問題
熱交換器に関する次の記述のうち、多管式熱交換器について述べているものはどれか。
| 1. | 熱交換器の中では、設置面積や荷重が小さい。 |
| 2. | 内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮サイクルを形成して熱輸送する。 |
| 3. | 構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。 |
| 4. | 伝熱板の増減により伝熱面積の変更が可能である。 |
| 5. | 一体成形された構造のブレージング型は、汚れやすい流体の使用には向かない。 |
回答と解説動画
正解は（3）
多管式熱交換器（シェルアンドチューブ式熱交換器）は、古くから使われている代表的な熱交換器の一つです。以下にその構造や特徴、種類についてわかりやすく解説します。
- シェル（胴体）と呼ばれる太い円筒の中に、多数の細いチューブ（管）を束状に配置した構造です。
- 一方の流体はチューブの中（管側）を流れ、もう一方の流体はシェルの中（シェル側）を流れます。両者は直接混ざらず、チューブの壁を介して熱だけがやり取りされます。
- 水、油、蒸気などさまざまな流体に対応でき、加熱・冷却・凝縮・蒸発など幅広い用途に使われます。
- 大きな伝熱面積を確保できるため、高い熱交換効率が得られます。
- 構造がシンプルで信頼性が高く、低圧から高圧まで幅広い条件で使用可能です。
- 管の本数や配置を調整できるため、設計の自由度が高いです。
- 大きな流体流量を処理できるので、工場やビルの空調、発電所、化学プラントなど大規模な用途で多用されます。
- メンテナンス性も良好で、構造によっては管束を抜き出して清掃できます。
各選択肢の解説
1．熱交換器の中では、設置面積や荷重が小さい。
→ 不適当です。
これは主にプレート式熱交換器の特徴です。多管式（シェルアンドチューブ式）は構造が大きく、設置面積や重量も比較的大きいです。
2．内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮サイクルを形成して熱輸送する。
→ 不適当です。
これはヒートパイプ式熱交換器の説明です。
3．構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。
→ 正しいです。
多管式熱交換器は、U字管式、全固定式、遊動頭式などの構造に分類されます。これが多管式の大きな特徴です。
4．伝熱板の増減により伝熱面積の変更が可能である。
→ 不適当です。
これはプレート式熱交換器の特徴です。多管式は伝熱板を増減する構造ではありません。
5．一体成形された構造のブレージング型は、汚れやすい流体の使用には向かない。
→ 不適当です。
これはブレージング型のプレート式熱交換器の特徴です。多管式熱交換器の説明ではありません。
ヘタ・レイ各熱交換器の特徴をまとめてみました
熱交換器の種類 | おさえておくべき特徴 |
|---|---|
多管式熱交換器 （シェルアンドチューブ式） |
 出典：神威産業株式会社 【上記画像】胴側と管側に別々の流体を流し熱交換を行う。 |
プレート式熱交換器 |
 出典：株式会社ユーアイ技研 【上記画像】流体Aと流体Bは金属プレートを伝って熱交換される。 |
ヒートパイプ式熱交換器 |
 出典：株式会社DNP 【上記画像】封入された液体が熱源側（左）で加熱され蒸気となり、凝縮部（右側）で放熱される |
プレートフィン式熱交換器 |
 出典：熱研産業株式会社 【上記画像】何重にも重なったプレートに複数のチューブ（熱源が通る）を通しているため伝熱面積が大きくとれる |
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