熱交換器チューブに適した金属は何ですか?
熱交換器は、さまざまな産業および商業システムにおいて重要なコンポーネントです。熱交換器を使用すると、あるガスまたは液体から別のガスまたは液体に、2 つが直接接触することなく熱を伝達できます。熱交換器は、液体から液体、ガスから液体、ガスからガスのいずれにも使用できます。熱交換器は冷たい物質を加熱し、熱い物質を冷却します。これは、安定した温度を維持する必要があるシステムでは重要です。
簡単に言えば、熱交換器2 つの物質 (気体または液体) を、別々のパイプ、プレート、または容器内で並べて循環させます。これらの物質の 1 つは高温で、もう 1 つは低温です。これらが熱交換器を循環すると、高温の物質から低温の物質に熱が伝達され、目的の温度に達します。これにより、低温の物質は加熱され、高温の物質は冷却されます。
熱交換器にはどのような種類がありますか?
1. 熱交換器の種類
熱交換器に最適な材質は、その用途によって異なります。さまざまな種類の熱交換器がさまざまな方法で使用できます。以下をご覧ください。
空冷式熱交換器
フィンチューブ熱交換器または空冷式熱交換器は、空気を使用してチューブ内の液体またはガスを冷却します。これらの空冷式熱交換器は、主給水が不要なため、水冷式熱交換器よりも環境に優しく、コスト効率に優れています。
水冷熱交換器
このタイプの熱交換器は、1 本のパイプで水を流し、別のパイプで液体またはガスを流します。水は、プロセス媒体から熱を取り除くための冷却剤としてよく使用されます。空気熱交換器よりも高価かもしれませんが、空気は周囲の気候の影響を受けるため、より制御性が向上します。
シェルアンドチューブ熱交換器
シェルアンドチューブ熱交換器は、液体またはガスが金属シェルで囲まれたチューブを通過する熱交換器です。このタイプの熱交換器は、加熱または冷却に使用できます。また、金属製の箱に入っているため、有毒ガスにも適しています。石油・ガス産業や化学産業などの高圧用途で最も一般的に使用されています。
二重管熱交換器
このタイプの熱交換器には、大きなチューブの中に小さなチューブがあります。 1 つのチューブには熱い物質が、もう 1 つのチューブには冷たい物質が入っています。 このタイプの熱交換器は非常にコンパクトなので、床面積を節約するのに最適です。
プレート式熱交換器
ガスケットプレート熱交換器とも呼ばれるこれらの熱交換器には、一連のプレートが一緒に配置されており、熱い流体または冷たい流体が交互にプレートを通過します。そのため、1 つのプレートには熱い物質があり、次のプレートには冷たい物質があり、熱は 2 つのプレート間で伝達されます。
スクレーププレート熱交換器
表面掻き取り式熱交換器は、食品業界でよく見られる粘着性または粘性のある材料を扱うときによく使用されます。基本的には、ジャケットと真空に囲まれたシリンダーがあります。蒸気または高温ガスがジャケットとバレルの間の真空を循環し、バレル内の材料を加熱します。シリンダー内には回転するスクレーパーがあり、材料が片側にくっつくのを防ぎ、熱が材料全体に均等に分散されるようにします。
2. 考慮すべき材料特性
熱交換器の材料を選択する際には、次の要素を考慮することが重要です。
1. 熱伝導率
熱交換器の材料を選択する際に最も重要な要素は熱伝導率です。熱伝導率とは、材料が熱を伝導する能力のことです。熱伝導率の高い材料は熱伝達効率が高いため、熱交換器に最適です。熱伝導率の高い材料には、銅、アルミニウム、真鍮などがあります。
2. 耐腐食性
熱交換器は腐食環境にさらされることが多く、間違った材料を選択すると、構造の完全性と性能が損なわれる可能性があります。そのため、耐腐食性材料の使用をお勧めします。たとえば、塩化物や硫化水素を使用する場合は、塩化物による応力腐食割れに耐性のある材料が必要になります。
3. コスト
熱交換器に使用する材料を選択する際には、材料のコストも重要な考慮事項です。銅やアルミニウムなどの材料は熱伝導率が高いものの、高価になる可能性があり、用途によってはコスト効率が悪くなります。
4. 互換性
熱交換器に使用されている材料が、接触する液体またはガスと互換性があることを確認することが重要です。処理する液体またはガスを考慮して、互換性のある合金を見つける必要があります。そうしないと、腐食により熱交換器が数か月、場合によっては数週間使用できなくなる可能性があります。当社の冶金学者が、互換性のある金属を見つけるお手伝いをいたします。
5. 生産
熱交換器の材料を選択する際には、製造も重要です。熱影響部や溶接部品が性能に影響を与える可能性があることを考慮する必要があります。また、一部の材料は他の材料よりも加工が難しく、熱交換器の全体的なコストと納期に影響を与える可能性があります。
3. 熱交換器に最適な材料
合金600
合金 Alloy600 は、最高 1093 度の温度で優れた耐熱性と耐酸化性を備えています。一般的には熱処理産業 (炉のドアやドラムなど) での使用が推奨されていますが、熱交換器にも適しています。
合金C276
合金 C276 は最も耐食性に優れた合金の 1 つであり、優れた熱伝導性も示します。石油化学や化学処理業界など、処理するガスや液体の 1 つが特に腐食性である場合に、この合金の使用をお勧めします。
合金321ステンレス鋼
合金 321 は、最高 870 度の温度で優れた耐熱性を備えたステンレス鋼であり、熱交換器での使用に最適です。また、優れた熱伝導性も示します。
全体的に、熱交換器特定の用途によって異なります。適切な合金を選択するには、熱伝導率、製造、コストなどの重要な要素を考慮する必要があります。