産業用途に適したプレート熱交換器を選択する方法

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右のプレート熱交換器を選択する方法

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産業用途に適したプレート熱交換器を選択する方法

右のプレート熱交換器を選ぶことは、単に十分な公称面積のコンパクトなユニットを見つけることの問題ではありません。 実質の産業プレート式熱交換器の選択は熱負荷、許容圧力低下、流動特性、急使の傾向、維持の予想、物質的な両立性および将来の操作の柔軟性によって決まります。 HVAC、食品加工、化学サービス、冷凍、熱回収、工業用冷却などのプレート熱交換器の評価は、清浄度、信頼性、長期操業コストの効率性をバランス良くする必要があります。 このガイドでは、プレート熱交換器のステップをステップバイステップで選択する方法を説明します。また、プレート熱交換器がより感知されると、スパイラル熱交換器やプレート、シェル熱交換器などのより特殊な設計が困難な媒体や高圧サービスのために考慮すべきである場合です。

プレート熱交換器は、従来のシェルとチューブ熱交換器よりも高い熱伝達係数とはるかに小さいフットプリントを提供するため、しばしば選択されます。 しかし、高い効率性だけでは、優れたエンジニアリングの決定を保証するものではありません。 過度の圧力降下、分散不良、不安定な接近温度、または急流汚損に苦しむ可能性があります。 工程の安定性を向上することなく、過小評価ユニットがコストを増加させる場合があります。 よく選ばれた産業プレート式熱交換器は実質のプロセス運転条件に一致し、植物の作動の封筒を支え、耐用年数を通して維持できる残ります。

1. 完全な熱負荷から始めて下さい、ちょうど荒い容量は推測します

プレート熱交換器の選択の最初のステップは、実際の熱負荷を定義しています。 練習では、「冷水」「結露蒸気」や「熱プロセス液」といった漠然としたステートメントだけに多くのリクエストが届きます。それだけでは十分ではありません。 適切な選択は、ホット・サイド・アンド・コールド・サイド・インレットおよび出口の温度、少なくとも1つの側面の流れ率、流動性アイデンティティおよび望ましい物理的性質データを操作条件下で要求します。

単相液体対液体運転条件のために、サイジングロジックは、単位時間あたりのエネルギーの量として表される熱負荷から始まります。 一方の側面の流量と温度変化が知られている場合、デューティーは計算し、反対側から交差チェックすることができます。 結露・蒸発サービスの場合、過熱量や流分布がより重要になるため、状況はより敏感です。 そのような場合、エンジニアは、単純な1ゾーンデバイスとして交換者を扱うのではなく、センブル冷却、凝縮、サブ冷却、蒸発、過熱領域と明確に区別しなければなりません。

2. 温度プログラムおよび実際のアプローチ温度を評価する

温度プロファイルは、プレート熱交換器の設計で最も重要な変数の1つです。 近接温度は通常、より大きな熱伝達領域または性能指向のプレートパターンを駆動します。 多くのユーザーは、入口と出口の値だけに焦点を当てていますが、実際の設計質問は、要求された温度のクロスまたは小さなターミナルの差が、許容圧力低下とマージンの汚染で物理的に達成できるかどうかです。

熱い出口が風邪の入口に近づくとき、または風邪の出口は熱い入口に近づくとき、交換者は利用できる区域、よい泥炭および十分な流れの配分の強い組合せを必要とします。 これは、プレート熱交換器は、多くの場合、密集した産業システムでシェルとチューブのデザインに好まれている理由の一つです。 波形プレートによって生成されるより高い耐久性は、より小さなフットプリントでより積極的な熱性能をサポートすることができます。 それでも、すべての小さなアプローチは実用的ではありません。 実際のエンジニアリングレビューは、ログの平均温度差、プレートパターン、パスアレンジ、および予想される強制準備のアカウントでなければなりません。

• 小さいアプローチ温度は、通常、必要な領域と感度を増やします。
• 非常に堅い出口のターゲットは複数のパスの整理か別の交換子のタイプを必要とするかもしれません。
• 相変化の用途は、単純な液体冷却または加熱サービスとは別に評価されるべきです。

3. 圧力低下は、すべてのコストで避けるペナルティではありません

多くの産業プロジェクトでは、エンジニアは可能な圧力低下を要求します。 それは安全に聞こえますが、それはより大きく、より少なく能率的で、より高価な単位を作り出すことができます。 プレートの熱交換体は、プレートの波形が濁りを生成し、対流熱伝達を改善するために働きます。 圧力降下にタブレンスがリンクされています。 許容圧力降下が非現実的に低く設定されている場合、結果は過度な領域、貧しい経済性、または別の交換体タイプに移動する必要があります。

より良いアプローチは、システムの各側面の合理的な圧力降下予算を定義することです。 冷水、ヒート ポンプ、地区のエネルギー、プロセス冷却、または産業冷凍システムでは、交換者は、分離されたコンポーネントではなく、総油圧設計の一部として選択する必要があります。 コンパクトな熱交換器の値は、植物のスペースを節約し、熱効率を改善することからよく来ます。 すべての圧力低下を犠牲にすることは、その利点を弱めるかもしれません。

