CN102313482A

CN102313482A - 热交换器以及热交换器的喷管

Info

Publication number: CN102313482A
Application number: CN2011101689554A
Authority: CN
Inventors: 藤泽壮史; 佐藤健二; 山家信雄; 须贺威夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-06-22
Also published as: JP2012007761A; EP2400247A2; US20120145367A1; CN102313482B; EP2400247A3

Abstract

提供一种能够提高热交换器的喷管中的热应力及蠕变的缓和的热交换器以及热交换器的喷管。该热交换器具备：内壳，该内壳具有内部空间和流体流出用的开口部；外壳，在与上述内壳之间形成第一流路；以及入口喷管，该入口喷管具有：第一管体，贯穿上述外壳并向上述内部空间内流入流体；第二管体，覆盖上述第一管体，在与上述第一管体之间形成第二流路，并且其一端与上述外壳连结从而上述第一流路与上述第二流路连通，且另一端在上述外壳的外侧与上述第一管体连接并密封上述第二流路，流体从上述第一流路流动至上述第二流路；以及第三管体，与上述第二管体连结，从上述第二流路流入流体。

Description

热交换器以及热交换器的喷管

技术领域

本发明涉及热交换器以及热交换器的喷管(nozzle)。

背景技术

以往，提出了在用于向热交换器等的主体内部导入高温流体的喷管内设置有热套管(thermal sleeve)的热交换器等的喷管构造，该热套管由比该喷管的直径小的筒体构成，一端被安装在喷管上游侧的内周壁上(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平6-65781号公报

发明要解决的问题

然而，在上述的现有技术中，存在若使用加热蒸气温度变高温的热交换器，则不能够实现高温的蒸气所流入的喷管中的热应力及蠕变(creep)的缓和的问题。

发明内容

本发明是为了解决这样的问题而作出的，其目的在于提供一种能够提高热交换器的喷管中的热应力及蠕变的缓和的热交换器以及热交换器的喷管。

用于解决问题的方法

为了解决上述的问题，本发明的热交换器的特征在于，具备：内壳，该内壳具有流体流动的内部空间和流体从该内部空间流出的开口部；外壳，覆盖上述内壳，在与上述内壳之间形成有从上述开口部流出的流体流动的第一流路；冷却部，设在上述内壳内，对上述内部空间内的流体进行冷却；以及入口喷管，该入口喷管具有：第一管体，贯穿上述外壳使流体向上述内部空间内流入；第二管体，覆盖上述第一管体，在与上述第一管体之间形成第二流路，并且，该第二管体的一端与上述外壳连结从而上述第一流路与上述第二流路连通，且另一端在上述外壳的外侧与上述第一管体连接并密封上述第二流路，流体的一部分从上述第一流路流动至上述第二流路；以及第三管体，与上述第二管体连结，流体从上述第二流路流入该第三管体。

此外，热交换器的喷管的特征在于，具备：第一管体，使流体从外部向热交换器的内部空间内流入；第二管体，覆盖上述第一管体，在与上述第一管体之间形成流路，并且，该第二管体的一端与上述热交换器连结从而上述内部空间与上述流路连通，且另一端在上述热交换器的外侧与上述第一管体连接并密封上述流路，流体的一部分从上述内部空间流动至上述流路；以及第三管体，与上述第二管体连结，流体从上述流路流入该第三管体。

发明效果

根据本发明，能够提高热交换器的喷管中的热应力及蠕变的缓和。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的热交换器的构成的剖面的剖视图。

图2是表示图1的主要部分剖面的图。

图3是表示第2实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。

图4是表示图3的A-A剖面的图。

图5是表示第3实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。

图6是表示第4实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。

具体实施方式

(实施方式1)

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的热交换器10的构成的剖面的剖视图。图2是表示图1的主要部分剖面的图。

如图1所示，该热交换器10具备：外壳(outside shell)11，形成为使蒸气等的流体S流通的中空的圆筒形状；以及内壳(inside shell)12，设在外壳11的内部，被形成为中空的圆筒形状。该内壳12的一端被支撑在圆盘形状的管板25上，并被固定在管板25上，该管板25设在外壳11的长度方向的一端侧(图中，外壳11的右端侧)。该外壳11的长度方向的另一端侧(图中，外壳11的左端侧)与使流体S流出至外部的出口喷管(outletnozzle)18连结。

