shaohai - ページ 6 - Industrial purification heat recovery

心肺機能に使用されるクロスフロー熱交換器

体外循環（CPB）などの心肺機能に関わる分野において、クロスフロー熱交換器は患者の血液温度を調節するために不可欠な部品です。これらの装置は、開胸手術や一時的な心肺補助を必要とするその他の処置中に体外循環される血液を加温または冷却するために、人工心肺装置に組み込まれることがよくあります。

仕組み

クロスフロー熱交換器では、2つの流体（通常は血液と熱伝達媒体（水など））が互いに垂直に流れ、固体表面（金属またはポリマー製のプレート／チューブなど）によって分離されます。この固体表面によって流体が混ざることなく熱伝達が促進されます。この設計により、生体適合性を維持し、血液へのダメージを最小限に抑えながら、熱交換効率を最大限に高めることができます。

血流経路: 人工心肺装置からの酸素化された血液は、1 セットのチャネルまたはチューブを通って流れます。

水の流れの経路温度制御された水が隣接するチャネルセットを垂直方向に流れ、臨床上の必要性に応じて血液を温めたり冷やしたりします（例：低体温の誘発または復温）。

熱伝達血液と水の間の温度勾配が、伝導面を介した熱交換を促進します。クロスフロー構造により、熱交換器全体の温度差が一定となり、高い熱伝達率を実現します。

主な特徴

生体適合性凝固、溶血、または免疫反応を防ぐために、材料（ステンレス鋼、アルミニウム、または医療グレードのポリマーなど）が選択されます。

コンパクトなデザイン: クロスフロー交換器はスペース効率に優れ、CPB 回路への統合に不可欠です。

効率: 垂直方向の流れにより温度勾配が最大化され、平行方向の流れの設計に比べて熱伝達が向上します。

不妊症: システムは汚染を防ぐために密閉されており、単一患者に対する処置では使い捨てのコンポーネントがよく使用されます。

コントロール: ヒータークーラーユニットと組み合わせることで、熱交換器は正確な血液温度を維持します (例: 低体温の場合は 28 ～ 32 °C、正常体温の場合は 36 ～ 37 °C)。

心肺手術における応用

低体温誘導CPB 中は、血液を冷却して代謝需要を減らし、循環低下時に脳や心臓などの臓器を保護します。

復温: 手術後は、熱ストレスを与えることなく血液を徐々に温めて正常な体温に戻します。

温度調節体外式膜型人工肺（ECMO）やその他の長期循環補助システムにおいて安定した血液温度を維持します。

設計上の考慮事項

表面積表面積が大きいほど熱伝達は向上しますが、プライミング量（回路を満たすために必要な流体の量）を最小限に抑えることとバランスをとる必要があります。

流量: 血流は、効率的な熱伝達のために十分な乱流である必要がありますが、赤血球を損傷するほど乱流であってはなりません。

圧力降下: 血流抵抗を最小限に抑える設計により、ポンプの過度な圧力を回避します。

感染管理: ヒータークーラーユニット内の滞留水には細菌が生息する可能性がある（例： マイコバクテリウム・キメラ）、厳格なメンテナンスプロトコルが必要になります。

例

CPB回路における典型的なクロスフロー熱交換器は、血液が流れる薄壁チューブの束と、その周囲を温度制御された水が垂直方向に循環するウォータージャケットで構成されています。この熱交換器は、患者の深部体温からのリアルタイムフィードバックに基づいて水温を調整するヒータークーラーユニットに接続されています。

