プレート式熱交換器におけるシェブロン波形とシェブロン角度（β）

「シェブロンコルゲーション」の意味

シェブロン波形ステンレスプレートにV字型（ヘリンボーン）のリブパターンがプレス加工されています。隣接するプレートを反対のパターンで重ね合わせると、流路が流体を乱れた旋回流へと導きます。この形状により、表面の更新が促進され、対流伝熱係数が向上し、流路内の停滞領域の発生を防ぎます。

このパターンはプレートを機械的に強化する。分散型連絡先波形構造により、金属の厚さを低く抑え、交換器をコンパクトに保ちながら差圧をサポートします。

「シェブロン角（β）」とは何か

そのシェブロン角（β）平均流れ方向に対するヘリンボーンリブの角度です。業界文献やOEMカタログでは、プレートは一般的に以下のように分類されています。

• 低シータ（L）プレート：βが小さい; 水力学的に「より開いている」、典型的には圧力損失が低いそして熱伝達が低い。

• 高シータ（H）プレート：βが大きいほど乱流が大きくなり、典型的にはより高い熱伝達と圧力降下が大きい。

一部のシリーズでは、混合チャネルまたは「M」チャネルと呼ばれるものもあります。名称はメーカーによって異なりますので、必ず該当するプレートカタログで実際のβ値とチャネル定義をご確認ください。

βがパフォーマンスに与える影響

βが増加すると、一般的に流路内の乱流強度が増加します。利点としては、全体的な熱伝達係数が上昇します。欠点としては、摩擦係数が上昇し、ポンプ動力が増大します。逆に、βを減少させると流れ抵抗は減少しますが、乱流と熱伝達係数も減少します。

実際には、設計者は次の 2 つの制約を同時に満たすプレート/チャネルの組み合わせを選択します。

1. サーマル:必要な熱負荷と目標進入温度。

2. 油圧:各側の最大許容圧力降下（および利用可能なポンプヘッド）。

2つの制約はしばしば反対方向に働くため、プレートパックはHプレートとLプレートのミックス（または定義された「チャネル タイプ」）ではなく、交換機全体にわたる 1 つの β です。

シェブロンコルゲーションが汚れ防止に役立つ理由

シェブロンパターンは乱流と表面せん断を促進し、堆積物が堆積するデッドゾーンの発生を抑えます。そのため、温度差の少ないコンパクトな熱交換器には、ヘリンボーンプレートが好まれます。ただし、これは適切なろ過とCIPの必要性を排除するものではなく、単に流路内の局所的な滞留を軽減するだけです。

データシートに記載される注意事項

一般的な用語には以下が含まれる。Hプレート/高シータ、Lプレート/低シータ、 そして混合（M）チャネル。また、配送エリアプレート入口には、プレート全体に流れを均等に広げるためのエンボス加工が施されています。β が期待されるパフォーマンスを達成するには、良好な分散が不可欠です。

選択ガイダンス（非独占的）

まず、デューティ、入口/出口温度、流体、許容圧力損失を考慮します。アプローチが狭く、ΔPが十分である場合は、乱流度の高いチャネル（多くの場合、Hまたは混合）を選択します。ΔPが制限されている場合は、制約側で低θチャネルを使用し、必要に応じて面積またはパスで補正します。OEMの選択ソフトウェアと特定のプレート形状の曲線データを使用して、必ず選択を検証してください。

注意点

β はベンダー固有です。正確な角度、リブ形状、接触点密度、さらにはL/Hの名称はモデルシリーズによって異なります。L/Hラベルのみからブランド間の性能を推測することは避けてください。正確なプレートコードとチャネル定義については、メーカーのデータをご確認ください。

シンプルな図

プレート A (シェブロン \ / \ / ) プレート B (シェブロン / \ / \ ) 流れ → 反対側のリブ間の旋回経路に強制される β (ベータ) = 主流に対するリブの傾斜 β が小さい → リブの傾斜が小さい → ΔP が低く、乱流が少ない (L プレート) β が大きい → 傾斜が大きい → ΔP が高く、乱流が大きい (H プレート)

参照:配送エリア、圧力降下、サーマルアプローチ、H/Lプレート。