JP2014214896A - Supercritical pressure fluid heat exchanger and power generation system - Google Patents

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勝也 山下
古屋 修
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将太 津田
Shota Tsuda
将太 津田
高柳幹男
Mikio Takayanagi
幹男 高柳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of reducing pressure loss and improving heat exchange amount.SOLUTION: A supercritical pressure fluid heat exchanger according to the present embodiment implements heat exchange between a low boiling point medium at a supercritical pressure lower in boiling point than water and a heat source medium to heat the low boiling point medium at the supercritical pressure. The supercritical pressure fluid heat exchanger according to the present embodiment comprises: a plurality of heat transfer tubes; a body; and a plurality of baffles. The heat source medium flows in the plurality of heat transfer tubes. The body accommodates therein the plurality of heat transfer tubes and the low boiling point medium at the supercritical pressure flows around the plurality of heat transfer tubes. The plurality of baffles are disposed aligned with one another at intervals within the body so that the low boiling point medium at the supercritical pressure can flow from an inlet to an outlet in a meandering manner. The plurality of baffles are disposed so that a distance between one baffle and the other baffle disposed adjacent to one baffle is longer along a flow of the low boiling point medium at the supercritical pressure within the body.

Description

本発明の実施形態は、超臨界圧流体熱交換器、および、発電システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a supercritical fluid heat exchanger and a power generation system.

地熱、バイオマスによる熱、製鉄所の廃熱などの熱を用いて作動媒体を加熱し、発電を行う発電システムが知られている。   2. Description of the Related Art There is known a power generation system that generates power by heating a working medium using heat such as geothermal heat, biomass heat, and ironworks waste heat.

このような発電システムでは、作動媒体を加熱する熱源の温度が比較的低いため、水よりも沸点が低い低沸点媒体を作動媒体として用いる場合がある。たとえば、ハイドロフルオロカーボン(HFC)などのフロン類や、ブタン、ペンタンなどの炭化水素等の有機媒体が、低沸点媒体として用いられる(たとえば、特許文献1から7参照)。   In such a power generation system, since the temperature of the heat source for heating the working medium is relatively low, a low boiling point medium having a boiling point lower than that of water may be used as the working medium. For example, fluorocarbons such as hydrofluorocarbon (HFC) and organic media such as hydrocarbons such as butane and pentane are used as the low boiling point media (see, for example, Patent Documents 1 to 7).

特開2009-221961号公報JP 2009-221961 米国特許第5400598号明細書US Patent No. 5400598 米国特許第5531073号明細書US Pat. 米国特許第6009711号明細書U.S. Patent No. 6009711 米国特許第7775045号明細書U.S. Patent No. 7775045 米国特許第7797940号明細書US Patent No. 7797940 米国特許第7823386号明細書U.S. Patent No. 7823386

上記の発電システム(有機媒体ランキンサイクル(ORC)発電システム)では、発電の効率化のために、低沸点媒体を超臨界圧に昇圧した後に、その超臨界圧の低沸点媒体を熱源媒体との熱交換によって加熱し、タービンに供給することが行われている。   In the above power generation system (organic medium Rankine cycle (ORC) power generation system), in order to increase the efficiency of power generation, the low boiling point medium is boosted to the supercritical pressure, and then the low boiling point medium with the supercritical pressure is used as the heat source medium. It is heated by heat exchange and supplied to the turbine.

超臨界圧の低沸点媒体と熱源媒体との間の熱交換は、たとえば、複数の伝熱管(チューブ)が胴(シェル)の内部に配列された多管式(シェル&チューブ型)の熱交換器において行われる。多管式の熱交換器では、伝熱管内の方が胴よりも洗浄が容易である。このため、熱源媒体の清浄性が悪い場合には、伝熱管の内部に熱源媒体を流し、胴の内部において伝熱管の周囲に超臨界圧の低沸点媒体を流すことによって、両者の間の熱交換が行われる。   The heat exchange between a supercritical pressure low boiling point medium and a heat source medium is, for example, a multi-tube type (shell and tube type) heat exchange in which multiple heat transfer tubes (tubes) are arranged inside a shell (shell). In the vessel. In a multi-tube heat exchanger, cleaning is easier in the heat transfer tube than in the body. For this reason, when the cleanliness of the heat source medium is poor, the heat source medium is caused to flow inside the heat transfer tube, and the low boiling point medium having a supercritical pressure is caused to flow around the heat transfer tube inside the trunk, thereby Exchange is performed.

図11は、超臨界圧流体について、温度と比熱の関係、および、温度と密度の関係を示す図である。図11において、横軸は、温度T(℃)を示し、左縦軸は、定圧比熱Cp(J/kg/K)を示し、右縦軸は、密度ρ(kg/m)を示している。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between temperature and specific heat and the relationship between temperature and density for a supercritical fluid. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the temperature T (° C.), the left vertical axis indicates the constant pressure specific heat Cp (J / kg / K), and the right vertical axis indicates the density ρ (kg / m 3 ). Yes.

図11に示すように、超臨界圧流体は、温度Tの上昇に伴って、定圧比熱Cpが高くなる。ここで、超臨界圧流体が臨界温度TC付近になると、定圧比熱Cpが急激に高くなる。そして、超臨界圧流体が擬臨界温度TEになったときに、定圧比熱Cpが最大になる。そして、超臨界圧流体が更に加熱されて擬臨界温度TEを超えると、定圧比熱Cpが低下していき、臨界温度TCよりも低い温度範囲での定圧比熱Cpと、ほぼ同じになる。   As shown in FIG. 11, the constant pressure specific heat Cp of the supercritical pressure fluid increases as the temperature T increases. Here, when the supercritical fluid becomes near the critical temperature TC, the constant pressure specific heat Cp increases rapidly. When the supercritical pressure fluid reaches the pseudocritical temperature TE, the constant pressure specific heat Cp becomes maximum. When the supercritical pressure fluid is further heated and exceeds the pseudocritical temperature TE, the constant pressure specific heat Cp decreases and becomes substantially the same as the constant pressure specific heat Cp in a temperature range lower than the critical temperature TC.

また、超臨界圧流体は、温度Tの上昇に伴って、密度ρが低くなる。ここでは、超臨界圧流体は、臨界温度TC付近を超えると、密度ρが急激に低くなって、臨界温度TCよりも低いときの密度ρに対して、1/4〜1/6程度の密度ρになる。   In addition, as the temperature T increases, the density ρ of the supercritical fluid decreases. Here, when the supercritical pressure fluid exceeds the vicinity of the critical temperature TC, the density ρ decreases rapidly, and the density is about 1/4 to 1/6 of the density ρ when the fluid is lower than the critical temperature TC. becomes ρ.

