JP2012145006A - Thermo compressor and seawater desalination system provided with the same - Google Patents

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JP2012145006A JP2011002771A JP2011002771A JP2012145006A JP 2012145006 A JP2012145006 A JP 2012145006A JP 2011002771 A JP2011002771 A JP 2011002771A JP 2011002771 A JP2011002771 A JP 2011002771A JP 2012145006 A JP2012145006 A JP 2012145006A
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Junji Mizutani
淳二 水谷
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Sasakura Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermo compressor with improved performance.SOLUTION: The thermo compressor is provided with a tubular suction chamber 1 where driven steam flows in an axial direction, and a nozzle 4 positioned inside the suction chamber, equipped with a tubular wall, and which supplies motive steam to the suction chamber. The driven steam S1 is flowed through an outer space A between the outer periphery of the nozzle and the inner wall face of the suction chamber and through the inner space B of the nozzle. The nozzle includes a flow channel through which the motive steam S2 passes. The flow channel is formed in a circular shape that continues inside the wall, extends in the axial direction, and opens on the downstream side.

Description

本発明は、サーモコンプレッサ及びこれを備える海水淡水化装置に関する。   The present invention relates to a thermocompressor and a seawater desalination apparatus including the same.

従来より提案されているスチームエジェクタとしては、例えば、特許文献1に記載のものがある。このスチームエジェクタは、筒状の吸気チャンバーを有しており、この吸気チャンバーの一端部に、口径の小さいスロート部を介して、裾広がりのディフューザを連結している。また、吸気チャンバーの内部には、同軸状に筒状の蒸気ノズルを配置している。そして、蒸気ノズルに駆動蒸気を供給すると、この駆動蒸気は、吸気チャンバーからスロート部に向かって噴出され、ディフューザを通過して排出される。このとき、吸気チャンバーでは、被駆動蒸気が吸引され、駆動蒸気とともにディフューザから排出される。こうして、このスチームエジェクタは、真空排気用のポンプとして機能する。   As a steam ejector proposed conventionally, there exists a thing of patent document 1, for example. This steam ejector has a cylindrical intake chamber, and a diffuser having a wide hem is connected to one end portion of the intake chamber via a throat portion having a small diameter. A cylindrical steam nozzle is coaxially disposed inside the intake chamber. When driving steam is supplied to the steam nozzle, the driving steam is ejected from the intake chamber toward the throat portion, and is discharged through the diffuser. At this time, in the intake chamber, the driven steam is sucked and discharged from the diffuser together with the driving steam. Thus, this steam ejector functions as a pump for evacuation.

特開2002−130200号公報JP 2002-130200 A

ところが、上記のようなスチームエジェクタを、例えば海水淡水化装置のサーモンコンプレッサとして用いる場合、吐出圧力の上昇が海水淡水化装置の蒸発器の伝熱面積の大小に大きな影響を与えることから、圧力の向上が課題となる。すなわち、従来のスチームエジェクタをサーモコンプレッサとして用いる場合には改善の余地があり、性能の向上が望まれていた。   However, when the steam ejector as described above is used as, for example, a salmon compressor of a seawater desalination apparatus, the increase in discharge pressure greatly affects the size of the heat transfer area of the evaporator of the seawater desalination apparatus. Improvement is an issue. That is, there is room for improvement when a conventional steam ejector is used as a thermocompressor, and improvement in performance has been desired.

本発明は、上記問題を解決するためのものであり、性能を向上することが可能なサーモコンプレッサを提供することを目的とする。   The present invention is for solving the above-described problems, and an object thereof is to provide a thermocompressor capable of improving performance.

本発明に係るサーモコンプレッサは、軸線方向に被駆動蒸気が流れる筒状の吸引チャンバーと、前記吸引チャンバーの内部に配置され、筒状の壁を有し、駆動蒸気を前記吸引チャンバーに供給するノズルと、を備え、前記ノズルの外周面と前記吸引チャンバーの内壁面との間の外部空間、及び前記ノズルの内部空間には、前記被駆動蒸気が流され、前記ノズルは、前記駆動蒸気が通過する流路を有し、当該流路は、前記壁の内部で連続する環状に形成され、前記軸線方向に延びて、その下流側で開口するように形成されている。   A thermocompressor according to the present invention includes a cylindrical suction chamber in which driven steam flows in an axial direction, a nozzle that is disposed inside the suction chamber, has a cylindrical wall, and supplies driving steam to the suction chamber The driven steam flows through an outer space between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall surface of the suction chamber and an inner space of the nozzle, and the driving steam passes through the nozzle. The flow path is formed in an annular shape that is continuous inside the wall, and extends in the axial direction so as to open on the downstream side thereof.

