板式熱交換器と管殻式熱交換器の比較

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1. 伝熱係数が高いのは、異なる波形板が互いに逆向きに配置され、複雑な流路を形成するため、流体が波形板間の流路内で回転する三次元流動となり、比較的低いレイノルズ数（通常Re=50～200）で乱流が発生するからである。そのため伝熱係数が高く、一般的に管殻式の3～5倍とされている。　　2. ログ平均温度差が大きく、端末の温度差が小さい。管殻式熱交換器では、2つの流体がそれぞれ管内とケーシング内を流れ、全体的には乱流であるため、ログ平均温度差補正係数は小さくなる。一方、板式熱交換器ではほとんどが並流または逆流で流れるため、その補正係数も通常0.95前後である。さらに、板式熱交換器では冷媒と熱媒の流れが熱交換面に平行であり側流がないため、端末の温度差が小さくなり、水との熱交換では1℃未満になることもある。これに対し、管殻式熱交換器では一般的に5℃程度となる。　　3. 占地面積が小さい　プレート式熱交換器は構造がコンパクトで、単位体積あたりの熱交換面積は管殻式の2～5倍にもなる。また、管殻式のように管束を取り出して点検するためのスペースを確保する必要もないため、同じ熱交換量を得るために必要な占有面積は、管殻式熱交換器の約1/5～1/8程度で済む。

4. 熱交換面積や流路の組み合わせを容易に変更できる　プレートの数を増減させるだけで、熱交換面積を増やしたり減らしたりすることが可能である；板の配置を変更したり、数枚の板を交換するだけで、求められるプロセスの組み合わせを実現し、新たな熱交換条件に適応できるが、管殻式熱交換器の伝熱面積を増やすことはほぼ不可能である。　　5.軽量性　プレート式熱交換器のプレートの厚さはわずか0.4～0.8mmであるのに対し、チューブ・ホルダー式熱交換器の熱交換用チューブの厚さは2.0～2.5mmである。チューブ・ホルダー式のケーシングはプレート式熱交換器のフレームよりもはるかに重く、プレート式熱交換器の重量は一般的にチューブ・ホルダー式の約1/5程度である。　　6. 価格が安い 同じ材料を使用し、同じ熱交換面積の場合、プレート式熱交換器の価格はチューブ・ケーシング式に比べて約40％～60％安い。
7. 製造が容易 プレート式熱交換器の伝熱板はプレス加工によって製造されるため、標準化が進んでおり大量生産が可能だが、チューブ・ケーシング式熱交換器は一般的に手作業で製造される。　　8. 清掃が容易 フレーム式板式熱交換器は、圧着ボルトを緩めるだけで板束を外し、板を取り外して機械的に清掃することができるため、頻繁に清掃が必要な装置の熱交換プロセスに非常に便利である。　　9. 熱損失が少ない　プレート式熱交換器では、伝熱プレートの外側のケース板のみが大気に露出しているため、放熱損失は無視でき、断熱処置も必要ありません。一方、管殻式熱交換器は熱損失が大きいため、断熱層が必要である。　　10. 容量は管殻式熱交換器の10％～20％程度である。　　11. 単位長さあたりの圧力損失が大きい。伝熱面同士の隙間が小さく、伝熱面上に凹凸があるため、従来の滑らかな管に比べて圧力損失が大きくなる。　　12. スケールの付着がしにくい 内部で十分な乱流が発生するため、スケールが付着しにくく、そのスケール形成係数は管殻式熱交換器の1/3～1/10に過ぎない。
13. 負荷圧力は高すぎてはならず、媒体の温度も高すぎてはならない。漏れの可能性がある プレート式熱交換器はシールパッドによって密封されており、負荷圧力は一般的に2.5MPaを超えてはならず、媒体の温度も250℃未満でなければならない。そうでないと漏れる可能性がある。　　14. 閉塞しやすい　板と板の間の通路が非常に狭く、通常は2～5mmしかないため、熱交換媒体に大きな粒子や繊維状の物質が含まれていると、板間の通路が容易に閉塞してしまう。　　上記の内容はすべて、受講生の実際の業務で直面した問題に基づいてまとめたもので、参考としてご活用ください。何か問題がございましたら、お早めにご連絡・ご指摘ください。