このため、超臨界圧の低沸点媒体は、胴の内部において、流速が急激に上昇する場合がある。そして、その流速の増大に伴って、圧力損失が増大する場合がある。また、定圧比熱Cpの増大に伴って、低沸点媒体と熱源媒体との間の温度差が小さくなり、熱交換量が低下する場合がある。   For this reason, the low-boiling-point medium having a supercritical pressure may rapidly increase in flow rate inside the cylinder. And pressure loss may increase with the increase in the flow velocity. In addition, as the constant pressure specific heat Cp increases, the temperature difference between the low boiling point medium and the heat source medium decreases, and the heat exchange amount may decrease.

その結果、上記の発電システムについて効率化を十分に実現することが容易でない場合がある。   As a result, it may not be easy to achieve sufficient efficiency for the power generation system.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、圧力損失を低減し、熱交換量を向上することができる熱交換器、および、効率化を実現することができる発電システムを提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a heat exchanger capable of reducing pressure loss and improving the amount of heat exchange, and a power generation system capable of realizing efficiency.

本実施形態の超臨界圧流体熱交換器では、水よりも沸点が低い超臨界圧の低沸点媒体と熱源媒体との熱交換が行われ、超臨界圧の低沸点媒体が加熱される。本実施形態の超臨界圧流体熱交換器は、複数の伝熱管と、胴と、複数の邪魔板とを有する。複数の伝熱管は、熱源媒体が内部を流れる。胴は、複数の伝熱管を内部に収容しており、超臨界圧の低沸点媒体が複数の伝熱管の周囲を流れる。複数の邪魔板は、胴の内部において超臨界圧の低沸点媒体が入口から出口に向かって蛇行して流れるように、胴の内部に間を隔てて並んで設置されている。ここで、複数の邪魔板は、一の邪魔板と、当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板との間の距離が、胴の内部での前記超臨界圧の低沸点媒体の流れに沿って長くなるように設置されている。   In the supercritical fluid heat exchanger of the present embodiment, heat exchange is performed between a low-boiling medium having a supercritical pressure having a boiling point lower than that of water and a heat source medium, and the low-boiling medium having a supercritical pressure is heated. The supercritical fluid heat exchanger according to the present embodiment includes a plurality of heat transfer tubes, a trunk, and a plurality of baffle plates. In the plurality of heat transfer tubes, the heat source medium flows inside. The cylinder accommodates a plurality of heat transfer tubes therein, and a supercritical low-boiling-point medium flows around the plurality of heat transfer tubes. The plurality of baffle plates are arranged side by side in the cylinder so that a low-boiling medium having a supercritical pressure flows meandering from the inlet toward the outlet in the cylinder. Here, the plurality of baffle plates are such that the distance between one baffle plate and another baffle plate installed next to the one baffle plate is the low-boiling-point medium having the supercritical pressure inside the trunk. It is installed so that it may become long along the flow.

図1は、第1実施形態に係る発電システムを示す系統図である。FIG. 1 is a system diagram showing a power generation system according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る発電システムの超臨界圧流体熱交換器2において、複数の邪魔板25の配置を詳細に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing in detail the arrangement of the plurality of baffle plates 25 in the supercritical fluid heat exchanger 2 of the power generation system according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the second embodiment. 図7は、第2実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the second embodiment. 図8は、第2実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the second embodiment. 図9は、第3実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the third embodiment. 図10は、第4実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the fourth embodiment. 図11は、超臨界圧流体について、温度と比熱の関係、および、温度と密度の関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between temperature and specific heat and the relationship between temperature and density for a supercritical fluid.

実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
[A]発電システムの構成
図1は、第1実施形態に係る発電システムを示す系統図である。
<First Embodiment>
[A] Configuration of Power Generation System FIG. 1 is a system diagram showing a power generation system according to the first embodiment.

本実施形態において、発電システムは、ORC発電システムであって、図1に示すように、超臨界圧流体熱交換器2と、媒体タービン3と、凝縮器4と、超臨界圧媒体ポンプ5と、冷却水供給部6とを有する。   In the present embodiment, the power generation system is an ORC power generation system, and as shown in FIG. 1, a supercritical pressure fluid heat exchanger 2, a medium turbine 3, a condenser 4, and a supercritical pressure medium pump 5 And a cooling water supply unit 6.

以下より、発電システムを構成する各部について、順次、説明する。   Below, each part which comprises a power generation system is demonstrated sequentially.

[A−1]超臨界圧流体熱交換器2
超臨界圧流体熱交換器2は、図1に示すように、熱源媒体供給源1から供給された熱源媒体F1を用いて、水よりも沸点が低い超臨界圧の低沸点媒体M5を加熱する。超臨界圧流体熱交換器2は、蒸発器であって、臨界温度TC、擬臨界温度TEよりも高い温度に超臨界圧の低沸点媒体M5を加熱して、超臨界圧ガス流体にする。
[A-1] Supercritical fluid heat exchanger 2
As shown in FIG. 1, the supercritical fluid heat exchanger 2 uses a heat source medium F1 supplied from the heat source medium supply source 1 to heat a low boiling point medium M5 having a lower boiling point than water. . The supercritical fluid heat exchanger 2 is an evaporator, and heats the low-boiling point medium M5 having a supercritical pressure to a temperature higher than the critical temperature TC and the pseudocritical temperature TE to form a supercritical gas fluid.

具体的には、超臨界圧流体熱交換器2は、熱源媒体供給源1との間に配管が設けられており、その配管を介して、熱源媒体供給源1から熱源媒体F1が加熱媒体として流入する。たとえば、熱源媒体供給源1は、地熱で加熱された地熱水を供給する生産井(図示省略)であり、その生産井から地熱水が、熱源媒体F1として、超臨界圧流体熱交換器2に流れて内部に入る。なお、熱源媒体F1は、地熱の他に、バイオマス資源による熱、製鉄所の廃熱などの熱で加熱された媒体であってもよい。   Specifically, the supercritical fluid heat exchanger 2 is provided with a pipe between the heat source medium supply source 1 and the heat source medium F1 is used as a heating medium via the pipe. Inflow. For example, the heat source medium supply source 1 is a production well (not shown) for supplying geothermal water heated by geothermal heat, and the geothermal water from the production well serves as a heat source medium F1 as a supercritical pressure fluid heat exchanger. It flows into 2 and enters the inside. In addition, the heat source medium F1 may be a medium heated by heat such as heat from biomass resources or waste heat from a steel mill in addition to geothermal heat.

これと共に、超臨界圧流体熱交換器2は、超臨界圧媒体ポンプ5との間に配管が設けられており、その配管を介して、超臨界圧媒体ポンプ5で超臨界圧に昇圧された低沸点媒体M5が流入する。たとえば、低沸点媒体M5は、フロン(ハイドロフルオロカーボン(HFC)、ハイドロフルオロオレフィン(HFO)など)、炭化水素(ブタン,ペンタンなど)などの有機媒体である。   At the same time, the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 is provided with a pipe between the supercritical pressure medium pump 5 and the pressure is raised to the supercritical pressure by the supercritical pressure medium pump 5 through the pipe. The low boiling point medium M5 flows in. For example, the low boiling point medium M5 is an organic medium such as Freon (hydrofluorocarbon (HFC), hydrofluoroolefin (HFO), etc.), hydrocarbon (butane, pentane, etc.).

