チューブバンドルエアコンプレッサーのアフタークーラーを設計する方法

1.設計要件を決定します
空気流量：冷却する必要がある圧縮空気の量を知ってください。これは通常、1分あたりの立方メートルまたは1分あたり立方フィートで与えられます。
入口と出口の温度：アフタークーラーに入る圧縮空気の温度と、冷却後の空気の望ましい温度を決定します。これは、熱伝達要件を計算するために重要です。
圧力降下：アフタークーラー全体で最大許容圧力降下を指定します。これは、コンプレッサーシステムの全体的なパフォーマンスに影響します。
2.チューブバンドル構成を選択します
チューブレイアウト：一般的なチューブレイアウトには、ラインとずらした配置が含まれます。一般的には、スティッガードレイアウトは熱伝達が優れていますが、圧力低下が高くなる可能性があります。
チューブの直径と長さ：適切なチューブの直径（通常は10 - 25 mm）と長さ（利用可能なスペースと熱伝達要件に応じて）を選択します。より長いチューブはより多くの熱伝達領域を提供することができますが、圧力降下を増やす可能性があります。
チューブの数：必要な熱伝達領域とアフタークーラーシェル内の利用可能なスペースに基づいて必要なチューブの数を計算します。
3.熱伝達を計算します
熱負荷：圧縮空気から除去する必要がある熱量を決定します。これは、空気の比熱容量、空気の質量流量、および入口と出口空気の温度差を使用して計算されます。
全体的な熱伝達係数：流体の種類（空気および冷却培地）、チューブ材料、および流れ条件に基づいて、全体的な熱伝達係数を推定します。空気の典型的な値 - 水の熱交換器は、50 - 200 w/（m²・k）からの範囲です。
熱伝達エリア：熱負荷と全体的な熱伝達係数を使用して、必要な熱伝達面積を計算します。式はです
q =uaδtlm、qは熱負荷、uは全体的な熱伝達係数、aは熱伝達領域、Δtlmは対数 - 空気と冷却媒体の平均温度差です。
4.シェルとヘッダーを設計します
シェル寸法：チューブバンドル構成に基づいて、シェルの直径と長さを決定し、冷却媒体に必要なフローエリアを決定します。シェルは、チューブバンドルを収容し、冷却媒体の適切な流れを可能にするのに十分な大きさでなければなりません。
ヘッダー：空気と冷却媒体のインレットとアウトレットヘッダーを設計します。ヘッダーは、流体をチューブバンドル全体に均等に分配し、圧力降下を最小限に抑えるように設計する必要があります。

5.冷却媒体と流量を選択します
冷却媒体：一般的な冷却媒体には、水、空気、または冷媒が含まれます。多くの場合、高熱容量と良好な熱伝達特性には水が好まれます。
流量：圧縮空気から熱を除去するために必要な冷却媒体の流量を計算します。これは、熱負荷と冷却媒体の比熱容量に基づいています。流量は、冷却媒体の望ましい温度を維持し、効果的な熱伝達を確保するのに十分でなければなりません。
6.圧力降下を確認してください
空気 - サイド圧力降下：チューブとフィッティングを通る流れに適切な相関を使用して、チューブバンドル全体の圧縮空気の圧力降下を計算します。圧力低下は、設計要件で指定された許容制限内である必要があります。
冷却 - 媒体 - 側面圧力低下：同様に、アフタークーラー全体の冷却媒体の圧力低下を計算します。これには、冷却回路のチューブ、ヘッダー、その他のコンポーネントを通る圧力降下が含まれます。
7。機械的設計と構造
チューブ - チューブシートの接続：安全で漏れて、チューブとチューブシートの間のプルーフ接続を確認します。これは、溶接、ろう付け、または機械的な伸縮ジョイントの使用によって達成できます。
シェル構造：シェルは、アフタークーラーの動作圧力と温度に耐えるように設計する必要があります。液体の腐食性に応じて、炭素鋼、ステンレス鋼、またはその他の適切な材料で作られている場合があります。
サポート構造：チューブバンドルとシェルに適切なサポート構造を提供して、振動を防ぎ、アフタークーラーの安定性を確保します。
8。テストと最適化
パフォーマンステスト：アフタークーラーが構築された後、パフォーマンステストを実施して、設計要件を満たしていることを確認します。これには、空気流量、入口、出口の温度の測定、およびアフタークーラー全体で圧力が低下することが含まれます。
最適化：テスト結果に基づいて、設計に必要な調整または最適化を行います。これには、チューブバンドル構成の変更、空気と冷却媒体の流量の調整、または熱伝達面の改善が含まれる場合があります。