同時に、ポンプコストを増加させ、将来のオフ設計の動作を不安定にすることができるので、非常に高圧低下も望ましくありません。 良好なプレート熱交換器の選択は、不要な油圧負荷を作成せずに強力な熱伝達を提供する圧力低下範囲を見つけることを意味します。

4. 流体特性 機器の輪郭よりも重要

同じ接続サイズと表面面積の2つの熱交換器は、流体が異なっている場合、非常に異なって実行できます。 粘度、密度、熱伝導性、特定の熱、固形分、塩化物レベル、pH、繊維含有量、結晶化傾向、および汚損行為はすべて最終的な選択に影響を与えます。 そのため、深刻な工業用プレート熱交換器の決定は、ネームプレート寸法だけではならずにすべきです。

粘度とレノルド数

高粘度流体は濁度を低下させ、効果的な熱伝達係数を劇的に低下させる可能性があります。 そのような場合、標準プレート熱交換器が機能するかもしれませんが、プレートパターン、チャンネルギャップ、パスアレンジは、より重要なものになります。 非常に粘度が高いか、または非常に汚染されたサービスのために、専門にされた設計は不適切な適用に標準的な密集したプレート式熱交換器を強制するよりよりよりより適しています。

腐食の可能性

素材の互換性が重要である。 ステンレス鋼の304は閉鎖した水システムのために、316Lがより広い産業運転条件のために共通である間、ある場合もあります。 塩化物汚染水、積極的な化学薬品、脱イオン水、海水、またはクリーニングの化学薬品はチタニウム、904L、254 SMO、複式アパートのステンレス鋼、またはニッケルの合金を要求するかもしれません。 ガスケットプレート熱交換器のガスケット材料に同じが適用されます。 プレートやシール材が化学的に不向きな場合は、サイズが大きい熱設計でも失敗します。

ソリッドと強制的な動作

繊維、スラッジ、スケール、クリスタル、または中断された粒子を運ぶ流体は、狭いチャネルのコンパクトな交換者に劣らないことができます。 この場合、正しい決定は、すべての標準的なGPHEまたはBPHEではないかもしれません。 正しい解決策は、主に防曇抵抗と清浄性のために選択されたより広いギャッププレート、スパイラル熱交換器、または別の設計であるかもしれません。

5. 為替傾向は、最初から交換者タイプに影響を与える必要があります

ファウリングは、理論的に効率的な熱交換器が現場で不十分を実行する最も一般的な理由の1つです。 デザイナーは、計算の最後に追加されたマイナーなリザーブ因子として強制的に処理することもありますが、これは流体自体がスケール、重合、結晶化、定着、またはトラップ繊維に既知の傾向を持っているとき、十分ではありません。 この場合、交換業者の選択は、サービス行動から始めなければなりません。また、熱負荷ではありません。

点検および維持のために単位が開くことができるので周期的なクリーニングが期待されるときガスケットされたプレート式熱交換器は頻繁に好まれます。 一方、ろう付けされたプレート熱交換器は、清潔なクローズドループでコンパクトでメンテナンスフリーですが、定期的な機械的清掃が必要な場合は一般的に適していません。 流体が特に汚れ、粘度、または粒子が沈むと、スパイラル熱交換器は、より優れた抗詰まり作用とより安定した長期的性能を提供することができます。

要するに、フォアリングはパフォーマンスの問題だけではありません。 選択問題です。 設計中にメンテナンス戦略が無視されている場合は、プラントは、ダウンタイム、清掃作業、化学消費量、および不安定なプロセス制御を介してそれを支払うことがあります。

6. 習慣ではなく、プロセスに応じてプレート熱交換器タイプを選択します。

「プレート熱交換器」という用語は、いくつかの異なる技術をカバーしています。 異なるエンジニアリングの問題を解決するため、それらは交換不可能であり、それぞれが存在しません。 便利な選択フレームワークは、プロセス要件から始まり、実際の動作制約に合う取引所の家族を選ぶことです。

この比較は、ジェネリック製品ラベルでのみユーザーが検索したときに、多くの選択エラーが起こるため、GlobalSpecスタイルのテクニカルオーディエンスにとって重要です。 より有用なエンジニアリングの質問は「熱交換器が最も効率的ですか?」ではなく、むしろ「熱交換器が完全な耐用年数にこの特定の運転条件のために最も適していますか?