そして、超臨界圧流体熱交換器2では、熱源媒体F1と超臨界圧の低沸点媒体M5との間において、熱交換が行われる。   Then, in the supercritical pressure fluid heat exchanger 2, heat exchange is performed between the heat source medium F1 and the supercritical pressure low boiling point medium M5.

超臨界圧流体熱交換器2においては、熱源媒体F1が、超臨界圧の低沸点媒体M5との熱交換によって冷却される。そして、熱交換後の熱源媒体F2が、超臨界圧流体熱交換器2から外部へ排出される。   In the supercritical fluid heat exchanger 2, the heat source medium F1 is cooled by heat exchange with the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure. And the heat source medium F2 after heat exchange is discharged | emitted from the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 outside.

この一方で、超臨界圧流体熱交換器2においては、超臨界圧の低沸点媒体M5が、熱源媒体F1との熱交換によって加熱される。ここでは、熱交換によって、臨界温度TCよりも低い温度から、臨界温度TCおよび擬臨界温度TEを超えた温度に上昇するように(図11参照)、超臨界圧の低沸点媒体M5が加熱される。そして、その熱交換が行われた超臨界圧の低沸点媒体M2が、超臨界圧流体熱交換器2から媒体タービン3の内部に作動媒体として流入する。   On the other hand, in the supercritical fluid heat exchanger 2, the supercritical pressure low boiling point medium M5 is heated by heat exchange with the heat source medium F1. Here, the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure is heated by heat exchange so as to rise from a temperature lower than the critical temperature TC to a temperature exceeding the critical temperature TC and the pseudocritical temperature TE (see FIG. 11). The Then, the supercritical pressure low boiling point medium M2 subjected to the heat exchange flows from the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 into the medium turbine 3 as a working medium.

超臨界圧流体熱交換器2の詳細な構成については、後述する。   The detailed configuration of the supercritical fluid heat exchanger 2 will be described later.

[A−2]媒体タービン3
媒体タービン3は、超臨界圧流体熱交換器2での熱交換によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体M2が、作動媒体として供給されて駆動する。
[A-2] Medium turbine 3
The medium turbine 3 is driven by a supercritical low-boiling point medium M2 heated by heat exchange in the supercritical fluid heat exchanger 2 as a working medium.

具体的には、媒体タービン3は、主蒸気止め弁VM2(MSV)が設置された配管が、超臨界圧流体熱交換器2との間に設けられており、その配管を介して、超臨界圧の低沸点媒体M2が作動媒体として流入する。そして、媒体タービン3は、その超臨界圧の低沸点媒体M2の供給によって、ケーシング(図示省略)の内部に設置されたタービンロータ(図示省略)が回転する。   Specifically, in the medium turbine 3, a pipe in which the main steam stop valve VM2 (MSV) is installed is provided between the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 and the supercritical fluid is exchanged via the pipe. A low boiling point medium M2 having a pressure flows as a working medium. And the turbine rotor (illustration omitted) installed in the inside of a casing (illustration omitted) rotates the medium turbine 3 by supply of the low boiling-point medium M2 of the supercritical pressure.

媒体タービン3は、たとえば、多段式の軸流タービンであって、静翼(ノズル翼)と動翼(タービン羽根)とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って、複数段、設けられている。超臨界圧の低沸点媒体M2は、媒体タービン3において一方の端部に位置する初段のタービン段落に供給された後に、各タービン段落において、順次、仕事を行ってタービンロータを回転させる。超臨界圧の低沸点媒体M2は、一方の端部から他方の端部へ流れるに従って、圧力および温度が低下し、他方の端部に位置する最終段のタービン段落を通過した後に、排気される。   The medium turbine 3 is, for example, a multi-stage axial flow turbine, and a turbine stage composed of stationary blades (nozzle blades) and moving blades (turbine blades) is arranged in a plurality of stages along the rotation axis of the turbine rotor. , Provided. The supercritical low-boiling medium M2 is supplied to the first stage turbine stage located at one end of the medium turbine 3 and then sequentially performs work in each turbine stage to rotate the turbine rotor. Supercritical low-boiling point medium M2 is exhausted after passing through the last stage turbine stage located at the other end, the pressure and temperature decrease as it flows from one end to the other end. .

媒体タービン3においてタービンロータの回転軸には、発電機3Gが連結されており、タービンロータの回転によって発電機3Gが駆動して、発電が行なわれる。   In the medium turbine 3, a generator 3G is connected to the rotating shaft of the turbine rotor, and the generator 3G is driven by the rotation of the turbine rotor to generate electric power.

なお、本実施形態では、上記のように、媒体タービン3が軸流式である場合について示したが、これに限らない。媒体タービン3は、半径流式(幅流式)などの種々の方式であってもよい。   In the present embodiment, as described above, the case where the medium turbine 3 is an axial flow type is described, but the present invention is not limited thereto. The medium turbine 3 may be of various types such as a radial flow type (width flow type).

[A−3]凝縮器4
凝縮器4は、媒体タービン3から排気された低沸点媒体M3を冷却して凝縮させる。凝縮器4は、冷却水供給部6から供給された冷却水f62を用いて、低沸点媒体M3の凝縮を行う。
[A-3] Condenser 4
The condenser 4 cools and condenses the low boiling point medium M3 exhausted from the medium turbine 3. The condenser 4 condenses the low boiling point medium M3 using the cooling water f62 supplied from the cooling water supply unit 6.

具体的には、凝縮器4は、媒体タービン3の排気口との間に配管が設けられており、その配管を介して、媒体タービン3から低沸点媒体M3が流入する。これと共に、凝縮器4は、冷却水供給部6との間に配管が設けられており、その配管を介して、冷却水供給部6から冷却水f62が流入する。そして、凝縮器4では、低沸点媒体M3と冷却水f62との間において、熱交換が行われる。   Specifically, the condenser 4 is provided with a pipe between the outlet of the medium turbine 3 and the low boiling point medium M3 flows from the medium turbine 3 through the pipe. At the same time, the condenser 4 is provided with a pipe between the cooling water supply unit 6 and the cooling water f62 flows from the cooling water supply unit 6 through the pipe. And in the condenser 4, heat exchange is performed between the low boiling point medium M3 and the cooling water f62.

凝縮器4においては、低沸点媒体M3が冷却水f62との熱交換によって冷却されて凝縮し液化する。そして、その液体の低沸点媒体M4が、凝縮器4から流出する。   In the condenser 4, the low boiling point medium M3 is cooled by heat exchange with the cooling water f62 and condensed and liquefied. Then, the liquid low boiling point medium M4 flows out of the condenser 4.

