JP2007198700A - 多重効用型造水装置用蒸発器 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱管束の管ピッチ等のレイアウトを代えることなく、必要最小限の海水流量で伝熱管表面の液膜を保持して、ドライスポット発生および伝熱管表面の液膜厚さが必要以上に厚くなることによる伝熱性能低下を防止する。
【解決手段】多重効用型造水装置用蒸発器は、ケーシング11と、ケーシング11に収容されかつ多段および多列に配列されている複数の伝熱管21よりなる伝熱管束12と、伝熱管束にその上方から海水を散布するノズル13とを備えている。ケーシング11内における伝熱管束12の両側方に、飛散液滴を集めて伝熱管束に戻す回収部材14がそれぞれ配置されている。
【選択図】図１
【解決手段】多重効用型造水装置用蒸発器は、ケーシング11と、ケーシング11に収容されかつ多段および多列に配列されている複数の伝熱管21よりなる伝熱管束12と、伝熱管束にその上方から海水を散布するノズル13とを備えている。ケーシング11内における伝熱管束12の両側方に、飛散液滴を集めて伝熱管束に戻す回収部材14がそれぞれ配置されている。
【選択図】図１
Description
この発明は、例えば、海水から淡水を造水するために用いられる多重効用型造水装置用蒸発器に関する。
多重効用型造水装置は、コンパクトで効率的な装置として注目されている。従来、多重効用型造水装置は比較的小型の造水装置に限られていた。しかしながら、近年、多重効用型造水装置の大型化が進み、これまでフラッシュ型が主に採用されていた中規模クラスの造水装置は多重効用型に取って代わりつつある。
多重効用型造水装置では、蒸発器伝熱管の管外側に海水を散布し、管内に供給した蒸気の凝縮潜熱を利用して伝熱管表面で液膜沸騰によって蒸気を発生させるものである。一方、管外側海水の蒸発潜熱によって管内側の蒸気（前段の効用で発生させた蒸気）を凝縮させて生産水を得る。
多重効用型造水装置（特に水平伝熱管式多重効用型造水装置）の特徴は、管外側が液膜沸騰熱伝達であり、非常に高い総括伝熱係数が得られること、また、管内外の熱交換がそれぞれ一定の温度下（飽和温度）で行われるため多段フラッシュ型造水装置と比べて温度差を効率的に利用できることである。
しかしながら、伝熱管に散布された海水が不均一な場合、液膜厚さの厚い部分では熱抵抗が増加し、熱伝達率が低下する。一方、海水散布量が少なく液膜の薄い部分では熱抵抗が減少し、熱伝達率が上昇するが、沸騰によってさらに液膜が薄くなり、液膜が破れて乾燥部分（ドライスポット）が生じた場合には熱伝達率が急激に低下し十分な性能を得ることができない可能性がある。
従来、この種の蒸発器としては、ケーシングと、ケーシングに収容されかつ多段および多列に配列されている複数の伝熱管よりなる伝熱管束と、伝熱管束にその上方から海水を散布する散布手段とを備えているものが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
この種の蒸発器では、伝熱管束を流下する液膜蒸発では、海水が下段の伝熱管に流下するにつれて、液膜流量が少なくなり、伝熱管外での流下液膜の蒸発と沸騰気泡の破裂による液滴飛散や、発生蒸気に飛散海水が同伴するため、液膜が破断し易くなり、海水膜流の分布は不均一になる。そして、液膜が破れて伝熱管表面にドライスポットが発生する。伝熱管束下段に位置する伝熱管ほど十分な液膜が形成され難く、液膜破断してドライスポットが発生し易い。発生した蒸気は、伝熱管束中心から両側に向かって流れるため、伝熱管束下段に位置する伝熱管のうち、とくに外側に近い伝熱管ほどドライスポットが発生し易い。
蒸発器の大型化を考える場合、液滴の飛散を抑えるためには伝熱管ピッチを大きくし、蒸気の流速を飛散限度流速以下にする必要があるが、これだとイニシャルコストアップにつながり現実的ではない。
飛散したロス分をまかなうため初期供給海水量を多くすることはポンプ動力増大につながり、また伝熱管表面での液膜厚さが必要以上に厚くなると、伝熱抵抗となり、性能低下につながる。
特開２００３−１９０７０１号公報
実開昭６３−１６０９９６号公報
この発明の目的は、伝熱管束の管ピッチ等のレイアウトを代えることなく、必要最小限の海水流量で伝熱管表面の液膜を保持することが可能であり、ドライスポット発生および伝熱管表面の液膜厚さが必要以上に厚くなることによる伝熱性能低下を防止し、もって、伝熱管束幅方向および高さ方向ともに大型化が可能になり、イニシャルコスト削減につながる多重効用型造水装置用蒸発器を提供することにある。
この発明による多重効用型造水装置用蒸発器は、ケーシングと、ケーシングに収容されかつ多段および多列に配列されている複数の伝熱管よりなる伝熱管束と、伝熱管束にその上方から海水を散布する散布手段とを備えている多重効用型造水装置用蒸発器において、ケーシング内における伝熱管束の両側方に、飛散液滴を集めて伝熱管束に戻す回収部材がそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
この発明による多重効用型造水装置用蒸発器では、伝熱管束から外側に飛散した液滴は回収部材により集められて再度伝熱管束に戻される。したがって、伝熱管束の管ピッチ等のレイアウトを代えることなく、必要最小限の海水流量で伝熱管表面の液膜を保持することが可能であり、ドライスポット発生および伝熱管表面の液膜厚さが必要以上に厚くなることによる伝熱性能低下を防止することができ。このことは、伝熱管束幅方向および高さ方向ともに大型化が可能になり、イニシャルコスト削減につながる。
