JP2013170706A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換容器の内部を減圧状態にして、供給される加熱あるいは冷却用の流体、具体的には、加熱用の蒸気あるいは冷却用の冷却水で被熱交換物を加熱したり冷却する熱交換器に関する。 In the present invention, the inside of the heat exchange container is depressurized, and the heat exchange object is heated or cooled by the supplied heating or cooling fluid, specifically, heating steam or cooling water. It relates to a heat exchanger.
従来の熱交換器としては、加熱装置と吸引手段の間を吸引管で接続して、この吸引管に蒸気トラップと弁手段を並列に取り付けて、加熱温度を引き下げる場合に、弁手段を所定時間開弁することによって、加熱温度を時間遅れなく素早く引き下げることができるものである。 As a conventional heat exchanger, when the heating device and the suction means are connected by a suction pipe, and when the steam trap and the valve means are attached in parallel to the suction pipe to lower the heating temperature, the valve means is kept for a predetermined time. By opening the valve, the heating temperature can be quickly reduced without time delay.
上記従来の熱交換器では、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否かという、熱交換器の作動状態を継続的にモニタリングすることができない問題があった。熱交換容器の内部は吸引手段によって大気圧以下の減圧状態に維持されるために、熱交換容器の蓋や配管接続部などから大気を吸引してしまい、熱交換容器の内部にエアーが溜まって蒸気による加熱効率を低下させたり、また、冷却水による冷却効率を低下させてしまうのである。 The conventional heat exchanger has a problem that it is impossible to continuously monitor the operating state of the heat exchanger, such as whether air is mixed in the heat exchange container. Since the inside of the heat exchange container is maintained at a reduced pressure below atmospheric pressure by the suction means, air is sucked from the lid of the heat exchange container or the pipe connection part, and air accumulates inside the heat exchange container. Heating efficiency by steam is reduced, and cooling efficiency by cooling water is reduced.
解決しようとする問題点は、熱交換容器へのエアーの混入状態を継続的にモニタリングすることのできる熱交換器を得ることである。 The problem to be solved is to obtain a heat exchanger that can continuously monitor the state of air mixing into the heat exchange vessel.
本発明は、熱交換容器へ加熱あるいは冷却用の流体供給管を接続すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を連通管を介して接続し、熱交換容器の被熱交換物を加熱あるいは冷却するものにおいて、熱交換容器の外表面の温度分布を測定することのできる温度分布測定器によって、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否かのモニタリングを実施するものである。 The present invention connects a heat supply or cooling fluid supply pipe to a heat exchange container, and also connects a suction means for maintaining the inside of the heat exchange container in a reduced pressure state via a communication pipe so that the heat exchange container is subjected to heat exchange. For heating or cooling objects, monitoring whether air is mixed in the heat exchange container with a temperature distribution measuring device that can measure the temperature distribution of the outer surface of the heat exchange container It is.
本発明は、熱交換容器の外表面の温度分布を測定することのできる温度分布測定器によって、温度の低い箇所と高い箇所を測定することができ、エアーが混入している箇所は、エアーの断熱膨張により非常に低温になるために、この低温箇所を温度分布測定器で検出することによって、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否かのモニタリングを継続的に実施することができる。 The present invention can measure low and high temperatures by a temperature distribution measuring device that can measure the temperature distribution of the outer surface of the heat exchange vessel. Since the temperature becomes very low due to adiabatic expansion, it is possible to continuously monitor whether or not air is mixed in the heat exchange container by detecting this low temperature portion with a temperature distribution measuring device. .
本発明は、熱交換容器の外表面の温度分布を測定することのできる温度分布測定器を用いるものであるが、当該温度分布測定器としては、熱交換容器の外表面の広い範囲を一度に測定することのできるサーモカメラ等を用いることができる。 The present invention uses a temperature distribution measuring device that can measure the temperature distribution of the outer surface of the heat exchange vessel, and as the temperature distribution measuring device, a wide range of the outer surface of the heat exchange vessel can be used at once. A thermocamera that can be measured can be used.
図1において、熱交換容器としての反応釜1のジャケット部2に接続した加熱用の蒸気供給管3と、蒸気供給管3に取り付けた開閉弁7と、ジャケット部2に接続した冷却用の冷却水供給管5と、冷却水供給管5に取り付けた開閉弁27と、ジャケット部2の下方に連通したスチームトラップ4と吸引手段6、及び、ジャケット部2の外表面の温度分布を測定することのできる温度分布測定器22とで熱交換器を構成する。 In FIG. 1, a heating steam supply pipe 3 connected to a jacket portion 2 of a reaction kettle 1 as a heat exchange vessel, an on-off valve 7 attached to the steam supply pipe 3, and cooling cooling connected to the jacket portion 2. Measuring the temperature distribution of the outer surface of the water supply pipe 5, the on-off valve 27 attached to the cooling water supply pipe 5, the steam trap 4 communicating with the lower part of the jacket part 2, the suction means 6, and the jacket part 2. A heat exchanger is configured with the temperature distribution measuring device 22 capable of performing the above.
