シェル・アンド・チューブ・ヒート・エクスチェンジャーのための新しいタイプのバフル

熱交換器は,電力発電,食品加工,石油精製などの多くの産業における重要な機器です.シェル・アンド・チューブ・ヒート・エクスチェンジャーは最もよく使われるタイプですシェル・アンド・チューブ式熱交換器には様々な種類のバフルがあり,その中でも単段型バフルは製造コストが低いため広く採用されています.高温移転率しかし,単段式バフルは,死部があるため,しばしば高圧低下と強い振動に苦しんでいます.熱伝達の効率を低下させる特に高圧の冷却用には

シェル・アンド・チューブ熱交換機の効率を向上させるために,様々な方法が提案されています.その多くは,長方向の螺旋式バフルの使用を伴い,バフルによる流れ停滞を軽減する.

渦巻きバフルの使用は,渦巻きバフルがより大きな流動乱を発生させることができるため,このような代替手段であり,最も一般的に使用される方法です.圧力の低下を軽減し,熱伝達の速度を増加させるさらに研究により,40°の螺旋角が最適な熱水力性能をもたらすことが示されています.このようなバフルの設計の製造コストは,従来の単段バフルの製造コストよりも大幅に高い.多くの業界で採用する上で大きな課題となっています.

次の図は,3種類のバフルを示しています.

a) シングルセグメンタルバフル

(b) ヘリカル・バフル

(c) 傾斜バフルの交替

交替傾斜バフル設計のバフルのペアは下記のように示されています.

同様の水力境界条件下で,新しい構造物の性能を評価し,単段式および螺旋式熱交換器と比較した.以下の結論が得られた.

結果によると,交互の傾斜バフル構造は,熱交換器の効率を向上させる効果的な方法である.設計と製造の複雑さを大幅に削減しながら,螺旋式バフルの設計の利点を維持しているため現在理論的な評価に限定されているが,新しいバフルのデザインは,単段バフルの部分的な類似性により,良好な互換性と拡張性を示している.ゲオメトリをさらに最適化構造安定性に関する実用的な考察と,交互の傾きのあるバフル構造の維持は,将来の研究のための重要な分野になるでしょう.