この一方で、凝縮器4においては、冷却水f62が低沸点媒体M3との熱交換によって加熱される。そして、その熱交換後の冷却水f4が、凝縮器4から外部へ流れ出る。   On the other hand, in the condenser 4, the cooling water f62 is heated by heat exchange with the low boiling point medium M3. And the cooling water f4 after the heat exchange flows out of the condenser 4 to the outside.

[A−4]超臨界圧媒体ポンプ5
超臨界圧媒体ポンプ5は、凝縮器4で凝縮した低沸点媒体M4を、超臨界圧に昇圧して、超臨界圧流体熱交換器2に送る。
[A-4] Supercritical pressure medium pump 5
The supercritical pressure medium pump 5 raises the low boiling point medium M4 condensed in the condenser 4 to a supercritical pressure and sends it to the supercritical pressure fluid heat exchanger 2.

具体的には、超臨界圧媒体ポンプ5は、凝縮器4との間に配管が設けられており、その配管を介して、凝縮器4から液体の低沸点媒体M4が流入する。そして、超臨界圧媒体ポンプ5は、その低沸点媒体M4を超臨界圧に昇圧し、その昇圧した超臨界圧の低沸点媒体M5が超臨界圧流体熱交換器2に移送される。   Specifically, a pipe is provided between the supercritical pressure medium pump 5 and the condenser 4, and a liquid low boiling point medium M 4 flows from the condenser 4 through the pipe. Then, the supercritical pressure medium pump 5 pressurizes the low boiling point medium M4 to the supercritical pressure, and the boosted supercritical pressure low boiling point medium M5 is transferred to the supercritical pressure fluid heat exchanger 2.

[A−5]冷却水供給部6
冷却水供給部6は、冷却水ポンプ61と冷却器62と冷却ファン63とを含み、凝縮器4に冷却水f62を供給する。
[A-5] Cooling water supply unit 6
The cooling water supply unit 6 includes a cooling water pump 61, a cooler 62, and a cooling fan 63, and supplies the cooling water f 62 to the condenser 4.

具体的には、冷却水供給部6においては、冷却水ポンプ61が外部から冷却水f1を吸引し、その吸引した冷却水f61を冷却器62に送る。そして、冷却器62では、冷却ファン63による冷却風で、その冷却水f61を冷却する。そして、冷却器62で冷却された冷却水f62が、凝縮器4に供給される。   Specifically, in the cooling water supply unit 6, the cooling water pump 61 sucks the cooling water f1 from the outside, and sends the sucked cooling water f61 to the cooler 62. In the cooler 62, the cooling water f61 is cooled by cooling air from the cooling fan 63. Then, the cooling water f62 cooled by the cooler 62 is supplied to the condenser 4.

[B]超臨界圧流体熱交換器2の詳細構成
図2,図3,図4は、第1実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。
[B] Detailed Configuration of Supercritical Pressure Fluid Heat Exchanger 2 FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing the main part of the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the first embodiment. .

図2は、断面を示しており、ここでは、熱源媒体F1,F2の流れを実線の矢印で示すと共に、超臨界圧の低沸点媒体M2,M5の流れを、破線の矢印で示している。図3(a)は、図2においてXa−Xa部分の断面を示し、図3(b)は、図2においてXg−Xg部分の断面を示している。図4は、図2において、X1−X1部分の断面を示している。   FIG. 2 shows a cross section, in which the flow of the heat source media F1 and F2 is indicated by solid arrows, and the flow of the low boiling point media M2 and M5 at supercritical pressure is indicated by dashed arrows. 3A shows a cross section of the Xa-Xa portion in FIG. 2, and FIG. 3B shows a cross section of the Xg-Xg portion in FIG. FIG. 4 shows a cross section of the portion X1-X1 in FIG.

超臨界圧流体熱交換器2は、図2,図3,図4に示すように、多管式(シェル&チューブ型)の熱交換器であって、伝熱管21と胴22と管板23と水室部24と邪魔板25とを備える。   As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the supercritical fluid heat exchanger 2 is a multi-tube (shell and tube type) heat exchanger, and includes a heat transfer tube 21, a body 22, and a tube plate 23. A water chamber portion 24 and a baffle plate 25.

超臨界圧流体熱交換器2は、熱源媒体F1と超臨界圧の低沸点媒体M5とが互いに向い合って流れる部分と、互いが直交して流れる部分とを含み、両者の間において熱交換が行なわれて、超臨界圧の低沸点媒体M5が加熱される。   The supercritical pressure fluid heat exchanger 2 includes a portion in which the heat source medium F1 and the supercritical pressure low boiling point medium M5 flow toward each other and a portion in which the heat source medium F1 and the low boiling point medium M5 flow at right angles to each other. This is done to heat the supercritical low boiling point medium M5.

超臨界圧流体熱交換器2を構成する各部の詳細について、順次、説明する。   The detail of each part which comprises the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 is demonstrated sequentially.

[B−1]伝熱管21(チューブ)
伝熱管21は、図2,図3,図4に示すように、胴22の内部において、複数が間を隔てて配列されている。複数の伝熱管21のそれぞれは、円筒形状の平滑管であって、中心軸(管軸)が水平方向に沿うように設置されている。
[B-1] Heat transfer tube 21 (tube)
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, a plurality of heat transfer tubes 21 are arranged inside the body 22 with a space therebetween. Each of the plurality of heat transfer tubes 21 is a cylindrical smooth tube, and is installed such that the central axis (tube axis) is along the horizontal direction.

図2に示すように、複数の伝熱管21のそれぞれは、左端(一端)に位置する入口21Aから熱源媒体F1が流入し、内部を流れる。そして、右端(他端)に位置する出口21Bから外部に熱源媒体F2が流出する。   As shown in FIG. 2, in each of the plurality of heat transfer tubes 21, the heat source medium F1 flows from the inlet 21A located at the left end (one end) and flows inside. Then, the heat source medium F2 flows out from the outlet 21B located at the right end (the other end).

[B−2]胴22(シェル)
胴22は、図2,図3に示すように、円筒形状の管であって、複数の伝熱管21のそれぞれと同様に、中心軸22Cが水平方向に沿うように設置されている。
[B-2] Body 22 (shell)
As shown in FIGS. 2 and 3, the body 22 is a cylindrical tube, and is installed so that the central axis 22 </ b> C is along the horizontal direction, like each of the plurality of heat transfer tubes 21.

図2に示すように、胴22の外周面において、右端(一端)側の部分には、導入管22Aが設置されている。導入管22Aは、垂直方向に中心軸が沿っており、上端(一端)が胴22に連結されている。   As shown in FIG. 2, an introduction pipe 22 </ b> A is installed on the right end (one end) side of the outer peripheral surface of the body 22. The introduction pipe 22 </ b> A has a central axis along the vertical direction, and an upper end (one end) is connected to the body 22.

