プレート熱交換器のガスケット ： 彼らは何で作られていますか ？

プレート熱交換器は、薄い金属板のスタックを介して 2 つの流体間で熱を伝達するコンパクトなデバイスです。In aガスケット付きプレート熱交換器各プレートは弾性ガスケットを保持する溝があり、プレートはフレームで一緒にクランプされています。この設計により、 2 つの流体が交互に （ しばしば逆電流 ） 流れ、温度差と熱伝達効率を最大化します。ガスケットは漏れを防ぎ、熱い流体と冷たい流体を分離します。

PHEs は多くの産業で使用されています。暖房 冷凍と冷蔵化学加工 and食品 · 飲料の製造.衛生用途 （ 乳製品、食品、飲料、医薬品 ） では、ガスケットは厳格な清浄性と FDA （ 食品グレード ） 規格を満たす必要があります。ガスケット材料の選択は、シール性能だけでなく、長期的な信頼性にも影響します。一般的なガスケット材料はEPDM （ エチレンプロピレンジエンモノマー ）NBR （ ニトリルブタジエンゴム ） 、およびヴィトン ® （ フルオロエラストマー、 FKM ） 。それぞれ異なる温度制限と化学的適合性がある。

プレート熱交換器におけるガスケットの役割

ガスケットは、各ペアのプレート間のシールとして機能します。流体がインレットポートからプレートパックに入ると、ガスケットは流体が適切なチャネルに留まり、正しいアウトレットを通って出ることを保証します。ガスケットは密封することで、 2 つの流体を完全に分離し、混合を防止します。漏れや交差汚染は熱効率を劇的に低下させ、製品品質を損なう可能性があります。

メンテナンスが容易なニトリル / EPDM / Viton ガスケット。

ガスケット付きプレート熱交換器の切断図。赤と青のチャネルは、各プレートの間のエラストマーガスケット （ 暗灰色 ） によって分離された熱と冷の流体の流れを示しています。プレートスタックはボルトでクランプされ、キャリアバーで支持されています。

シールに加えて、ガスケットは板の端を破片や洗浄剤から保護します。よく選ばれたガスケット材料は、汚れや洗浄手順で使用される苛性または酸性溶液に抵抗します。実際、ガスケットはクリーンな流路を維持し、メンテナンスとダウンタイムを最小限に抑えて機器の寿命を延ばします。信頼性の高いガスケットがなければ、プレート交換器はすぐに効率を失ったり、頻繁に予定外のサービスが必要になります。

プレート熱交換器のガスケット材料

プレート熱交換器ガスケットは、通常、 3 つのエラストマーファミリーの 1 つから作られます。それぞれが耐える流体と条件に基づいて選ばれます。

EPDM （ エチレンプロピレンジエンモノマー ） — EPDM は、耐熱性、耐水性、耐蒸気性で評価される合成ゴムです。一般的に、約 —25 °C から約 150 〜 180 °C のサービス温度を処理できます。EPDM は熱水、蒸気、多くの酸やアルカリ （ 強い酸化剤を除く ） 、さらにはオゾンや日光にも耐えます。このため、温水加熱、低圧蒸気、冷凍 （ グリコールループ ） 、衛生 （ 食品 / 乳製品 ） プロセスで一般的です。しかし、 EPDM は石油油や有機溶媒によって攻撃され、燃料にさらされると膨潤して劣化します。

NBR （ ニトリル · ブタジエンゴム ） ニトリル （Buna—N） は、耐油性と耐燃料性で評価されています。約 − 15 °C から約 110 〜 140 °C まで安定で弾性である。NBR ガスケットは、通常、油、燃料、潤滑剤、または水可溶性冷却剤を含む流体で使用されます。エンジンオイルクーラー、油圧オイル熱交換器、燃料取扱システムに密封性があります。NBR は熱水や塩水を処理できますが、強い酸で分解し、高温蒸気に耐えられません。

Viton ® （ フッ素エラストマー、 FKM ） — Viton は、優れた耐熱性と耐化学性を備えたプレミアムゴムです。広い範囲 （ 通常 —15 °C ～ 約 180 °C ） を耐えます。Viton ガスケットは、強酸 （ 硫酸など ） 、苛性溶液 （ 水酸化ナトリウム ） 、炭化水素、燃料、高温熱伝達油に耐えます。化学プラント、精製所、プロセス流体が非常に攻撃的な場所で一般的に使用されます。Viton の欠点は、コストと剛性が高く、圧縮が難しく、クランプ力が高くなります。

