせる。(3)圧力が高い流体も管側を通す方が良く、ケーシングが同時に圧力を受けるのを避けられる。(4)腐食性のある流体も管側を通す方が良く、管群とケーシングが同時に腐食するのを防ぎ、清掃や点検も容易になる。(5)冷却される流体はケーシング側を通す方が良く、放熱が容易になり冷却効果が高まる。(6)2つの流体の温度差が大きい場合は、α値が大きい流体をケーシング側に配置し、管壁とケーシング壁の温度差を小さくする。(7)流量が少ないか粘度が高い流体もケーシング側を通す方が良い。折り返し板の作用により、レイノルズ数が低い（Re>100）状態でも乱流を達成できるほか、管内に複数の管側を設けることも可能である。(8)飽和蒸気はケーシング側を通す方が良く、凝縮液や不凝縮ガスを排出しやすく、また蒸気が清潔で汚染されない。具体的な選定時には、上記の原則を常に同時に考慮することはできず、互いに矛盾する場合もある。その際は実際の状況に応じて、最も重要な問題を把握し、それを選定の根拠とするべきである。

(1) 不純でスケールが付きやすい流体は管内を流れる方がよく、管内の清掃が容易になる。
(2) 有毒な流体も管内を流れる方がよく、漏れる可能性を減らせる。
(3) 圧力が高い流体も管内を流れる方がよく、ケーシングも同時に圧力を受けないようになる。
(4) 腐食性のある流体も管内を流れる方がよく、管束やケーシングが同時に腐食するのを防ぎ、清掃や点検も容易になる。
(5) 冷却される流体はケーシング内を流れる方がよく、熱放散が容易になり、冷却効果が高まる。
(6) 2つの流体の温度差が大きい場合は、α値が大きい流体をケーシング内を流れさせると、管壁とケーシング壁の温度差が小さくなる。
(7) 流量が少ないか粘度が高い流体もケーシング内を流れる方がよく、折り返し板の効果により、レイノルズ数が低い状態でも乱流が得られる。また、管内に複数の流路を設けることも可能だ。
(8) 飽和蒸気はケーシング内を流れる方がよく、凝縮液や不凝縮ガスを排出しやすくなり、また蒸気も汚染されない