JP2011017484A

JP2011017484A - 凝縮装置

Info

Publication number: JP2011017484A
Application number: JP2009162286A
Authority: JP
Inventors: Tsubasa Oshima; 翼大島; Hiroyuki Otsuka; 裕之大塚; Hirotoshi Yanagi; 浩敏柳
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】凝縮室内の非凝縮性ガスが殆ど残るのを防止し得る凝縮装置を提供する。
【解決手段】側壁部上部に蒸気の流入口Ｅが設けられるとともに非凝縮性ガスの排出通路を形成するガス排出用筒状部材６が上壁部１ｂ中央位置にて上下方向で設けられてなる凝縮室４内に且つ当該ガス排出用筒状部材６の両側空間内および下部空間内に、多数の伝熱管５が水平方向で配置されてなる凝縮装置であって、凝縮室４内のガス排出用筒状部材６の下端開口部である排出口６ｃの下方位置で且つ非凝縮性ガスが滞留する部分に、逆Ｖ字形状でもって、伝熱管が配置されない非凝縮性ガスの排出用案内通路１１を配置したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば多段フラッシュ造水装置に設けられる凝縮装置に関するものである。

造水装置として多段フラッシュ式のものがある。この多段フラッシュ造水装置は、例えば海水を加熱するとともにこの加熱された海水を減圧された複数の蒸発室に順次導き多段にてフラッシュ蒸発をさせ、そしてこの蒸気を凝縮装置に導き真水を得るようにしたものである。

通常、凝縮装置は、胴部であるケーシング内に多数の伝熱管が水平方向に並置されたもので、ケーシング内には被冷却流体である蒸気が導かれるとともに、伝熱管内には冷却流体としての海水が流されるように構成されている。

ところで、ケーシング内の略全面に亘って伝熱管が配置されているとともに、海水には非凝縮性ガスが含まれているため、通常、凝縮装置には、非凝縮性ガスを排出するためのベント管が具備されている。

ところで、ケーシング内には、多数の伝熱管がびっしりと配置されているため、どうしても澱み部ができてしまい、したがって非凝縮性ガスがケーシング内に滞り、伝熱性能の低下に繋がってしまう。

このような伝熱性能の低下を防ぐものとして、伝熱管のうち、澱み部に配置されている伝熱管を、非凝縮性ガスを外部に取り出すためのガス抽出管に置き換えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０７２８４号公報

しかし、上述したように、澱み部に配置された伝熱管の替わりに、ガス抽出管を配置したとしても、管自体は以前のように存在しており、したがって澱み部がある程度残ってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、非凝縮性ガスが殆ど残るのを防止し得る凝縮装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の凝縮装置は、側壁部上部に流体の流入口が設けられるとともに非凝縮性流体の排出通路を形成する流体排出用筒状部材が上壁部中央位置にて上下方向で設けられてなる凝縮室内に且つ当該流体排出用筒状部材の両側空間内および下部空間内に、多数の伝熱管が水平方向で配置されてなる凝縮装置であって、
上記凝縮室内の流体排出用筒状部材の下端開口部の下方位置で且つ非凝縮性流体が滞留する部分に、逆Ｖ字形状でもって、伝熱管が配置されない非凝縮性流体の排出用案内通路を配置したものである。

上記構成によると、凝縮室内の流体排出用筒状部材の下端開口部の下方位置における非凝縮性流体が滞留する部分に、伝熱管が配置されない逆Ｖ字形状の排出用案内通路を設けたので、非凝縮性流体がその排出用案内通路を介して容易に流体排出用筒状部材内に移動するため、非凝縮性流体が滞留するのを防止することができる。

本発明の実施例に係る凝縮装置の概略構成を示す断面図である。同凝縮装置の概略構成を示す平面図である。同凝縮装置の作用を説明するための数値シミュレーションの結果を示す図である。同凝縮装置の作用を説明するための数値シミュレーションの結果を示す要部拡大図である。伝熱管を抜いた場合と抜かない場合とにおける凝縮室での排出流量と非凝縮性ガス体積とを比較したグラフである。伝熱管を抜いた場合と抜かない場合とにおける凝縮室での排出流量と蒸気の凝縮率とを比較したグラフである。

以下、本発明の実施の形態に係る凝縮装置を具体的に示した実施例に基づき説明する。
本実施例に係る凝縮装置は、多段フラッシュ造水装置に設けられてフラッシュ蒸発された蒸気［流体の一例であり、正確には、蒸気に微量の窒素、二酸化炭素などの非凝縮性ガス（非凝縮性流体）としての空気などが含まれている］を導くとともに冷却水により凝縮させて真水を得るための凝縮装置について説明する。

この凝縮装置は、図１および図２に示すように、直方体状のケーシング（容器本体である）１内が左右位置で且つ底壁部（水平部と両側傾斜部とからなる逆台形状に形成されている）１ａから立設された２つの板状の仕切り壁２により三分割されて、両側に蒸気の流入通路３が形成されるとともに中央に伝熱管５が多数水平方向で配置された横断面が矩形状（具体的には、正方形または高さよりも幅が長い長方形にされている）の凝縮室４が形成されたもので、さらに凝縮室４の上壁部１ｂの中央には非凝縮性ガスを排出する（抜き出す）ためのガス排出用筒状部材（流体排出用筒状部材の一例で、以下、単に筒状部材といい、具体的に言えば、ベント管である）６が設けられている。また、凝縮室４の手前側および向こう側（手前側および向こう側を前後方向と称す）には、側壁部１ｃが設けられて、その外側に冷却水の流入室７および流出室（各室はヘッダ室ともいえる）８が配置されている。なお、図２に示すように、上記筒状部材６の平面視形状は細長い矩形状にされており、すなわち狭い所定の開口幅Ｗでもってケーシング１における凝縮室４の略全長（長手方向：Ｌ）に亘って設けられている。なお、ケーシング１の凝縮室４の左右に設けられた流入通路３には、液分捕集用のデミスター９が配置されている。