この構成によれば、被駆動蒸気を流す吸引チャンバーの内部に、連続する環状の開口を有するノズルを配置し、このノズルから環状の流れとなる駆動蒸気を吐出するようにしている。そのため、環状の流れの外周面及び内周面を流れる被駆動蒸気を効果的に牽引し、流速を増加させることができる。特に、環状に吐出する駆動蒸気は、ノズルと吸引チャンバーとの間の外部空間を流れる被駆動蒸気と、ノズルの内部空間を流れる被駆動蒸気と、の両者に接触しているため、次のような効果を得ることができる。まず、ノズルの内部空間を流れる被駆動蒸気は、その外周をすべて駆動蒸気で囲まれているため、外部空間を流れる駆動蒸気に対してよりも大きい牽引力が作用する。その結果、内部空間を流れる被駆動蒸気はさらに流速が高くなろうとする。こうして、流速が高くなると、その圧力は、外部空間を流れる被駆動蒸気よりも低下するが、このとき、両空間を流れる被駆動蒸気は、環状の駆動蒸気によって分離されているため、相互に接触できない状態にある。その結果、内部空間を流れる被駆動蒸気は、外部空間を流れる被駆動蒸気との圧力の平衡を保つため、流れ面積が縮小していく。特に、従来のサーモコンプレッサでは、吸引チャンバーが先細の形状を有しているため、被駆動蒸気の流れ面積は縮小するが、本発明においては、上記のようなメカニズムにより、従来よりもさらに流れの断面積を縮小することができる。その結果、流速及び圧力の上昇が大きくなり、被駆動蒸気を効果的に圧縮することができる。   According to this configuration, a nozzle having a continuous annular opening is disposed inside the suction chamber for flowing the driven steam, and the driving steam having an annular flow is discharged from the nozzle. Therefore, the driven steam flowing on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the annular flow can be effectively pulled, and the flow velocity can be increased. In particular, the driving steam discharged in an annular shape is in contact with both the driven steam flowing in the external space between the nozzle and the suction chamber and the driven steam flowing in the internal space of the nozzle. Effects can be obtained. First, since the driven steam flowing in the internal space of the nozzle is entirely surrounded by the driving steam, a larger traction force acts on the driving steam flowing in the external space. As a result, the driven steam flowing in the internal space tends to have a higher flow velocity. Thus, when the flow velocity is increased, the pressure is lower than that of the driven steam flowing in the external space. At this time, the driven steam flowing in both spaces is separated by the annular driving steam, so that they are in contact with each other. I can't. As a result, the driven steam flowing in the internal space maintains a balanced pressure with the driven steam flowing in the external space, and thus the flow area is reduced. In particular, in the conventional thermocompressor, since the suction chamber has a tapered shape, the flow area of the driven steam is reduced. However, in the present invention, the flow is further increased by the above mechanism. The cross-sectional area can be reduced. As a result, the increase in flow velocity and pressure is increased, and the driven steam can be effectively compressed.

さらに、駆動蒸気と被駆動蒸気とが接触する面積が大きいため、駆動蒸気の運動量が速やかに被駆動蒸気に伝達され、駆動蒸気自身の流速は低下していく。これにより、流れの断面積が増大し、圧力が内部空間を流れる被駆動蒸気と平衡を保つようになる。なお、ここで、被駆動流体が蒸気ではなく仮に液体の場合には、液体(被駆動流体)中に吐き出された駆動蒸気は、液体(被駆動流体)を軸方向に牽引すると考えられるが、同時に駆動蒸気のほとんどが凝縮すると考えられるから、本発明のように、被駆動流体の駆動蒸気による分離という効果は奏さず、また、駆動蒸気及び被駆動流体の流れ断面積の変化という効果も何ら奏さない。   Furthermore, since the contact area between the driving steam and the driven steam is large, the momentum of the driving steam is quickly transmitted to the driven steam, and the flow velocity of the driving steam itself decreases. This increases the cross-sectional area of the flow and keeps the pressure in equilibrium with the driven steam flowing through the internal space. Here, if the driven fluid is not a vapor but a liquid, the driving vapor discharged into the liquid (driven fluid) is considered to pull the liquid (driven fluid) in the axial direction. At the same time, it is considered that most of the driving steam is condensed. Therefore, unlike the present invention, there is no effect of separation of the driven fluid by the driving steam, and there is no effect of change in the flow cross-sectional area of the driving steam and the driven fluid. I don't play.

また、ノズルの内部の流路は、次のように形成することができる。すなわち、この流路を、軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に小さくなる狭窄部と、軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に大きくなり前記開口に通じる開放部と、狭窄部及び開放部を軸線方向に連通させる連結部と、で構成することができる。   The flow path inside the nozzle can be formed as follows. That is, the flow path has a narrowed portion in which the radial length gradually decreases as it goes from the upstream side in the axial direction to the downstream side, and the radial length as it goes from the upstream side in the axial direction to the downstream side. An opening portion that gradually increases in length and communicates with the opening, and a connecting portion that communicates the narrowed portion and the opening portion in the axial direction can be formed.

このようにすると、駆動蒸気は、狭窄部により圧縮されながら連結部で音速に到達させることができる。そして、その後に続く開放部は末広がりになっているので駆動蒸気の断面積は漸増し、その結果、流速が音速を超えていく(音速の約3倍に達する)ことが可能となる。このような音速を超える高速の駆動蒸気が吸引チャンバーで被駆動蒸気と接触することにより、効果的に被駆動蒸気を互いに混合させることなく流れ断面積を変えながら牽引、圧縮することができる。   In this way, the driving steam can reach the speed of sound at the connecting portion while being compressed by the constriction. And since the opening part which continues after that is the end, the cross-sectional area of drive steam increases gradually, As a result, it becomes possible for the flow velocity to exceed the speed of sound (it reaches about 3 times the speed of sound). When such high-speed driving steam exceeding the speed of sound comes into contact with the driven steam in the suction chamber, the driven steam can be pulled and compressed while changing the flow cross-sectional area without being mixed with each other effectively.