課題とリスク

溶血乱流による過度のせん断応力は血液細胞に損傷を与える可能性があります。

血栓形成性: 表面相互作用により血栓形成が引き起こされ、抗凝固剤（ヘパリンなど）が必要になる場合があります。

空気塞栓症: プライミングが不適切だと気泡が発生し、バイパス中に重大な危険が生じる可能性があります。

感染症: ヒーター・クーラーユニット内の汚染された水は、まれではあるが重篤な感染症と関連付けられています。

向流式熱交換器では、隣接する2枚のアルミニウム板が空気の通過経路を形成します。給気は板の片側を、排気はもう片側を通過します。空気の流れは、直交流式熱交換器のように垂直ではなく、平行なアルミニウム板に沿って互いに通過します。排気中の熱は、板を通して暖かい空気から冷たい空気へと伝達されます。
排気は湿気や汚染物質で汚染されている場合もありますが、空気の流れはプレート熱交換器と混ざることはなく、給気は新鮮できれいな状態を保ちます。

換気および省エネ工学における空気対空気熱交換器の利用

空気対空気熱交換器の中心的な機能は、排気（室内排気）に含まれる残留熱を熱交換によって新鮮な空気（室外吸気）に伝達することです。この際、2つの気流を直接混合することはありません。このプロセス全体は、熱伝導と省エネの原理に基づいており、以下の通りです。

排気廃熱回収：
屋内に排出される空気（排気）には通常、大量の熱（冬は暖かい空気、夏は冷たい空気）が含まれており、通常は屋外に直接放散されます。
排気は熱交換器の片側を流れ、熱交換器の熱伝導材料に熱を伝達します。
熱伝達:
空気対空気熱交換器は通常、熱伝導性に優れた金属板、チューブ束、またはヒートパイプで構成されています。
新鮮な空気（外部から導入された空気）は熱交換器の反対側を流れ、排気側の熱に間接的に接触し、熱交換器の壁を通して熱を吸収します。
冬には新鮮な空気が予熱され、夏には新鮮な空気が予冷されます（排気がエアコンの冷気の場合）。
エネルギーの回収と節約：
新鮮な空気を予熱または予冷することで、その後の暖房または冷房設備のエネルギー消費を削減できます。例えば、冬季には屋外温度が0℃で排気温度が20℃の場合、熱交換器を通過すると新鮮な空気の温度は15℃まで上昇します。これにより、暖房システムは新鮮な空気を0℃から加熱するのではなく、15℃から目標温度まで加熱するだけで済みます。
気流遮断：
排気と新鮮な空気は熱交換器内の異なるチャネルを通って流れるため、相互汚染が回避され、室内の空気の質が確保されます。
技術プロセス
排気収集：室内の排気ガスは換気システム（排気ファンなど）を通じて空気対空気熱交換器に導かれます。
外気導入：屋外の新鮮な空気は外気ダクトを通って熱交換器の反対側に入ります。
熱交換: 熱交換器内では、排気と新鮮な空気が独立したチャネルで熱を交換します。
外気処理: 予熱 (または予冷) された外気が空調システムに入るか、直接室内に送られ、必要に応じて温度や湿度がさらに調整されます。
排気：熱交換が完了すると排気温度が低下し、最終的に屋外に排出されます。
空気対空気熱交換器の種類
プレート式熱交換器: 複数の薄いプレート層で構成され、排気と新鮮な空気が隣接するチャネルで反対方向または交差方向に流れるため、効率が高くなります。
ホイール熱交換器: 回転する熱ホイールを使用して排気熱を吸収し、新鮮な空気に伝達します。高風量システムに適しています。
ヒートパイプ熱交換器：ヒートパイプ内の作動流体の蒸発と凝縮を利用して熱を伝達し、温度差が大きいシナリオに適しています。
アドバンテージ
省エネ：排気廃熱の70%～90%を回収し、暖房や冷房のエネルギー消費を大幅に削減します。
環境保護: エネルギー消費量を削減し、二酸化炭素排出量を削減します。
快適性の向上: 冷たいまたは熱い新鮮な空気が直接入るのを防ぎ、室内環境を改善します。

空気対空気熱交換器を内蔵した鉱山排気熱抽出ボックス

鉱山排熱抽出ボックスに内蔵された空気対空気熱交換器は、鉱山排ガスから廃熱を回収するために特別に設計された装置です。鉱山排ガスとは、鉱山から排出される低温・高湿度の廃ガスを指し、通常はある程度の熱を含んでいますが、従来は利用されることなくそのまま排出されていました。この装置は、内蔵の空気対空気熱交換器（すなわち空気対空気熱交換器）を使用して、排気の熱を別の冷気流に伝達することで、廃熱回収という目的を達成します。