また、胴22の外周面において、左端(他端)側の部分には、排出管22Bが設置されている。排出管22Bは、垂直方向に中心軸が沿っており、下端(一端)が胴22に連結されている。   In addition, a discharge pipe 22 </ b> B is installed on the left end (other end) side of the outer peripheral surface of the body 22. The discharge pipe 22 </ b> B has a central axis in the vertical direction and a lower end (one end) connected to the body 22.

胴22においては、導入菅22Aを介して、超臨界圧の低沸点媒体M5が外部から内部に流入し、排出管22Bを介して、その内部から外部に超臨界圧の低沸点媒体M2が流出する。   In the cylinder 22, the supercritical pressure low boiling point medium M5 flows from the outside into the inside through the introduction rod 22A, and the supercritical pressure low boiling point medium M2 flows out from the inside to the outside through the discharge pipe 22B. To do.

[B−3]管板23(チューブプレート)
管板23は、図2,図4に示すように、たとえば、胴22の外径よりも直径が大きい円板状の板状体であって、胴22の右端(一端)と左端(他端)とのそれぞれにおいて、一対が対面するように設置されている。
[B-3] Tube plate 23 (tube plate)
2 and 4, the tube plate 23 is, for example, a disk-like plate body having a diameter larger than the outer diameter of the body 22, and the right end (one end) and the left end (the other end) of the body 22. ) And a pair of the two faces each other.

一対の管板23のそれぞれは、伝熱管21の両端部(右端部,左端部)のそれぞれが貫通しており、複数の伝熱管21のそれぞれを支持している。   In each of the pair of tube plates 23, both end portions (right end portion, left end portion) of the heat transfer tube 21 pass therethrough and support each of the plurality of heat transfer tubes 21.

具体的には、一対の管板23のうち、胴22の右端に設置された管板23は、複数の伝熱管21において右端側の部分が貫通している。また、一対の管板23のうち、胴22の左端に設置された管板23は、複数の伝熱管21の左端側の部分が貫通している。   Specifically, among the pair of tube plates 23, the tube plate 23 installed at the right end of the trunk 22 has a portion on the right end side through the plurality of heat transfer tubes 21. In addition, among the pair of tube plates 23, the tube plate 23 installed at the left end of the body 22 has a portion on the left end side of the plurality of heat transfer tubes 21 passing therethrough.

[B−4]水室部24(ボンネット,ヘッダ)
水室部24は、図2に示すように、たとえば、半球形状であって、胴22の右端と左端とのそれぞれにおいて、一対が対面するように設けられている。
[B-4] Water chamber 24 (bonnet, header)
As shown in FIG. 2, the water chamber portion 24 has, for example, a hemispherical shape, and is provided so that a pair faces each other at the right end and the left end of the trunk 22.

一対の水室部24のうち、胴22の右端に設置された水室部24には、排出管24Bが設置されている。排出管24Bは、水平方向に中心軸が沿っており、左端が水室部24に連結されている。排出管24Bにおいては、左端から右端へ熱源媒体F2が流れ、右端から熱源媒体F2が水室部24の外部に流出する。   Out of the pair of water chamber portions 24, the water chamber portion 24 installed at the right end of the trunk 22 is provided with a discharge pipe 24B. The discharge pipe 24 </ b> B has a central axis in the horizontal direction and is connected to the water chamber portion 24 at the left end. In the discharge pipe 24 </ b> B, the heat source medium F <b> 2 flows from the left end to the right end, and the heat source medium F <b> 2 flows out of the water chamber portion 24 from the right end.

また、一対の水室部24のうち、胴22の左端に設置された水室部24には、導入管24Aが設置されている。導入管24Aは、水平方向に中心軸が沿っており、右端が水室部24に連結されている。導入管24Aにおいては、左端から右端へ熱源媒体F1が流れ、右端から熱源媒体F1が水室部24の内部に流入する。   In addition, an introduction pipe 24 </ b> A is installed in the water chamber 24 installed at the left end of the trunk 22 among the pair of water chambers 24. The introduction pipe 24 </ b> A has a central axis along the horizontal direction and is connected to the water chamber portion 24 at the right end. In the introduction pipe 24A, the heat source medium F1 flows from the left end to the right end, and the heat source medium F1 flows into the water chamber portion 24 from the right end.

[B−5]邪魔板25(バッフルプレート)
邪魔板25は、図2に示すように、複数が胴22の内部において水平方向に間を隔てて並んでいる。たとえば、胴22の内部において導入管22A(入口)の側から排出管22B(出口)の側に向かって、第1から第8の邪魔板25a〜25hが、順次、邪魔板25として設置されている。
[B-5] Baffle plate 25 (baffle plate)
As shown in FIG. 2, a plurality of baffle plates 25 are arranged in the body 22 at intervals in the horizontal direction. For example, first to eighth baffle plates 25a to 25h are sequentially installed as baffle plates 25 from the introduction pipe 22A (inlet) side to the discharge pipe 22B (outlet) side in the body 22. Yes.

第1から第8の邪魔板25a〜25hは、図2に示すように、互いに厚みが同一であって、胴22の内部において伝熱管21に対して垂直方向に沿って立つように設置されている。第1から第8の邪魔板25a〜25hは、胴22の内部の空間を、導入管22A(入口)の側から排出管22B(出口)の側に向かって、順次、第1から第9の室R1〜R9に分割している。   As shown in FIG. 2, the first to eighth baffle plates 25 a to 25 h have the same thickness and are installed so as to stand in the vertical direction with respect to the heat transfer tube 21 inside the body 22. Yes. The first to eighth baffle plates 25a to 25h sequentially pass through the space inside the body 22 from the introduction pipe 22A (inlet) side to the discharge pipe 22B (outlet) side in order from the first to the ninth. It is divided into chambers R1 to R9.

図2,図3(a)に示すように、第1の邪魔板25aは、板状体であって、胴22の内径よりも直径が小さい円板に、切り欠き部25Kが形成されている。図3(a)に示すように、第1の邪魔板25aは、平面形状が欠円形状であって、切り欠き部25Kは、水平方向に沿った切り欠き線25Lで円板を分断したときの一方の部分に相当する。   As shown in FIGS. 2 and 3A, the first baffle plate 25 a is a plate-like body, and a notch 25 </ b> K is formed in a circular plate having a diameter smaller than the inner diameter of the body 22. . As shown in FIG. 3A, the first baffle plate 25a has a cut-out shape in plan view, and the cut-out portion 25K is divided by a cut-out line 25L along the horizontal direction. It corresponds to one part.

図2,図3(b)に示すように、第7の邪魔板25gは、第1の邪魔板25aと同様に、切り欠き部25Kが形成された欠円形状の板状体である。   As shown in FIGS. 2 and 3 (b), the seventh baffle plate 25g is a notch-shaped plate-like body in which a cutout portion 25K is formed, like the first baffle plate 25a.