上記ノズルの壁は、種々の方法で作製できるが、例えば、筒状の外筒体と、この外筒体よりも径が小さく、当該外筒体の内部空間に径方向に隙間を形成して配置される筒状の内筒体とで構成し、上記隙間が流路を形成するようにすることができる。例えば、上述したような狭窄部、開放部の形成は、切削加工では難しいところ、外筒体と内筒体とを所定間隔をおいて配置すれば、容易に形成することができる。   The nozzle wall can be produced by various methods.For example, a cylindrical outer cylinder and a diameter smaller than the outer cylinder, and a gap is formed in the radial direction in the internal space of the outer cylinder. It is comprised with the cylindrical inner cylinder arrange | positioned, and the said clearance gap can form a flow path. For example, the formation of the narrowed portion and the open portion as described above is difficult in cutting, but can be easily formed by arranging the outer cylinder and the inner cylinder at a predetermined interval.

上記サーモコンプレッサにおいては、吸引チャンバーの形状は特には限定されず、先端にいくにしたがって径が細くなる形態、径が一定の形態でもよい。例えば、軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に大きくなるディフューザと、吸引チャンバー及びディフューザを前記軸方向に連通させる喉部と、をさらに設け、吸引チャンバーが、軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に小さくなって喉部に連結されるように構成することもできる。   In the thermocompressor, the shape of the suction chamber is not particularly limited, and may be a form in which the diameter becomes narrower toward the tip or a form in which the diameter is constant. For example, a diffuser whose length in the radial direction gradually increases from the upstream side in the axial direction to the downstream side, and a suction chamber and a throat portion that communicates the diffuser in the axial direction are further provided, and the suction chamber The length in the radial direction is gradually reduced from the upstream side in the axial direction to the downstream side, and the length can be connected to the throat.

また、本発明に係る海水淡水化装置は、上述したいずれかに記載のサーモコンプレッサと、外部から供給された海水を加熱蒸発させるとともに、上流から下流側に直列に並ぶ複数の効用缶と、を備え、前記複数の効用缶のうち、最上流にある効用缶には前記サーモコンプレッサから蒸気が供給され、前記各効用缶で加熱蒸発された蒸気を順次下流側の効用缶に供給するように構成され、下流にある前記効用缶で生成された蒸気を被駆動蒸気として、前記サーモコンプレッサに供給するように構成されている。   Further, the seawater desalination apparatus according to the present invention comprises any one of the above-described thermocompressors and a plurality of utility cans arranged in series from upstream to downstream while heating and evaporating seawater supplied from outside. The steam is supplied from the thermocompressor to the uppermost effect can among the plurality of effect cans, and the steam heated and evaporated by each effect can is sequentially supplied to the effect cans on the downstream side. The steam generated by the effect can located downstream is supplied to the thermocompressor as driven steam.

本発明に係るサーモコンプレッサによれば、吐出圧力及び吸引蒸気量の双方を向上し、性能を向上することが可能となる。   According to the thermocompressor according to the present invention, it is possible to improve both the discharge pressure and the amount of suction steam and improve the performance.

本発明に係るサーモコンプレッサの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the thermocompressor which concerns on this invention. 図1に示すサーモコンプレッサの吸引チャンバーの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the suction chamber of the thermocompressor shown in FIG. 図3は図2のA−A線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図4は図2の一部拡大断面図である。4 is a partially enlarged sectional view of FIG. 図1のサーモコンプレッサを利用した多重効用型海水淡水化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the multiple effect type seawater desalination apparatus using the thermocompressor of FIG. 実施例に係るサーモコンプレッサの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the thermocompressor concerning an example. 比較例に係るサーモコンプレッサの断面図である。It is sectional drawing of the thermocompressor which concerns on a comparative example.

以下、本発明に係るサーモコンプレッサを多重効用式海水淡水化装置に適用した場合の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、この装置に適用されるサーモコンプレッサの概略断面図である。   Hereinafter, an embodiment in which a thermocompressor according to the present invention is applied to a multi-effect seawater desalination apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a thermocompressor applied to this apparatus.

まず、本実施形態に係るサーモコンプレッサから説明する。図1に示すように、このサーモコンプレッサは、吸引された被駆動蒸気S1と駆動蒸気S2とを混合し下流側に吐出する円筒状の吸引チャンバー1を有しており、この吸引チャンバー1の下流側に、筒状に形成された喉部2及びディフューザ3がこの順で連結されている。吸引チャンバー1の下流側の端部は、後述するように下流にいくにしたがって径が徐々に小さくなっており、この端部に喉部2が連結されている。喉部2は径が一定であり、且つ、軸方向の長さが短くなっており、その下流側の端部にディフューザ3が取り付けられている。ディフューザ3は、下流にいくにしたがってテーパ状に径が大きくなっており、喉部2よりも軸方向の長さが長くなっている。このような構成により、被駆動蒸気S1と駆動蒸気S2とは吸引チャンバー1で混合されて混合蒸気S3となり、この混合蒸気S3が喉部2及びディフューザ3を経て外部に吐出される。   First, the thermocompressor according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, this thermocompressor has a cylindrical suction chamber 1 that mixes sucked driven steam S1 and driving steam S2 and discharges them downstream, and downstream of the suction chamber 1. On the side, the throat 2 and the diffuser 3 formed in a cylindrical shape are connected in this order. As will be described later, the diameter of the end portion on the downstream side of the suction chamber 1 gradually decreases, and the throat portion 2 is connected to this end portion. The throat portion 2 has a constant diameter and a short axial length, and a diffuser 3 is attached to an end portion on the downstream side. The diffuser 3 has a taper-like diameter that increases toward the downstream, and is longer in the axial direction than the throat 2. With such a configuration, the driven steam S1 and the driving steam S2 are mixed in the suction chamber 1 to become a mixed steam S3, and this mixed steam S3 is discharged to the outside through the throat 2 and the diffuser 3.