在该内壳12的右端侧(管板25侧)，在内壳12的周面上配置有开口部12a，该开口部12a用于从内壳12内流出流体S。该内壳12内设有多个传热管(以下称为“传热管组”)13，该传热管组13贯穿管板25，并且被支撑在管板25上。该传热管组13被供给从未图示的例如供水机流向锅炉的低温水L，对内壳12内的流体S进行冷却。另外，14是低温水L流入的供水入口，15是低温水L流出的供水出口，16是隔开供水入口14和供水出口15的隔板。

此外，外壳11覆盖内壳12，在与内壳12之间形成从开口部12a流入的流体S进行流动的第一流路17。来自在该外壳11的右端侧配置的开口部12a的流体S在第一流路17内向图中的左方向流动，从与外壳11的左端侧连结的出口喷管18流出。

如图2所示，在外壳11的左端侧的周面上安装有用于流入来自蒸气涡轮的高温的流体(蒸气)的入口喷管(inlet nozzle)19。该入口喷管19由第一管体20、第二管体21以及第三管体22构成。

第一管体20的一端贯穿外壳11从外部被安装在内壳12的左端侧的周面上，使流体S向该内壳12内流入。来自该第一管体20的流体S在内壳12内向图中的右方向流动，从开口部12a流出至第一流路17。

第二管体21形成为内径比第一管体20的外径大，覆盖第一管体20，在与第一管体20之间形成第二流路23。该第二管体21的一端与外壳11连结，第一流路17连通第二流路23，并且另一端在外壳11的外侧与第一管体20连接，密封第二流路23的一端。

这样，第二管体21在与第一管体20之间形成第二流路23，从该第一流路17流入流体S的一部分。

第三管体22的一端与第二管体连结，另一端与出口喷管连结，构成为流体S的一部分能够向出口喷管18流出。该第三管体22具有使流体S的一部分流出至出口喷管18的旁通(by-pass)功能。

通过该构成，高温的流体S从入口喷管19的第一管体20流入内壳12的左端，在内壳12内向图中的右方向移动，被在传热管组13内循环流动一圈的低温水L冷却。该冷却后的流体S从内壳12的开口部12a流出至第一流路17。

通过将开口部12a配置在内壳12的右端侧，将入口喷管19配置为离开内壳12的左端侧，从而能够延长流体S在内壳12的内部空间流动的距离，能够更高效地执行基于冷却部即传热管组13的流体S的冷却。

第一流路17的流体S沿着外壳11的内周面和内壳12的外周面，向图中的左方向流动，从而能够冷却外壳11和内壳12。该第一流路17的流体S从外壳11左端的出口喷管18流出至热交换器10的外部。

此外，第一流路17的一部分的流体S被分流而流入入口喷管19的第二流路23。第二流路23的流体S沿着第一管体20的外周面和第二管体21的内周面，向图中的上方向流动，对第一管体20和第二管体21进行冷却。该第二流路23的流体S向第三管体22流出。第三管体22的流体S向图中的左方向流动，在出口喷管18中与来自第一流路17的流体S汇合并向热交换器10的外部流出。

这样，根据该实施方式的热交换器，在双重构造的外壳和内壳之间形成冷却后的流体进行流通的第一流路，并且具有入口喷管，该入口喷管形成使冷却后的流体的一部分流入的第二流路，从而能够对外壳、内壳以及高温的流体流过的入口喷管进行冷却。其结果，能够提高热交换器及喷管处的热应力及蠕变的缓和，能够提供可靠性高的热交换器。

另外，在本实施方式中，对冷却蒸气等的气体的热交换器进行了说明，但本发明不仅限于此，当然也可以在对例如油等的液体进行冷却的热交换器中使用。

(实施方式2)

图3是表示第2实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。图4是表示图3的A-A剖面的图。

如图3、图4所示，该实施方式的热交换器10具备在外壳11的内周面上支撑内壳12的多个支撑部30。

内壳12与管板25相对，且在内壳12的长度方向的一端(图中，内壳12的右端)上具有与该管板25离开的端面12b，在该管板25与端面12b之间形成有空间。该空间作为第一流路的一部分而发挥作用。端面12b与管板25一起支撑着贯穿的传热管组13。在该内壳12的右端的周面上，且在端面12b上配置有从内部流出流体S的开口部12a。

