JP2005509125A - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
JP2005509125A
JP2005509125A JP2003542853A JP2003542853A JP2005509125A JP 2005509125 A JP2005509125 A JP 2005509125A JP 2003542853 A JP2003542853 A JP 2003542853A JP 2003542853 A JP2003542853 A JP 2003542853A JP 2005509125 A JP2005509125 A JP 2005509125A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
fluid
heat exchanger
combination
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003542853A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ラース・スキッテ・イェルゲンセン
ニールス・スペナー・アナセン
ボディル・イレネ・モセカー・ニールセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alfa Laval Aalborg AS
Original Assignee
Aalborg Industries AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aalborg Industries AS filed Critical Aalborg Industries AS
Publication of JP2005509125A publication Critical patent/JP2005509125A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0007Water heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00District heating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00Other central heating systems
    • F24D12/02Other central heating systems having more than one heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • F24D2200/18Flue gas recuperation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06Derivation channels, e.g. bypass
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

第1流体と第2流体との間で熱交換する熱交換器は、円筒状のケーシング(2)と、軸方向に延在する管状空間(8)が形成されるように上記ケーシング内に配置された円筒状の流体導管(5)と、上記管状空間内に配置されたフィン付または波付の管から成る少なくとも1つの螺管(9,10)と、上記流体導管(5)を通る第1流体の流れを調整可能に絞るために配置された調整可能絞り手段(17,17a,18)とを備え、上記導管と管状空間とを通る第1流体の流れを調整して、上記第1流体と上記螺管(9,10)を貫流する第2流体との間の熱交換を調整する。  A heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid is disposed in the casing so as to form a cylindrical casing (2) and a tubular space (8) extending in the axial direction. Cylindrical fluid conduit (5), at least one screw tube (9, 10) comprising a finned or corrugated tube disposed in the tubular space, and a first passage through the fluid conduit (5). Adjustable throttle means (17, 17a, 18) arranged to adjust the flow of one fluid in an adjustable manner, and adjust the flow of the first fluid through the conduit and the tubular space to adjust the first fluid flow. The heat exchange between the fluid and the second fluid flowing through the screw tube (9, 10) is adjusted.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

(技術分野)
本発明は、第1流体と第2流体の間で熱交換を行う熱交換器に関し、この熱交換器は、ケーシングを概ね軸方向に貫いて第1流体を流させる第1入口と第1出口をもつ概ね円筒状のケーシングと、このケーシング内に配置された少なくとも1つのフィン付きまたは波付きチューブからなる螺管とを備えている。
(Technical field)
The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a first fluid and a second fluid, and the heat exchanger has a first inlet and a first outlet that allow the first fluid to flow through the casing in a generally axial direction. And a generally cylindrical casing, and at least one finned or corrugated tube disposed within the casing.

(背景技術)
この種の熱交換器は、第1流体が1つまたは複数の螺管の側から外部へあるいは外部から螺管の側へ流される。上記第1流体から螺管内を流れる第2流体への熱伝達は、必ずしも良好に制御されておらず、最大の効率が得られていない。
(Background technology)
In this type of heat exchanger, the first fluid is flowed from one or more screw tubes to the outside or from the outside to the screw tube. The heat transfer from the first fluid to the second fluid flowing in the screw tube is not always well controlled, and the maximum efficiency is not obtained.

(発明の開示)
(発明が解決しようとする技術的課題)
本発明の目的は、天然ガス燃焼タービン、内燃機関、焼却炉、炉、バーナーなどからの例えば排気ガスなどの第1流体の流れが、フィンチューブの周囲に良好に制御された効率的な状態で生じて、第1流体から例えば水などの第2流体へ高効率に熱伝達ができるこの種の熱交換器を提供することである。
(Disclosure of the Invention)
(Technical problem to be solved by the invention)
The object of the present invention is to ensure that the flow of the first fluid such as exhaust gas from a natural gas combustion turbine, an internal combustion engine, an incinerator, a furnace, a burner, etc. is well controlled and efficiently around the fin tube. It is to provide a heat exchanger of this kind that is capable of efficiently transferring heat from a first fluid to a second fluid such as water.

(その解決方法)
この目的は、次の構成を備えた本発明によって達成される。即ち、ケーシング内にこれと概ね同軸に円筒状の流体の導管を設けて、ケーシングと導管の間に軸方向に延びる第1管状空間を画成し、上記導管は、第2入口と第2出口を有して第1流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第1管状空間は、第3入口と第3出口を有して第1流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第2流体を貫流させる第4入口と第4出口を有するフィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも1つの螺管が、上記第1管状空間内にこれと同軸に配置されている。
(Solution)
This object is achieved by the present invention having the following configuration. That is, a cylindrical fluid conduit is provided generally coaxially with the casing to define a first tubular space extending axially between the casing and the conduit, the conduit comprising a second inlet and a second outlet. And the first tubular space has a third inlet and a third outlet to allow the first fluid to flow substantially axially and to pass the second fluid. At least one screw tube composed of a finned or corrugated tube having a fourth inlet and a fourth outlet is disposed in the first tubular space coaxially therewith.

この構成によって、第1流体は、フィン付きチューブからなる螺管の巻きの周りに非常に効率的に熱交換が行われるように流される。また、この構成は、熱交換に要する空間、所謂「フートプリント」を減少させる。   With this configuration, the first fluid is flowed so that heat exchange is performed very efficiently around the winding of the screw tube composed of the finned tube. This configuration also reduces the space required for heat exchange, the so-called “footprint”.

本発明によれば、熱交換器は、上記導管を通る第1流体の流れを調整可能に絞る第1絞り手段および上記第1管状空間を通る第1流体の流れを調整可能に絞る第2絞り手段の少なくとも1つを更に備えている。   According to the present invention, the heat exchanger adjusts the flow of the first fluid passing through the conduit in an adjustable manner and the second restriction restricting the flow of the first fluid through the first tubular space in an adjustable manner. It further comprises at least one means.

この構成によって、第1流体の流れは、フィン付きチューブからなる螺管をバイパスして、第2流体への熱伝達は、第2流体の加熱要求に応じて減少される。更に、ケーシングの入口から出口までの圧力損失は、フィン付きチューブをバイパスすることで減少し、このことは、ガスの燃焼による排気ガスの形態の第1流体を発生させる例えばガス燃焼タービンなどの起動にとって望ましい。   With this configuration, the flow of the first fluid bypasses the screw tube composed of the finned tube, and the heat transfer to the second fluid is reduced according to the heating requirement of the second fluid. In addition, the pressure loss from the inlet to the outlet of the casing is reduced by bypassing the finned tube, which is a start-up of a gas-fired turbine, for example, that generates a first fluid in the form of exhaust gas by combustion of the gas. Desirable for.

本発明による熱交換器の好ましい実施形態によれば、上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、好ましくは上記第3入口または第3出口の近傍に配置された第2蝶形弁からなる。これによって、調整と制御が簡単な簡素な機構が提供される。   According to a preferred embodiment of the heat exchanger according to the present invention, the first throttle means comprises a first butterfly valve, preferably arranged in the vicinity of the second inlet or the second outlet, the second throttle means. Preferably comprises a second butterfly valve disposed in the vicinity of the third inlet or the third outlet. This provides a simple mechanism that is easy to adjust and control.

択一的な実施形態によれば、上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、上記第1管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、第1管状空間を通る第1流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、第1管状空間を通る第1流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されている。この実施形態によれば、必要な空間が減じられる。   According to an alternative embodiment, the first throttling means preferably comprises a first butterfly valve arranged in the vicinity of the second inlet or the second outlet, and the second throttling means comprises the first throttling means. A first fluid flow through the first tubular space from a heating position having a planar dimension corresponding to a cross-section of the one tubular space and not substantially impeding the flow of the first fluid through the first tubular space; It is arranged to be displaced to a bypass position that substantially impedes. According to this embodiment, the required space is reduced.

他の好ましい実施形態では、第1絞り手段および第2絞り手段は、第1および第2の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第3および第4の開口が設けられた1つまたは2つの可動板を備え、上記静止板は、第2および第3の入口または出口を妨げて、導管および第1管状空間を通る第1流体の流れが、夫々その第1および第2の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、第3の開口が第1の開口に一致し、第4の開口が第2の開口に一致しない静止板に重なるバイパス位置から、第4の開口が第2の開口に一致し、第3の開口が第1の開口に一致しない静止板に重なる加熱位置へ変位可能、好ましくは回転可能に配置される。この第1および第2の絞り手段の実施形態は、最小のスペースしか要さず、管状空間を通る熱伝達流れに対する導管を通るバイパス流れの精密な調整に特に適している。   In another preferred embodiment, the first diaphragm means and the second diaphragm means are provided with a stationary plate fixedly provided with first and second openings, and third and fourth openings. Comprising one or two moveable plates, said stationary plate obstructing the second and third inlets or outlets so that the flow of the first fluid through the conduit and the first tubular space is the first and second respectively. The movable plate is arranged such that the third opening coincides with the first opening and the fourth opening overlaps with the stationary plate not coincident with the second opening from the bypass position. The first opening coincides with the second opening, and the third opening is displaceable to a heating position that overlaps the stationary plate that does not coincide with the first opening, and is preferably rotatably arranged. This embodiment of the first and second throttling means requires a minimum amount of space and is particularly suitable for precise adjustment of the bypass flow through the conduit relative to the heat transfer flow through the tubular space.

本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、上記第1絞り手段および第2絞り手段の絞り作用を調整するモータ駆動手段を更に備えるのが好ましく、上記絞り手段とモータ駆動手段は、第2入口および第3入口を通る第1流体の流量比を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっている。上記最小値は実質的に零である。これによって、バイパス導管と管状空間との間で第1流体を任意の流量比で分配でき、第1流体からの熱伝達要求に応じて熱交換器の出力を容易かつ精密に制御することができる。実質的に第1流体を総てバイパスさせることによって、熱は第2流体へ全く伝達されず、これは、熱交換器の外部の手段への伝熱、昇温が全く不要な場合に、フィン付き螺管内で蒸気が生成されるので有利である。   A preferred embodiment of the heat exchanger according to the present invention preferably further comprises a motor driving means for adjusting the throttling action of the first throttling means and the second throttling means. The flow rate ratio of the first fluid passing through the third inlet can be substantially arbitrarily obtained between the maximum value and the minimum value. The minimum value is substantially zero. Accordingly, the first fluid can be distributed at an arbitrary flow ratio between the bypass conduit and the tubular space, and the output of the heat exchanger can be easily and precisely controlled according to the heat transfer requirement from the first fluid. . By substantially bypassing all of the first fluid, no heat is transferred to the second fluid, which is not necessary when heat transfer to the means outside the heat exchanger, no temperature rise is required. Advantageously, steam is generated in the threaded tube.

本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、同心に配置された2つ以上の螺管を備え、これらの螺管は、互いに隣接する螺管が、軸方向に延びる第2の管間隙ができるように半径方向に隔たり、導管の外面が、近傍の螺管から軸方向に延びる第3の管間隙ができるように半径方向に隔たり、上記第2および第3の管間隙の寸法は、第1管状空間を通る所定流量の第1流体に対して所定の圧力損失を生じるようになっている。   A preferred embodiment of the heat exchanger according to the invention comprises two or more concentrically arranged screw tubes, the screw tubes being adjacent to each other, forming a second tube gap extending in the axial direction. Such that the outer surface of the conduit is radially spaced to form a third tube gap extending axially from a nearby screw tube, the dimensions of the second and third tube gaps being the first A predetermined pressure loss is generated with respect to the first fluid having a predetermined flow rate passing through the tubular space.

これによって、所定流量の第1流体に対する第1入口から第1出口までの圧力損失は、熱交換器の効率を実質的に減じることなく、最小に保たれる。これは、上記第1流体の源となるガス燃焼タービンにとって特に重要である。なぜなら、ガスタービンは、排気出口の背圧にとりわけ敏感だからである。   This keeps the pressure loss from the first inlet to the first outlet for a given flow of the first fluid to a minimum without substantially reducing the efficiency of the heat exchanger. This is particularly important for the gas combustion turbine that is the source of the first fluid. This is because gas turbines are particularly sensitive to exhaust outlet back pressure.

螺管の互いに隣接する各巻きは、螺旋状に延びる間隙ができるように軸方向に隔たるのが好ましい。これによって、螺管に対するケーシングおよび導管の少なくとも1つの温度差による軸方向のいかなる延びまたは縮みも、上記螺旋状に延びる間隙によって吸収される。   The adjacent turns of the screw tube are preferably separated in the axial direction so as to form a spirally extending gap. Thereby, any axial extension or contraction due to the temperature difference of at least one of the casing and the conduit with respect to the screw tube is absorbed by the helically extending gap.