次に、吸引チャンバー1について、図2〜図4を参照して説明する。図2は吸引チャンバーの拡大断面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図2の一部拡大断面図である。図2に示すように、吸引チャンバー1の内部には、駆動蒸気S2を吐出するノズル4が配置されている。この吸引チャンバー1においては、図2の左側の吸入口11から被駆動蒸気S1が吸入される。吸入口11から下流側に亘っては、ノズル4が配置されている部分までは内径が一定であるが、ノズル4の先端よりもやや下流側から内径がテーパ状に小さくなるように形成されて喉部2に連結されている。   Next, the suction chamber 1 will be described with reference to FIGS. 2 is an enlarged sectional view of the suction chamber, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of FIG. As shown in FIG. 2, a nozzle 4 that discharges driving steam S <b> 2 is disposed inside the suction chamber 1. In the suction chamber 1, the driven steam S1 is sucked from the suction port 11 on the left side of FIG. From the suction port 11 to the downstream side, the inner diameter is constant up to the portion where the nozzle 4 is disposed, but the inner diameter is tapered from the downstream side slightly smaller than the tip of the nozzle 4. It is connected to the throat 2.

ノズル4は、円筒状に形成され、吸引チャンバー1の軸線Lと同軸となるように配置されている。そして、吸引チャンバー1の内壁面から径方向に延びる供給管5によって、吸引チャンバー1に支持されている。ノズル4を構成する円筒状の壁の内部には、駆動蒸気S2が通過する流路41が形成されており、流路41の後端部に、上述した供給管5が連結され、駆動蒸気S2を流路41内に供給するようにしている。この流路41は、ノズル4の壁に沿って連続した環状に形成されるとともに、軸方向に延びており、ノズル4の下流側の端部に開口42を有している。また、図4に示すように、この流路41は、同図に示す横断面で見ると、供給管5との連結部分においては径方向の幅dが一定であるが、ここから下流側に向かって変化している。すなわち、連結部分411から径方向の幅がテーパ状に小さくなる狭窄部412、この狭窄部412と連通し幅が一定の連結部413、及びこの連結部413から下流側に向かってテーパ状に幅が大きくなる開放部414とで構成されている。開放部414は、上述したノズル端部の開口42とつながっている。   The nozzle 4 is formed in a cylindrical shape and is arranged so as to be coaxial with the axis L of the suction chamber 1. The suction chamber 1 is supported by a supply pipe 5 extending in the radial direction from the inner wall surface of the suction chamber 1. A flow path 41 through which the driving steam S2 passes is formed inside the cylindrical wall constituting the nozzle 4, and the supply pipe 5 described above is connected to the rear end portion of the flow path 41, and the driving steam S2 Is supplied into the flow path 41. The flow path 41 is formed in a continuous annular shape along the wall of the nozzle 4, extends in the axial direction, and has an opening 42 at the downstream end of the nozzle 4. Further, as shown in FIG. 4, when viewed in the cross section shown in FIG. 4, the flow path 41 has a constant radial width d at the connection portion with the supply pipe 5, but from here to the downstream side. It is changing. That is, the narrowed portion 412 whose width in the radial direction is tapered from the connecting portion 411, the connecting portion 413 having a constant width communicating with the narrowed portion 412, and the tapered width from the connecting portion 413 toward the downstream side. It is comprised with the open part 414 which becomes large. The opening 414 is connected to the opening 42 at the nozzle end described above.

このようなノズル4は、流路41を容易に形成するため、外筒体401及び内筒体402を組み合わせることで形成されている。外筒体401は、筒状に形成され、内周面が流路41の外壁面と対応する形状になっている。一方、内筒体402は、外筒体401よりも径が小さい円筒状に形成され、外周面が流路41の内壁面と対応する形状となっている。これにより、外筒体401の内部に内筒体402を同軸状に挿入したときに形成される隙間が流路41を構成する。また、外筒体401の後端部には、上述した供給管5が、外筒体401の壁を貫通するように固定されている。さらに、外筒体401の後端には固定用のフランジ46が設けられている。一方、内筒体402にも後端に固定用のフランジ47が設けられており、外筒体401のフランジ46の後端に接触するように配置されている。そして、これらのフランジ46,47がボルト48によって固定されることで、外筒体401と内筒体402とが一定的に固定される。   Such a nozzle 4 is formed by combining an outer cylinder 401 and an inner cylinder 402 in order to easily form the flow path 41. The outer cylindrical body 401 is formed in a cylindrical shape, and has an inner peripheral surface corresponding to the outer wall surface of the flow path 41. On the other hand, the inner cylindrical body 402 is formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than the outer cylindrical body 401, and the outer peripheral surface has a shape corresponding to the inner wall surface of the flow path 41. Thereby, a gap formed when the inner cylinder 402 is coaxially inserted into the outer cylinder 401 constitutes the flow path 41. Further, the supply pipe 5 described above is fixed to the rear end portion of the outer cylindrical body 401 so as to penetrate the wall of the outer cylindrical body 401. Further, a fixing flange 46 is provided at the rear end of the outer cylinder 401. On the other hand, the inner cylinder 402 is also provided with a fixing flange 47 at the rear end, and is arranged so as to contact the rear end of the flange 46 of the outer cylinder 401. And these flanges 46 and 47 are fixed with the volt | bolt 48, and the outer cylinder 401 and the inner cylinder 402 are fixed fixedly.