動作原理
入気不足：鉱山の入気不足は換気システムを通じて排熱箱に導入されます。排気温度は通常20℃前後（具体的な温度は鉱山の深度や環境によって異なります）、湿度は比較的高くなります。
空気対空気熱交換器の機能：内蔵型空気対空気熱交換器は通常、プレート型またはチューブ型構造を採用しており、排気と冷気は熱交換器内の仕切り板を介して熱交換します。風が弱いため、熱は冷気へと伝達されますが、2つの気流は直接混ざり合うことはありません。
熱出力：熱交換によって加熱された後の冷たい空気は、鉱山の空気取り入れ口の凍結防止、鉱山地域の建物の暖房、または生活用給湯に使用でき、排気は熱を放出した後、より低い温度で排出されます。
特徴と利点
効率的で省エネ：空気対空気熱交換器は追加の作動流体を必要とせず、空気から空気への熱伝達を直接利用します。構造がシンプルで、運用コストが低く抑えられます。
環境への配慮：排熱を再利用し、エネルギーの無駄を削減することで、グリーンおよび低炭素開発の要件を満たします。
優れた適応性：鉱山排気の流量と温度に応じて機器をカスタマイズおよび設計できるため、さまざまな規模の鉱山に適しています。
メンテナンスが簡単: ヒートパイプやヒートポンプシステムと比較すると、空気対空気熱交換器は構造が比較的単純で、メンテナンスの必要性が少なくなります。
アプリケーションシナリオ
坑口の凍結防止: 回収した熱を利用して鉱山の空気取り入れ口を温め、冬季の凍結を防止します。
建物暖房：鉱山地域内のオフィスビル、寮などに暖房を提供します。
給湯：後続システムと組み合わせて、鉱山エリアの生活用給湯用の熱源を提供します。
予防
湿気処理: 排気の湿度が高いため、熱交換器に結露水が蓄積する問題が発生する可能性があり、排水システムや防錆材料を設計する必要があります。
熱伝達効率：空気対空気熱交換器の効率は、空気の比熱容量と温度差によって制限され、回収される熱はヒートポンプシステムほど高くない場合があります。しかし、その利点は構造がシンプルであることです。

回転式熱交換器メーカー

There are several well-known rotary heat exchanger manufacturers that provide high-efficiency solutions for HVAC, industrial, and energy recovery applications. Below are some leading companies:

1. Global Rotary Heat Exchanger Manufacturers

✅ Heatex (Sweden) – Specializes in air-to-air rotary and plate heat exchangers for HVAC and industrial applications.
✅ Klingenburg GmbH (Germany) – Offers rotary heat exchangers with advanced coatings for high humidity and corrosive environments.
✅ Seibu Giken (Japan) – Known for its desiccant rotors and energy recovery wheels, ideal for pharmaceutical and cleanroom applications.
✅ FläktGroup (Germany) – Supplies energy-efficient rotary heat exchangers for large commercial and industrial buildings.
✅ REC Air Handling (Netherlands) – Provides customizable rotary heat exchangers for HVAC and industrial heat recovery.

2. China-Based Rotary Heat Exchanger Manufacturers

✅ Hoval – Specializes in plate and rotary heat exchangers for HVAC and industrial processes.
✅ Holtop – Manufactures energy recovery ventilation (ERV) systems with rotary heat exchangers.
✅ Zibo Qiyu – Offers aluminum-based rotary heat exchangers for air handling systems.
✅ Shanghai Shenglin – Produces rotary wheels for air-to-air heat recovery applications.