本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、同心に配置された3つ以上の螺管を備え、螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第3の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第2の流体の流量が、第2流体の第4入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になる。これによって、各螺管の熱伝達効率は、各螺管の直径を変化させることなく実質上同一になる。   A preferred embodiment of the heat exchanger according to the present invention comprises three or more screw tubes arranged concentrically, the inner diameter of the finned tube constituting the screw tube is preferably the same, and the third throttle means is , Provided in the tube constituting the screw tube radially inward from the outermost screw tube to compensate for a short length compared to the outermost screw tube and increase the pressure loss, The flow rate of the second fluid through all the threads is substantially the same for a given uniform pressure at the fourth inlet of the second fluid. Thereby, the heat transfer efficiency of each screw tube becomes substantially the same without changing the diameter of each screw tube.

本発明による熱交換器の好ましい実施形態によれば、上記第3の絞り手段は、上記第2流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成され、上記熱交換器は、総てのチューブの上記第4入口および第4出口に対応する連通口を経て夫々連通する入口ヘッダーチューブおよび出口ヘッダーチューブを更に備えるのが好ましく、上記流れの断面積の減少は、入口ヘッダーチューブおよび出口ヘッダーチューブの少なくとも一方の連通口の寸法を減じることによって構成される。これは、異なった螺管の異なる長さを補償するための特に簡単で安価な手法である。   According to a preferred embodiment of the heat exchanger according to the present invention, the third throttle means is configured by reducing the cross-sectional area of the flow of the second fluid with respect to the inner cross-sectional area of the tube, Preferably, the heat exchanger further includes an inlet header tube and an outlet header tube that communicate with each other via communication ports corresponding to the fourth inlet and the fourth outlet of all the tubes, respectively, and the reduction of the cross-sectional area of the flow is The size of the communication port of at least one of the inlet header tube and the outlet header tube is reduced. This is a particularly simple and inexpensive way to compensate for different lengths of different screw tubes.

本発明による熱交換器を、蒸気を生成するために用いる場合、各螺管は、2つ以上のフィン付きチューブを同じピッチで隣接して延在するように螺旋状に巻いて有利に構成される。これによって、流路の数が増えて、蒸気の発生に起因する螺管チューブ内の水の大きな体積膨張に対して有利になる。   When the heat exchanger according to the present invention is used to generate steam, each screw tube is advantageously constructed by spirally winding two or more finned tubes adjacently at the same pitch. The This increases the number of channels and is advantageous for large volume expansion of water in the screw tube due to the generation of steam.

本発明の他の態様は、本発明の熱交換器と、天然ガス燃焼タービン、ガソリンやディーゼル油や天然ガスを用いる内燃機関や炉やバーナーや焼却炉などの燃焼ガスを発生する燃焼手段との組み合わせに関し、この組み合わせは、燃焼手段の排気ガス出口を、排気ガスが上記第1流体となるように上記熱交換器の第2入口および第3入口に接続する接続手段を備える。   Another aspect of the present invention is a heat exchanger according to the present invention and a combustion unit that generates combustion gas such as a natural gas combustion turbine, an internal combustion engine using gasoline, diesel oil, or natural gas, a furnace, a burner, or an incinerator. With respect to the combination, this combination comprises connecting means for connecting the exhaust gas outlet of the combustion means to the second and third inlets of the heat exchanger so that the exhaust gas becomes the first fluid.

本発明による上記組み合わせは、第2流体と第3流体との間および熱交換器と周囲環境との間の少なくとも一方で、熱交換を行わせるとともに上記第4出口と連通する熱交換手段と、この熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、この測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、上記信号を受けて、上記第1絞り手段および第2絞り手段の調整を制御する第1制御手段とを備える。   The combination according to the present invention includes heat exchange means for performing heat exchange between at least one of the second fluid and the third fluid and between the heat exchanger and the surrounding environment and communicating with the fourth outlet; Measuring means for measuring the heat exchange rate of the heat exchanging means, signal output means for outputting a signal representing the result measured by the measuring means, and the first and second restricting means in response to the signal First control means for controlling the adjustment.

本発明による上記組み合わせは、上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように上記第1絞り手段の調整を制御する第2制御手段を更に備えるのが好ましい。   The combination according to the present invention preferably further comprises a second control means for controlling the adjustment of the first throttle means so that the throttle effect is minimized when the combustion means is started.

本発明の更なる他の態様は、本発明の熱交換器の製造方法に関し、この製造方法は、第1長さのフィン付きまたは波付きチューブを調達するステップと、実質上円筒状の面をもつ本体を調達するステップと、上記チューブと円筒状の面とを相対回転させる回転手段を調達するステップと、円筒状の面に当接する上記チューブの導入部分を配置するステップと、上記円筒状の面とチューブの導入部とを、上記第1長さのチューブが上記円筒状の面上に螺旋状に巻かれて第1の螺管が形成されるように相対回転させるステップとを備える。 これによって、本発明の熱交換器が特に簡単かつ精密かつ安価に製造される。   Yet another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a heat exchanger according to the present invention, the method comprising procuring a first length of finned or corrugated tube and a substantially cylindrical surface. A main body having a step, a step of procuring a rotating means for rotating the tube and the cylindrical surface relative to each other, a step of arranging an introduction portion of the tube that contacts the cylindrical surface, and the cylindrical shape Rotating the surface and the tube introduction portion so that the first length of tube is spirally wound on the cylindrical surface to form a first screw tube. This makes the heat exchanger according to the invention particularly simple, precise and inexpensive.

同心の2つ以上の螺管をもつ本発明の熱交換器の製造方法は、スペーシング手段を調達するステップと、上記スペーシング手段を第1螺管に取り付けるステップと 第2長さのフィン付きまたは波付きチューブを調達するステップと、上記スペーシング手段に当接する上記第2長さのフィン付きチューブの導入部分を配置するステップと、上記第1螺管と上記第2長さのチューブの導入部とを相対回転させ、上記第2長さのチューブを上記スペーシング手段上で螺旋状に巻いて、上記第1螺管から半径方向に間隔を開けて第2螺管を形成するステップとを更に備えるのが好ましい。   The method of manufacturing a heat exchanger of the present invention having two or more concentric screw tubes includes a step of procuring spacing means, a step of attaching the spacing means to the first screw tube, and a fin having a second length. Alternatively, a step of procuring a corrugated tube, a step of disposing an introduction portion of the fin tube having the second length in contact with the spacing means, and introduction of the first screw tube and the second length tube Rotating the tube relative to each other, winding the second length tube spirally on the spacing means, and forming a second screw tube spaced radially from the first screw tube. It is preferable to further provide.

螺管の直径の不正確および他の不利を避けるために、本発明による製法方法は、螺管を本体に固定するステップと、この本体および螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えるのが好ましい。あるいは、第2の螺管を本体および第1の螺管の少なくとも一方に固定するステップと、この本体と第1および第2の螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えるのが好ましい。これによって、螺管の鉄鋼内の弾性および応力に起因する直径変化を、簡単かつ安価かつ効率的に避けることができる。   In order to avoid inaccuracy of the diameter of the screw tube and other disadvantages, the manufacturing method according to the present invention further comprises the steps of fixing the screw tube to the main body, and annealing and heat-treating the main body and the screw tube. preferable. Alternatively, it is preferable to further include a step of fixing the second screw tube to at least one of the main body and the first screw tube, and a step of annealing and heat-treating the main body and the first and second screw tubes. This makes it possible to easily, inexpensively and efficiently avoid changes in diameter due to the elasticity and stress in the steel of the screw tube.

(発明を実施するための最良の形態)
まず、図1および図4を参照すると、本発明による熱交換器1は、フランジ付き入口3とフランジ付き出口7をもつ円筒状外ケーシング2を備える。入口6および出口7をもつ円筒状内ケーシング、つまり導管5が、上記円筒状外ケーシング2と同心に配置されて、管状空間8が画成され、この管状空間内に、フィン付きチューブからなる2つの螺管(コイル)9,10が配置されている。このフィン付きチューブは、チューブの軸を概ね横切って配置されたフィン12を備えたチューブ11からなる。
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
1 and 4, a heat exchanger 1 according to the present invention includes a cylindrical outer casing 2 having a flanged inlet 3 and a flanged outlet 7. A cylindrical inner casing having an inlet 6 and an outlet 7, i.e. a conduit 5, is arranged concentrically with the cylindrical outer casing 2 to define a tubular space 8, in which a tube 2 with fins is formed. Two screw tubes (coils) 9 and 10 are arranged. The finned tube comprises a tube 11 with fins 12 disposed generally across the tube axis.

フィン付きチューブからなる螺管9,10は、互いに同心かつ外ケーシング2および内ケーシング5と同軸に配置されている。フランジ付きの出口ヘッダーチューブ13およびフランジ付きの入口ヘッダーチューブ14は、夫々開口15,16を経て螺管9,10のチューブ11内に連通している。   The screw tubes 9 and 10 made of finned tubes are arranged concentrically with each other and coaxially with the outer casing 2 and the inner casing 5. The flanged outlet header tube 13 and the flanged inlet header tube 14 communicate with the inside of the tubes 11 of the screw tubes 9 and 10 through the openings 15 and 16, respectively.

蝶形弁17(バイパス弁)は、導管5の出口7の軸18に枢支され、蝶形弁17が出口7を完全に閉じる位置と完全に開く位置の間の中間位置が、破線17aで示されている。蝶形弁17のリムに当接する半円形のリング19,20が、その近傍に配置されて、蝶形弁17の良好な閉鎖機能を保証している。   The butterfly valve 17 (bypass valve) is pivotally supported on the shaft 18 of the outlet 7 of the conduit 5, and the intermediate position between the position where the butterfly valve 17 completely closes the outlet 7 and the position where it completely opens is indicated by a broken line 17a. It is shown. Semi-circular rings 19, 20 that abut the rim of the butterfly valve 17 are arranged in the vicinity thereof to ensure a good closing function of the butterfly valve 17.

上記熱交換器1は、天然ガス燃焼タービンの排気ガスの熱を回収して用いるために主として天然ガス燃焼タービンと組み合わせて使用するよう企図されているが、本質上、内燃機関、炉、バーナー、焼却炉などの加熱ガスを生成するいかなる手段と組み合わせて用いることもできる。   The heat exchanger 1 is primarily intended for use in combination with a natural gas combustion turbine to recover and use the heat of the exhaust gas of a natural gas combustion turbine, but in essence, an internal combustion engine, furnace, burner, It can be used in combination with any means for generating heated gas such as an incinerator.

熱交換器1の最大出力運転では、蝶形バイパス弁17は、図1の実線で示す閉鎖位置にあって、ガスタービンから入口3に導入された総てのガスが、実線矢印で示すようにフィン付きチューブ9,10を通過するように管状空間8を経て流れる。加熱されるべき水は、入口ヘッダーチューブ14を経て螺管9,10に導入され、排気ガスからフィン12およびチューブ11を経て水に伝わる熱によって加熱された後、開口15,16を経て排出される。   In the maximum output operation of the heat exchanger 1, the butterfly bypass valve 17 is in the closed position indicated by the solid line in FIG. 1 so that all the gases introduced from the gas turbine to the inlet 3 are indicated by the solid arrow. It flows through the tubular space 8 so as to pass through the finned tubes 9 and 10. The water to be heated is introduced into the screw tubes 9 and 10 through the inlet header tube 14, heated by heat transferred from the exhaust gas to the water through the fins 12 and the tubes 11, and then discharged through the openings 15 and 16. The

加熱された水は、図示しない外部の熱交換手段に運ばれて、熱の一部を他の流体または周囲環境、特にビル暖房システムまたは地域暖房システムのラジエータに伝える。   The heated water is carried to an external heat exchange means (not shown) to transfer part of the heat to other fluids or the surrounding environment, particularly the radiator of the building heating system or district heating system.

(タービンを容易に起動するため、熱交換器1を経る圧力損失が最小にすべき)ガスタービンの起動時、または外部の熱交換手段が熱交換器1の全熱容量を必要としない場合は、蝶形弁17は、ガスタービンからの排気ガスの一部または全部を、管状空間8および螺管9,10をバイパスして、破線矢印で示すように内側の導管5内に流すように軸18の周りに回転させられる。   (In order to start the turbine easily, the pressure loss through the heat exchanger 1 should be minimized.) When starting the gas turbine, or if the external heat exchange means does not require the full heat capacity of the heat exchanger 1, The butterfly valve 17 is a shaft 18 that allows some or all of the exhaust gas from the gas turbine to flow into the inner conduit 5 as indicated by the dashed arrows, bypassing the tubular space 8 and the threads 9 and 10. Is rotated around.

