【Q&A】2017.7.2
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熱交換器（管式）の管側とケーシング側の流体の選定原則は何ですか？答え：選定原則は、伝熱効果の観点から、加熱または冷却される流体は管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選ばれる。 http://down.hcbbs.cc/attachment/forum/201706/10/203353z7y06fdo70r6eod0.jpg 石化区―省エネの新しいアイデアを生み出す「発想力を駆使する」イベント（第2弾が盛況中）http://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1666758（出典：海川化工フォーラム）
①不純でスケールが付きやすい流体は管側を流れる方がよく、管内の清掃が容易になるからです；②腐食性の流体は管内を流れるようにし、管群とケーシングが同時に腐食されるのを防ぐべきである；③圧力の高い流体は管側を流れるようにし、ケーシングが圧力を受けないようにする；④飽和蒸気はケーシング側を流れるべきである。なぜなら、蒸気の凝縮による熱伝達係数は流速と無関係であり、かつ凝縮液も容易に排出できるからである；⑤2つの流体の温度差が大きい場合、固定管板式熱交換器を使用する際は、熱伝達係数が大きい流体を外側の流路に流すことで、熱応力を低減するのが望ましい。
管側：比較的低温低圧、ケーシング側：比較的清浄な高温
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選ばれる。
一般的に、加熱または冷却される物質は管側を流れるべきだが、管側の方がケーシング側より清掃しやすいため、スケールが付きやすい物質は管側を流れるよう優先的に考慮する。
熱交換器における管側とケーシング側の選定原則
(1) 汚れやすくスケールが付きやすい流体は管側を通す方が良い。なぜなら、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い。そうすることで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い。そうすればケーシングも同時に圧力を受けることがない。
(4) 腐食性のある流体も管側を通す方が良い。そうすることで、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側を通す方が良い。そうすることで放熱が容易になり、冷却効果が向上する。
(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する方が良い。そうすることで、管壁とケーシング壁の温度差を小さくできる。
(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。折り返し板の効果により、レイノルズ数が低い状態でも乱流を得られる。また、管内に複数の管側を設けることも可能である。
(8) 飽和蒸気もケーシング側を通す方が良い。そうすることで凝縮液や不凝縮ガスを容易に排出でき、蒸気も汚染されない。
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、矛盾が生じることもある。その場合は、実際の状況に応じて、最も重要な問題を重視し、それを選定の基準とすべきである。
(1) 汚れやすくスケールが付きやすい流体は管側を通す方が良い。なぜなら、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い。そうすることで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い。そうすればケーシングも同時に圧力を受けることがない。
(4) 腐食性のある流体も管側を通す方が良い。そうすることで、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側を通す方が良い。そうすることで放熱が容易になり、冷却効果が向上する。
(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する方が良い。そうすることで、管壁とケーシング壁の温度差を小さくできる。
(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。折り返し板の効果により、レイノルズ数が低い状態でも乱流を得られる。また、管内に複数の管側を設けることも可能である。
(8) 飽和蒸気もケーシング側を通す方が良い。そうすることで凝縮液や不凝縮ガスを容易に排出でき、蒸気も汚染されない。
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、矛盾が生じることもある。その場合は、実際の状況に応じて、最も重要な問題を重視し、それを選定の基準とすべきである。