プレート式熱交換器とシェル＆チューブ式熱交換器は、最も一般的な2種類の熱交換器であり、どちらも処理中の麦汁を加熱または冷却する際に多くの役割を果たします。持続可能な開発の新時代において、エネルギーの節約と環境負荷の低減はますます急務となっています。プレート式熱交換器を使用することで、温度の異なる2つの流体間でエネルギーを移動させることができます。これにより、熱伝達による効率が向上します。
熱交換器とは何か？
熱交換器とは、温度差のある2つの流体（液体または気体）の間で、物理的な接触を伴わずに（互いに混合することなく）熱伝達を行う電気回路素子である。
熱交換器は原理的に3つのタイプに分けられる：
- 管状熱交換器
- プレート式熱交換器
- 特殊用途熱交換器
熱交換器のタイプ
液冷製品に触れたことがある人なら、シェル＆チューブ式熱交換器とプレート式熱交換器という2つの選択肢に出会うだろう。シェル＆チューブ式熱交換器とプレート式熱交換器は、伝導によって2つの流体間で熱を交換するという同じ原理で動作しますが、構造はまったく異なります。
シェル＆チューブ式熱交換器
シェル＆チューブ式熱交換器は、外殻の中に小さなチューブを束ねたもので、シンプルだが効果的な構造である。その原理は古くから知られている。シンプルで柔軟性があるため、少量でも低コストで製造できる。定期的なメンテナンスが必要な用途に最適です。
プレート式熱交換器
熱交換器とは、麦汁やビールの温度を上げたり下げたりするために設計された醸造設備の一部。醸造所の熱交換器は、一連のプレートで構成されているため、「プレート式熱交換器」と呼ばれることが多い。高温の液体はプレートの片側に沿って流れ、低温の液体はプレートの反対側に沿って流れます。熱交換はプレート間で行われる。最も一般的な熱交換器は醸造所に設置されている。約95℃の高温の麦汁が熱交換器を流れ、プレートの反対側を逆方向に流れる冷水と冷媒によって冷却される。
プレート式熱交換器とシェル＆チューブ式熱交換器
シェル＆チューブ式熱交換器に比べ、プレート式熱交換器にはいくつかのユニークな利点がある。
- 拡張性：プレート式熱交換器は通常、フレームに余分なスペースがある。
- より便利なメンテナンス：プレート式熱交換器は、点検やメンテナンスのために開くことができます。また、破損したボードを交換することもできます。
- 効率：可変プレス深さと大きな熱交換表面積により、効率的な熱性能と制御された加熱・冷却を実現。
プレート式熱交換器の利点
- より高い温度性能
- 低熱損失
- コンパクトな構造で省スペース
- 伝熱面積の変更が便利
- クリーニングとメンテナンスが容易
- 幅広い用途
- 長寿命
- 小規模な地域暖房、飲料冷却、食品・医薬品製造、低負荷油冷用途に最適
プレート式熱交換器の欠点
- 低温
- ガスケットによるメンテナンスコストの増加
- 粘度が非常に高い製品や粒子が非常に大きい製品には適さない。
シェル＆チューブ式熱交換器の利点
- 小型設計でコスト削減
- サービスが容易になる
- Oリングのメンテナンスコストが低い
- 海水クーラントなど、狭い場所に詰まる可能性のある液体に適したソリューション
- より良い設置オプションを提供する
- 油圧パワーユニット、鉱山機械、海水冷却船、プールの暖房に理想的なソリューションです。
シェル＆チューブ式熱交換器の欠点
- 場所を取る
- 清掃とメンテナンスが難しい
プレート式熱交換器の構造
これらの交換器では、各プレートは、閉じ込められた凹状の管状ケーシングを持っています。プレートは、薄い矩形の流路を形成するように配置され、熱をその部分を通して迂回させる。
作動流体は、このねじれた狭い流路の間を流れる。流体の流れを制御するために、ガスケットが交換器のプレートを取り囲んでいる。これらのガスケットは、1種類の流体だけが一方のプレートに分配され、もう一方の流体はもう一方のプレートに分配されるように配置されている。
冷たい流体と熱い流体がプレートを通過し、熱交換が行われる。プレートは表面積が大きいので、管状の熱交換器よりも熱伝達率が優れている。
熱交換器を使用する重要な利点
省スペース
現代技術の進歩に伴い、よりパワフルであることはより小型であることを意味するようになった。個人用機器の小型化、製造装置の小型化、汎用化などなど。電気キャビネットのスペースが狭くなると、ホットスポットや電気部品への損傷のリスクが高まるため、より小型で効率的な冷却ソリューションの必要性が高まります。
環境負荷の低減
機能するためには、ハイパワーのコントロールパネルがオーバーヒートしないように熱交換器を稼働させなければならない。最新の熱交換器の最大の利点のひとつは、運転に多くの機器を必要としないことです。その結果、より伝統的な冷却方法と比較して、エネルギー消費が少なく、汚染もほとんど発生しません。
最も低い運転コスト
熱交換器は複雑な外部機器を使わず、ほとんどの汚染をカットするように設計されている。エアコンほどのメンテナンスは必要ない。