これによって、熱交換器1を経る圧力損失は、減少し、チューブ9,10内の水への伝熱が減少する。蝶形弁7は、絞り手段と言うことができ、図9〜図13に関連して次に述べるような他の手段で置き換えてもよい。   Thereby, the pressure loss through the heat exchanger 1 is reduced, and the heat transfer to the water in the tubes 9 and 10 is reduced. The butterfly valve 7 can be referred to as throttling means and may be replaced by other means as described below in connection with FIGS.

図2,3を参照すると、炭素鋼からなる条片12aは、複数のタブつまりフィンガ12bを形成するように横方向に切られ、互い違いになるように条片の平面に対して横方向に曲げられた後、シーム溶接12cによってチューブ11の表面に螺旋状に溶接されている。これによって、熱い排気ガスからフィンガ12bしたがってチューブ11への非常に効率的な伝熱が行われる。図2,3に示された螺旋状に巻かれた歯状のフィンに代えて、円板状のフィンや波形フィンなど他の形態を用いることもできる。   Referring to FIGS. 2 and 3, the strip 12a made of carbon steel is cut transversely to form a plurality of tabs or fingers 12b and bent transversely with respect to the plane of the strip to alternate. Then, it is welded spirally to the surface of the tube 11 by seam welding 12c. This provides a very efficient heat transfer from the hot exhaust gas to the finger 12b and thus to the tube 11. Instead of the helically wound tooth-like fins shown in FIGS. 2 and 3, other forms such as disk-like fins and corrugated fins can be used.

次に、図14を参照すると、入口ヘッダーチューブ14の開口15,16の周りに、チューブ11が溶接され、これによって、チューブ11の内部が入口ヘッダーチューブ14の内部に連通する。螺管9,10は、外ケーシング2と導管5に溶接された梁22に吊り下げられて取り付けられている。梁22は、螺管9,10のフィン12bの周りに圧入された2つのリング23,24に溶接されている。同様の取り付けが、出口ヘッダーチューブ13の近傍の熱交換器の底部にも行われている。   Next, referring to FIG. 14, the tube 11 is welded around the openings 15, 16 of the inlet header tube 14, whereby the inside of the tube 11 communicates with the inside of the inlet header tube 14. The screw tubes 9 and 10 are suspended and attached to a beam 22 welded to the outer casing 2 and the conduit 5. The beam 22 is welded to two rings 23 and 24 that are press-fitted around the fins 12 b of the screw tubes 9 and 10. A similar attachment is made on the bottom of the heat exchanger near the outlet header tube 13.

図8を参照すると、螺管9,10の外ケーシング2、内ケーシング5および相互に対する位置および各螺管の巻きの間隙が図示されている。   Referring to FIG. 8, the positions of the screw tubes 9 and 10 with respect to the outer casing 2 and the inner casing 5 and each other and the winding gap of each screw tube are illustrated.

内側の螺管10は、厚さつまり半径方向の寸法t1をもつ管間隔で外側の螺管から隔たり、内側の螺管10は、厚さつまり半径方向の寸法t3をもつ管間隔で導管5の外面から隔たっている。外側の螺管9は、外ケーシング2の内面から隔たらず、つまり外ケーシング2に当接している。   The inner screw tube 10 is spaced from the outer screw tube by a tube spacing having a thickness or radial dimension t1, and the inner screw tube 10 is spaced from the outer tube by a tube spacing having a thickness or radial dimension t3. Separated from the exterior. The outer screw tube 9 is not separated from the inner surface of the outer casing 2, that is, is in contact with the outer casing 2.

熱交換器1に排気ガスを供給するガスタービン(或いは他の高温排気ガス生成手段)の上記最適運転に対して許容できるレベルに、管状空間8での圧力損失が維持されるように、間隔t1,t3は選択される。上記間隔t1,t3によって、熱交換器1の熱交換効率は実質的に影響されない。一方、作動テストは、外側ケーシング2と最外の螺管9との間に間隔が存在すれば、熱交換器1の上記効率が相当に減少することを示す。これら2つの現象は、少なくともある程度まで、螺管9,10の間および導管5と螺管10の間の乱流が原因である一方、他方では、外側の螺管9とケーシング2の間の管状空間での層流が原因である。   The interval t1 is such that the pressure loss in the tubular space 8 is maintained at a level that is acceptable for the optimum operation of the gas turbine (or other hot exhaust gas generating means) that supplies the exhaust gas to the heat exchanger 1. , T3 are selected. The heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 is not substantially affected by the intervals t1 and t3. On the other hand, the operation test shows that if there is a gap between the outer casing 2 and the outermost screw tube 9, the efficiency of the heat exchanger 1 is considerably reduced. These two phenomena are due, at least to some extent, to turbulent flow between the screw tubes 9 and 10 and between the conduit 5 and the screw tube 10, while on the other hand, the tube between the outer screw tube 9 and the casing 2. The cause is laminar flow in space.

上記螺管9,10の間の間隔t1と、最内側の螺管10と導管5の間の間隔t3とを決定するパラメーターは、幾つか存在する。最も重要な2つの考慮すべきもの即ちパラメーターは、次の排気ガス圧力低下と熱伝達率である。   There are several parameters that determine the distance t1 between the screws 9 and 10 and the distance t3 between the innermost screw 10 and the conduit 5. The two most important considerations or parameters are the following exhaust gas pressure drop and heat transfer coefficient.

排気ガス圧力低下
上記排気ガスの圧力低下すなわち圧力損失は、排気ガス速度と螺管巻の加熱表面形態とに、顕著に依存する。上記速度は、自由ガスの流れの断面積(チューブとフィンの間のガス流に対する全断面積)に依存する。
Δp=ζ・1/2・ρ・w2
Δp:排気ガス圧力低下[Pa]
ζ:圧力低下係数、これは形態(フィンの形状、
チューブの直径、直線的/ジグザグな配列、
巻数等)に依存する
ρ:入口3と出口4の間の平均気温での上記ガスの密度[kg/m]
w:排気ガスの速度[m/s]
Exhaust gas pressure drop The exhaust gas pressure drop, i.e., pressure loss, remarkably depends on the exhaust gas velocity and the heating surface configuration of the screw winding. The velocity depends on the cross-sectional area of the free gas flow (total cross-sectional area for the gas flow between the tube and the fin).
Δp = ζ · 1/2 · ρ · w2
Δp: exhaust gas pressure drop [Pa]
ζ: Pressure drop coefficient, this is the form (fin shape,
Tube diameter, linear / zigzag arrangement,
Depends on the number of turns
ρ: density of the gas at the average temperature between the inlet 3 and the outlet 4 [kg / m 3 ]
w: exhaust gas speed [m / s]

殆どの場合、ガスタービン(同様にエンジン)の後方の熱交換器とボイラーとで許容される排気ガスの圧力低下は、完全に制限されている。ガスタービンについては、上記タービンの出力発生(したがってタービンの効率)が背圧に顕著に依存するので、排気ガスの圧力低下を最小にすることは非常に重要である。本発明による熱交換器に関して、上記許容される排気ガス圧力低下は、好ましくは、500Pa(50mmの水柱)未満となるように制限されていて、非常に低い排気ガス速度と、このような大きな螺管の間の距離とを与えている(この代わりに、大きなガス断面積を与える多くの螺管と、大きな直径のユニットとを与える)。     In most cases, the exhaust gas pressure drop allowed in the heat exchanger and boiler behind the gas turbine (also engine) is completely limited. For gas turbines, it is very important to minimize the pressure drop of the exhaust gas, since the power generation of the turbine (and hence the efficiency of the turbine) depends significantly on the back pressure. For the heat exchanger according to the present invention, the allowable exhaust gas pressure drop is preferably limited to be less than 500 Pa (50 mm water column), with very low exhaust gas speeds and such large helix. The distance between the tubes is given (instead of many screw tubes giving large gas cross sections and large diameter units).

熱伝達率
一般に、熱伝達率は、加熱表面積を小さくするために、できるだけ高くすべきである。熱伝達率は、排気ガス速度が高くなり乱流が多くなるにつれて、増加する。選択された加熱表面(螺旋状に巻かれた鋸歯状のフィン付きチューブ)については、流れの乱れは極めて良好で、一般に低い排気ガス速度に対しても高い熱伝達率を与える。
Heat transfer rate In general, the heat transfer rate should be as high as possible to reduce the heating surface area. The heat transfer rate increases as exhaust gas velocity increases and turbulence increases. For the selected heating surface (helically wound serrated finned tube), the flow turbulence is very good and generally provides a high heat transfer rate even at low exhaust gas velocities.

また、本発明によって間隔t1,t3を有する熱交換器を設計することは、螺管をケーシングの中に個別に挿入することができるので、製造の観点から見て有利であり、互いに当接するか或いは互いに入れ子式に設計された螺管であって幾つかの螺管を備えたユニットとして扱われて挿入されなければならない螺管と比較すると、このことは明らかである。   Also, designing the heat exchanger with the intervals t1, t3 according to the present invention is advantageous from a manufacturing point of view, since the screw tubes can be individually inserted into the casing, so that they abut each other. This is evident when compared to a screw tube that is designed to be nested with each other and that must be treated and inserted as a unit with several screws.

なお図8を参照すると、螺旋形に伸張する空間は各螺管9,10の隣接した巻体の間に設けられ、上記空間の厚さすなわち軸方向の寸法はt2である。巻体のこの間隔t2は、許容できないストレスを引き起こすことなく、ケーシング2と導管5との少なくとも一方を、上記螺管9,10に対して軸方向に熱膨張および熱収縮させる。なぜなら、膨張または収縮での差異は、上記螺管の巻体の間の空間t2の変化によって、吸収されるからである。   Referring to FIG. 8, the space extending in a spiral shape is provided between adjacent windings of the screw tubes 9, 10, and the thickness of the space, that is, the dimension in the axial direction is t2. This interval t2 between the windings causes thermal expansion and contraction of the casing 2 and the conduit 5 in the axial direction relative to the screw tubes 9 and 10 without causing unacceptable stress. This is because a difference in expansion or contraction is absorbed by a change in the space t2 between the windings of the screw tube.


次に、本発明による2螺管式の熱交換器とガス燃焼タービンとの本発明による組み合わせに関する基本技術仕様が、非限定例として列挙される。
Examples Next, the basic technical specifications for the combination according to the invention of a two-screw heat exchanger according to the invention and a gas-fired turbine are listed as non-limiting examples.

熱交換器の寸法
・入口を除く高さ: .......................... 1550mm
・絶縁体を除く直径: ....................... 633mm
・絶縁体: ................. 100mm、亜鉛鉄板で被覆
・送ガス出口フランジ:...... DN450,DIN86044
・水の入口/出口の結合部:... 炭素鋼管,OD60.5×3.6mm,2“RGW
・ケーシングの厚さ(内側5と外側2):.......... 5mm
・水を除く熱交換器の重量:.................... 475kg
・水を含む熱交換器の重量:.................... 500kg
・チューブ11の外径:........................ 38mm
・チューブの材料の厚さ:...................... 3.6mm
・フィンタイプ: ........... 鋸歯状の螺旋状に巻かれたフィン
・フィンの高さ................................ 15mm
・フィン密度:................................. 250pcs/m
・フィンの厚さ:............................... 1mm
・チューブおよびフィンの材料:................. 炭素鋼
・チューブ配列:............................... インライン(直列)
・同軸で同心の螺管の数:....................... 2
・巻数:....................................... 10
・ガス方向のチューブピッチ:.................... 70mm
・ガス方向の螺管巻体上のフィン間の自由空間t2: 2mm
・バイパスチャネル(内側ケーシング5)の直径: ... 323.9mm
・バイパス弁を含む内側ケーシング5の長さ:..... 860mm
・内側螺管の10の中心直径:................... 401mm
・外側螺管9の中心直径:....................... 555mm
・内側ケーシング5と内側螺管10上のフィンとの間の自由空間t3:
.................... 4.5mm
・2つの螺管上のフィン間の自由空間t1:.......... 9mm
・外側螺管上のフィンと外側ケーシング2の内面との間の自由空間:
.................... 0mm
・螺管結合(両方の螺管)に対するヘッダー13の穴15,16のサイズ:. ...................... 30.8mm
Heat exchanger dimensions / height excluding inlet: 1550mm
・ Diameter excluding insulator: ............ 633mm
・ Insulator: ........ 100mm, covered with zinc iron plate ・ Gas outlet flange: ...... DN450, DIN86044
・ Water inlet / outlet joint: Carbon steel pipe, OD 60.5 × 3.6mm, 2 "RGW
・ Case thickness (inside 5 and outside 2): 5mm
・ Weight of heat exchanger excluding water: 475kg
・ Weight of heat exchanger including water: 500 kg
・ Outer diameter of tube 11: 38mm
・ Thickness of tube material: 3.6mm
・ Fin type: ..... height of fins and fins wound in serrated spiral ... ............ 15mm
・ Fin density: 250pc / m
・ Fin thickness: 1mm
・ Tube and fin materials: carbon steel ・ Tube arrangement: ... ........... Inline (series)
・ Number of coaxial and concentric threads: 2
・ Number of rolls: .................................... 10
・ Tube pitch in the gas direction: 70mm
-Free space t2 between fins on screw winding body in gas direction: 2mm
・ Bypass channel (inner casing 5) diameter: ... 323.9mm
・ Length of inner casing 5 including bypass valve: 860mm
・ The center diameter of the inner screw 10: ...... 401mm
・ Center diameter of outer screw tube 9: ............ 555mm
-Free space t3 between the inner casing 5 and the fin on the inner screw 10:
.................... 4.5mm
・ Free space t1 between fins on two screw tubes: 9mm
-Free space between the fin on the outer screw tube and the inner surface of the outer casing 2:
.................... 0mm
-Size of holes 15 and 16 of header 13 for screw connection (both screws): 30.8mm

