管束熱交換器の熱伝達容量は、シェル側熱伝達係数、管側熱伝達係数、および熱交換器の冷媒体と熱媒体の対数平均温度差によって決まります。したがって、束管熱交換器の伝熱能力を向上させる対策としては、以下の点が挙げられる。
(1) チューブバンドル熱交換器の低温媒体と高温媒体間の平均対数温度差を大きくします。
低温媒体と高温媒体間の平均対数温度差は、低温媒体と高温媒体の入口温度と出口温度に直接影響されるだけでなく、低温媒体と高温媒体の流れの方向および熱交換プロセスにも影響されます。熱交換器内の冷たい流体と熱い流体の温度が伝熱面に沿って変化する場合、向流での 2 つの流体間の平均温度差が最も大きくなり、下流での平均温度差が最も小さくなります。実際の熱交換器の設計では、冷たい流体と熱い流体はほとんどが千鳥流モードを採用しており、平均対数温度差は向流と下流の間で発生します。したがって、熱交換器内の冷流体と温流体の対流比を可能な限り増加し、冷流体と温流体の対数平均温度差を増加させ、熱交換器の熱伝達能力を向上させる必要があります。
(2) チューブ側とシェル側の媒体を合理的に決定します。
熱交換器の設計において、シェル側にバッフルが取り付けられた熱交換器の場合、re > 100 の場合、シェル側媒体は乱流に達します。したがって、シェル側熱交換媒体としては、流量が小さい媒体または粘度が高い媒体が好ましい。チューブ側はシェル側に比べて洗浄が容易であるため、スケール、沈殿物、雑物が付着しやすい培地にはチューブ側を使用するのが良いでしょう。経済性を考慮すると、チューブ側熱交換媒体として高温、高圧、または腐食性の強い媒体を使用することが合理的です。剛構造の熱交換器の場合、冷媒と温媒の温度差が大きい場合、壁温度が熱伝達率の大きな媒体温度に近いため、管束とシェルとの膨張差を小さくするためには、熱伝達率の大きな媒体の方が合理的であり、一方、冷媒と高温媒体の温度差が小さく、両媒体の熱伝達率の差が大きく、熱伝達率の大きな媒体がより合理的である。
(3) シェルアンドチューブ熱交換器の熱伝達を強化するための構造対策を採用します。
熱交換器の設計では、通常、熱交換器の熱伝達能力を向上させるために、熱伝達強化手段が使用されます。熱伝達を高めるための一般的な対策には、高効率の熱伝達面の使用、熱伝達を高めるための静電界、粗い壁面、撹拌などが含まれます。-