次に上記のように構成されたサーモコンプレッサの動作について説明する。まず、駆動蒸気S2を供給管5を介してノズル4の流路41に供給する。供給された駆動蒸気S2は、流路41の狭窄部412を通過することで圧縮され、その後、連結部413及び開放部414を経ることで圧縮から解放されるため、ノズルの開口42からは、高速の蒸気が吐出される。   Next, the operation of the thermocompressor configured as described above will be described. First, the driving steam S <b> 2 is supplied to the flow path 41 of the nozzle 4 through the supply pipe 5. The supplied driving steam S2 is compressed by passing through the constricted portion 412 of the flow path 41, and then released from the compression through the connecting portion 413 and the opening portion 414. Therefore, from the nozzle opening 42, High-speed steam is discharged.

一方、吸引チャンバー1の後端部からは、被駆動蒸気S1が導入される。この被駆動蒸気S1は、ノズル4の外周面と吸引チャンバー1の内壁面との間の外部空間A、及びノズル4の内部空間Bの2つの空間を通過しながら、下流側へ流れていく。そして、この被駆動蒸気S1は、吐出された駆動蒸気S2により、下流側へ吸引されながら、流速を増していき、吸引チャンバー1から吐出される。   On the other hand, the driven steam S1 is introduced from the rear end of the suction chamber 1. The driven steam S <b> 1 flows downstream while passing through the two spaces of the outer space A between the outer peripheral surface of the nozzle 4 and the inner wall surface of the suction chamber 1 and the inner space B of the nozzle 4. The driven steam S1 is discharged from the suction chamber 1 while increasing the flow velocity while being sucked downstream by the discharged driving steam S2.

より詳細に説明すると、ノズル4から吐出された駆動蒸気S2は、内部空間B側及び外部空間A側の両面から被駆動蒸気S1の粘性抵抗を受けるので、駆動蒸気S2の流れの断面積は拡大していき、上述した両面で被駆動蒸気S1を牽引する。このとき、外部空間Aを流れる被駆動蒸気S1は、その外周面が吸引チャンバー1の内壁面と接触し、抵抗を受けるが、内周面は被駆動蒸気S1によって牽引されていき、流速が増加する。一方、内部空間Aを流れる被駆動蒸気S1は、その外周を全周に亘って囲む駆動蒸気S2によって牽引されていくが、外部空間Aを流れる被駆動蒸気S1のような抵抗を受けないため、流速がさらに増加する。これに伴って圧力が低下するため、これを囲む駆動蒸気S2の流れの断面積は拡大し、流速も増加する。このとき、両空間A,Bを流れる被駆動蒸気S1は、環状の駆動蒸気S2によって分離されているため、相互に接触できない状態にある。その結果、内部空間Bを流れる被駆動蒸気S1は、外部空間Aを流れる被駆動蒸気S1との圧力の平衡を保つため、流れ面積が縮小していく。すなわち、吸引チャンバー1では、駆動蒸気と被駆動蒸気との間で運動量の交換が行われる。以上のようなメカニズムにより、被駆動蒸気S1は流速及び圧力の上昇が大きくなるように吸引され、駆動蒸気S2と混合されつつ吸引チャンバー1から吐出され、喉部2へ流れる。   More specifically, since the driving steam S2 discharged from the nozzle 4 receives the viscous resistance of the driven steam S1 from both the inner space B side and the outer space A side, the cross-sectional area of the flow of the driving steam S2 is enlarged. Then, the driven steam S1 is pulled on both sides described above. At this time, the driven steam S1 flowing in the external space A has its outer peripheral surface in contact with the inner wall surface of the suction chamber 1 and receives resistance, but the inner peripheral surface is pulled by the driven steam S1 and the flow velocity increases. To do. On the other hand, the driven steam S1 flowing through the inner space A is pulled by the driving steam S2 that surrounds the entire outer periphery thereof, but does not receive the resistance as the driven steam S1 flowing through the outer space A. The flow rate is further increased. Along with this, the pressure decreases, so that the cross-sectional area of the flow of the driving steam S2 surrounding it increases and the flow velocity also increases. At this time, since the driven steam S1 flowing through both spaces A and B is separated by the annular driving steam S2, they are in a state where they cannot contact each other. As a result, the flow area of the driven steam S1 flowing through the internal space B is reduced in order to maintain a pressure balance with the driven steam S1 flowing through the external space A. That is, in the suction chamber 1, exchange of momentum is performed between the driving steam and the driven steam. By the mechanism as described above, the driven steam S1 is sucked so as to increase the flow velocity and pressure, is discharged from the suction chamber 1 while being mixed with the driving steam S2, and flows to the throat 2.

吸引チャンバー1の下流側は、径が小さくなっていくため、駆動蒸気及び被駆動蒸気は、吸引チャンバー1から吐出される過程で、高速になっていく。そして、喉部2を経た混合蒸気S3は、ディフューザ3に入っていくが、ディフューザ3は下流にいくにしたがって径が大きくなっているため、混合蒸気S3は、減速されながら、圧力が増し、外部へ吐出される。すなわち、喉部2からディフューザ3に亘って、速度成分が圧力成分に変換されて圧縮が行われる。   Since the diameter of the downstream side of the suction chamber 1 becomes smaller, the driving steam and the driven steam become higher in the process of being discharged from the suction chamber 1. The mixed steam S3 that has passed through the throat 2 enters the diffuser 3, but the diameter of the diffuser 3 increases as it goes downstream. Is discharged. That is, the velocity component is converted into the pressure component from the throat 2 to the diffuser 3, and compression is performed.

