熱交換器はどのようにして対流熱伝達を実現するのでしょうか?
プレート熱交換器は、主に 2 つの冷媒体と熱媒体の間の対流を使用して熱交換を実現します。液液交換は、熱交換器で一般的に使用される方法の 1 つです。{0}}
対流熱伝達は、最も一般的かつ基本的な熱伝達方法の 1 つです。熱伝達プロセス中、液体媒体は常に熱交換器の壁と接触しています。したがって、熱伝達は液体の連続的な向流によって実現されます。次に、熱は、それらの間の温度差によって交換されます。熱交換器壁と液体。これが今日私たちが話している対流熱伝達です。
プレート熱交換器は、特殊なプレート構造設計、強制流体伝導、効率的な熱伝達経路を通じて、温度の異なる 2 つの流体 (通常は冷たい流体と熱い流体) の間で、隔離された状態で効率的な対流熱交換を実現します。その中心原理は、構造設計 → 流体の流れ → 熱伝達という 3 つの重要なリンクに分解できます。具体的な実装プロセスは次のとおりです。
プレート熱交換器の熱伝達能力は、主に熱交換プレートの特別な設計に依存します。これらの構造は流体の流れパターンと熱伝達面積を直接決定し、対流熱伝達の基礎となります。
対流熱伝達の本質は、「マクロ-流体の流れ + 分子ミクロ-熱伝達」の組み合わせです。プレート熱交換器は外部電力 (ポンプ、ファン) を使用して流体の流れを強制し、熱伝達プロセスを 2 つのステップで推進します。
外部ポンプによって駆動され、冷たい流体と熱い流体はそれぞれの独立した流路に入ります。
低温流体は「低温流体入口」から別の流路セットに入り、これも乱流パターンで流れ、プレートと熱を交換します。
流路間の隙間が非常に小さいため (通常 2 ～ 5 mm)、流体は流動中に「絞られ」、乱流がさらに強化され、熱伝達効率を低下させる可能性のある局所的な流体の停滞が防止されます。
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対流熱伝達の核心は「熱い流体から冷たい流体への熱伝達」です。プレートは隔離および熱伝達媒体として機能し、熱伝達において重要な役割を果たします。次の 3 つのステップで完了します。
1つ目：熱流体→プレート（対流熱伝達）
高温の流体が乱流すると、高温の分子がプレートの表面に激しく衝突し、「対流」によってプレートに熱が伝わります（このとき、高温の流体に最も近いプレートの面の温度が上昇します）。
2回目：プレート内部（熱伝導）
プレートは金属（熱伝導率の高いステンレス鋼（約16W/(m・K)やチタン合金（約17W/(m・K)）など）でできており、プレート内の高温側（熱流体側）から低温側（冷流体側）へ「分子熱運動」により熱が急速に伝わります。
3 回目: プレート → 冷流体 (対流熱伝達):
プレートの低温側は冷たい流体と接触し、乱流中での冷たい流体の分子の衝突により、熱は「対流」によって再び冷たい流体に伝わります（このとき、冷たい流体の温度は上昇し、熱い流体の温度は低下します）。
基本的な原則に加えて、プレートの次の設計の詳細も考慮されます。熱交換器対流熱伝達も保証します。 取り外し可能な構造: 清潔さを維持します。
通常、使用される 2 つの媒体が異なるため、機器内での流体力学も異なり、対流熱伝達に大きな違いが生じる可能性があります。対流熱伝達は、一般に 2 つの状況に分けられます。 1 つは自然対流熱伝達です。これは、壁を通る 2 つの媒体の異なる温度と密度によって生成される流れ熱伝達です。 2つ目は強制対流熱伝達で、外部からの強制力（ポンプやファンなどの機器）によって生じる流れ熱伝達です。強制対流の場合、液体自体の流量が自然状態の流量よりも大きくなり、対流熱伝達の効率も高くなります。例えば、自然流では空気の熱伝達率は5～25W/(m2・度)にすぎませんが、強制流を行うと空気の熱伝達率は10～100W(m2・度)まで増加します。
媒体の熱伝達効率に影響を与える要素は数多くあり、流体媒体自体の物性（密度、比熱容量、熱伝導率など）、熱交換装置自体の設計（熱交換プレートのサイズ、プレートの形状など）、装置内での媒体の流れ方など、すべてが対流熱伝達の実際の効率に影響します。