3. Key Features to Consider

✔ Material – Aluminum, coated surfaces (for corrosion resistance), or desiccant-coated wheels (for humidity control).
✔ 効率 – High heat recovery efficiency (up to 85%) for energy savings.
✔ 応用 – Industrial HVAC, cleanrooms, pharmaceutical, or general ventilation.
✔ Customization – Size, coatings, and integration with existing systems.

窯廃熱回収・再利用システム - ガスステンレス鋼クロスフロー熱交換器方式

The kiln waste heat recovery and reuse system aims to fully utilize the high-temperature heat in the kiln exhaust gas, and achieve a win-win situation of energy conservation and environmental protection through gas stainless steel cross flow heat exchangers. The core of this solution lies in the use of a stainless steel cross flow heat exchanger, which efficiently exchanges heat between high-temperature exhaust gas and cold air, generating hot air that can be reused.

Working principle: The exhaust gas and cold air flow in a cross flow manner inside the heat exchanger and transfer heat through the stainless steel plate wall. After releasing heat from exhaust gas, it is discharged. Cold air absorbs the heat and heats up into hot air, which is suitable for scenarios such as assisting combustion, preheating materials, or heating.

Advantages:

Efficient heat transfer: The cross flow design ensures a heat transfer efficiency of 60% -80%.
Strong durability: Stainless steel material is resistant to high temperatures and corrosion, and can adapt to complex exhaust environments.
Flexible application: Hot air can be directly fed back to the kiln or used for other processes, with significant energy savings.
System process: Kiln exhaust gas → Pre treatment (such as dust removal) → Stainless steel heat exchanger → Hot air output → Secondary utilization.

This solution is simple and reliable, with a short investment return cycle, making it an ideal choice for kiln waste heat recovery, helping enterprises reduce energy consumption and improve efficiency.

ZiBo QiYu メーカー

淄博市旗玉空調エネルギー回収設備有限公司。AHU、HRV、ヒートチューブ熱交換器、回転式熱交換器、蒸気加熱コイル、表面空気冷却器など、さまざまな空気対空気熱交換器を取り揃えています。

これらの製品はすべてカスタマイズ可能です。ご要望をお知らせいただければ、当社には専門的なモデル選択ソフトウェアがあり、最適なモデルの選択をお手伝いします。

当社の製品にご興味がございましたら、当社の Web サイトをご覧になり、詳しい情報を入手してください。

Webサイト：https://www.huanrexi.com

畜産換気における空気対空気熱回収交換器の応用

その 空気対空気熱回収交換器 畜産換気産業において、エネルギー効率を高め、最適な室内環境を維持することで、極めて重要な役割を果たしています。排気から廃熱を回収するように設計されたこの熱交換器は、畜産施設から排出される暖かくてよどんだ空気の熱エネルギーを、流入する新鮮で冷たい空気に、混合することなく伝達します。鶏舎、豚舎、その他の飼育環境では、一貫した温度管理と空気の質が重要であり、冬の間は新鮮な空気をあらかじめ温めることで暖房コストを削減し、夏の間は効果的な温度調節によって熱ストレスを緩和します。通常、アルミニウムやステンレス鋼などの耐腐食性材料で作られており、畜産環境によくある湿気とアンモニアの多い環境に耐えます。換気システムに統合することで、この熱交換器はエネルギー消費を削減するだけでなく、持続可能な農業慣行をサポートし、動物福祉と作業効率を確保します。そのアプリケーションは、費用対効果と環境責任のバランスを取ることを目指す大規模飼育事業で特に価値があります。

Plate heat recovery exchanger made in china

Heat exchangers are mainly made of materials such as aluminum foil, stainless steel foil, or polymers. When there is a temperature difference between the airflow isolated by aluminum foil and flowing in opposite directions, heat transfer occurs, achieving energy recovery. By using an air to air heat exchanger, the heat in the exhaust can be utilized to preheat the fresh air, thereby achieving the goal of energy conservation. The heat exchanger adopts a unique point surface combination sealed process, which has a long service life, high temperature conductivity, no permeation, and no secondary pollution caused by the permeation of exhaust gas.

