熱交換器の仕組みについて

熱交換器とは、二つの物質の間で熱のやり取りを効率的に行うための装置です。二つの物質とはどんなものであっても理論的には成立するわけですが、実際問題としてはいずれも液体か気体であることが普通で、固体はちょっと無理があります。また、液体と気体を比較すると、液体のほうが一般的に熱容量が大きいですから、それだけ多くの熱を交換することができ、現実に利用されるシーンが多くなります。気体は、その体積の割には熱容量が少ないですから、やむを得ない場合を除いてはあえて熱交換器を用いて熱のやり取りをするだけのメリットに乏しい場合が多いわけです。

なお、装置といっても原理的には何も難しいことではありません。熱は、放っておいても高いほうから低い方へと勝手に流れます。逆方向に勝手に流れることはあり得ません。熱交換器はこの原理にただ従っているだけのことで、それをより効率的に行うための装置に過ぎないということです。

具体的には、熱は、両者が接している面の大きさに比例して多く流れます。液体や気体の場合、何らかの壁が間に無ければ互いに混じり合ってしまって困ったことになってしまいますが、この壁の面積が広ければ広いほど高い効率が得られるわけです。もちろん機器として大きさに制約があることは当然ですが、一定の大きさの機器ではあっても、構造を工夫することで壁の面積を大きくすることは可能であり、その一つがアコーディオンのように蛇腹状にすることになります。

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