熱交換器って何?

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「熱交換器」は、世の中に広く存在しており、様々なシーンで使われています。日常、私たちの目に付くトコロにも、そして目に付かない隠れた場所にも、いろいろな種類の熱交換器が使われています。

名前が示す通り、「熱」を「交換」する「器(うつわ)」なのですが、そもそも何のため? 熱を交換するってどういう事?
疑問は尽きません。一緒に考えていきましょう。

熱交換器とは

そもそも「熱」とは何でしょう?

物を構成する原子や分子は、常に不規則に動いています。つまり振動しています。
大きく激しく振動することもあれば、おとなしく控えめに振動していることもあります。この原子・分子の振動が「熱」の正体です。つまり原子や分子が激しく振動すればするほど、その物体は高い熱を持っていると言えます。

この「熱」は、伝わっていきます。ガスコンロにかけた「やかん」でお湯を沸かす事をイメージください。
ガスの炎が非常に高温なのはその燃焼ガスが、「燃焼」という化学反応でエネルギーをもらい、燃焼ガスの分子が激しく振動しているからです。この燃焼ガスの分子の振動は、やかんの底、例えば鉄板の分子に伝わり同じように振動させます。やかんの底の分子の振動は、やかんの中に満たされた水の分子に伝わります。やがて水は「熱」を帯びて、お湯になります。
この「分子の振動の激しさ=熱」を、触れている物が受け取ることで伝わっていくことを「熱伝導」といいます。

さて、「熱交換器」とは「熱を交換する器(うつわ)」ですが、実際は、熱が交換されることはありません。熱は高い所(高温)から低いところ(低温)へ「伝わる」のです。熱を伝えた高温側は温度が下がり、熱を伝えられた低温側は温度が上がります。熱が交換されたように見えるだけなのです。「熱交換器」は、熱伝導をする器(うつわ)なのです。先程の、ガスコンロにかけたやかんの例で言うと、「やかん」が熱交換器です。