実際には、ガスケットの選択はしばしばメディアに従います。

お湯か蒸気か ？EPDM を使う。

石油かガソリンか ？NBR を使用。

過酷な化学薬品や非常に高熱 ？Viton を使用。

ガスケット材料を流体に合わせることで、早期劣化を防止し、信頼性の高いシールを保証します。

ガスケット選定における技術的考慮事項

設計温度および圧力：

すべての交換器は最大運転条件です。例えば、多くのガスケット付き PHE は、 ～ 180 °C と 36 bar まで定格されています。ガスケット材料は、最大プロセス温度 （ 安全マージン付き ） に耐える必要があります。EPDM の上限は ～ 150 〜 180 °C 、 NBR の ～ 110 〜 140 °C 、および Viton の ～ 180 °C です。同様に、ガスケットはシステムの圧力下で密封する必要があります。非常に高い圧力 （ 数十バー ） では、押出や漏れのない耐久性のあるエラストマーを要求します。

耐化学性と洗浄の互換性： 産業用熱交換器は、しばしば強アルカリ、酸、洗剤による自動洗浄を受けます。ガスケットはプロセス流体と洗浄剤の両方に抵抗する必要があります。EPDM は、 CIP 洗浄溶液や蒸気洗浄に一般的に使用される多くのアルカリ洗浄剤や軟酸に耐性があります。NBR はアルカリ性 / 酸性洗剤に耐性が低く、溶媒によって攻撃されます。Viton は事実上すべての CIP 化学物質に耐えます。

食品グレードおよび規制要件 ： 食品、乳製品、飲料、医薬品用途では、ガスケットは FDA または EU の食品接触規格を満たす必要があります。食品グレードの EPDM および NBR 化合物 （ 多くの場合、白色または認定黒色ゴム ） は広く入手可能であり、 FDA 21 CFR または EU 規制に準拠しています。特殊な Viton グレード （ 例えば、ホワイト FDA 承認 FKM ） も衛生サービス用に提供されています。ガスケット材料が意図された用途に必要な食品安全認証を取得していることを常に確認します。

熱および機械的安定性： ガスケットはエラストマーであり、特に熱や機械的応力下で経時的に老化します。主な特性は、圧縮セット （ クランプ後の永久変形 ） 、耐熱老化性です。EPDM や Viton などのエラストマーは、良好な老化性能のために製剤されています。硬度 （ 硬度計 ） も重要であり、典型的な PHE ガスケットは 60 〜 75 ショア A 程度である。ガスケットの形状 （ クリップオン、フルフェイスなど ）プレートの設計に一致し、押出せずにシールするための適切な圧縮を許可する必要があります。

ガスケット材料を動作プロファイル （ 温度、圧力、化学薬品、洗浄レジーム ） に慎重にマッチさせることにより、シールが緊密に保たれ、交換器が効率的に動作することを保証します。

材料比較： EPDM 対 NBR 対 Viton

以下の表は、 3 つの一般的なガスケット材料の主な特性と用途を比較します。

EPDM 、 NBR 、および Viton ガスケット材料の典型的な特性および媒体互換性の比較。

EPDM 熱水と蒸気で優れています （ HVAC または食品低温殺菌に最適です ） 、

NBR 油や燃料 （ 自動車用または油圧クーラーに共通 ） に優れています。

andビトン 攻撃的な化学物質と高熱を処理します （ 精製所や化学プラントで使用されます ） 。プロセス流体と条件に合った材料を選択することで、早期のガスケット故障や漏れを防止します。

効率と長寿性の確保

適切なガスケット材料の選択は、効率的で長寿命な運転に不可欠です。適切にマッチングしたガスケットは、急速な劣化なしに圧力と熱下でシールを維持します。例えば、オイルヒーターに EPDM を使用すると膨潤して漏れ、 150 °C の蒸気で NBR を使用すると乾燥して割れになります。どちらの間違いは予定外のシャットダウンと高価な修理につながります。

ガスケットが流体や洗浄剤と互換性がある場合、交換器は最小限の漏れとメンテナンスで設計された容量で動作します。このようなガスケットは、弾性を維持しながら、多くの熱サイクルとクリーニングに耐えます。これにより、 （ 漏れをバイパスする ） エネルギー損失を最小限に抑え、流体の交差汚染を防止します。時間とともに、適切なガスケットの選択は稼働時間を向上させ、メンテナンス間隔を延長します。

適切なガスケット材料を選択します

ガスケットはプレート熱交換器のマイナーな部分のように見えるかもしれませんが、その機能に不可欠です。プレートを密封することで、ガスケットは PHE が提供するコンパクトで高効率の熱伝達を可能にします。適切なガスケット材料は、温度、圧力、化学環境、洗浄手順、規制ニーズを考慮する必要があります。

適切な選択とメンテナンスを行うと、ガスケット付きプレート熱交換器は長年にわたって信頼性と効率的に動作します。

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