以上のように、本実施形態によれば、被駆動蒸気S1を流す吸引チャンバー1の内部に、環状の開口42を有するノズル4を配置し、このノズル4から環状の流れとなる駆動蒸気S2を吐出するようにしている。そのため、環状の流れの外周面及び内周面を流れる被駆動蒸気S1を効果的に牽引し、流速を増加させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the nozzle 4 having the annular opening 42 is disposed inside the suction chamber 1 through which the driven steam S <b> 1 flows, and the driving steam S <b> 2 that forms an annular flow is supplied from the nozzle 4. I am trying to discharge. Therefore, the driven steam S1 flowing on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the annular flow can be effectively pulled and the flow velocity can be increased.

続いて、上記サーモコンプレッサを用いた多重型海水淡水化装置について説明する。図5は、多重効用型海水淡水化装置の概略構成図である。同図に示すように、この海水淡水化装置自体は公知の装置であり、この例では4つの効用缶を有する4効用システムを示している。まず、海水はコンデンサ内に送られ、4効用から送られた蒸気を凝縮させることで昇温される。そして、コンデンサを経た海水は、各効用缶に供給される。例えば、第1効用缶に供給された海水は、加熱蒸気によって加熱されて蒸発する。発生した蒸気は第2効用缶の加熱部管内に入り、供給された海水を加熱して蒸発させる。この過程で蒸気の一部は凝縮して淡水となる。こうして、前の効用缶での発生蒸気が海水の加熱と蒸発に利用されていく。   Next, a multiple seawater desalination apparatus using the thermocompressor will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a multi-effect seawater desalination apparatus. As shown in the figure, the seawater desalination apparatus itself is a known apparatus, and in this example, a four-effect system having four effect cans is shown. First, seawater is sent into a condenser, and the temperature is raised by condensing the steam sent from the four effects. And the seawater which passed through the capacitor | condenser is supplied to each effect can. For example, seawater supplied to the first effect can is heated and evaporated by heated steam. The generated steam enters the heating section tube of the second effect can, and the supplied seawater is heated and evaporated. In this process, a part of the steam is condensed into fresh water. Thus, the steam generated in the previous effect can is utilized for heating and evaporation of seawater.

ところで、この海水淡水化装置の特徴は、上述したサーモコンプレッサを用いている点である。すなわち、サーモコンプレッサに供給される被駆動蒸気S1は、4効用で排出された蒸気であり、サーモコンプレッサに駆動蒸気S2としての加熱蒸気を供給することで、被駆動蒸気S1を高圧にして1効用に供給している。すなわち、一般的には、コンデンサにのみ供給される4効用の蒸気を、サーモコンプレッサに供給している点に特徴がある。   By the way, the feature of this seawater desalination apparatus is that the above-described thermocompressor is used. That is, the driven steam S1 supplied to the thermocompressor is the steam discharged in the fourth effect, and the heated steam as the driving steam S2 is supplied to the thermocompressor to make the driven steam S1 into a high pressure and to have one effect. To supply. That is, in general, the four-effect steam supplied only to the condenser is supplied to the thermocompressor.

ここで、吸入蒸気量/加熱蒸気量=吸入比とすると、吸引される蒸気の量はそれぞれのシステム設計によって決定される設計上のファクターであるものの、サーモコンプレッサの能力の限界がある。仮に、吸入比が1である場合、1効用の加熱部に導入される蒸気は、加熱蒸気を1としたとき2となるから、4効用システムでは8の蒸留水が得られる。この場合の1効用の温度は、スケール防止の観点に加えて、サーモコンプレッサの能力に影響され、65℃付近が限界である。   Here, if the intake steam amount / heated steam amount = suction ratio, the amount of steam to be sucked is a design factor determined by each system design, but there is a limit to the capacity of the thermocompressor. If the suction ratio is 1, the steam introduced into the 1-effect heating unit is 2 when the heating steam is 1, so that 8 distilled water is obtained in the 4-effect system. In this case, the temperature of one effect is influenced by the ability of the thermocompressor in addition to the viewpoint of scale prevention, and the limit is around 65 ° C.