プロセスデータ
・マイクロガスタービン型:..............HONEYWELL Parallon 75
・ガスタービンからの最大出力:..................... 75kW(e)
・排気ガス流量:................................... 0.68kg/s
・熱交換器への排気ガスの入口温度:................. 246℃
・熱交換器からの排気ガスの出口温度:............... 90℃
・加熱表面に渡る排気ガスの圧力損失:............... 300Pa
・熱交換器の加熱能力:.............................. 120kW
・水の入口温度:.................................... 50℃
・水の出口温度:.................................... 70℃
・水の流量、近似値:............................... 1.44kg/s
・圧力低下、水側:................................. 0.2bar
Process data ・ Micro gas turbine type: ............ HONEYWELL Parallon 75
・ Maximum output from gas turbine: 75kW (e)
・ Exhaust gas flow rate: 0.68kg / s
・ Exhaust gas inlet temperature to the heat exchanger: 246 ℃
・ Exhaust gas outlet temperature from heat exchanger: 90 ℃
・ Exhaust gas pressure loss across the heated surface: 300 Pa
・ Heating capacity of heat exchanger: ............... 120kW
・ Water inlet temperature: 50 ° C
・ Water outlet temperature: 70 ° C
・ Flow rate of water, approximate value: 1.44kg / s
・ Pressure drop, water side: ............ 0.2bar

図5を参照すると、3つの同心螺管32〜34を有する本発明による熱交換器31の実施例様態が、図1の要素と類似の要素に対して同一参照符号を用いて示されている。図1の実施態様と図5の実施態様との間の主な差異は、螺管の数とは別に、出口ヘッダーチューブ38の入口開口35,36,37は、下記に説明されるように上記螺管32〜34間の螺管長さの差異を補償するために、サイズが異なっているということである。   Referring to FIG. 5, an embodiment of a heat exchanger 31 according to the present invention having three concentric threads 32-34 is shown using the same reference numerals for elements similar to those of FIG. . The main difference between the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 5 is that, apart from the number of threads, the inlet openings 35, 36, 37 of the outlet header tube 38 are described above as described below. This means that the sizes are different in order to compensate for the difference in the screw length between the screws 32 to 34.

異なった螺管32〜34のチューブ11の長さは異なり、また、全ての螺管は、出口ヘッダー38および上記入口ヘッダー39で相互に連結されている。したがって、流れは、上記螺管の各々の間で同じ圧力損失を与えように、螺管の中で分配される。   The lengths of the tubes 11 of the different screw tubes 32 to 34 are different, and all the screw tubes are connected to each other by the outlet header 38 and the inlet header 39. Thus, the flow is distributed in the threads so as to give the same pressure loss between each of the threads.

このようにして、内側螺管33,34(この中の第2の流体(典型的には水)は、最も外側の螺管32よりも短い流路を有する)は、外側螺管32よりも多くの水を輸送できる。その際、上記螺管32,33,34中の水は同一温度に熱されず、上記第1の流体(例えば、ガス燃焼タービンからの排気ガス)に含まれる熱は非対称な減少回収状態になる。   In this way, the inner screw tubes 33 and 34 (the second fluid (typically water) therein has a shorter flow path than the outermost screw tube 32) are more than the outer screw tube 32. Can transport a lot of water. At this time, the water in the screw tubes 32, 33, and 34 is not heated to the same temperature, and the heat contained in the first fluid (for example, exhaust gas from the gas combustion turbine) is in an asymmetric reduced recovery state. .

したがって、水と排気ガスの両方において最良可能な温度分布でもって、最良可能な熱回収が得られるように、螺管を通る流量が調節されることが望ましい。これは、外側螺管32に対して内側螺管33,34に余分な圧力損失を互いに作ることによって達成される。   Therefore, it is desirable to adjust the flow rate through the screw tube so that the best possible heat recovery is obtained with the best possible temperature distribution in both water and exhaust gas. This is accomplished by creating an extra pressure loss in the inner threads 33, 34 relative to the outer threads 32.

これは次の2つの方法で達成することができる。
・螺管のチューブに異なった直径を設けることによって達成する。これは、実用的見地から望ましくない。但し、2〜3の異なったチューブの直径が許容される場合で、多くの同心の螺管が必要とされる場合を除く。
・チューブの中、または、チューブの入口または出口に、絞りまたは阻止手段を取り付けることによって達成する。図5および図6に示されるように、これは、上記出口ヘッダーチューブ38に、それぞれ異なった直径を有している開口35〜37および40〜43を備えることによって、達成できる。個々の開口の直径は、熱交換器の個々の螺管におけるチューブの直径およびチューブの長さに基づいて、決定される。4本の螺管チューブの内径が全て56mmである場合、図6に示す4つの開口直径の例として、開口40は56mm、開口41は13mm、開口42は11mm、開口43は9mmである。個々の螺管チューブに対して異なった圧力損失係数を達成するために、この技術においてよく知られた他の絞りまたは阻止手段を用いてもよい。
This can be achieved in two ways:
This is achieved by providing different diameters for the tube of the screw tube. This is undesirable from a practical point of view. However, except when a few different tube diameters are allowed and many concentric threads are required.
Achieved by installing a throttling or blocking means in the tube or at the inlet or outlet of the tube. As shown in FIGS. 5 and 6, this can be accomplished by providing the outlet header tube 38 with openings 35-37 and 40-43, each having a different diameter. The diameter of the individual openings is determined based on the tube diameter and tube length in the individual screw tubes of the heat exchanger. When the inner diameters of the four screw tubes are all 56 mm, as an example of the four opening diameters shown in FIG. 6, the opening 40 is 56 mm, the opening 41 is 13 mm, the opening 42 is 11 mm, and the opening 43 is 9 mm. Other throttling or blocking means well known in the art may be used to achieve different pressure loss factors for individual screw tubes.

さて図7を参照すると、内側の導管5に隣接した内側螺管は、2つの平行に巻かれたフィン付のチューブ50,51を備える。このチューブ50,51は、矢印R1,R2によって示された第2の流体(典型的には水)用の2つの平行な流路となる。   Referring now to FIG. 7, the inner screw tube adjacent to the inner conduit 5 comprises two parallel wound finned tubes 50,51. The tubes 50 and 51 provide two parallel flow paths for the second fluid (typically water) indicated by arrows R1 and R2.

この実施態様は、蒸気発生に使用することを意図しているが、チューブの内表面での圧力損失以外に、流量や流速の増大に対応したチューブ内側の物質の大規模な体積膨張(液体から蒸気、水から蒸気への変化)を考慮する必要がある。したがって、チューブ内に十分な内部流断面積を付与するために、より大きなチューブ直径または多数の螺管を用いるか、或いは、他の方法でより多数の流路を提供する必要がある。   This embodiment is intended for use in steam generation, but in addition to pressure loss at the inner surface of the tube, large-scale volume expansion of the material inside the tube (from liquids) to accommodate increased flow rates and flow rates. Steam, change from water to steam) needs to be considered. Accordingly, to provide sufficient internal flow cross-sectional area within the tube, it is necessary to use a larger tube diameter or multiple threads or otherwise provide more flow paths.

多くの螺管を設けることと違って、図7に示される螺管と同様、いくつかの平行に伸張する巻体を有することによって、より多くの流路が得られる。すなわち、同じ螺管径を持ち大きなピッチを備えてお互いに“ねじられた”螺管である。これによって、大きな直径の最外側の螺管を備えた多くの螺管を有することなく、したがって、外側ケーシング2(大きな設置面積)を有することなく、より大きな内部断面積が達成される。このより小さな設置面積すなわち熱交換器の小さな外径は、エンドユーザにおいても、また、製造、組立および輸送の際にも、重要な利点を伴う。所定の出力に対して、熱交換器の軸方向の長さすなわち熱交換器の高さは、もちろん、より大きくなるが、これは、通常、製造の際あるいはエンドユーザに対しても、本質的な問題とならない。   Unlike providing a number of screws, like the screw shown in FIG. 7, having a number of parallel extending windings provides more channels. That is, they are “twisted” threads that have the same thread diameter and a large pitch. Thereby, a larger internal cross-sectional area is achieved without having many screws with an outermost screw tube of large diameter and thus without having an outer casing 2 (large installation area). This smaller footprint, i.e. the small outer diameter of the heat exchanger, has important advantages both in the end user and in manufacturing, assembly and transportation. For a given output, the axial length of the heat exchanger, i.e. the height of the heat exchanger, will of course be larger, which is usually essential during production or even for the end user. It will not be a problem.

図9〜13を参照すると、導管5および管状空間8を通過する第1流体(典型的には排気ガス)の流れを絞る絞り手段の様々な実施態様が、それぞれ示されている。   Referring to FIGS. 9-13, various embodiments of throttling means for restricting the flow of the first fluid (typically exhaust gas) passing through the conduit 5 and the tubular space 8 are shown, respectively.

図9の実施態様では、蝶形弁17はリング52と協働する。リング52は、リング52に沿って等距離の箇所に取り付けられた3本の鋼製ワイヤー53で吊られている。このワイヤー53は、滑車54を介してシャフト18まで延在している。   In the embodiment of FIG. 9, butterfly valve 17 cooperates with ring 52. The ring 52 is suspended by three steel wires 53 attached at equal distances along the ring 52. The wire 53 extends to the shaft 18 via the pulley 54.

実線で示された状態では、蝶形弁17が閉じて、排気ガスは導管5を通って流れることがなく、一方、上記リング52は最も高い位置にあって、管状空間8を通過する排気ガスの流れを絞らない。   In the state shown by the solid line, the butterfly valve 17 is closed and no exhaust gas flows through the conduit 5, while the ring 52 is at the highest position and passes through the tubular space 8. Don't squeeze the flow.

点線で示された状態では、蝶形弁17aはバイパス弁のように機能して、導管5を通過する排気ガスの流れを絞ることがない。一方、リング52aは、締め付けリング55に支持された完全な絞り状態にあって、それによって上記管状空間8を通過する排気ガスの流れを阻止する。   In the state indicated by the dotted line, the butterfly valve 17a functions like a bypass valve and does not restrict the flow of exhaust gas passing through the conduit 5. On the other hand, the ring 52 a is in a completely throttled state supported by the tightening ring 55, thereby preventing the flow of exhaust gas passing through the tubular space 8.

上記シャフト18は、手動で、或いは電動機、空気力または水力の機構によって動かすことができる。最も単純な形式では、上記蝶形弁17を開くためのシャフト18の回転が、自動的にリング52を下降或いは逆に上昇させるように、ワイヤーが、シャフト上の図示しない滑車で、巻き上げられたり巻き戻したりする。   The shaft 18 can be moved manually or by a motor, pneumatic or hydraulic mechanism. In the simplest form, the wire is wound up on a pulley (not shown) on the shaft so that rotation of the shaft 18 to open the butterfly valve 17 automatically lowers or reverses the ring 52. Rewind.

