熱交換器は、異なる温度の流体間で熱を効率的に交換するための装置です。工業、家庭、車両、発電所など、さまざまな分野で利用されます。熱交換器の基本的な目的は、熱エネルギーを一方の流体からもう一方の流体に伝えることで、エネルギーの利用効率を向上させることです。

主な種類

1. シェル＆チューブ型

・構造: 管（チューブ）束とそれを囲む外筒（シェル）で構成される。

・用途: プラント設備や発電所で広く使用。

・特徴: 高い耐圧性と大容量の熱交換が可能。

2. プレート型

・構造: 多数の薄い金属板を重ねて作られる。

・用途: 食品工場や空調システムで利用。

・特徴: コンパクトで高い熱交換効率を持つが、圧力損失が大きい場合がある。

3. フィン型

・構造: 熱伝導率を向上させるために表面積を拡大するフィン（ひれ）を使用。

・用途: 車両のラジエーターや空調機器。

・特徴: 空気との熱交換に優れる。

4. 空気冷却型

・構造: 空気を冷却媒体として使用。

・用途: 発電所や工場。

・特徴: 水を使わずに冷却可能。

熱交換の方式

・並流方式: 流体が同じ方向に流れる。

・逆流方式: 流体が逆方向に流れる（効率が高い）。

・交差流方式: 流体が直交する方向で流れる。

熱交換器の材料

耐腐食性や熱伝導性を考慮して、以下のような材料が使用されます。

・銅: 高い熱伝導率と加工性。

・アルミニウム: 軽量で熱伝導率が高い。

・ステンレス鋼: 耐腐食性と耐熱性に優れる。

・チタン: 高い耐食性が求められる場合。

メリット

・エネルギー効率を向上。

・温室効果ガスの削減。

・コスト削減に寄与。

課題

・目詰まりや腐食などのメンテナンス問題。

・初期コストが高い場合がある。

熱交換器は、エネルギー効率化のために不可欠な装置であり、持続可能な社会の実現に重要な役割を果たしています。