2021.01.15

シェル&チューブ式熱交換器の仕組みと特徴

熱交換器にはいくつか種類がありますが、その中でシェル&チューブ式というタイプのものがあります。これは、比較的シンプルな構造で古くから幅広く使用されている熱交換器です。ここではシェル&チューブ式の熱交換器について仕組みと特徴を紹介していきます。

基本的な構造

シェル&チューブ式の熱交換器は構造がシンプルなのが特徴です。

シェルというのは胴体を意味するもので、チューブというのは小さな円管を意味しています。円筒形の太いシェルの中に、小さくて細いチューブが複数入っている構造です。チューブの中と外には温度の異なる流体を入れて使用します。流体は水などの液体だけに限られず蒸気も使用可能です。外側に熱い流体が入っていれば、チューブの中には冷たい流体を入れて熱を中の方に移動させます。逆に外側が冷たい流体なら、中には熱い流体を入れて熱を外側に出すという具合です。

シェル&チューブ式熱交換器の種類

シェル&チューブ式の熱交換器は、主に次の3種類に分けることができます。

固定管板式

固定管板式はシェルの両端に管板を固定しているタイプです。

管板の外側にはボンネットが取り付けられており、それを外すとチューブの中にアクセスすることができます。そのため、チューブの中は簡単に洗浄可能です。

しかし、シェルの部分はそう簡単に洗浄することができません。そのため、シェルには汚れの少ない流体を使用することが多いです。

U字管式

シェルの両端のうち、片側にのみ管板を固定しているタイプです。反対側にはシェルカバーを取り付けています。U字型のチューブを使用しており、U曲部がシェルカバー側に来る構造です。

固定管板式と違って、シェルカバーを取り外せばシェル内の洗浄もできます。しかし、チューブ内はU曲部の洗浄が困難で、チューブの取り替えも難しいのがデメリットです。

そのため固定管板式とは逆に、チューブ側に汚れの少ない流体を使用します。

遊動頭式

遊動頭式はシェルの両端のうち片側に固定管板を取り付けし、もう片方には動かせるようにした管板を取り付けています。

動かせる方の側からチューブを取り出すこともできるため、シェルとチューブの両方を洗浄可能です。そのため、シェル側とチューブ側のどちらに汚れの多い流体を使用しても問題ありません。

ただし、他の2つのタイプと比べて構造が複雑で価格も高めです。

まとめ

シェル&チューブ式熱交換器は、シェルの中に複数のチューブが入っており、チューブの中と外の流体が熱を交換する仕組みです。そして、管板の設置方法やチューブの種類より3つのタイプに大別できます。固定管板式とU字管式は洗浄困難な箇所もあるため、熱交換器設置の際には使用する流体の性質などを考慮して選ぶようにしましょう。

 

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