上記熱交換器31に接続された外部熱消費手段が、熱を必要としないとき、蝶形弁17は完全に開の位置(17a)にあり、リング52は、下降した完全に閉の位置(52a)にある。したがって、排気ガスは全て導管5を通してバイパスされる。これによって、上記フィン付きの螺管の中の水は加熱されず、その結果、この水の過熱を回避する外部冷却手段は不要となる。   When the external heat consuming means connected to the heat exchanger 31 does not require heat, the butterfly valve 17 is in the fully open position (17a) and the ring 52 is in the lowered fully closed position ( 52a). Thus, all exhaust gas is bypassed through the conduit 5. As a result, the water in the finned screw tube is not heated, and as a result, no external cooling means for avoiding overheating of the water is required.

このようにして、熱交換器31の熱出力を調節する非常に単純な手段が、提供される。温度センサーと送信器(図示せず)とを上記出口ヘッダー38内に設けて、上記シャフト18に対して図示しないアクチュエータ(電動機)に信号を送信してもよい。その結果、上記出口ヘッダーで測定された温度が所望の温度に一致しない場合、上記シャフトは、上記バイパス弁17を開けるか閉めるかどちらかの対応する方向に回転する。エンドユーザの必要条件、および、上記熱交換器31に接続された外部熱消費装置の構成に依存しつつ、多くの様々な制御回路が考えられる。   In this way, a very simple means of adjusting the heat output of the heat exchanger 31 is provided. A temperature sensor and a transmitter (not shown) may be provided in the outlet header 38 to transmit a signal to the actuator (electric motor) (not shown) with respect to the shaft 18. As a result, if the temperature measured at the outlet header does not match the desired temperature, the shaft rotates in the corresponding direction of either opening or closing the bypass valve 17. Many different control circuits are conceivable depending on the requirements of the end user and the configuration of the external heat consuming device connected to the heat exchanger 31.

図10,11を参照すると、それぞれ、内部導管と管状空間とを通過する排気ガス流用の第1絞り手段および第2絞り手段の立面図と平面図とを示す。上記内部導管5は、出口57を有する他の導管56に接続され、上記出口57においては、蝶形弁58がシャフト59に回転可能に取り付けられている。上記出口57は、上記ケーシング5の出口4と通じている。上記蝶形弁58は、出口57が完全に遮断された図示の閉塞位置から、出口57を通る排気ガスの流れが妨げられない開放位置に、シャフト59によって回転する。   Referring to FIGS. 10 and 11, there are shown an elevation view and a plan view of the first throttle means and the second throttle means for exhaust gas flow passing through the internal conduit and the tubular space, respectively. The inner conduit 5 is connected to another conduit 56 having an outlet 57, in which a butterfly valve 58 is rotatably attached to a shaft 59. The outlet 57 communicates with the outlet 4 of the casing 5. The butterfly valve 58 is rotated by the shaft 59 from the illustrated closed position where the outlet 57 is completely blocked to an open position where the flow of exhaust gas through the outlet 57 is not hindered.

上記管状空間8は、外側ケーシング2の延長部によって形成された空間60に繋がっている。上記空間60は、プレート62内の開口61を介して出口4に連通している。蝶形弁63は、前記開口61内にシャフト59上に取り付けられ、シャフト59の回転によって蝶形弁63が回転して、上記管状空間8から空間60と開口61とを通る排気ガスの流れが遮断されることのない図示の完全開放位置から、上記開口61を通る排気ガスの流れが完全に遮断される完全閉塞位置になる。上記シャフト59は、上記バルブ58,63を上述の2つの位置の間で或いはその中間位置に回転させるために、逆方向に回転するよう電動機64に接続されている。   The tubular space 8 is connected to a space 60 formed by an extension of the outer casing 2. The space 60 communicates with the outlet 4 through an opening 61 in the plate 62. The butterfly valve 63 is mounted on the shaft 59 in the opening 61, and the butterfly valve 63 is rotated by the rotation of the shaft 59, so that the exhaust gas flows from the tubular space 8 through the space 60 and the opening 61. From the fully open position shown in the figure, which is not blocked, the exhaust gas flow through the opening 61 is completely blocked. The shaft 59 is connected to an electric motor 64 so as to rotate in the opposite direction in order to rotate the valves 58 and 63 between the two positions described above or to an intermediate position therebetween.

図12を参照すると、この実施態様では、図10、11における実施形態の蝶形弁58,63が蝶形弁65と2つの蝶形弁66によってそれぞれ代替されており、上記蝶形弁65,66と上記シャフト59の操作は、図10、11の実施形態に関して記載されたものと同じである。   Referring to FIG. 12, in this embodiment, the butterfly valves 58 and 63 of the embodiment in FIGS. 10 and 11 are replaced by a butterfly valve 65 and two butterfly valves 66, respectively. The operation of 66 and the shaft 59 is the same as described for the embodiment of FIGS.

図13を参照すると、図1または図4(上記蝶形弁17を除いて)に示されるものと同じ熱交換器の実施形態において、円形の静止プレート70が、導管5の出口および管状空間8の環状の出口に、水平に配置されている。上記プレート70は、導管5の内部と通じる開口71と、上記管状空間8と通じる開口72とを備えている。   Referring to FIG. 13, in the same heat exchanger embodiment as shown in FIG. 1 or FIG. 4 (except for the butterfly valve 17 above), a circular stationary plate 70 is connected to the outlet of the conduit 5 and the tubular space 8. Is arranged horizontally at the annular outlet. The plate 70 includes an opening 71 that communicates with the inside of the conduit 5 and an opening 72 that communicates with the tubular space 8.

回転可能な円形プレート73が、旋回軸74上のプレート70の上に配置されている。上記プレート73は、プレート70の開口72と形状と分布が同一の開口75と、プレート70の開口71と形状と分布が同一の開口76とを備えている。電動機77が、上記回転可能なプレート73を両方向に回転するために配置されている。   A rotatable circular plate 73 is arranged on the plate 70 on the pivot shaft 74. The plate 73 includes an opening 75 having the same shape and distribution as the opening 72 of the plate 70, and an opening 76 having the same shape and distribution as the opening 71 of the plate 70. An electric motor 77 is arranged to rotate the rotatable plate 73 in both directions.

図13に示す上記回転可能なプレートの位置では、開口71と開口76とが一致、すなわち互いに重なっていて、その結果、排気ガスは、これら一致した開口の下にある上記導管5を通って、実際に妨害されることなく流れる。一方、開口72と開口75とは互いに全く繋がっていないので、管状空間8を通る流れは遮断されている。上記モータ77を用いてプレート73を回転させることにより、上記開口72,75が一致して、管状空間を通過する流れが比較的妨げられない位置を得ることができると共に、上記開口71,76が互いに全く繋がらないために、導管5を通る流れが完全に遮断される位置を得ることができる。   In the position of the rotatable plate shown in FIG. 13, the openings 71 and 76 coincide, i.e. overlap each other, so that the exhaust gas passes through the conduit 5 below these coincident openings, It flows without being actually disturbed. On the other hand, since the opening 72 and the opening 75 are not connected to each other at all, the flow through the tubular space 8 is blocked. By rotating the plate 73 using the motor 77, the openings 72 and 75 can coincide with each other to obtain a position where the flow through the tubular space is relatively unimpeded, and the openings 71 and 76 are provided. Since they are not connected to each other at all, it is possible to obtain a position where the flow through the conduit 5 is completely blocked.

下方の上記プレート70は、代りに、回転可能なプレートでもよく、これによって、排気ガスからの圧力がプレート70を静止プレート73に押圧して、隣接する上記プレート70,73の封止効果を互いに向上させる。上記プレート間の密閉は、当業者にとって明らかな他の多くの方法で達成されてもよい。   Alternatively, the lower plate 70 may be a rotatable plate, so that the pressure from the exhaust gas presses the plate 70 against the stationary plate 73, and the sealing effect of the adjacent plates 70, 73 is mutually reduced. Improve. Sealing between the plates may be accomplished in many other ways apparent to those skilled in the art.

図15を参照すると、本発明による熱交換器(図5の実施態様)を製造する本発明による方法が、図示されている。   Referring to FIG. 15, a method according to the invention for producing a heat exchanger according to the invention (the embodiment of FIG. 5) is illustrated.

円筒状本体80は、厚さ10mmの鋼製プレート81と、このプレート81の軸方向に延在する自由縁の間に挿入された鋼製ロッド82と、図示された円筒形状に上記プレート81とロッド82とを保持するために円周方向に延在する図示しない締め付けストラップ(帯金)またはワイヤとによって、構成されている。   The cylindrical main body 80 includes a steel plate 81 having a thickness of 10 mm, a steel rod 82 inserted between free edges extending in the axial direction of the plate 81, and the plate 81 in the illustrated cylindrical shape. In order to hold | maintain the rod 82, it is comprised by the fastening strap (band | wire) or the wire which is not shown in figure which extends in the circumferential direction.

内側の螺管34は、上記本体すなわちコア80の周りに螺旋状に巻き付けられ、螺管34のパイプ11の導入端(図示せず)と後尾端11aとは、上記端部および本体80に溶接されたブラケットまたはロッド83によって、本体80に取り付けられる。上述の締め付けストラップは、本体80の領域の外側に位置し、螺管34によって覆われる。   The inner screw tube 34 is spirally wound around the main body, ie, the core 80, and the introduction end (not shown) of the pipe 11 of the screw tube 34 and the rear end 11 a are welded to the end portion and the main body 80. The bracket 80 or the rod 83 is attached to the main body 80. The fastening strap described above is located outside the region of the main body 80 and is covered by the screw tube 34.

4つの円筒状プレート84は、1/4円断面と、必要な径方向寸法t1(図8参照)に等しい厚さとを有し、上記プレート84の互いに隣接する軸方向延在縁間に配置されたロッド85と一緒に、螺管33の外側表面上で配置されている。上記プレート84とロッド85は、図示しない円周方向に延在する締め付けストラップまたはワイヤによって、適正位置に保持される。上記ロッド85は、主要断面寸法が上記プレート84の円周に対する接線となるように長円形または楕円形の断面を有して、上記プレート84の間に配置される。   The four cylindrical plates 84 have a quarter circular cross section and a thickness equal to the required radial dimension t1 (see FIG. 8), and are arranged between adjacent axially extending edges of the plate 84. It is arranged on the outer surface of the screw tube 33 together with the rod 85. The plate 84 and the rod 85 are held in proper positions by fastening straps or wires extending in the circumferential direction (not shown). The rod 85 has an oval or elliptical cross section so that the main cross sectional dimension is a tangent to the circumference of the plate 84, and is disposed between the plates 84.

次の螺管33は、上記プレート84と上記ロッド85の周りに螺旋形に巻き付けられる。上記螺管33の導入端と後尾端とは、上記内側の螺管34の巻き付けおよび取り付けと同じような方法で、ブラケットまたはロッド83によって、上記プレート84の一つに溶接される。   The next screw tube 33 is wound around the plate 84 and the rod 85 in a spiral shape. The introduction end and the rear end of the screw tube 33 are welded to one of the plates 84 by a bracket or rod 83 in the same manner as the winding and attachment of the inner screw tube 34.

上記プロセスは、次の螺管32に対しても繰り返し行われる。4つ以上の螺管が必要ならば、このような更なる螺管に対して、上述のプロセスが繰り返される。   The above process is repeated for the next screw tube 32. If more than four screws are needed, the above process is repeated for such additional screws.

上記本体80と螺管32〜34とロッド85の付いたプレート84とを備えたユニットは、その後、上記螺管の直径の弾性的膨張を回避するために、また、潜在的損傷応力を除去するために、焼鈍し熱処理が施される。   The unit comprising the main body 80, the screw tubes 32-34 and the plate 84 with the rod 85 is then used to avoid elastic expansion of the screw tube diameter and also to remove potential damaging stresses. Therefore, annealing and heat treatment are performed.

焼鈍し後、ブラケット83によって取付けられた物は除去される。上記ロッド85は、長円形または楕円断面の主要寸法部が半径方向に向くように、回転され、それによって、上記螺管32〜34は強制的にわずかに拡張して、円筒状プレート84が除去できる。最後に、本体80が除去できるようロッド82が除去される。これで、螺管32〜34は、導管5が内側の螺管34の内側に配置されたケーシング2内に挿入される準備ができた状態となる。   After annealing, the object attached by the bracket 83 is removed. The rod 85 is rotated so that the major dimension of the oval or elliptical cross section is oriented radially, thereby forcibly expanding the threads 32-34 slightly and removing the cylindrical plate 84. it can. Finally, the rod 82 is removed so that the body 80 can be removed. The tubes 32 to 34 are now ready to be inserted into the casing 2 where the conduit 5 is located inside the inner tube 34.