第1の邪魔板25aおよび第7の邪魔板25g以外の他の邪魔板(第2から第6の邪魔板25b〜25f,第8の邪魔板25h)については、平面形状の図示を省略しているが、いずれも、上記と同様に、切り欠き部25Kが形成された欠円形状の板状体である。   The other baffle plates (second to sixth baffle plates 25b to 25f, eighth baffle plate 25h) other than the first baffle plate 25a and the seventh baffle plate 25g are not shown in the plan view. However, as in the above, each is a plate-like body having a notch shape in which a notch 25K is formed.

第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれは、図2に示すように、胴22の内部において、超臨界圧の低沸点媒体M5が導入管22A(入口)から排出管22B(出口)に向かって蛇行して流れるように設置されている。ここでは、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれは、水平方向において、切り欠き部25Kの位置が胴22の中心軸22Cを介して互い違いに並ぶように、胴22の内周面に固定されている。   As shown in FIG. 2, each of the first to eighth baffle plates 25 a to 25 h includes a supercritical low-boiling medium M5 from the introduction pipe 22 </ b> A (inlet) to the discharge pipe 22 </ b> B (outlet). It is installed to meander and flow toward. Here, each of the first to eighth baffle plates 25a to 25h has an inner peripheral surface of the barrel 22 so that the positions of the cutout portions 25K are alternately arranged via the central axis 22C of the barrel 22 in the horizontal direction. It is fixed to.

具体的には、複数の邪魔板25のうち、第1の邪魔板25aは、切り欠き部25Kが胴22の中心軸22Cよりも上方に位置している。そして、胴22の内部において、第1の邪魔板25aの隣に設置された第2の邪魔板25bは、第1の邪魔板25aとは逆に、切り欠き部25Kが胴22の中心軸22Cよりも下方に位置している。   Specifically, among the plurality of baffle plates 25, the first baffle plate 25 a has the cutout portion 25 </ b> K positioned above the central axis 22 </ b> C of the body 22. In the body 22, the second baffle plate 25 b installed next to the first baffle plate 25 a is opposite to the first baffle plate 25 a, and the notch portion 25 </ b> K has a central axis 22 </ b> C of the body 22. Is located below.

第1の邪魔板25aと同様に、第3の邪魔板25cと第5の邪魔板25eと第7の邪魔板25gとのそれぞれは、切り欠き部25Kが胴22の中心軸22Cよりも上方に位置している。これに対して、第4の邪魔板25dと第6の邪魔板25fと第8の邪魔板25hとのそれぞれは、第2の邪魔板25bと同様に、切り欠き部25Kが胴22の中心軸22Cよりも下方に位置している。これにより、胴22の内部において、超臨界圧の低沸点媒体M5が、第1から第8の邪魔板25a〜25hの切り欠き部25Kのそれぞれを、順次、通過して、導入管22A(入口)から排出管22B(出口)に向かって蛇行して流れる。   Similarly to the first baffle plate 25a, each of the third baffle plate 25c, the fifth baffle plate 25e, and the seventh baffle plate 25g has a notch 25K above the central axis 22C of the body 22. positioned. On the other hand, each of the fourth baffle plate 25d, the sixth baffle plate 25f, and the eighth baffle plate 25h has a notch portion 25K with the central axis of the barrel 22 as with the second baffle plate 25b. It is located below 22C. As a result, the supercritical low-boiling point medium M5 sequentially passes through each of the cutout portions 25K of the first to eighth baffle plates 25a to 25h in the body 22 to introduce the introduction pipe 22A (inlet). ) To meander to the discharge pipe 22B (exit).

図5は、第1実施形態に係る発電システムの超臨界圧流体熱交換器2において、複数の邪魔板25の配置を詳細に示す断面図である。図5は、図2と同じ断面を示しているが、伝熱管21については記載を省略している。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing in detail the arrangement of the plurality of baffle plates 25 in the supercritical fluid heat exchanger 2 of the power generation system according to the first embodiment. FIG. 5 shows the same cross section as FIG. 2, but the description of the heat transfer tube 21 is omitted.

図5に示すように、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれは、一の邪魔板25と、当該一の邪魔板25の隣に設置された他の邪魔板25との間の距離D(=Dab,Dbc,・・・.Dgh)が、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、順次、長くなるように設置されている。   As shown in FIG. 5, each of the first to eighth baffle plates 25 a to 25 h is between one baffle plate 25 and another baffle plate 25 installed next to the one baffle plate 25. The distance D (= Dab, Dbc,... Dgh) is set so as to become longer sequentially along the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22.

具体的には、第1の邪魔板25aと第2の邪魔板25bとの間の距離Dabよりも、第2の邪魔板25bと第3の邪魔板25cとの間の距離Dbcの方が長い。第2の邪魔板25bと第3の邪魔板25cとの間の距離Dbcよりも、第3の邪魔板25cと第4の邪魔板25dとの間の距離Dcdの方が長い。このように、第1の邪魔板25aと第2の邪魔板25bとの間の距離Dab、第2の邪魔板25bと第3の邪魔板25cとの間の距離Dbc、第3の邪魔板25cと第4の邪魔板25dとの間の距離Dcd、第4の邪魔板25dと第5の邪魔板25eとの間の距離Dde、第5の邪魔板25eと第6の邪魔板25fとの間の距離Def、第6の邪魔板25fと第7の邪魔板25gとの間の距離Dfg、第7の邪魔板25gと第8の邪魔板25hとの間の距離Dghの順で、長くなっている(つまり、Dab<Dbc<Dcd<Dde<Def<Dfg<Dgh)。   Specifically, the distance Dbc between the second baffle plate 25b and the third baffle plate 25c is longer than the distance Dab between the first baffle plate 25a and the second baffle plate 25b. . The distance Dcd between the third baffle plate 25c and the fourth baffle plate 25d is longer than the distance Dbc between the second baffle plate 25b and the third baffle plate 25c. Thus, the distance Dab between the first baffle plate 25a and the second baffle plate 25b, the distance Dbc between the second baffle plate 25b and the third baffle plate 25c, and the third baffle plate 25c. Dcd between the fourth baffle plate 25d, the distance Dde between the fourth baffle plate 25d and the fifth baffle plate 25e, and between the fifth baffle plate 25e and the sixth baffle plate 25f And the distance Dfg between the sixth baffle plate 25f and the seventh baffle plate 25g and the distance Dgh between the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h become longer. (That is, Dab <Dbc <Dcd <Dde <Def <Dfg <Dgh).

すなわち、胴22の内部で隣り合う一対の邪魔板25の間の間隙が、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って順次広くなっており、これに伴って、複数の邪魔板25で区画された第2から第8の室R2〜R8の容積が順次大きくなっている。   That is, the gap between the pair of baffle plates 25 adjacent inside the cylinder 22 is gradually increased along the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22, and accordingly, The volumes of the second to eighth chambers R2 to R8 partitioned by the plurality of baffle plates 25 are sequentially increased.