7. 熱選択から材料の選択は分離可能です

プレート材料とガスケット材料の選択は、後で対処するための別の調達ステップではありません。 スタートからエンジニアリング選択の一部です。 必須材料は、塩化物濃度、pH、洗浄化学物質、酸素含有量、温度、圧力、および流体が効力のある、腐食性、または固体と汚染されるかどうかによって異なります。

実用的な工業作品では、304と316Lは共通点ですが、多くの要求サービスはすぐにそれらを越えて動きます。 海水、塩化物豊富な冷却水、積極的なCIP媒体、または非常に腐食性プロセス流体は、チタン、SMO、複式アパート、またはより高い合金材料を必要とする場合があります。 衛生産業はまた銅の汚染が受け入れられない適用のフル ステンレスの密集した交換体のような別のアプローチのaltogetherを、必要とするかもしれません。

エンジニアは、プレート合金だけで問題を解決することを仮定しても避けるべきです。 ガスケット板熱交換器では、ガスケットの混合物はまたプロセス液体およびクリーニング周期に抵抗しなければなりません。 誤ったエラストマーを選択すると、プレート自体がそのまま残っている場合でも、膨張、硬化、漏れ、または短縮されたガスケット寿命につながることができます。

8. メンテナンスの期待は、GPHEまたはBPHEがより良い選択であるかどうかを決定することが多い

プレート熱交換器の選択における最も実用的な質問の1つは、交換者が開いて機械的にその寿命の間に清掃しなければならないかどうかです。 回答がはいの場合、ガスケットプレート熱交換器は通常、検査、清掃、ガスケット交換、容量変更のために分解できるため、より適切なオプションです。 この柔軟性は、GPHEsが産業ユーティリティやプロセスプラントで普及している主な理由の1つです。

プレート熱交換器は、プロセスがきれいで、コンパクト性が重要であり、ルーチンの開口部が期待されていない、より魅力的です。 そのため、BPHEはチラー、ヒートポンプ、冷凍パッケージ、オイルクーラー、クローズドループHVACシステムで広く使用されています。 これらのアプリケーションでは、より小さなフットプリント、ガスケットなし、および低サービスの需要の利点は、オープン性の欠如を上回ることができます。

ユーザーがBPHEを単にコンパクトだから、プロセスが実際に危険を及ぼすか、水質を不確実性を持っている間、誤った決定は通常起こります。 逆に、非常にきれいなOEMのパッケージのためのGPHEを選ぶことは実用的な価値を加えることなく費用およびスペースを加えるかもしれません。 従って維持の哲学は熱負荷自体として最初に定義されるべきです。

9. .. 圧力クラス、疲労、そして将来の動作環境を考慮してください。

熱交換器は、現行の通常の動作場所の周りだけを選択すべきではありません。 実際の産業システムは、スタートアップ、シャットダウン、熱衝撃、ポンプの変動、増殖、季節変化、清掃サイクル、および将来の容量の増加を参照してください。 操作マージンなしで交換者が選択されている場合は、小さなプロセスシフトであっても、有用なウィンドウの外に移動することができます。

これは、特に冷凍、地域エネルギー、および交換者が年を通して異なるアプローチ温度と異なる圧力条件に直面している産業熱回復システムで重要です。 高圧およびより要求の厳しい仕事では、版および貝の熱交換器は版技術の熱効率の利点をまだ保存している間溶接された設計よりよいサポート厳しい条件が、けれども保護するので標準的なガスケットの版の交換装置より適しているかもしれません。

10. 最高の選択プロセスは構造化され、反復可能、およびアプリケーション固有の

良いプレート熱交換器の選択ワークフローには、通常、次の質問が含まれます。

• 厳密な運転条件は何ですか、それは単相、凝縮、蒸発するか、または混合されますか。
• 通常の、最小、および最大温度と流量は何ですか?
• それぞれの側に圧力が低下するのはどういう意味ですか?
• 粘度や腐敗行動を含む動作温度での流体特性は何ですか?
• 交換者は、クリーニングや将来の拡張のために開く必要がありますか?
• プレートやガスケット材料に影響する腐食や衛生的な制約はありますか?
• GPHE、BPHE、スパイラル、プレート、シェルの設計で、より優れた用途は?
• 安定した長期サービスには、どのような動作マージンが必要ですか?

この構造化されたアプローチは、最も一般的な選択間違いを防止します。フットプリントだけを選択し、実際のプロセス条件をチェックし、強制終了、またはメンテナンスアクセスを無視することなく、前のプロジェクトをコピーします。 コンパクトな熱交換器は、分離したカタログ項目ではなく、常にプロセスシステムの一部として選択されるべきです。

結論:右のプレート式熱交換器は操作で右とどまる1です

最も成功したプレート熱交換器の選択は、最小の体または最も積極的なわずかな性能を持つものではありません。 許容圧力低下、材料の両立性、維持の実用性および耐用年数の実質の植物の状態の下で必須の運転条件を、渡る1です。 清潔な閉ループのために、ろう付けプレートの熱交換器は最も有効で、経済的な答えであるかもしれません。 開閉可能な産業的業務のために、ガスケットプレート熱交換器は、多くの場合、より良い選択です。 汚れや繊維含有媒体では、スパイラル熱交換器は、信頼性を保護することができます。 高圧や重度のサービスでは、プレートとシェル技術が正しいパスになる場合があります。

言い換えると、まず製品カテゴリを選ぶのは適切な選択ではありません。 最初にプロセスを理解し、交換者の技術を実際のアプリケーションに合わせることについてです。 つまり、産業用ユーザーは、ライフサイクルコストを削減し、稼働時間を保護し、コンパクトな熱伝達機器のフル値を取得する方法です。