本発明による熱交換器は、特に、ガス燃焼タービン(または燃料として天然ガスを利用する内燃機関)を備える組み合わせまたはシステムでの使用に適している。さらに、このようなシステムは、電気と熱を組み合わせた小規模生産用のシステム、例えば、大型建築物、病院、小規模な地域暖房システムなどでの使用(しかし、決してこれらに制限されない)に特によく適している。   The heat exchanger according to the invention is particularly suitable for use in a combination or system comprising a gas combustion turbine (or an internal combustion engine that utilizes natural gas as fuel). In addition, such systems are particularly suited for use in, but not limited to, systems for small-scale production that combine electricity and heat, such as large buildings, hospitals, and small district heating systems. Well suited.

さて図16を参照すると、本発明による熱交換器とガス燃焼タービンと外部熱消費装置とを含む本発明によるシステムまたは組み合わせは、次の特徴で示される。

Figure 2005509125
Referring now to FIG. 16, a system or combination according to the present invention including a heat exchanger, gas combustion turbine and external heat consuming device according to the present invention is illustrated with the following features.

Figure 2005509125

(産業上の利用の可能性)
このシステムは他の排気ガス生成装置を備えることができる。また、熱交換器のバイパス弁(およびフィン付き螺管を含む管状空間を通る流体の流量を絞るための熱交換器の絞り弁)は、上記エンドユーザの熱消費装置の形態に依って、多くの様々な方法で調節し得る。
(Possibility of industrial use)
The system can include other exhaust gas generators. In addition, there are many heat exchanger bypass valves (and a heat exchanger throttle valve for restricting the flow rate of fluid through a tubular space including a finned screw tube) depending on the form of the heat consumption device of the end user. Can be adjusted in various ways.

本発明による熱交換器の第1実施形態の一部破断立面図である。It is a partially broken elevation view of a first embodiment of a heat exchanger according to the present invention. 本発明によるフィンチューブのフィンの外形を示す平面図である。It is a top view which shows the external shape of the fin of the fin tube by this invention. 本発明によるフィンチューブのフィンの外形を示す平面図である。It is a top view which shows the external shape of the fin of the fin tube by this invention. 図1の実施形態の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the embodiment of FIG. 1. 本発明による第2実施形態の一部破断立面図である。It is a partially broken elevation view of a second embodiment according to the present invention. 本発明による同心状に配置された4つのフィンチューブからなる螺管をもつ熱交換器の実施形態の入口ヘッダーチューブを示す図である。FIG. 3 shows an inlet header tube of an embodiment of a heat exchanger with a screw tube consisting of four fin tubes arranged concentrically according to the present invention. 本発明による熱交換器の第3実施形態の破断立面図である。It is a fracture elevation view of a third embodiment of a heat exchanger according to the present invention. 図1の実施形態における螺管のフィン付きチューブの間隙を示す拡大寸法図である。It is an enlarged dimension figure which shows the clearance gap between the finned tube of the screw tube in embodiment of FIG. 図5の実施形態の頂部の本発明による絞り手段の第1実施例を示す一部破断立断面図である。FIG. 6 is a partially cutaway sectional view showing a first example of the throttle means according to the present invention at the top of the embodiment of FIG. 5; 熱交換器の第4実施形態の頂部の本発明による絞り手段の第2実施例を示す一部破断立断面図である。It is a partially broken elevation sectional view showing a second example of the throttling means according to the present invention at the top of the fourth embodiment of the heat exchanger. 図10の実施形態の上面図である。FIG. 11 is a top view of the embodiment of FIG. 10. 本発明による絞り手段の第3実施例を示す一部破断立断面図である。FIG. 6 is a partially cutaway sectional view showing a third embodiment of the throttle means according to the present invention. 本発明による絞り手段の第4実施例を示す上面図である。It is a top view which shows the 4th Example of the aperture means by this invention. 図1の実施形態の螺管のためのヘッダーチューブと固定手段の一部破断拡大斜視図である。It is a partially broken enlarged perspective view of the header tube and fixing means for the screw tube of the embodiment of FIG. 図5の実施形態の本発明による製造方法を示す上面図である。It is a top view which shows the manufacturing method by this invention of embodiment of FIG. 本発明による絞り手段を調整するための制御手段の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the control means for adjusting the aperture means by this invention.

Claims (43)

