シェル熱交換器にステンレス鋼ベローズを使用する場合
ベローズチューブ熱交換器は、ストレート（明るい）チューブ熱交換器をベースにしたアップグレードです。 波の山と谷の設計は、耐久性や安全性などの管状熱交換器の利点を継承すると同時に、不十分な熱伝達能力や簡単なスケーリングなどの欠点を克服します。 原理は、必要な熱伝達面積を減らすために総熱伝達係数を改善することです。これにより、同じ熱伝達効果の下で材料を節約し、重量を減らすことができます。
ベローズ本体はのコールドプレスで加工されているため 明るいパイプ ビレット、ベローズ本体は成形後に強化できると一般に考えられています。 外圧安定性実験では、外圧下でのコルゲート熱交換管の不安定性は、最初に直管部で発生し、外圧が上昇し続けた場合にのみコルゲート管が不安定になることが示されています。 これは、コルゲートセクションの安定性がストレートセクションの安定性よりも優れており、コルゲートセクションの臨界圧力がストレートセクションの臨界圧力よりも高いことを示しています。
実験によると、座屈変形の波紋は波の谷、特に局所的な単一波の谷で発生し、一般に同時にXNUMXつ以下の谷の不安定性があり、波の山の安定性は谷よりも優れているが、時には現れることもあることを示しています反対に、コールドプレスマークプロセスでは、トラフとストレートセクションの壁の厚さの両方が一定であり、チューブが実際に短くなった後はコールドになります。
下の図に示すように、ベローズに波の山と谷が存在すると、チューブ内の半径方向の熱交換対流の影響が大きくなります。
半径方向の対流は、総熱伝達係数に大きな影響を及ぼします。これが、ダブルチューブプレートベローズ熱交換器の低価格と軽量化の根本的な理由です。 の熱交換エリア チューブ ベローズと直管の本体表面は同じ長さで大きいですが、この変化は係数値の変化の寄与よりはるかに小さいです。 真っ直ぐな（軽い）管が管壁に近づくと、流速が大幅に低下することがはっきりとわかります。
ベローズ付きシェル熱交換器は、直管式熱交換器と比較して、流体の速度と方向を一定に変化させて乱流を形成し、壁と熱交換するため、熱伝達に影響を与える境界効果がなくなります。 総熱伝達率は2〜3倍になり、実際の運転は5倍にもなり、軽量であるため、ベローズ熱交換器の価格は直管熱よりも安いのです。交換器。 計算と実際の経験によると、厚さ1 mmのベローズの総熱伝達係数は厚さ10mmのベローズよりも0.5％低くなっています。 数百のベローズ熱交換器の運転データは、壁の厚さ（ほぼすべて0.5 mm）が、大きな修理や損傷なしに10〜14年間運転する主な理由であることを示しています。
さらに、ベローズ熱交換器は、ウォーターハンマーの衝撃に効果的に耐えることができます。 二重管板熱交換器のシェルは伸縮継手で接続されています。 ウォーターハンマーの衝撃を受けると、伸縮継手の位置がずれてしまいます。 これはベローズと直管熱交換器の両方で発生し、シェルの変形により管がねじれる可能性があります。 これは、ベローズの膨張マージンが大きいため、変形時のひずみの弾性マージンが大きい、つまり、この場合、不安定性に耐える能力が強いためです。 しかし、いずれにせよ、ウォーターハンマーの発生を避けるための設置の過程で、アングルシッティングバルブ、遅延スイッチおよび他の手段を使用することによって取ることができます。
ステンレス鋼ベローズシェル熱交換器の利点
- 高い熱伝達効率
ベローズの特別な山と谷の設計により、チューブの内側と外側のセクションが連続的に変化して強い乱流が形成されるため、流体が流れます。 流量が非常に少ない場合でも、流体はチューブの内外で強い外乱を形成する可能性があり、これにより熱交換チューブの熱伝達係数が大幅に向上します。 熱伝達係数は、従来のチューブ式熱交換器の2〜3倍です。
- スケーリングとブロッキングなし
ベローズの内側と外側の媒体は常に非常に乱流の状態にあるため、媒体内の固体粒子はスケールを堆積するのが困難です。 一方、媒体の温度差の影響を受けて、軸方向の膨張変形の痕跡が生じ、曲率が頻繁に変化し、汚れや熱交換管が大きな引っ張り力を生み出します。自動的にオフになるため、熱交換器は常に持続的で優れた熱伝達性能を維持します。
- 自動補正
ベローズの特殊な構造と形状により、伸縮継手を追加することなく、加熱状態での熱応力を効果的に低減できるため、製品の構造が簡素化され、製品の信頼性が向上します。
- 長い耐用年数
軸方向の膨張能力が向上し、温度差応力を効果的に低減し、大きな温度差や圧力変化に適応できるため、パイプ口の破裂による漏れがありません。 バッフルプレートとベローズの間の接続は、熱交換器の耐用年数を延ばします。