さらに、各回収部材が、ケーシング内面から伝熱管束の対応する側の高さの中間に向かって突き出しかつ伝熱管束の対応する側に近づくにしたがって低くなっている傾斜状回収板によって構成されていると、回収部材を簡単な構造でもって安価に製造することができる。
また、伝熱管束両側部の高さの中間に伝熱管無し部がそれぞれ形成されており、各回収部材が、ケーシング内面から伝熱管束の対応する側の伝熱管無し部に向かって突き出している水平状回収トレイよりなり、回収トレイの先端から幅方向中程の部分が伝熱管無し部に進入させられており、回収トレイの底壁に散布孔が形成されていると、回収トレイによって飛散した液滴を確実に集めて伝熱管束の内側の部分まて確実に戻すことができる。
この発明によれば、伝熱管束の管ピッチ等のレイアウトを代えることなく、必要最小限の海水流量で伝熱管表面の液膜を保持することが可能であり、ドライスポット発生および伝熱管表面の液膜厚さが必要以上に厚くなることによる伝熱性能低下を防止し、もって、伝熱管束幅方向および高さ方向ともに大型化が可能になり、イニシャルコスト削減につながる多重効用型造水装置用蒸発器が提供される。
この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。
図１を参照すると、多重効用型造水装置用蒸発器は、内部が低圧に保持されている箱形状ケーシング11と、ケーシング11に収容されている伝熱管束12と、ケーシング11の天井に吊下られているスプレイノズル13と、ケーシング11内における伝熱管束12の両側方にそれぞれ配置されている左右一対の回収部材14とを備えている。
伝熱管束12は、多段および多列格子状に配列されている複数の伝熱管21よりなる。
両回収部材14は、左右の向きは逆であるが、同一構造のものである。各回収部材14は、伝熱管21の全長にそってのびた平坦帯板状回収板31よりなる。回収板31は、ケーシング11内面から伝熱管束12の対応する側の高さの中間に向かって突き出しかつ伝熱管束12の対応する側に近づくにしたがって低くなるように傾斜させらている。
ノズル13から、単位時間当り一定量の海水が伝熱管束12にその上方から散布される。伝熱管21の内部には前段の効用で発生した蒸気が供給される。散布された海水は、多段の伝熱管21を伝って順次流下させられる。海水は伝熱管21表面で液膜蒸発によって蒸気が発生させられる。発生した蒸気は、伝熱管束12の中心からその外側に向かって流れる。蒸気の流れを図１中、矢印Ａで示す。伝熱管束12の内側を流れる蒸気は、流下する海水の一部を同伴する。同伴させられた蒸気と海水は、飛散液滴となって伝熱管束12の外側を下向きに流れる。飛散液滴の流れを図１中、矢印Ｂで示す。伝熱管束12の外側を流れる飛散液滴は回収板31によって集められて再度伝熱管束12まで導かれて戻される。
回収板31の設置位置は、液滴・蒸気の条件（主に温度）、伝熱管21のピッチおよび熱負荷等により、ドライスポットが生じる高さが異なるため、設計条件にしたがい設置位置を変える必要がある。
図２に、回収部材14の変形例が示されている。この変形例による回収部材14は、回収板31と同様に、伝熱管21の全長にそってのびた水平状回収トレイ41よりなる。ケーシング11内面と回収トレイ41下面が交差する隅には垂直状補強板42が当てられている。回収トレイ41の底壁に多数の散布孔43が散在させられるように形成されている。
伝熱管束12両側部の、回収トレイ41の設置レベルと同レベルのところには、伝熱管21を数本除去した伝熱管無し部51が形成されている。回収トレイ41は、ケーシング11内面から伝熱管束12の対応する側の伝熱管無し部51に向かって突き出して、幅方向中程から先端にかけて部分が伝熱管無し部51に進入させられている。
伝熱管束12の外側を流れる飛散液滴は回収トレイ41によって集められて再度伝熱管束12まで導かれて戻される。回収トレイ41下方の伝熱管21は、とくにドライスポットを生じ易く、これに、確実に海水を補給することができる。
12 伝熱管束
13 スプレイノズル
14 回収部材
21 伝熱管
31 回収板
41 回収トレイ
13 スプレイノズル
14 回収部材
21 伝熱管
31 回収板
41 回収トレイ
Claims (3)
- ケーシングと、ケーシングに収容されかつ多段および多列に配列されている複数の伝熱管よりなる伝熱管束と、伝熱管束にその上方から海水を散布する散布手段とを備えている多重効用型造水装置用蒸発器において、ケーシング内における伝熱管束の両側方に、飛散液滴を集めて伝熱管束に戻す回収部材がそれぞれ配置されていることを特徴とする多重効用型造水装置用蒸発器。
- 各回収部材が、ケーシング内面から伝熱管束の対応する側の高さの中間に向かって突き出しかつ伝熱管束の対応する側に近づくにしたがって低くなっている傾斜状回収板によって構成されている請求項１に記載の多重効用型造水装置用蒸発器。
- 伝熱管束両側部の高さの中間に伝熱管無し部がそれぞれ形成されており、各回収部材が、ケーシング内面から伝熱管束の対応する側の伝熱管無し部に向かって突き出している水平状回収トレイによって構成されており、回収トレイの先端から幅方向中程の部分が伝熱管無し部に進入させられており、回収トレイの底壁に散布孔が形成されている請求項１に記載の多重効用型造水装置用蒸発器。
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-
2006
- 2006-01-30 JP JP2006020177A patent/JP2007198700A/ja active Pending
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