この他に、本実施形態において、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれは、図3および図5から判るように、切り欠き部25Kの面積S(=Sa,Sb,・・・,Sh)が、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って大きくなるように形成されている。   In addition, in the present embodiment, each of the first to eighth baffle plates 25a to 25h has an area S (= Sa, Sb,...) Of the notch 25K, as can be seen from FIGS. , Sh) is formed so as to increase along the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22.

具体的には、図5に示すように、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれは、切り欠き部25Kの切り欠き線25Lと、胴22の内周面との間の最大距離Ya〜Yhが、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、順次、大きくなっている(Ya<Yb<Yc<Yd<Ye<Yf<Yg<Yh)。このため、図3および図5から判るように、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれにおいて、超臨界圧の低沸点媒体M5が通過する切り込み部25Kの面積Sa〜Shが、順次、広くなっている。すなわち、第1の邪魔板25aの切り欠き部25Kの面積Sa、第2の邪魔板25bの切り欠き部25Kの面積Sb、第3の邪魔板25cの切り欠き部25Kの面積Sc、第4の邪魔板25dの切り欠き部25Kの面積Sd、第5の邪魔板25eの切り欠き部25Kの面積Se、第6の邪魔板25fの切り欠き部25Kの面積Sf、第7の邪魔板25gの切り欠き部25Kの面積Sg、第8の邪魔板25hの切り欠き部25Kの面積Shの順で、広くなっている(Sa<Sb<Sc<Sd<Se<Sf<Sg<Sh)。   Specifically, as shown in FIG. 5, each of the first to eighth baffle plates 25 a to 25 h is the maximum distance between the notch line 25 </ b> L of the notch 25 </ b> K and the inner peripheral surface of the trunk 22. Ya to Yh sequentially increase along the flow of the low-boiling medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22 (Ya <Yb <Yc <Yd <Ye <Yf <Yg <Yh). Therefore, as can be seen from FIGS. 3 and 5, in each of the first to eighth baffle plates 25a to 25h, the areas Sa to Sh of the cut portions 25K through which the low-boiling point medium M5 having a supercritical pressure passes are sequentially increased. Is getting wider. That is, the area Sa of the cutout portion 25K of the first baffle plate 25a, the area Sb of the cutout portion 25K of the second baffle plate 25b, the area Sc of the cutout portion 25K of the third baffle plate 25c, the fourth The area Sd of the cutout portion 25K of the baffle plate 25d, the area Se of the cutout portion 25K of the fifth baffle plate 25e, the area Sf of the cutout portion 25K of the sixth baffle plate 25f, and the cutout of the seventh baffle plate 25g The area Sg of the cutout portion 25K and the area Sh of the cutout portion 25K of the eighth baffle plate 25h increase in the order (Sa <Sb <Sc <Sd <Se <Sf <Sg <Sh).

また、第1から第8の邪魔板25a〜25hのそれぞれにおいては、図2,図3に示すように、複数の貫通孔が形成されており、その複数の貫通孔のそれぞれに伝熱管21が水平方向に貫通している。   Further, in each of the first to eighth baffle plates 25a to 25h, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of through holes are formed, and a heat transfer tube 21 is provided in each of the plurality of through holes. It penetrates horizontally.

なお、複数の邪魔板25のそれぞれにおいて、一の邪魔板(たとえば、25a)と、当該一の邪魔板(たとえば、25a)の隣に設置された他の邪魔板(たとえば、25b)との間の距離D(=Dab,Dbc,・・・,Dgh)については、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の密度の変化に応じて異なっていることが好ましい。この場合、複数の邪魔板25のそれぞれの間の距離Dが、胴22の内部において超臨界圧の低沸点媒体M5の密度が変化する割合(密度比)の逆数に比例して、順次、長くなることが好適である。   In each of the plurality of baffle plates 25, between one baffle plate (for example, 25a) and another baffle plate (for example, 25b) installed next to the one baffle plate (for example, 25a). The distance D (= Dab, Dbc,..., Dgh) is preferably different according to the change in the density of the low-boiling medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22. In this case, the distance D between each of the plurality of baffle plates 25 is sequentially increased in proportion to the reciprocal of the ratio (density ratio) at which the density of the low boiling point medium M5 with supercritical pressure changes inside the cylinder 22. It is preferable to become.

たとえば、超臨界圧の低沸点媒体M5が第7の邪魔板25gと第8の邪魔板25hとの中間を通過するときの密度ρghが、第1の邪魔板25aと第2の邪魔板25bとの中間を通過するときの密度ρabに対して、1/2倍になったと仮定する(つまり、ρgh/ρab=1/2)。この場合には、第7の邪魔板25gと第8の邪魔板25hとの間の距離Dghを、第1の邪魔板25aと第2の邪魔板25bとの間の距離Dabに対して2倍にすることが好適である(つまり、Dgh/Dab=2(=ρab/ρgh))。   For example, the density ρgh when the low boiling point medium M5 of supercritical pressure passes between the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h is the first baffle plate 25a and the second baffle plate 25b. It is assumed that the density ρab when passing through the middle is 1/2 times (that is, ρgh / ρab = 1/2). In this case, the distance Dgh between the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h is twice the distance Dab between the first baffle plate 25a and the second baffle plate 25b. (That is, Dgh / Dab = 2 (= ρab / ρgh)).

この他に、複数の邪魔板25のそれぞれにおいて、切り欠き部25Kは、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の密度の変化に応じて、面積Sa〜Shが異なっていることが好ましい。この場合、複数の邪魔板25のそれぞれの切り欠き部25Kの面積Sa〜Shが、胴22の内部において超臨界圧の低沸点媒体M5の密度が変化する割合(密度比)の逆数に比例して、順次、広くなることが好適である。   In addition, in each of the plurality of baffle plates 25, the cutout portion 25 </ b> K has different areas Sa to Sh according to the change in the density of the supercritical low-boiling medium M <b> 5 inside the body 22. Is preferred. In this case, the areas Sa to Sh of the notch portions 25K of the plurality of baffle plates 25 are proportional to the reciprocal of the ratio (density ratio) at which the density of the low-boiling medium M5 with supercritical pressure changes inside the cylinder 22. Thus, it is preferable that the width gradually increases.

