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シェルアンドチューブ式熱交換器

1850
Shell and tube heat exchanger used in mechanical engineering for heat transfer applications.

(画像はイメージです)

シェルアンドチューブ式熱交換器は、高圧用途で一般的に使用される熱交換器の一種です。これは、より大きな円筒形のシェル内に一連のチューブ(チューブバンドル)が収められた構造になっています。一方の流体はチューブ内を流れ、もう一方の流体はシェル内のチューブ表面を流れることで、2つの流体間の熱伝達が促進されます。

シェルアンドチューブ式熱交換器は、その設計において高い柔軟性と堅牢性を備えているため、プロセス産業において主力製品となっています。主要構成要素は、シェル、チューブ、チューブシート、バッフル、およびヘッダー(またはチャンネル)です。チューブ側の流体はチューブ内を流れ、シェル側の流体はチューブとシェルの間の空間を流れます。バッフルはシェル内部に配置されたプレートで、主に2つの役割を果たします。1つはチューブを支えて振動やたるみを防ぐこと、もう1つはシェル側の流体をチューブ束全体にジグザグ状に流すことです。このクロスフローにより流体速度と熱伝達係数が増加し、単純な軸流式熱交換器に比べて効率が大幅に向上します。チューブ側とシェル側の両方にシングルパスまたはマルチパス設計など、さまざまな構成が存在し、エンジニアは特定の温度プロファイルや圧力損失の制約に合わせて最適化することができます。例えば、「1-2型熱交換器」は、シェル側に1パス、チューブ側に2パスを備えています。腐食性流体や極端な温度に対応するため、材質は炭素鋼から高ニッケル合金まで幅広く選択できます。

UNESCO Nomenclature: 3317
機械工学

タイプ

物理デバイス

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 初期の蒸気機関の凝縮器とボイラー(例:ジェームズ・ワットの分離型凝縮器)
  • シームレスチューブおよび大型鋼製シェルを製造するための冶金技術の進歩
  • 溶接および加工技術の開発
  • 対流熱伝達の原理の理解

アプリケーション

  • 石油精製所および石油化学プラント
  • 発電所の蒸気凝縮器
  • 化学製造におけるプロセス流体の加熱と冷却
  • 大規模冷凍・空調システム(チラー)
  • 様々な工業プロセスにおける予熱器およびボイラー

特許:

  • US13280A

潜在的なイノベーションのアイデア

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歴史的背景

シェルアンドチューブ式熱交換器

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1876
1834
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1867
1875-01-01
1881

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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