通过该构成，第一流路17的流体S沿着外壳11的内周面和内壳12的外周面，向图中的左方向流动，对外壳11和内壳12进行冷却，并且沿着端面12b和管板25，向图中的下方向流动，从而能够冷却管板25。

这样，根据该实施方式的热交换器，能够获得与实施方式1相同的效果，并且能够使内壳相对于外壳而独立，并被支撑在外壳内部，在端面与管板之间的空间也形成了使冷却后的流体流通的第一路线。其结果，由于能够提高管板处的热应力及蠕变的缓和，因此能够提供可靠性更高的热交换器。

(实施方式3)

图5是表示第3实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。

如图5所示，该实施方式的热交换器10是与图4的热交换器大致相同的构成。不同点是管板25遮蔽外壳11内部的长度方向的一端，且被配置为比内壳12更接近下方，外壳11以及内壳12的长度方向位于图中的上下方向，热交换器10形成为竖放(縦置き)形状。

入口喷管19设在外壳11的上端侧的周面上。第一管体20贯穿外壳11从外部被安装在内壳12的上端侧的周面上，使流体S向该内壳12内流入。

此外，在该热交换器10中，能够将运转时产生的冷凝排液(蒸气冷凝后得到的液体)W存留在管板25侧，在管板25的周面上安装使该冷凝排液W流出的回收喷管(回収ノズル)31。

通过该构成，高温的流体S从入口喷管19的第一管体20流入内壳12的上端，在内壳12内向图中的下方向移动，通过在传热管组13内循环流动一圈的低温水L而被冷却。该冷却后的流体S从内壳12的开口部12a流出至第一流路17。

第一流路17的流体S沿着外壳11的内周面和内壳12的外周面，向图中的上方向流动，能够对外壳11和内壳12进行冷却。该第一流路17的流体S从外壳11上端的出口喷管18流出至热交换器10的外部。

此外，第一流路17的一部分的流体S被分流而流入入口喷管19的第二流路23。第二流路23的流体S沿着第一管体20的外周面和第二管体21的内周面，向图中的右方向流动，从而对第一管体20和第二管体21进行冷却。该第二流路23的流体S向第三管体22流出。第三管体22的流体S向图中的上方向流动，在出口喷管18中与来自第一流路17的流体S汇合并向热交换器10的外部流出。

此外，流体S在热交换器10运转时在热交换器10内部进行冷凝而产生冷凝排液W。该冷凝排液W在管板25上流动，进而在管板25上从回收喷管31流出至热交换器10外部而变得能够回收。

由此，根据该实施方式的热交换器，能够获得与实施方式2相同的效果，并且能够使回收喷管与管板连结。其结果，由于冷凝排液的回收变得容易，能够提供可靠性更高的热交换器。

(实施方式4)

图6是表示第4实施方式的热交换器的主要部分剖面的图。

如图6所示，该实施方式是在仅外壳11的构造的热交换器10上安装入口喷管19的情况的一例。

该入口喷管19安装在外壳11的右端侧的周面上。该入口喷管19与实施方式1相同，由第一管体20、第二管体21以及第三管体22构成。

第一管体20贯穿外壳11从外部与外壳11的右端侧的传热管组13接触，使流体S向该外壳11内流入，该外壳11的右端侧即是低温水L流入外壳11或者从外壳11流出的基端侧。

第二管体21覆盖第一管体20，在与第一管体20之间形成第二流路23。该第二管体21的一端与外壳11连结，与外壳11的内部空间连通第二流路23，且另一端在外壳11的外侧与第一管体20连接并密封了第二流路23的一端。这样，第二管体21在与第一管体20之间形成了能够与外壳11的内部空间连结的第二流路23，从该外壳11的内部空间流入流体S的一部分。

