こんにちは、皆さん！熱交換器のサプライヤーとして、私は熱交換器のさまざまな試験方法についてよく質問されます。適切なテストにより、これらのデバイスが効率的かつ安全に動作することが保証されるため、これは重要なトピックです。このブログ投稿では、業界で使用されている最も一般的なテスト方法のいくつかを説明します。
1. 圧力試験
圧力試験は、熱交換器の最も基本的な試験の 1 つです。主な目的は、熱交換器が漏れなく指定された圧力に耐えられるかどうかを確認することです。圧力試験には、静圧試験と空気圧試験の 2 つの一般的なタイプがあります。
静水圧試験
水圧試験では、熱交換器を水で満たし、通常の動作圧力を超えるレベルまで圧力を高めます。通常、一定時間（たとえば 10 ～ 30 分間）圧力を一定に保ち、漏れの兆候がないか注意深く観察します。水は非圧縮性であるため、この方法は非常に信頼できます。つまり、漏れがあった場合、圧力が低下し始めるため、比較的簡単に検出できます。
水圧試験の利点はその安全性です。ガスの代わりに水を使用するため、故障時に突然危険なエネルギーが放出されるリスクが大幅に低くなります。ただし、特に熱交換器が大きい場合は、時間がかかり、面倒になる可能性があります。
空気圧試験
一方、空気圧試験では、空気または窒素などの不活性ガスが使用されます。熱交換器をガスで加圧し、漏れを探します。漏れを検出する 1 つの方法は、漏れの可能性がある箇所に石鹸水を塗布することです。漏れがあると気泡が発生します。
空気圧試験は、システムからガスが容易に除去されるため、静水圧試験よりも高速です。しかし、それには安全上のリスクがより高くなります。突然の故障が発生した場合、圧縮ガスにより重大な損害が発生する可能性があります。したがって、空気圧試験を実施する際には、厳格な安全プロトコルに従う必要があります。
2. 熱性能試験
熱交換器の重要な点は、熱を効率的に伝達することです。熱性能試験は、熱交換器がどの程度適切に機能しているかを判断するのに役立ちます。
熱伝達効率の測定
熱伝達効率を測定するには、まず熱い流体と冷たい流体の両方の入口温度と出口温度を測定する必要があります。これらの流体の流量も測定します。熱力学の原理を使用すると、伝達される熱の量を計算できます。
たとえば、チタン同軸熱交換器、熱交換器に入るときと出るときの高温流体の温度を測定します。同様に、冷たい流体についても同じことを行います。流体の比熱容量とその流量を使用することで、熱伝達率を計算できます。
次に、実際の熱伝達率と理想的な熱伝達率を比較することによって、熱伝達効率が計算されます。効率が高いということは、熱交換器の性能が優れていることを意味します。
全体の熱伝達係数
熱性能試験におけるもう 1 つの重要なパラメーターは、全体の熱伝達係数 (U) です。この係数は、熱交換器の材質、流体の特性、流れの状態など、熱伝達に影響を与えるすべての要因を考慮します。
U - 値を決定するには、温度と流量の測定からの実験データを使用します。 U - 値が高いほど、熱伝達能力が優れていることを示します。
3. フローテスト
流量テストは、流体が熱交換器をスムーズに流れることができ、詰まりや制限がないことを確認するために不可欠です。
流量測定
流体の流量を測定するために流量計を使用します。タービン流量計、超音波流量計、電磁流量計など、さまざまな種類の流量計が利用可能です。
熱交換器の入口と出口の流量を測定することで、流れが一定であるかどうかを確認できます。流量に大きな違いがある場合は、熱交換器の内部構造に詰まりまたは問題があることを示している可能性があります。
圧力損失測定
流量に加えて、熱交換器全体の圧力損失も測定します。流体が熱交換器内を流れる際、摩擦などによりある程度の圧力損失が生じます。入口と出口の圧力を測定することで、圧力損失を計算できます。
圧力損失が高すぎる場合は、流路に制限があることを意味し、熱交換器の効率が低下する可能性があります。一方、圧力降下が低すぎる場合は、流量分布に問題があることを示している可能性があります。
4. 漏れ検出テスト
圧力テストの後でも、より高感度の漏れ検出テストを実施することが重要です。これにはいくつかの方法があります。
ヘリウム質量分析計のテスト
ヘリウム質量分析計のテストは非常に感度の高い方法です。まず熱交換器内を真空にし、次にヘリウムガスを導入します。漏れがあるとヘリウムが漏れますが、質量分析計はたとえ微量のヘリウム漏れでも検出できます。
この方法は、航空宇宙や半導体製造で使用される熱交換器など、非常に高いレベルの気密性が必要な熱交換器に特に役立ちます。
染料浸透試験
染料浸透試験は、より簡単でコスト効率の高い方法です。熱交換器の表面に染料を塗布し、表面の亀裂や毛穴に染料を浸透させます。一定時間経過後、余分な染料を取り除き、現像液を塗布します。ひび割れや毛穴があると、染料が現像液に引き抜かれ、欠陥が目立つようになります。
5. 非破壊検査 (NDT)
熱交換器を損傷することなく内部構造をチェックするために、非破壊検査法が使用されています。
超音波検査
超音波検査では、高周波音波を使用して、熱交換器の材料の亀裂や空隙などの内部欠陥を検出します。音波は材料を通過して送信され、欠陥がある場合、音波は異なる反射または屈折を起こします。
放射線検査
X 線やガンマ線検査などの放射線検査は、熱交換器の内部構造の画像を作成するために使用されます。この方法は隠れた欠陥を検出するのに非常に効果的ですが、放射線を使用するため特別な装置と厳格な安全上の注意が必要です。
高品質の熱交換器をお求めの場合は、トロンボーン銅同軸熱交換器または高熱伝達率の同軸熱交換器必要な基準をすべて満たしていることを確認したい場合は、ためらわずにお問い合わせください。当社の専門家チームは、テストプロセスに関する詳細情報を提供し、ご質問にお答えします。お客様の特定のニーズに合わせて最適な選択ができるようお手伝いいたします。それでは、熱交換器の要件について話し合ってみましょう。
参考文献
- インクロペラ、FP、デウィット、DP (2001)。熱と物質移動の基礎。ワイリー。
- ホルマン、JP (2002)。熱伝達。マグロウ - ヒル。
- ASME ボイラーおよび圧力容器コード、セクション VIII、ディビジョン 1。