Application of Cross Flow Heat Exchanger in Indirect Evaporative Cooling System of Data Center

データセンターの間接蒸発冷却システムにおけるクロスフロー熱交換器の応用

The application of cross flow heat exchangers in Indirect Evaporative Cooling (IDEC) systems in data centers is mainly reflected in efficient heat exchange, reducing energy consumption, and improving data center cooling efficiency. Here are its key roles and advantages:

Basic working principle
Cross flow heat exchanger is a type of heat exchange device whose structure allows two streams of air to cross each other while maintaining physical isolation. In indirect evaporative cooling systems in data centers, it is typically used for heat exchange between cooling air and outdoor ambient air without direct mixing.
The workflow is as follows:
The primary air (data center return air) exchanges heat with the secondary air (external ambient air) through one side of the heat exchanger.
The secondary air evaporates and cools in the humidification section, reducing its own temperature, and then absorbs heat in the heat exchanger to cool the primary air.
After the primary air is cooled down, it is sent back to the data center to cool down the IT equipment.
The secondary air is ultimately discharged outdoors without entering the interior of the data center, thus avoiding the risk of pollution.

Advantages in Data Centers
(1) Efficient and energy-saving, reducing cooling demand
Reduce cooling load: By using cross flow heat exchangers, data centers can utilize external air cooling instead of relying on traditional mechanical refrigeration (such as compressors).
Improve PUE (Power Usage Effectiveness): Reduce the operating time of mechanical cooling equipment, lower energy consumption, and make PUE values closer to the ideal state (below 1.2).
(2) Completely physically isolated to avoid contamination
Cross flow heat exchangers can ensure that outdoor air does not come into direct contact with the air inside the data center, avoiding pollution, dust, or humidity affecting IT equipment. They are suitable for data centers with high air quality requirements.
(3) Suitable for various climatic conditions
In dry or warm climates, indirect evaporative cooling systems are particularly effective and can significantly reduce the cooling costs of data centers.
Even in areas with high humidity, optimizing the design of heat exchangers can improve heat exchange efficiency.
(4) Reduce water resource consumption
Compared to direct evaporative cooling (DEC), indirect evaporative cooling does not require direct spraying of water into the air of the data center, but rather indirect cooling through a heat exchanger, thus reducing water loss.

Applicable scenarios
Cross flow heat exchangers are widely used in the following types of data centers:
Hyperscale Data Center: Requires efficient and energy-saving cooling solutions to reduce operating costs.
Cloud computing data center: requires high PUE values and seeks more sustainable cooling methods.
Edge Data Center: typically located in harsh environments, requiring efficient and low maintenance cooling systems.

Challenge and Optimization Plan
Heat exchanger size and efficiency: Larger cross flow heat exchangers can improve heat exchange efficiency, but they also increase the footprint, so optimization design is needed, such as using aluminum or composite material heat exchangers to improve heat exchange efficiency.
Scaling and maintenance: Due to humidity changes, heat exchangers may experience scaling issues, requiring regular cleaning and the use of corrosion-resistant coatings to extend their lifespan.
Control system optimization: Combined with intelligent control, dynamically adjust the working mode of the heat exchanger based on external environmental temperature, humidity, and data center load conditions to improve system adaptability.

Future Development Trends
New efficient heat exchange materials, such as nano coated heat exchangers, further improve heat exchange efficiency.
Combined with AI intelligent control system, dynamically adjust the heat exchange according to the real-time load of the data center.
Combining liquid cooling technology to further improve heat dissipation efficiency in high-density server rooms.

Cross flow heat exchangers play an important role in the indirect evaporative cooling system of data centers, providing efficient heat transfer, reducing energy consumption, minimizing pollution, and improving equipment reliability. They are currently one of the important technologies in the field of data center cooling, especially suitable for large-scale, high-efficiency data centers.

工業用浄化熱回収

著者アーカイブシャオハイ

心肺機能に使用されるクロスフロー熱交換器

仕組み