シェルアンドチューブ熱交換器の設計方法

シェルアンドチューブ熱交換器を設計する場合、通常、いくつかの主要な手順と要素を考慮する必要があります。
 

設計要件を決定します。
熱負荷: 交換する熱量を指定します。
流体の入口および出口温度: チューブおよびシェルとチューブの流体の入口および出口温度を含みます。
流体の特性: 密度、比熱容量、粘度、腐食性など。
動作圧力および温度範囲。
熱交換器タイプの選択:
流体の性質、圧力や温度条件、清浄度要件などに応じて、固定管とプレート型、U 字管型、浮上ヘッド型のいずれを使用するかを決定します。
熱伝達係数を計算します。
流体の流量、乱流の度合い、汚れの熱抵抗などの要因を考慮して、チューブプロセスとシェルプロセスの熱伝達係数をそれぞれ計算します。

熱伝達面積の予備推定:
熱負荷と熱伝達係数に応じて、必要な熱伝達面積を概算します。
熱交換器の基本的な構造パラメータを決定します。
チューブ径とチューブ長さ: 流量と圧力降下要件に応じて適切なチューブ径とチューブ長さを選択します。
チューブの間隔と配置: 一般的な三角形と正方形の配置。
シェル直径：チューブの数と配置に応じて決定します。
圧力降下を計算します:
チューブとシェルの流体の圧力降下を個別に計算し、許容範囲内であることを確認します。
熱伝達面積と熱伝達係数を考慮する:
決定された構造パラメータに基づいて、熱伝達面積と熱伝達係数を再計算します。

強度計算:
熱交換器シェル、ヘッダー、チューブプレートなどの強度計算を実行し、動作圧力に耐えられることを確認します。
シールおよび接続設計:
密閉性能を確保するために、チューブプレートとチューブ、シェルとヘッドの接続を適切に設計します。
アクセサリーデザイン:
入口および出口レシーバー、折りたたみプレート、フラッシュ防止プレート、サポートなどが含まれます。
設計図書の作図と準備：
材料リスト、製造プロセス要件などを含む詳細な設計図面と関連技術文書を提供します。