第1流体と第2流体との間で熱交換するための熱交換器であって、
第1入口と第1出口とを有して上記第1流体を略軸方向に貫流させる略円筒状のケーシングと、
上記ケーシング内にこれと概ね同軸に設けられた円筒状の流体用導管とを備え、
上記ケーシングと上記導管の間に軸方向に延びる第1管状空間を画成し、上記導管は、第2入口と第2出口を有して上記第1流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第1管状空間は、第3入口と第3出口を有して上記第1流体を概ね軸方向に貫流させ、
フィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも1つの螺管を備え、
上記螺管は上記第1管状空間内にこれと同軸に配置されていると共に、上記フィン付きまたは波付きチューブにおいて上記第2流体を貫流させる第4入口と第4出口を有している
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger for exchanging heat between a first fluid and a second fluid,
A substantially cylindrical casing having a first inlet and a first outlet and allowing the first fluid to flow substantially axially;
A cylindrical fluid conduit provided substantially coaxially with the casing in the casing,
A first tubular space extending in an axial direction is defined between the casing and the conduit, the conduit having a second inlet and a second outlet for allowing the first fluid to flow substantially axially, and One tubular space has a third inlet and a third outlet to allow the first fluid to flow substantially axially;
Comprising at least one screw tube comprising a finned or corrugated tube;
The screw tube is disposed coaxially with the first tubular space, and has a fourth inlet and a fourth outlet through which the second fluid flows in the finned or corrugated tube. Features heat exchanger.
請求項1に記載の熱交換器において、
上記導管を通る上記第1流体の流れを調整可能に絞る第1絞り手段および上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを調整可能に絞る第2絞り手段の少なくとも1つを更に備えていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
It further comprises at least one of first restricting means for adjusting the flow of the first fluid passing through the conduit and second restricting means for adjusting the flow of the first fluid passing through the first tubular space. A heat exchanger characterized by having
請求項2に記載の熱交換器において、
上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または上記第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、好ましくは上記第3入口または上記第3出口の近傍に配置された第2蝶形弁からなることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2,
The first throttle means preferably comprises a first butterfly valve disposed in the vicinity of the second inlet or the second outlet, and the second throttle means is preferably the third inlet or the third outlet. It consists of a 2nd butterfly valve arrange | positioned in the vicinity.
請求項2に記載の熱交換器において、
上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または上記第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、上記第1管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2,
The first throttle means is preferably a first butterfly valve disposed in the vicinity of the second inlet or the second outlet, and the second throttle means is a plane corresponding to the cross section of the first tubular space. Bypass having a general dimension and substantially preventing the flow of the first fluid through the first tubular space from a heating position that does not substantially prevent the flow of the first fluid through the first tubular space. A heat exchanger characterized by being arranged to be displaced to a position.
請求項2に記載の熱交換器において、
上記第1絞り手段および上記第2絞り手段は、第1および第2の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第3および第4の開口が設けられた1つまたは2つの可動板とを備え、
上記静止板は、上記第2および第3の入口または出口を妨げて、上記導管および上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れが、夫々、上記静止板内の上記第1および第2の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、上記第3の開口が上記第1の開口に一致し且つ上記第4の開口が上記第2の開口に一致しない上記静止板の上のバイパス位置から、第4の開口が第2の開口に一致し且つ上記第3の開口が上記第1の開口に一致しない上記静止板の上の加熱位置へ、変位可能、好ましくは回転可能に配置されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2,
The first diaphragm means and the second diaphragm means include a stationary plate fixedly provided with first and second openings, and one or two stationary holes provided with third and fourth openings. With a movable plate,
The stationary plate prevents the second and third inlets or outlets so that the flow of the first fluid through the conduit and the first tubular space respectively causes the first and second in the stationary plate. The movable plate is disposed on the stationary plate so that the third opening coincides with the first opening and the fourth opening does not coincide with the second opening. Displaceable, preferably rotatable, from a bypass position to a heating position on the stationary plate where the fourth opening coincides with the second opening and the third opening does not coincide with the first opening Heat exchanger characterized by being made.
請求項2乃至5のいずれか1つに記載の熱交換器において、
上記第1絞り手段および上記第2絞り手段の絞り作用を調整するために、好ましくはモータ作動手段を更に備えていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 2 to 5,
In order to adjust the throttling action of the first throttling means and the second throttling means, the heat exchanger is preferably further provided with motor operating means.
請求項2乃至6のいずれか1つに記載の熱交換器において、
上記絞り手段と上記モータ駆動手段とは、上記第2入口および上記第3入口を通る上記第1流体の流量を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 2 to 6,
The throttle means and the motor driving means can obtain the flow rate of the first fluid passing through the second inlet and the third inlet substantially arbitrarily between a maximum value and a minimum value. A heat exchanger characterized by that.
請求項7に記載の熱交換器において、
上記最大値は実質的に零であることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 7,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the maximum value is substantially zero.
請求項1乃至8のいずれか1つに記載の熱交換器において、
同心に配置された2つ以上の螺管を備え、互いに隣接する螺管が半径方向に隔たって、軸方向に延びる第2の管状空間が上記互いに隣接する螺管の間にできていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 8,
It is provided that two or more screw tubes arranged concentrically, the adjacent screw tubes are separated from each other in the radial direction, and a second tubular space extending in the axial direction is formed between the adjacent screw tubes. Features heat exchanger.
請求項1乃至9のいずれか1つに記載の熱交換器において、
上記導管の外面は、上記外面に隣接する螺管から半径方向に隔たって、上記外表面と上記隣接する螺管との間に、軸方向に延在する第3管状空間ができていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 9,
The outer surface of the conduit has a third tubular space extending in the axial direction between the outer surface and the adjacent screw tube, spaced radially from the screw tube adjacent to the outer surface. Features heat exchanger.
請求項9または10に記載の熱交換器において、
上記第2管状空間および上記第3管状空間の半径方向の寸法は、上記第1管状空間を通る所定流量の上記第1流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 9 or 10,
The radial dimensions of the second tubular space and the third tubular space are such that a predetermined pressure loss is obtained with respect to the first fluid at a predetermined flow rate passing through the first tubular space. Features heat exchanger.
請求項1乃至11のいずれか1つに記載の熱交換器において、
螺管の互いに隣接する個々の巻体は互いに軸方向に間隔が開けられて、上記隣接する巻体の間に、螺旋状に延在する空間が設けられていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 11,
A heat exchanger characterized in that individual windings adjacent to each other of the screw tube are spaced apart from each other in the axial direction, and a space extending in a spiral shape is provided between the adjacent windings. .
請求項1乃至12のいずれか1つに記載の熱交換器において、
同心に配置された3つ以上の螺管を備え、上記螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第3の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第2の流体の流量が、上記第2流体の第4入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 12,
Three or more screw tubes arranged concentrically, and the inner diameter of the finned tube constituting the screw tube is preferably the same, and the third throttling means is located radially inward from the outermost screw tube. In a tube constituting a certain screw tube, it is provided to compensate for a short length compared to the outermost screw tube and increase the pressure loss, and as a result, the second fluid passing through all the screw tubes. The flow rate of the second fluid is substantially the same for a predetermined uniform pressure at the fourth inlet of the second fluid.
請求項13に記載の熱交換器において、
上記第3の絞り手段は、上記第2流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 13,
The heat exchanger according to claim 3, wherein the third throttle means is configured by reducing a cross-sectional area of the flow of the second fluid with respect to an inner cross-sectional area of the tube.
請求項14に記載の熱交換器において、
入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとを更に備え、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブとは、上記ヘッダーチューブの対応する連通開口部を介して、それぞれ全管の上記第4入口と上記第4出口とに流体で繋がっていて、上記流れ断面積の減少は、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブの少なくとも一方における上記連通開口部の減少寸法によって、構成されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 14,
An inlet header tube and an outlet header tube are further provided, and the inlet header tube and the outlet header tube are respectively connected to the fourth inlet and the fourth outlet of the whole tube through corresponding communication openings of the header tube. The flow cross-sectional area is reduced by the reduced size of the communication opening in at least one of the inlet header tube and the outlet header tube. .
請求項1乃至15のいずれか1つに記載の熱交換器において、
螺管は、互いに同じピッチで隣接して延在する2つ以上の螺旋状に巻いたフィン付きチューブを備えていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 15,
The screw tube includes two or more spirally wound finned tubes extending adjacent to each other at the same pitch.
請求項1乃至16のいずれか1つに記載の熱交換器と、天然ガス燃焼タービンや、ガソリンまたはディーゼル油または天然ガスを用いる内燃機関や、加熱炉や、バーナーや、焼却炉などの排気ガス生成燃焼手段との組合せであって、
上記燃焼手段の排気ガスの出口を、上記排気ガスが上記第1流体となるように、上記熱交換器の上記第2入口と上記第3入口とに接続する接続手段を備えていることを特徴とする組合せ。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 16, an exhaust gas such as a natural gas combustion turbine, an internal combustion engine using gasoline, diesel oil or natural gas, a heating furnace, a burner or an incinerator In combination with the production combustion means,
Connection means is provided for connecting an exhaust gas outlet of the combustion means to the second inlet and the third inlet of the heat exchanger so that the exhaust gas becomes the first fluid. A combination.
請求項17に記載の組合せにおいて、
上記第2流体と第3流体との間および上記第2流体と周辺機器との間の少なくとも一方で熱交換を行わせるとともに上記第4出口と連通する熱交換手段と、
上記熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、
上記測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、
上記第1絞り手段と上記第2絞り手段の調整を制御すると共に、上記信号を受信するようになっている第1制御手段とを
更に備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 17,
Heat exchange means for performing heat exchange between at least one of the second fluid and the third fluid and between the second fluid and a peripheral device and communicating with the fourth outlet;
Measuring means for measuring the heat exchange rate of the heat exchange means;
Signal output means for outputting a signal representing the result measured by the measurement means;
The combination further comprising first control means for controlling the adjustment of the first diaphragm means and the second diaphragm means and receiving the signal.
請求項17または18に記載の組合せにおいて、
上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように、上記第1絞り手段の調整を制御する第2制御手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
A combination according to claim 17 or 18,
The combination further comprising second control means for controlling adjustment of the first throttle means so that the throttle effect is minimized when the combustion means is started.
第1流体と第2流体との間で熱交換する熱交換器と排気ガス発生燃焼手段との組合せであって、
上記熱交換器は、
第1入口と第1出口とを有して上記第1流体を略軸方向に貫流させる略円筒状のケーシングと、
上記ケーシング内にこれと概ね同軸に設けられた円筒状の流体用導管とを備え、
上記ケーシングと上記導管の間に軸方向に延びる第1管状空間を画成し、上記導管は、第2入口と第2出口を有して上記第1流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第1管状空間は、第3入口と第3出口を有して上記第1流体を概ね軸方向に貫流させ、
フィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも1つの螺管を備え、
上記螺管は上記第1管状空間内にこれと同軸に配置されていると共に、上記フィン付きまたは波付きチューブにおいて上記第2流体を貫流させる第4入口と第4出口を有していることを特徴とする組合せ。
A combination of a heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid and an exhaust gas generating combustion means,
The heat exchanger is
A substantially cylindrical casing having a first inlet and a first outlet and allowing the first fluid to flow substantially axially;
A cylindrical fluid conduit provided substantially coaxially with the casing in the casing,
A first tubular space extending in an axial direction is defined between the casing and the conduit, the conduit having a second inlet and a second outlet for allowing the first fluid to flow substantially axially, and One tubular space has a third inlet and a third outlet to allow the first fluid to flow substantially axially;
Comprising at least one screw tube comprising a finned or corrugated tube;
The screw tube is disposed coaxially with the first tubular space, and has a fourth inlet and a fourth outlet through which the second fluid flows in the finned or corrugated tube. Characteristic combination.
請求項20に記載の組合せにおいて、
上記導管を通る上記第1流体の流れを調整可能に絞る第1絞り手段および上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを調整可能に絞る第2絞り手段の少なくとも1つを更に備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 20,
It further comprises at least one of first restricting means for adjusting the flow of the first fluid passing through the conduit and second restricting means for adjusting the flow of the first fluid passing through the first tubular space. A combination characterized by
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または上記第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、好ましくは上記第3入口または上記第3出口の近傍に配置された第2蝶形弁からなることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The first throttle means preferably comprises a first butterfly valve disposed in the vicinity of the second inlet or the second outlet, and the second throttle means is preferably the third inlet or the third outlet. A combination characterized by comprising a second butterfly valve disposed in the vicinity of.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記第1絞り手段は、好ましくは上記第2入口または上記第2出口の近傍に配置された第1蝶形弁からなり、上記第2絞り手段は、上記第1管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The first throttle means is preferably a first butterfly valve disposed in the vicinity of the second inlet or the second outlet, and the second throttle means is a plane corresponding to the cross section of the first tubular space. Bypass having a general dimension and substantially impeding the flow of the first fluid through the first tubular space from a heating position that does not substantially impede the flow of the first fluid through the first tubular space. A combination characterized by being arranged to be displaced to a position.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記第1絞り手段および上記第2絞り手段は、第1および第2の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第3および第4の開口が設けられた1つまたは2つの可動板とを備え、
上記静止板は、上記第2および第3の入口または出口を妨げて、上記導管および上記第1管状空間を通る上記第1流体の流れが、夫々、上記静止板内の上記第1および第2の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、上記第3の開口が上記第1の開口に一致し且つ上記第4の開口が上記第2の開口に一致しない上記静止板の上のバイパス位置から、第4の開口が第2の開口に一致し且つ上記第3の開口が上記第1の開口に一致しない上記静止板の上の加熱位置へ、変位可能、好ましくは回転可能に配置されていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The first diaphragm means and the second diaphragm means include a stationary plate fixedly provided with first and second openings, and one or two stationary holes provided with third and fourth openings. With a movable plate,
The stationary plate prevents the second and third inlets or outlets so that the flow of the first fluid through the conduit and the first tubular space respectively causes the first and second in the stationary plate. The movable plate is disposed on the stationary plate so that the third opening coincides with the first opening and the fourth opening does not coincide with the second opening. Displaceable, preferably rotatable, from the bypass position to a heating position on the stationary plate where the fourth opening coincides with the second opening and the third opening does not coincide with the first opening A combination characterized by being made.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記第1絞り手段および上記第2絞り手段の絞り作用を調整するために、好ましくはモータ作動手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
In order to adjust the squeezing action of the first squeezing means and the second squeezing means, the combination preferably further comprises motor operating means.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記絞り手段と上記モータ駆動手段とは、上記第2入口および上記第3入口を通る上記第1流体の流量を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The throttle means and the motor driving means can obtain the flow rate of the first fluid passing through the second inlet and the third inlet substantially arbitrarily between a maximum value and a minimum value. A combination characterized by that.
請求項26に記載の組合せにおいて、
上記最大値は実質的に零であることを特徴とする組合せ。
The combination of claim 26.
A combination characterized in that the maximum value is substantially zero.
請求項21に記載の組合せにおいて、
同心に配置された2つ以上の螺管を備え、互いに隣接する螺管が半径方向に隔たって、軸方向に延びる第2の管状空間が上記互いに隣接する螺管の間にできていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
It has two or more screw tubes arranged concentrically, the adjacent screw tubes are separated from each other in the radial direction, and a second tubular space extending in the axial direction is formed between the adjacent screw tubes. Characteristic combination.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記導管の外面は、上記外面に隣接する螺管から半径方向に隔たって、上記外表面と上記隣接する螺管との間に、軸方向に延在する第3管状空間ができていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The outer surface of the conduit has a third tubular space extending in the axial direction between the outer surface and the adjacent screw tube, spaced radially from the screw tube adjacent to the outer surface. Characteristic combination.
請求項28に記載の組合せにおいて、
上記第2管状空間および上記第3管状空間の半径方向の寸法は、上記第1管状空間を通る所定流量の上記第1流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
The combination of claim 28,
The radial dimensions of the second tubular space and the third tubular space are such that a predetermined pressure loss is obtained with respect to the first fluid at a predetermined flow rate passing through the first tubular space. Characteristic combination.
請求項29に記載の組合せにおいて、
上記第2管状空間および上記第3管状空間の半径方向の寸法は、上記第1管状空間を通る所定流量の上記第1流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
30. The combination of claim 29,
The radial dimensions of the second tubular space and the third tubular space are such that a predetermined pressure loss is obtained with respect to the first fluid at a predetermined flow rate passing through the first tubular space. Characteristic combination.
請求項21に記載の組合せにおいて、
螺管の互いに隣接する個々の巻体は互いに軸方向に間隔が開けられて、上記隣接する巻体の間に、螺旋状に延在する空間が設けられていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
A combination characterized in that the individual windings adjacent to each other of the screw tube are spaced apart from each other in the axial direction, and a space extending spirally is provided between the adjacent windings.
請求項21に記載の組合せにおいて、
同心に配置された3つ以上の螺管を備え、上記螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第3の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第2の流体の流量が、上記第2流体の第4入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
Three or more screw tubes arranged concentrically, and the inner diameter of the finned tube constituting the screw tube is preferably the same, and the third throttling means is located radially inward from the outermost screw tube. In a tube constituting a certain screw tube, it is provided to compensate for a short length compared to the outermost screw tube and increase the pressure loss, and as a result, the second fluid passing through all the screw tubes. The flow rate is substantially the same for a predetermined uniform pressure at the fourth inlet of the second fluid.
請求項33に記載の組合せにおいて、
上記第3の絞り手段は、上記第2流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成されていることを特徴とする組合せ。
The combination of claim 33,
The combination characterized in that the third throttling means is configured by reducing the cross-sectional area of the flow of the second fluid with respect to the inner cross-sectional area of the tube.
請求項34に記載の組合せにおいて、
入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとを更に備え、上記入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとは、上記ヘッダーチューブの対応する連通開口部を介して、それぞれ全管の上記第4入口と上記第4出口とに流体で繋がっていて、上記流れ断面積の減少は、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブの少なくともにおける上記連通開口部の減少寸法によって、構成されていることを特徴とする組合せ。
The combination of claim 34,
An inlet header tube and an outlet header tube, wherein the inlet header tube and the outlet header tube are respectively connected to the fourth inlet and the fourth outlet of the whole tube through corresponding communication openings of the header tube. The flow cross-sectional area is reduced by a reduced dimension of the communication opening in at least the inlet header tube and the outlet header tube.
請求項21に記載の組合せにおいて、
螺管は、互いに同じピッチで隣接して延在する2つ以上の螺旋状に巻いたフィン付きチューブを備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The screw tube comprises two or more spirally wound finned tubes extending adjacent to each other at the same pitch.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記第2流体と第3流体との間および上記第2流体と周辺機器との間の少なくとも一方で熱交換を行わせるとともに上記第4出口と連通する熱交換手段と、
上記熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、
上記測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、
上記第1絞り手段と上記第2絞り手段の調整を制御すると共に、上記信号を受信するようになっている第1制御手段とを
更に備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
Heat exchange means for performing heat exchange between at least one of the second fluid and the third fluid and between the second fluid and a peripheral device and communicating with the fourth outlet;
Measuring means for measuring the heat exchange rate of the heat exchange means;
Signal output means for outputting a signal representing the result measured by the measurement means;
The combination further comprising first control means for controlling the adjustment of the first diaphragm means and the second diaphragm means and receiving the signal.
請求項21に記載の組合せにおいて、
上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように、上記第1絞り手段の調整を制御する第2制御手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 21,
The combination further comprising second control means for controlling adjustment of the first throttle means so that the throttle effect is minimized when the combustion means is started.
請求項20に記載の組合せにおいて、
上記排気ガス発生燃焼手段は、天然ガス燃焼タービンと、ガソリンまたはディーゼル油または天然ガスを用いる内燃機関と、加熱炉と、バーナーと、焼却炉とを有する群の中から選択されることを特徴とする組合せ。
The combination according to claim 20,
The exhaust gas generating combustion means is selected from the group consisting of a natural gas combustion turbine, an internal combustion engine using gasoline or diesel oil or natural gas, a heating furnace, a burner, and an incinerator. Combination to do.
請求項1乃至16のいずれか1つに記載の熱交換器の製造方法であって、
第1長さのフィン付きまたは波付きチューブを具備するステップと、
実質上円筒状の面をもつ本体を具備するステップと、
上記チューブと上記円筒状の面とを相対回転させる回転手段を具備するステップと、
上記円筒状の面に当接する上記チューブの導入部分を配置するステップと、
上記第1長さのチューブが上記円筒状の面上に螺旋状に巻かれて第1の螺管が形成されるように、上記円筒状の面と上記チューブの導入部とを相対回転させるステップとを
備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
A method of manufacturing a heat exchanger according to any one of claims 1 to 16,
Providing a fin or corrugated tube of a first length;
Providing a body having a substantially cylindrical surface;
Comprising a rotating means for relatively rotating the tube and the cylindrical surface;
Placing the tube introduction portion in contact with the cylindrical surface;
A step of relatively rotating the cylindrical surface and the introduction portion of the tube so that the first length of the tube is spirally wound on the cylindrical surface to form a first screw tube; A method for manufacturing a heat exchanger, comprising:
請求項40に記載の熱交換器の製造方法において、
スペーシング手段を具備するステップと、
上記スペーシング手段を第1螺管に取り付けるステップと、
第2長さのフィン付きまたは波付きチューブを具備するステップと、
上記スペーシング手段に当接する上記第2長さのフィン付きチューブの導入部分を配置するステップと、
上記第1螺管と上記第2長さのチューブの導入部とを相対回転させ、上記第2長さのチューブを上記スペーシング手段上で螺旋状に巻いて、上記第1螺管から半径方向に間隔を開けて第2螺管を形成するステップとを
更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
In the manufacturing method of the heat exchanger of Claim 40,
Providing a spacing means;
Attaching the spacing means to the first screw tube;
Providing a second length finned or corrugated tube;
Placing an introduction portion of the second length of finned tube that abuts the spacing means;
The first screw tube and the introduction portion of the second length tube are rotated relative to each other, and the second length tube is spirally wound on the spacing means. And a step of forming a second screw tube at a distance from each other.
請求項40に記載の熱交換器の製造方法において、
上記螺管を上記本体に固定するステップと、
上記本体および上記螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを
更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
In the manufacturing method of the heat exchanger of Claim 40,
Fixing the screw tube to the body;
And a step of annealing and heat-treating the main body and the screw tube.
請求項41に記載の熱交換器の製造方法において、
上記第2螺管を上記本体と上記第1螺管との少なくとも一方に固定するステップと、
上記本体と上記第1螺管と上記第2螺管とに焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
In the manufacturing method of the heat exchanger of Claim 41,
Fixing the second screw tube to at least one of the main body and the first screw tube;
A method of manufacturing a heat exchanger, further comprising the step of annealing and heat-treating the main body, the first screw tube, and the second screw tube.
JP2003542853A 2001-11-09 2002-11-07 Heat exchanger Pending JP2005509125A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200101661 2001-11-09
PCT/DK2002/000748 WO2003040641A1 (en) 2001-11-09 2002-11-07 A heat exchanger, combination with heat exchanger and method of manufacturing the heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005509125A true JP2005509125A (en) 2005-04-07