第三管体22与实施方式1相同，其一端与第二管体21连结，另一端与出口喷管18连结，从外壳11流入第二流路23的流体S的一部分与出口喷管18旁通。

通过该构成，高温的流体S从入口喷管19的第一管体20流入外壳11的右端，在外壳11内向图中的左方向移动，通过在传热管组13内循环流动一圈的低温水L而被冷却。

该冷却后的流体S在外壳11内向图中的左方向流动，能够对外壳11进行冷却。该流体S从被安装于外壳11的左端的出口喷管18流出至外部。

该冷却后的流体S的一部分被分流而流入入口喷管19的第二流路23。第二流路23的流体S沿着第一管体20的外周面和第二管体21的内周面，向图中的上方向流动，从而对第一管体20和第二管体21进行冷却。该流路23的流体S向第三管体22流出。第三管体22的流体S向图中的左方向流动，在出口喷管18中与来自外壳11内的流体S汇合并向热交换器10的外部流出。

这样，根据该实施方式的热交换器，在外壳中流通冷却后的流体，并且具备入口喷管，该入口喷管形成使冷却后的流体流入的流路，从而能够对外壳以及高温的流体所流动的入口喷管进行冷却。其结果，由于能够提高热交换器以及喷管处的热应力及蠕变的缓和，能够提供可靠性高的热交换器。

另外，本申请发明不仅限于上述实施方式，在实施的阶段可以在不脱离其要旨的范围内对构成要素进行变形。此外，通过对上述实施方式中所公开的多个构成要素进行适当地组合，能够构成多种发明。例如，也可以从实施方式所公开的全部构成要素中删除几个构成要素。另外，也可以在不同的实施方式之间适当地组合构成要素。

符号说明

10…热交换器，11…外壳，12…内壳，12a…开口部，12b…端面，13…传热管组，14…供水入口，15…供水出口，16…隔板，17…第一流路，18…出口喷管，19…入口喷管，20…第一管体，21…第二管体，22…第三管体，23…第二流路，25…管板，30…支撑部，31…回收喷管，L…低温水，S…流体，W…冷凝排液。

Claims

1.一种热交换器，其特征在于，具备：

内壳，具有流体流动的内部空间和流体从该内部空间流出的开口部；

外壳，覆盖上述内壳，在与上述内壳之间形成从上述开口部流出的流体流动的第一流路；

冷却部，设在上述内壳内，对上述内部空间内的流体进行冷却；以及

入口喷管，具有：第一管体，贯穿上述外壳使流体向上述内部空间内流入；第二管体，覆盖上述第一管体，在与上述第一管体之间形成第二流路，并且，该第二管体的一端与上述外壳连结从而上述第一流路与上述第二流路连通，且另一端在上述外壳的外侧与上述第一管体连接并密封上述第二流路，流体的一部分从上述第一流路流动至上述第二流路；以及第三管体，与上述第二管体连结，流体从上述第二流路流入该第三管体。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

上述热交换器还具备出口喷管，该出口喷管与上述外壳连结，用于流出从上述第一流路流入的上述流体，

上述第三管体使从上述第二流路流入的流体流出至上述出口喷管。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，

上述内壳构成为圆筒形状，

还具备对上述圆筒形状的内壳的一端进行支撑的支撑部，

上述开口部配置在上述支撑部侧的上述内壳的一端。

4.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，

还具备在上述外壳的内侧支撑上述内壳的支撑部，

上述内壳还具有与上述支撑部离开的端面，上述支撑部与上述端面之间的空间作为上述第一流路的一部分而发挥作用。

5.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，

上述热交换器还具备：

流出部，将通过上述蒸气的冷凝而存留在上述支撑部的液体流出至外部；以及

管板，用于支撑上述冷却部，

上述支撑部遮蔽上述外壳内部的长度方向的一端，且被配置为比上述内壳更接近上述管板侧。

6.一种热交换器的喷管，其特征在于，具备：

第一管体，使流体从外部向热交换器的内部空间内流入；

第二管体，覆盖上述第一管体，在与上述第一管体之间形成流路，并且，该第二管体的一端与上述热交换器连结从而上述内部空间与上述流路连通，且另一端在上述热交换器的外侧与上述第一管体连接并密封上述流路，流体的一部分从上述内部空间流动至上述流路；以及

第三管体，与上述第二管体连结，流体从上述流路流入该第三管体。

7.根据权利要求6所述的热交换器的喷管，其特征在于，

上述热交换器具有出口喷管，该出口喷管用于流出从上述内部空间流入的上述流体，

上述第三管体使从上述内部空间流入的流体流出至上述出口喷管。