ルート

交換熱量の計算にあたって温度差を求める必要がありますが、入口と出口で温度が異なる場合はどの区間で温度差を取るべきか判断が難しいです。そこで高温流体、低温流体の入口、出口の温度からその装置の温度差を代表的に計算した値を交換熱量の計算に使用します。この温度差のことを対数平均温度差ΔTlmといいます。

プラント機器の中でも熱交換器は流体の温度変化により溶解度が変化することや伝熱管が細いことから汚れが付着しやすい機器です。伝熱面表面に汚れが付着することで伝熱性能が悪化しますが、その度合いを汚れ係数で表現します。

交換熱量を求めるにあたって使用される伝熱係数のことを総括伝熱係数Uといいます。総括伝熱係数の導出は化学工学系の学部の試験等で出ることもありますし、実務でもよく使う式なので覚えておいて損はありません。

この記事では熱交換器のシェル側を流れる流体の境膜伝熱係数についてまとめています。配管内の流動と比べるとやや複雑な流れになりますが、種々のパラメータで補正をかけることでうまく相関できる式がいくつか発表されています。

この記事では配管や熱交換器の伝熱管内を流れる流体の境膜伝熱係数についてまとめています。配管内の流動は他の流れに比べると単純で、種々の相関式が発表されています。

撹拌槽内の流動は撹拌翼のフローパターンによって変化するため、槽壁の境膜伝熱係数もそれに応じて変化します。先人達は境膜伝熱係数を比較的簡単な相関式で求められるよう研究してきました。以下ではその相関式について紹介します。

一般に対流伝熱の伝熱係数を境膜伝熱係数hといいます。対流伝熱はニュートンの冷却法則で表されます。

無次元混合時間ntMとは混合時間tM[s]に撹拌翼の回転数n[1/s]をかけて無次元化したものです。無次元混合時間の値そのものにはあまり意味はなく、混合時間tMの算出に使用することが多いです。

動力数Npとは撹拌にかかる動力を無次元化した指標です。実務でNpを算出する目的は、新たに設計する撹拌槽の動力Pを計算するためです。

流れの乱れ具合を表わすレイノルズ数を撹拌に当てはめた指標で、無次元数です。撹拌レイノルズ数は値によって層流、遷移域、乱流のどの状態であるかを判別できます。

単位体積(液量)当たりの撹拌所要動力をPV値といいます。PVは撹拌槽内の液に十分な動力がかかっているかを判断する指標としてよく使用されます。

化学工学の専門用語をわかりやすく解説しています。あいうえお順、単位操作ごとに分けています。