熱交換器の原理と役割とは

熱交換器とは、異なる2種類の流体を通して熱のみを移動させるための装置のことです。物体の熱エネルギーは高温から低温に移動するという性質があるため、高温と低温の2種類の流体が混ざり合わないようにパイプや板などで隔離しつつ熱エネルギーだけを交換させます。熱交換器の内部を流れる流体とは、気体または液体が用いられます。装置内で熱の受け渡しをする2種類の流体の組合わせは、液体-液体、液体-気体、気体-気体、の3パターンがあります。

熱交換器は小型・軽量かつ、より多くの熱エネルギーを短時間で移動させることが求められます。効率を高めるために装置内で流体を高速で循環させたり、熱が移動する部分の隔壁の形状を工夫したりパイプの直径を細くすることで流体が接触する面積を大きくした構造になっています。熱交換器の主な役割は物体の加熱または冷却を行うことで、多くの分野で用いられています。産業用であれば工場で発生した排熱を利用してボイラーや蒸気発生装置の予熱に使用したり、オフィスや家庭であれば空調装置に用いられます。

ガス温水式の床暖房システムも、床全体で効率的に熱が移動するような構造になっています。自動車・鉄道車両・船舶であればエンジンを冷却するラジエターが搭載されていて、オーバーヒートを防ぐという大切な役割を果たします。熱交換器は目立たない場所に使用されていますが、私たちの生活に欠かせない装置のひとつといえるでしょう。

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