以上のように作動するため、例えば、GOR(蒸留水量/加熱蒸気量:Gain output Ratio)=8の装置を設計する場合、吸入比1のサーモコンプレッサがあれば4効用システムが可能となる。例えば、1効用の温度を65℃とし、4効用の温度を50℃と仮定すると各効用の作動温度差は(65−50)/4効用=3.75℃となる。一方、サーモコンプレッサがない場合、GOR=8の装置を設計する為には8効用が必要となる。このときも仮に1効用の運転温度を65℃とすれば各効用の温度差は3.75/2=1.875℃となり、各効用の加熱部の伝熱面積は約2倍となるであろう。ここにサーモコンプレッサの重要な役割がある。なお、このとき、サーモコンプレッサの圧縮能力が吸入比1を維持したままで、仮に68℃までできるならばその差はわずか3℃に過ぎないが、各効用の効用の温度差は(68−50)/4=4.5℃、となるから伝熱面積は3.75/4.5=0.8333となり約17%減少させることができる。さらに、GOR=10の装置が要求される場合、吸入比1のサーモコンプレッサでは5効用システムが必要となるが、吸入比1.5のサーモコンプレッサがあれば4効用システムで充分であり、約20%の伝熱面積を少なくすることができる。   In order to operate as described above, for example, when a device with GOR (distilled water amount / heated steam amount: Gain output Ratio) = 8 is designed, if there is a thermocompressor with a suction ratio of 1, a 4-effect system is possible. For example, assuming that the temperature for one effect is 65 ° C. and the temperature for the fourth effect is 50 ° C., the operating temperature difference for each effect is (65−50) / 4 effect = 3.75 ° C. On the other hand, when there is no thermocompressor, eight utilities are required to design a device with GOR = 8. Even at this time, if the operating temperature for one effect is 65 ° C., the temperature difference between each effect is 3.75 / 2 = 1.875 ° C., and the heat transfer area of the heating section for each effect is approximately doubled. Let's go. Here is the important role of the thermocompressor. At this time, if the compression capacity of the thermocompressor is maintained at the suction ratio 1 and can reach 68 ° C., the difference is only 3 ° C., but the temperature difference between the effects is (68-50). ) /4=4.5° C. Therefore, the heat transfer area is 3.75 / 4.5 = 0.8333, which can be reduced by about 17%. Further, when a device with GOR = 10 is required, a 5-effect system is required for a thermocompressor with a suction ratio of 1, but if a thermocompressor with a suction ratio of 1.5 is used, a 4-effect system is sufficient, and about 20 % Heat transfer area can be reduced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上述した海水淡水化装置では、4効用で発生した蒸気を被駆動蒸気としてサーモコンプレッサに供給しているが、他の効用で発生した蒸気を用いることもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the seawater desalination apparatus described above, steam generated in the fourth effect is supplied to the thermocompressor as driven steam, but steam generated in other effects can also be used.

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例として、図1から図6に示すように、上記実施形態で示したものと同等のサーモコンプレッサを用い、比較例として図7に示すサーモコンプレッサを用いた。図7は、喉部及びディフューザの記載を省略しているが、図1と同じである。そして、これらを駆動して流れの断面積、圧力、温度などを測定した。吸引比は、1.4とした。結果は以下の表1の通りである。   As an example, as shown in FIGS. 1 to 6, a thermocompressor equivalent to that shown in the above embodiment was used, and as a comparative example, a thermocompressor shown in FIG. 7 was used. Although FIG. 7 omits the description of the throat and the diffuser, it is the same as FIG. And these were driven and the cross-sectional area, pressure, temperature, etc. of the flow were measured. The suction ratio was 1.4. The results are as shown in Table 1 below.

Figure 2012145006
Figure 2012145006

以上のように、この例では吸入比=1.4で比較したが、実施例及び比較例では、吸引チャンバーを通過した喉部において差が生じている。すなわち、駆動蒸気は流速が低下するとともに、流れの断面積が大きくなっていき、圧力が向上している。そして、このような圧力の傾向はディフューザ出口においても同じである。一方、吸入比が1.4以外の場合であっても同様の効果が得られると考えられる。また、温度範囲がこれ以外の低い範囲であっても、あるいは100℃を超えるような高い範囲でも同様の効果が得られると考えられる。また、圧縮温度差を同じにした場合には逆に吸入比が比較例のノズルよりも高くできることも、実施例のような環状のノズルの特有の効果から導き出せることは自明であると考えられる。このように、本実施例のサーモコンプレッサは、駆動蒸気を利用して低圧の蒸気を圧縮するものであるから、この効果は海水淡水化装置に意外にも種々の装置に適用することができる。例えば、より小さい伝熱面積の伝熱装置で同様の効果が得られる。   As described above, in this example, the comparison was made with the suction ratio = 1.4. However, in the example and the comparative example, a difference occurred in the throat that passed through the suction chamber. That is, the driving steam has a lower flow velocity, a larger flow cross-sectional area, and a higher pressure. And the tendency of such a pressure is the same also in a diffuser exit. On the other hand, it is considered that the same effect can be obtained even when the inhalation ratio is other than 1.4. Moreover, even if the temperature range is a low range other than this, or a high range exceeding 100 ° C., it is considered that the same effect can be obtained. In addition, when the compression temperature difference is made the same, the suction ratio can be made higher than that of the nozzle of the comparative example, and it is obvious that it can be derived from the unique effect of the annular nozzle as in the embodiment. Thus, since the thermocompressor of the present embodiment compresses low-pressure steam using driving steam, this effect can be applied to various devices unexpectedly in a seawater desalination apparatus. For example, the same effect can be obtained with a heat transfer device having a smaller heat transfer area.

1 吸引チャンバー
4 ノズル
401 外筒体
402 内筒体
41 流路
412 狭窄部
413 連結部
414 開放部
42 開口
A 外部空間
B 内部空間
S1 被駆動蒸気
S2 駆動蒸気
S3 混合蒸気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Suction chamber 4 Nozzle 401 Outer cylinder body 402 Inner cylinder body 41 Flow path 412 Narrow part 413 Connection part 414 Opening part 42 Opening A External space B Internal space S1 Driven steam S2 Driven steam S3 Mixed steam

Claims (5)

