プレート式熱交換器の長所と短所

Thread Content

1. 熱伝達係数が高い　異なる波形の板が互いに逆方向に配置されることで複雑な流路が形成され、流体は波形板間の流路内で回転する三次元流動を示す。そのため、比較的低いレイノルズ数（通常Re=50～200）でも乱流が生じ、熱伝達係数が高くなる。一般的には管殻式熱交換器の3～5倍と考えられている。　　2.対数平均温度差が大きく、末端温度差が小さい　管殻式熱交換器では、2種類の流体がそれぞれ管側と殻側を流れ、全体としては直交流れとなるため、対数平均温度差の補正係数が小さくなる。一方、プレート式熱交換器ではほとんど並流または向流の流れ方となり、その補正係数も通常0.95程度である。さらに、プレート式熱交換器内では冷熱流体が熱交換面に平行に流れ、バイパス流れも生じないため、末端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. 設置面積が小さい　プレート式熱交換器は構造がコンパクトで、単位体積当たりの熱交換面積は管殻式の2～5倍です。また、管殻式のように熱交換管束を取り出すための点検スペースも必要としないため、同じ熱交換量を得る場合、プレート式熱交換器の設置面積は管殻式熱交換器の約1/5～1/8で済みます。
4. 熱交換面積や流路の組み合わせを容易に変更可能　数枚のプレートを増減させるだけで、熱交換面積を増減させることができます；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0.4～0.8mmに過ぎないが、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であり、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い。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、圧縮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。これは、頻繁に清掃が必要な装置の熱交換プロセスにとって非常に便利である。　　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にある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、断熱処理も必要ありません。一方、管殻式熱交換器は熱損失が大きく、断熱層が必要である。　　10. 容量は管殻式熱交換器の10％～20％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、そのスケール生成係数は管殻式熱交換器の1/3～1/10に過ぎない。
13. 設計圧力は過度に高くすべきではなく、媒体の温度も高くすべきではない。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、設計圧力は一般的に2.5MPaを超えるべきではなく、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　プレート間の通路は非常に狭く、通常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、プレート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、ぜひすぐにご連絡いただき、ご指摘ください。