蒸気供給管3には、ジャケット部2へ供給する蒸気の量を制御すると共に完全閉弁が可能な開閉弁7を取り付ける。蒸気供給管3のジャケット部2側端部25には図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜1の外表面26へ蒸気が供給されるようにする。蒸気供給管3からジャケット部2へ供給された加熱用の蒸気によって、反応釜1内の被加熱物を加熱するものである。
The steam supply pipe 3 is provided with an on-off valve 7 that controls the amount of steam supplied to the jacket portion 2 and can be completely closed. A nozzle (not shown) is attached to the
ジャケット部2左側上部に、ジャケット部2内の圧力を検出することのできる圧力センサ11を取り付ける。また、ジャケット部2の右側上部に、ジャケット部2内の温度を検出することのできる温度センサ19を取り付ける。反応釜1の上部には、反応釜1内の温度を検出することのできる温度センサ12を取り付ける。 A pressure sensor 11 capable of detecting the pressure in the jacket portion 2 is attached to the upper left portion of the jacket portion 2. A temperature sensor 19 capable of detecting the temperature in the jacket portion 2 is attached to the upper right portion of the jacket portion 2. A temperature sensor 12 capable of detecting the temperature in the reaction kettle 1 is attached to the upper part of the reaction kettle 1.
冷却水供給管5にも開閉弁27を介在してジャケット部2の上部と接続する。冷却水供給管5のジャケット部2側端部28も図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜1の外表面26へ冷却水が供給されるようにする。 The cooling water supply pipe 5 is also connected to the upper portion of the jacket portion 2 through an on-off valve 27. Although not shown, the cooling water supply pipe 5 on the jacket portion 2 side end portion 28 is attached with a nozzle so that the cooling water is supplied to the outer surface 26 of the reaction kettle 1.
ジャケット部2の下端から管路8によりスチームトラップ4の入口側と接続する。管路8には開閉弁18を取り付ける。スチームトラップ4と並列にバルブ9を取り付ける。スチームトラップ4とバルブ9の出口側は、吸引手段6を構成する液体エゼクタ13の吸込室10と接続する。
It connects with the inlet side of the steam trap 4 by the pipe line 8 from the lower end of the jacket part 2. FIG. An open / close valve 18 is attached to the pipe line 8. A valve 9 is attached in parallel with the steam trap 4. The outlet side of the steam trap 4 and the valve 9 is connected to the suction chamber 10 of the
吸引手段6を、液体エゼクタ13と冷却水タンク14と循環ポンプ15とで構成する。循環ポンプ15の駆動によって冷却水タンク14内の冷却水を液体エゼクタ13へ供給することによって、吸込室10で所定の吸引力を発生するものである。
The suction means 6 includes a
冷却水タンク14の上部に冷却水補給管16を接続すると共に、循環ポンプ15の吐出側の管路を分岐して余剰水排出管17を接続する。 A cooling water supply pipe 16 is connected to the upper part of the cooling water tank 14, and a pipe on the discharge side of the circulation pump 15 is branched to connect an excess water discharge pipe 17.
冷却水タンク14の右側面に、タンク14内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ20を取り付けると共に、冷却水タンク14の底部に、冷却水の導電率を検出することのできる導電率センサ21を取り付ける。なお、各センサ11,12,19,20,21は、図示しない演算表示部と電気接続して、この演算表示部で、各センサからの検出値を基に、熱交換器が正常に作動しているか否か、例えば、ジャケット部2内にエアーが流入しているか否かを演算表示することができるものである。
A temperature sensor 20 that can detect the temperature of the cooling water in the tank 14 is attached to the right side surface of the cooling water tank 14, and a conductivity that can detect the conductivity of the cooling water at the bottom of the cooling water tank 14. A
反応釜1内に配置された図示しない被加熱物を加熱する場合は、蒸気供給管3と開閉弁7からジャケット部2へ所定量の蒸気を供給することによって、被加熱物が蒸気によって加熱される。加熱により熱を奪われて凝縮した復水は、ジャケット部2下端の管路8からスチームトラップ4を通り、更に、液体エゼクタ13に吸引されて冷却水タンク14へと至る。
When heating an object to be heated (not shown) arranged in the reaction kettle 1, the object to be heated is heated by the steam by supplying a predetermined amount of steam from the steam supply pipe 3 and the on-off valve 7 to the jacket portion 2. The The condensed water that has been deprived of heat by heating and condensed through the pipe 8 at the lower end of the jacket portion 2 passes through the steam trap 4 and is further sucked into the
一方、反応釜1内の被冷却物を冷却する場合は、冷却水供給管5と開閉弁27からジャケット部2へ所定量の冷却水を供給することによって、被冷却物の熱により冷却水が蒸発気化してその蒸発潜熱でもって被冷却物を冷却する。気化した蒸気と残余の冷却水は、スチームトラップ4とバルブ9を通って液体エゼクタ13に吸引される。
On the other hand, when the object to be cooled in the reaction kettle 1 is cooled, by supplying a predetermined amount of cooling water from the cooling water supply pipe 5 and the on-off valve 27 to the jacket portion 2, the cooling water is cooled by the heat of the object to be cooled. It evaporates and cools the object to be cooled with the latent heat of evaporation. The vaporized vapor and the remaining cooling water are sucked into the
ジャケット部2内へのエアー流入の有無をチェックする場合は、温度分布測定器22でジャケット部2の外表面の温度分布を測定し、エアーが混入している箇所は、エアーの断熱膨張により非常に低温になるために、この低温箇所を温度分布測定器22で検出することによって、ジャケット部2の内部にエアーが混入しているか否かのモニタリングを継続的に実施することができる。 When checking the presence or absence of air inflow into the jacket part 2, the temperature distribution measuring device 22 measures the temperature distribution of the outer surface of the jacket part 2, and the place where the air is mixed is greatly affected by the adiabatic expansion of the air. Therefore, by monitoring this low temperature portion with the temperature distribution measuring device 22, it is possible to continuously monitor whether or not air is mixed in the jacket portion 2.