Family

ID=8160821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003542853A Pending JP2005509125A (en) 2001-11-09 2002-11-07 Heat exchanger

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1454107A1 (en)
JP (1) JP2005509125A (en)
CN (1) CN1585884A (en)
BR (1) BR0213998A (en)
CA (1) CA2466564A1 (en)
WO (1) WO2003040641A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013505415A (en) * 2009-08-18 2013-02-14 デイバシガマニ,シュリダール Coil tube heat exchanger for tankless hot water system
JP2014059136A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co Kg Heat transfer unit
JP2014059135A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co Kg Heat exchanger
JP2015511291A (en) * 2012-02-16 2015-04-16 エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー Steam generator, steam generation system, waste heat recovery device, and internal combustion engine
JP2018009765A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas flow adjusting method for boiler, boiler, and power generation system

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7293603B2 (en) 2004-11-06 2007-11-13 Cox Richard D Plastic oil cooler
AU2006275170B2 (en) * 2005-07-29 2010-11-25 Linde Aktiengesellschaft Coiled heat exchanger having different materials
DE202006017609U1 (en) * 2006-11-16 2008-03-27 Rehau Ag + Co Heat exchanger
CN100592018C (en) * 2007-12-19 2010-02-24 浙江台州双博能源技术有限公司 Hot water heat converter and central air conditioner using the same
KR20190004687A (en) * 2010-01-21 2019-01-14 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 Heat exchanger and method of operating a heat exchanger
FR2962529B1 (en) * 2010-07-08 2014-03-28 Airflux INDEPENDENT THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE FOR TRANSFERRING HEAT FROM OIL TO WATER
EP2431702B1 (en) * 2010-09-21 2020-10-28 GE Renewable Technologies Air-cooled motor-generator and method for operating such a motor-generator
GB2483912B (en) * 2010-09-24 2017-08-23 Clay Alister Recuperated micro gas turbine
CN102313404B (en) * 2011-09-05 2013-06-05 华北电力大学 Condenser with liquid separation type spiral tube structure
CN102538387A (en) * 2011-11-22 2012-07-04 张周卫 Liquefied natural gas (LNG) low temperature liquefied three-level refrigeration spiral wound tube type heat exchanger
CN102538388B (en) * 2011-11-24 2014-04-16 张周卫 Three-stream spiral wound type heat exchange equipment for secondary refrigeration and low-temperature liquefaction of LNG (liquefied natural gas)
CN102455113B (en) * 2011-11-25 2014-04-16 张周卫 Liquefied natural gas (LNG) low-temperature liquefied primary refrigerating four-stream spiral twined pipe type heat exchange equipment
DE102012204126A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Steam generator for a Rankine process
JP5769675B2 (en) * 2012-08-10 2015-08-26 フタバ産業株式会社 Exhaust heat recovery device
DE102013201465A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Heat exchanger of an internal combustion engine
US20160341497A1 (en) * 2014-02-17 2016-11-24 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Heat exchanger
CN103940087B (en) * 2014-04-09 2017-04-05 西安交通大学 A kind of narrow gap oblateness dual coil pipes entirety condensing boiler
US9777963B2 (en) * 2014-06-30 2017-10-03 General Electric Company Method and system for radial tubular heat exchangers
CN105277021A (en) * 2014-07-18 2016-01-27 上海交通大学 Coaxial wound heat exchanger
CN104215098A (en) * 2014-09-16 2014-12-17 张家港市华菱化工机械有限公司 Heat exchanger for polypropylene chemical process
CN105277007B (en) * 2015-09-28 2017-05-03 广州罗杰韦尔电气有限公司 Control system and method for graphite condenser
CN105444593A (en) * 2015-12-16 2016-03-30 南京正源搪瓷设备制造有限公司 PTFE (Polytetrafluoroethylene) heat exchanger
WO2017220209A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-28 Linde Aktiengesellschaft Coiled heat exchanger having dummy tube layer between the core tube and the innermost tube layer
IT201600077849A1 (en) * 2016-07-25 2018-01-25 Gruppo Cimbali Spa Device for heating fluids continuously.
JP6622688B2 (en) * 2016-12-26 2019-12-18 本田技研工業株式会社 Heat exchanger
GB2561855A (en) * 2017-04-25 2018-10-31 Linde Aktiengesellshcaft Heat exchanger and method for operating a heat exchanger
DE102017209725A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Device for heat recovery from a heating fluid
KR101811429B1 (en) * 2017-07-04 2017-12-21 주식회사 누리플랜 White smoke and smog eliminating apparatus
IT201700081975A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-19 Calini Donatella AN ENERGY PRODUCTION SYSTEM FOR EXTERNAL COMBUSTION TURBINES
US11644246B2 (en) 2017-11-29 2023-05-09 Condevo S.P.A. Heat exchange cell and method
CN108800992A (en) * 2018-06-26 2018-11-13 芜湖精达机械制造有限公司 A kind of heat exchanger improving heat exchanger effectiveness
CN109000493A (en) * 2018-08-27 2018-12-14 瑞安市阀门厂 Compact high efficient vertical heat exchanging device
CN110332829B (en) * 2019-04-03 2020-07-31 新乡北新建材有限公司 Novel heat exchanger structure of gypsum board
CN111473676B (en) * 2020-06-28 2020-11-27 领航产业技术研究院(山东)有限公司 Fixed cylinder type water cooling device
CN111780611B (en) * 2020-07-30 2022-03-15 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) Subregion flow self-adjusting heat exchanger
CN112197625B (en) * 2020-09-30 2022-05-06 中国航空发动机研究院 Central air intake heat exchanger for high-speed air-breathing engine
CN112781405B (en) * 2021-01-25 2023-03-24 四川空分设备(集团)有限责任公司 High-efficient compact heat exchanger of multichannel formula
US11530645B2 (en) * 2021-02-17 2022-12-20 Pratt & Whitney Canada Corp. Fluid cooler for a gas turbine engine
CN113566607A (en) * 2021-06-17 2021-10-29 江苏格安德环保工程科技有限公司 Gas heat exchanger with internal baffle plate
CN113939373B (en) * 2021-09-06 2023-05-30 无锡微研股份有限公司 Feeding sub-die and fin die
CN114109533B (en) * 2021-10-27 2024-02-02 合肥通用机械研究院有限公司 Efficient gas turbine rotor air cooler and leakage-proof control method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1885267A (en) * 1929-10-28 1932-11-01 Kalfus Victor Fluid heating device
US3392777A (en) * 1966-04-22 1968-07-16 Vapor Corp Heat exchanger
DE1551527A1 (en) * 1967-10-27 1970-04-23 Schmoele Metall R & G Heat exchanger for cooling or heating a fluid
US3639963A (en) * 1969-10-08 1972-02-08 Vapor Corp Method of making a heat exchanger coil assembly
US4371027A (en) * 1975-09-10 1983-02-01 Jacobsen Orval E Economizer with an integral gas bypass
DE2826411C3 (en) * 1978-06-16 1981-09-10 R. & G. Schmöle Metallwerke GmbH & Co KG, 5750 Menden Device for heat exchange with a cylindrical container closed with a lid at each end
US4321963A (en) * 1979-07-05 1982-03-30 Solar Unlimited, Inc. Single layer volute heat exchanger
IT8121694V0 (en) * 1981-05-08 1981-05-08 Cappellini Roberto STRUCTURE OF HEAT EXCHANGER PARTICULARLY FOR HEAT PUMPS.
EP0351247A3 (en) * 1988-07-15 1990-04-25 Roberts, E. Dawson Recovery of heat from flue gases
CA2264186A1 (en) * 1999-03-03 2000-09-03 Easton Bennett Heat exchanger for a motor vehicle exhaust
CN2404087Y (en) * 2000-01-26 2000-11-01 淮阴辉煌太阳能有限公司 Assembled spiral sleeve heat exchanger

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013505415A (en) * 2009-08-18 2013-02-14 デイバシガマニ,シュリダール Coil tube heat exchanger for tankless hot water system
JP2015511291A (en) * 2012-02-16 2015-04-16 エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー Steam generator, steam generation system, waste heat recovery device, and internal combustion engine
JP2014059136A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co Kg Heat transfer unit
JP2014059135A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co Kg Heat exchanger
JP2018009765A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas flow adjusting method for boiler, boiler, and power generation system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003040641A1 (en) 2003-05-15
BR0213998A (en) 2004-09-08
CA2466564A1 (en) 2003-05-15
CN1585884A (en) 2005-02-23
EP1454107A1 (en) 2004-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005509125A (en) Heat exchanger
US20050133202A1 (en) Heat exchanger, combination with heat exchanger and method of manufacturing the heat exchanger
JP4032366B2 (en) Heat exchanger
JP7275110B2 (en) continuous spiral baffle heat exchanger
JP5539543B2 (en) High temperature fluid generator including condensing heat exchanger
KR101317373B1 (en) Heat exchanger
US4589374A (en) Spiral corrugated corrosion resistant heat exchanger
JP6482641B2 (en) Method for manufacturing a set of heat exchange cells and set of heat exchange cells thus obtained
JP2013518241A5 (en)
Ho et al. Performance of a compact, spiral coil heat exchanger
CN111442666A (en) Heat exchange tube, heat exchanger and hot water equipment
EP0203104A1 (en) Boiler having improved heat absorption
JP4862492B2 (en) Heat exchanger and water heater
CA1052765A (en) Heat exchanger
KR100363719B1 (en) Spiral Wound Heat Transferring Equipment on the Single Passage for the Super-heater
CN212179644U (en) Heat exchange tube, heat exchanger and hot water equipment
RU2735768C1 (en) Heat recuperation device
CN216795321U (en) Gas phase material induction heating device
CN112577198B (en) Burner assembly, heat exchanger assembly and hot water equipment
US3934574A (en) Heat exchanger
JP2003028583A (en) Heat exchanger
JP2694894B2 (en) Heat exchanger
CN115807703A (en) Exhaust muffler
KR19990032447U (en) Heat exchanger to increase the turbulence of the heat medium
JP2010127514A (en) Heat exchanger and water heating apparatus