具体的には、図１に示すように、ケーシング１の底壁部１ａから立設された仕切り壁（側壁部に相当する）２の上端は凝縮室４の上下方向（高さ方向）において略中間位置となるようにされてその上部の連通部分（流入通路と凝縮室との連通部分である）が流入口Ｅとされ、筒状部材６については、ケーシング１の上壁部１ｂを挿通するように設けられ、またその上端開口部は上壁部１ｂから適当な抜出し高さ位置となるようにされるとともに、下端開口部すなわち排出口６ｃは凝縮室４の上下方向（高さ方向）において略中間位置となるようにされている。言い換えれば、仕切り壁２の上端と筒状部材６の排出口６ｃとは、略同一高さとなるようにされている。

また、上記筒状部材６は、左右一対の側壁材６ａと、前後の端壁材６ｂとにより構成されるとともに、両側壁材６ａ，６ａは、その下端である排出口６ｃから所定高さ分については外側に広がるように、つまりラッパ状（末広がり形状）にされている。

さらに、上記凝縮室４内の筒状部材６の下端開口部すなわち排出口６ｃの下方位置には、逆Ｖ字形状でもって伝熱管が配置されない非凝縮性ガスの排出用案内通路１１が形成されている。なお、この排出用案内通路１１の頂部は、排出口６ｃの中央に位置するように設けられる。

このように、排出口６ｃの直ぐ下方位置に、伝熱管が配置されない逆Ｖ字形状のガスの排出用案内通路１１を設けたので、非凝縮性ガスがスムーズに筒状部材６内に移動して凝縮室４外に排出される。

以下、この排出用案内通路１１について詳しく説明する。
ところで、筒状部材６の下端の排出口６ｃの下方位置に逆Ｖ字形状でもって伝熱管が配置されない排出用案内通路１１を形成したのは下記に示す知見を得たからである。

すなわち、本発明者等は、凝縮室４内における蒸気流（気体の流れ）のシミュレーションを行ったところ、筒状部材６の下端開口部である排出口６ｃ下方位置（下部近傍）での非凝縮性ガスの流れが、他の部分よりも滞留が大きくなっていることが分かったからである。

シミュレーションの結果を、図に示すと、図３および図４のようになる。なお、図３は筒状部材６の中心から右側半分を示したもので、図４は図３の排出口近傍Ａの拡大図である。図３および図４中、矢印の方向がガスの流れ方向を示すとともに、その長さが流れの強さを表わしている。

なお、シミュレーションの条件は、下記に示す表１の通りである。

図３および図４から、筒状部材６の排出口６ｃ近傍において、その末広がり状の壁面に沿って斜め下方に非凝縮性ガスの滞留部分Ｂが形成されているのが分かる。すなわち、この滞留部分Ｂの上側および下側からの流れにより、この部分に非凝縮性ガスが滞留しており、その周囲の部分Ｃでの流れの速度が、非常に弱くなっていることが分かる。なお、流れが左右対称であるため、全体としては、非凝縮性ガスの滞留部分Ｂが逆Ｖ字形状になっている。

したがって、この蒸気の滞留部分Ｂを無くせば、つまり、この滞留部分Ｂの伝熱管を取り除くことにより、この部分での非凝縮性ガスが筒状部材６内にスムーズに移動して（案内されて）外部に排出されることになる。

なお、上記用排出用案内通路１１自体の幅は、例えば伝熱管１本分程度の幅にされており、さらに滞留部分Ｂに対応する逆Ｖ字形状の全体的な範囲（寸法）としては、その左右の長さＤは２．５Ｗ〜３．０Ｗの範囲が好ましく、またその高さＨは１．０Ｗ〜１．５Ｗの範囲が好ましい。

ここで、逆Ｖ字形状の排出用案内通路１１を設けた場合と設けない場合とで、すなわち伝熱管を抜いた場合と抜かない場合とで、筒状部材６からの排出流量（ベント流量ともいう）と滞留している非凝縮性ガス体積とを比較した結果を図５に示し、また同じく、排出流量と蒸気の凝縮率とを比較した結果を図６に示す。どちらの場合も、排出用案内通路１１を設けた方が、設けない場合よりも、向上しているのが分かる。つまり、図５においては、少ない排出流量（ベント流量）でも凝縮室４内に残っている非凝縮性ガスの体積が少なくなっており、また図６においては、蒸気の凝縮率が向上していることがよく分かる。

このように、凝縮室４内の筒状部材６の排出口６ｃの下方位置に、つまり、非凝縮性ガスの滞留部分Ｂに、伝熱管５が配置されない逆Ｖ字形状の排出用案内通路１１を設けたので、非凝縮性ガスが滞留するのを防止する（改善する）ことができる。

Ｂ滞留部分
１ケーシング
３流入通路
４凝縮室
５伝熱管
６ガス排出用筒状部材
１１排出用案内通路

Claims

側壁部上部に流体の流入口が設けられるとともに非凝縮性流体の排出通路を形成する流体排出用筒状部材が上壁部中央位置にて上下方向で設けられてなる凝縮室内に且つ当該流体排出用筒状部材の両側空間内および下部空間内に、多数の伝熱管が水平方向で配置されてなる凝縮装置であって、
上記凝縮室内の流体排出用筒状部材の下端開口部の下方位置で且つ非凝縮性流体が滞留する部分に、逆Ｖ字形状でもって、伝熱管が配置されない非凝縮性流体の排出用案内通路を配置したことを特徴とする凝縮装置。