軸線方向に被駆動蒸気が流れる筒状の吸引チャンバーと、
前記吸引チャンバーの内部に配置され、筒状の壁を有し、駆動蒸気を前記吸引チャンバーに供給するノズルと、を備え、
前記ノズルの外周面と前記吸引チャンバーの内壁面との間の外部空間、及び前記ノズルの内部空間には、前記被駆動蒸気が流され、
前記ノズルは、前記駆動蒸気が通過する流路を有し、当該流路は、前記壁の内部で連続する環状に形成され、前記軸線方向に延びて、その下流側で開口するように形成されている、サーモコンプレッサ。
A cylindrical suction chamber in which driven steam flows in the axial direction;
A nozzle that is disposed inside the suction chamber, has a cylindrical wall, and supplies driving vapor to the suction chamber;
The driven steam flows in the outer space between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall surface of the suction chamber, and the inner space of the nozzle,
The nozzle has a flow path through which the driving steam passes, and the flow path is formed in an annular shape that is continuous inside the wall, and is formed to extend in the axial direction and open downstream thereof. The thermocompressor.
前記ノズルの流路は、
前記軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に小さくなる狭窄部と、
前記軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に大きくなり前記開口に通じる開放部と、
前記狭窄部及び開放部を前記軸方向に連通させる連結部と、
を備えている、請求項1に記載のサーモコンプレッサ。
The flow path of the nozzle is
A constricted portion that gradually decreases in length in the radial direction from the upstream side to the downstream side in the axial direction;
An opening that gradually increases in length in the radial direction from the upstream side to the downstream side in the axial direction and leads to the opening;
A connecting portion for communicating the narrowed portion and the open portion in the axial direction;
The thermocompressor according to claim 1, comprising:
前記ノズルを構成する壁は、
筒状の外筒体と、
前記外筒体よりも径が小さく、当該外筒体の内部空間に径方向に隙間を形成して配置される筒状の内筒体と、で構成され、
前記隙間が前記流路を形成する、請求項1または2に記載のサーモコンプレッサ。
The wall constituting the nozzle is
A cylindrical outer cylinder,
A cylindrical inner cylinder having a diameter smaller than that of the outer cylinder and arranged in a radial direction in the inner space of the outer cylinder, and
The thermocompressor according to claim 1 or 2, wherein the gap forms the flow path.
前記軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に大きくなるディフューザと、
前記吸引チャンバー及びディフューザを前記軸方向に連通させる喉部と、
をさらに備え、
前記吸引チャンバーは、前記軸線方向の上流側から下流側にいくにしたがって径方向の長さが漸進的に小さくなって前記喉部に連結される、請求項1から3のいずれかに記載のサーモコンプレッサ。
A diffuser whose length in the radial direction gradually increases from the upstream side to the downstream side in the axial direction;
A throat that communicates the suction chamber and diffuser in the axial direction;
Further comprising
The thermostat according to any one of claims 1 to 3, wherein the suction chamber is connected to the throat part with a radial length that gradually decreases from the upstream side to the downstream side in the axial direction. compressor.
請求項1から4のいずれかに記載のサーモコンプレッサと、
外部から供給された海水を加熱蒸発させるとともに、上流から下流側に直列に並ぶ複数の効用缶と、
を備え、
前記複数の効用缶のうち、最上流にある効用缶には前記サーモコンプレッサから蒸気が供給され、
前記各効用缶で加熱蒸発された蒸気を順次下流側の効用缶に供給するように構成され、
下流にある前記効用缶で生成された蒸気を被駆動蒸気として、前記サーモコンプレッサに供給するように構成されている、海水淡水化装置。
The thermocompressor according to any one of claims 1 to 4,
While heating and evaporating seawater supplied from the outside, a plurality of effect cans arranged in series from upstream to downstream side, and
With
Among the plurality of effect cans, steam is supplied from the thermo compressor to the effect can in the uppermost stream,
The steam evaporated by heating in each of the effect cans is configured to be sequentially supplied to the effect cans on the downstream side,
A seawater desalination apparatus configured to supply steam generated by the effect can located downstream to the thermocompressor as driven steam.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114197496A (en) * 2021-12-16 2022-03-18 山东大学 A kind of side slope reinforcement device and construction method of railway subgrade

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4855409A (en) * 1971-11-16 1973-08-03
JPS56147678A (en) * 1980-04-21 1981-11-16 Sasakura Eng Co Ltd Steam introducing method
JPS59123699U (en) * 1983-02-10 1984-08-20 三菱重工業株式会社 Ejector
JPH033433U (en) * 1989-05-29 1991-01-14
JPH074398A (en) * 1993-03-08 1995-01-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam jet pump
JP2002130200A (en) * 2000-10-27 2002-05-09 Nippon Steel Corp Vacuum exhaust steam ejector and control method thereof
JP2010116899A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Tlv Co Ltd Ejector device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4855409A (en) * 1971-11-16 1973-08-03
JPS56147678A (en) * 1980-04-21 1981-11-16 Sasakura Eng Co Ltd Steam introducing method
JPS59123699U (en) * 1983-02-10 1984-08-20 三菱重工業株式会社 Ejector
JPH033433U (en) * 1989-05-29 1991-01-14
JPH074398A (en) * 1993-03-08 1995-01-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam jet pump
JP2002130200A (en) * 2000-10-27 2002-05-09 Nippon Steel Corp Vacuum exhaust steam ejector and control method thereof
JP2010116899A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Tlv Co Ltd Ejector device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114197496A (en) * 2021-12-16 2022-03-18 山东大学 A kind of side slope reinforcement device and construction method of railway subgrade
CN114197496B (en) * 2021-12-16 2023-03-10 山东大学 Side slope reinforcing device of railway roadbed and construction method

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