同じく、ジャケット部2の圧力センサ11と温度センサ19からの検出値と、飽和蒸気の圧力と温度の関係から、ジャケット部2内に供給されている蒸気が、飽和蒸気であるのか過熱蒸気であるのかが判定される。一般に、飽和蒸気の場合は、圧力と温度が一対一の関係にあるために温度精度良く加熱することができるが、過熱蒸気は圧力と温度が一対一の関係になく温度精度良く加熱することができないために、過熱蒸気の混入は防止しなければならないのである。 Similarly, the steam supplied into the jacket part 2 is saturated steam or superheated steam from the detected values from the pressure sensor 11 and the temperature sensor 19 of the jacket part 2 and the relationship between the pressure and temperature of the saturated steam. Is determined. In general, saturated steam can be heated with high temperature accuracy because there is a one-to-one relationship between pressure and temperature, but superheated steam can be heated with high temperature accuracy without a one-to-one relationship between pressure and temperature. Because it is not possible, the mixing of superheated steam must be prevented.
ジャケット部2の温度センサ19と、反応釜1の温度センサ12からの検出値に基づいて、例えば、ジャケット部2の温度に比較して反応釜1内の温度が大幅に低い場合は、反応釜1の表面に何らかの異物が付着して熱伝導率が低下していることを検出することができる。 Based on the detected values from the temperature sensor 19 of the jacket part 2 and the temperature sensor 12 of the reaction kettle 1, for example, when the temperature in the reaction kettle 1 is significantly lower than the temperature of the jacket part 2, the reaction kettle It is possible to detect that some foreign matter adheres to the surface of 1 and the thermal conductivity is lowered.
冷却水タンク14内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ20と、ジャケット部2の温度センサ19からの検出値に基づいて、例えば、タンク14内の冷却水の温度に比較してジャケット部2内の温度が大幅に高い場合は、循環ポンプ15が確実に作動できずに、ジャケット部2へ十分な冷却水が供給されていないことを検出することができる。 Based on the detected value from the temperature sensor 20 capable of detecting the temperature of the cooling water in the cooling water tank 14 and the temperature sensor 19 of the jacket portion 2, for example, compared with the temperature of the cooling water in the tank 14. When the temperature in the jacket part 2 is significantly high, it is possible to detect that the circulating pump 15 cannot be reliably operated and that sufficient cooling water is not supplied to the jacket part 2.
冷却水タンク14の導電率センサ21からの検出値により、冷却水の導電率の変化を把握することができ、例えば、タンク14内の冷却水が、鉄さびや、金属や酸や塩イオン等の不純物によって導電率が変化してきた場合に、タンク14内の冷却水が混濁してきたことを検出することができ、冷却水補給管16から新たな冷却水を補給したり、あるいは、余剰水排出管17から混濁した冷却水を系外へ排出するなどの処置を施すことができる。
The change in the conductivity of the cooling water can be grasped by the detected value from the
間接的な加熱と冷却を交互に行うさまざまな熱交換器として適用できる。 It can be applied as various heat exchangers that perform indirect heating and cooling alternately.
1 反応釜
2 ジャケット部
3 蒸気供給管
4 スチームトラップ
5 冷却水供給管
6 吸引手段
7、18、27 開閉弁
10 吸込室
11 圧力センサ
12 温度センサ
13 液体エゼクタ
14 冷却水タンク
15 循環ポンプ
19 温度センサ
20 温度センサ
21 導電率センサ
22 温度分布測定器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction kettle 2 Jacket part 3 Steam supply pipe 4 Steam trap 5 Cooling water supply pipe 6 Suction means 7, 18, 27 On-off valve 10 Suction chamber 11 Pressure sensor 12
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