たとえば、超臨界圧の低沸点媒体M5が第8の邪魔板25hの切り欠き部25Kを通過するときの密度ρhが、第1の邪魔板25aを通過するときの密度ρaに対して、1/2倍になったと仮定する(つまり、ρh/ρa=1/2)。この場合には、第8の邪魔板25hの切り欠き部25Kの面積Shを、第1の邪魔板25aの切り欠き部25Kの面積Saに対して2倍にすることが好適である(つまり、Sh/Sa=2(=ρa/ρh))。   For example, the density ρh when the low boiling point medium M5 of supercritical pressure passes through the notch 25K of the eighth baffle plate 25h is less than the density ρa when passing through the first baffle plate 25a. Suppose that it has doubled (that is, ρh / ρa = 1/2). In this case, it is preferable to double the area Sh of the cutout portion 25K of the eighth baffle plate 25h with respect to the area Sa of the cutout portion 25K of the first baffle plate 25a (that is, Sh / Sa = 2 (= ρa / ρh)).

[C]動作
上記の超臨界圧流体熱交換器2における動作に関して、図1,図2を参照して説明する。
[C] Operation The operation of the supercritical fluid heat exchanger 2 will be described with reference to FIGS.

ここでは、超臨界圧流体熱交換器2の動作に関して、熱源媒体F1,F2の流れと、低沸点媒体M2,M3,M4,M5の流れとのそれぞれに分けて、詳細に説明する。   Here, the operation of the supercritical fluid heat exchanger 2 will be described in detail separately for each of the flow of the heat source media F1 and F2 and the flow of the low boiling point media M2, M3, M4, and M5.

[C−1]熱源媒体F1,F2について
超臨界圧流体熱交換器2においては、図1に示すように、熱源媒体供給源1から熱源媒体F1が流入する。そして、熱源媒体F1は、超臨界圧流体熱交換器2において、超臨界圧の低沸点媒体M5との熱交換がされる。その後、その熱交換がされた熱源媒体F2が、超臨界圧流体熱交換器2から外部へ流出する。
[C-1] Heat source mediums F1 and F2 In the supercritical fluid heat exchanger 2, as shown in FIG. 1, the heat source medium F1 flows from the heat source medium supply source 1. The heat source medium F1 is subjected to heat exchange with the supercritical pressure low boiling point medium M5 in the supercritical pressure fluid heat exchanger 2. Thereafter, the heat source medium F2 subjected to the heat exchange flows out from the supercritical fluid heat exchanger 2 to the outside.

具体的には、図2に示すように、熱源媒体F1は、まず、導入管24Aを介して、胴22の左端に設置された水室部24の内部(水室)に流入する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the heat source medium F1 first flows into the interior (water chamber) of the water chamber portion 24 installed at the left end of the trunk 22 via the introduction pipe 24A.

つぎに、熱源媒体F1は、複数の伝熱管21のそれぞれにおいて、左端に位置する入口21Aから流入し、内部を流れる。このとき、熱源媒体F1は、複数の伝熱管21の周囲を流れる超臨界圧の低沸点媒体M5との間において熱交換を行う。   Next, in each of the plurality of heat transfer tubes 21, the heat source medium F1 flows from the inlet 21A located at the left end and flows inside. At this time, the heat source medium F1 exchanges heat with the supercritical low-boiling point medium M5 flowing around the plurality of heat transfer tubes 21.

つぎに、熱源媒体F1は、複数の伝熱管21のそれぞれにおいて、右端に位置する出口21Bから流出し、胴22の右端に設置された水室部24の内部(水室)に流入する。   Next, in each of the plurality of heat transfer tubes 21, the heat source medium F <b> 1 flows out from the outlet 21 </ b> B located at the right end and flows into the water chamber 24 (water chamber) installed at the right end of the trunk 22.

つぎに、その胴22の右端に設置された水室部24の内部から、熱源媒体F2が、排出管24Bを介して、外部に流出する。   Next, the heat source medium F2 flows out from the inside of the water chamber part 24 installed at the right end of the trunk 22 to the outside through the discharge pipe 24B.

[C−2]低沸点媒体M2,M3,M4,M5について
低沸点媒体M2,M3,M4,M5は、図1に示すように、超臨界圧流体熱交換器2と媒体タービン3と凝縮器4と超臨界圧媒体ポンプ5とを、順次、循環する。
[C-2] Low-boiling point media M2, M3, M4, and M5 As shown in FIG. 1, the low-boiling point media M2, M3, M4, and M5 include a supercritical fluid heat exchanger 2, a medium turbine 3, and a condenser. 4 and the supercritical pressure medium pump 5 are sequentially circulated.

ここでは、図1に示すように、超臨界圧流体熱交換器2から低沸点媒体M2が媒体タービン3の内部に作動媒体として流入し、発電機3Gを駆動させた後に、媒体タービン3から排出される。つぎに、媒体タービン3から低沸点媒体M3が凝縮器4に流入し、凝縮器4で凝縮される。つぎに、凝縮器4で凝縮された低沸点媒体M4が超臨界圧媒体ポンプ5に流入し、超臨界圧媒体ポンプ5において超臨界圧に昇圧されて移送される。つぎに、超臨界圧媒体ポンプ5で昇圧された超臨界圧の低沸点媒体M5は、超臨界圧流体熱交換器2に流入する。つまり、低沸点媒体M2,M3,M4,M5は、ランキンサイクルによって、各部を循環する。   Here, as shown in FIG. 1, the low boiling point medium M2 flows from the supercritical fluid heat exchanger 2 into the medium turbine 3 as a working medium, drives the generator 3G, and then discharges from the medium turbine 3. Is done. Next, the low boiling point medium M <b> 3 flows from the medium turbine 3 into the condenser 4 and is condensed by the condenser 4. Next, the low boiling point medium M4 condensed by the condenser 4 flows into the supercritical pressure medium pump 5, and is boosted to the supercritical pressure by the supercritical pressure medium pump 5 and transferred. Next, the supercritical pressure low boiling point medium M <b> 5 boosted by the supercritical pressure medium pump 5 flows into the supercritical pressure fluid heat exchanger 2. That is, the low boiling point media M2, M3, M4, and M5 circulate through the respective parts by the Rankine cycle.

図2に示すように、超臨界圧流体熱交換器2においては、超臨界圧の低沸点媒体M5が、胴22の内部に流入して、内部を流れ、熱源媒体F1との熱交換によって加熱される。   As shown in FIG. 2, in the supercritical fluid heat exchanger 2, a supercritical pressure low boiling point medium M5 flows into the interior of the cylinder 22 and flows through the interior, and is heated by heat exchange with the heat source medium F1. Is done.

具体的には、超臨界圧の低沸点媒体M5は、胴22の内部のうち、右端に設置された管板23と、第1の邪魔板25aとの間に位置する第1の室R1に、導入管22Aを介して、流入する。そして、超臨界圧の低沸点媒体M5は、第1の室R1において下部から上部へ向かって流れる。   Specifically, the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure is placed in the first chamber R1 located between the tube plate 23 installed at the right end and the first baffle plate 25a in the body 22. Then, it flows in through the introduction pipe 22A. Then, the supercritical low boiling point medium M5 flows from the lower part to the upper part in the first chamber R1.

つぎに、超臨界圧の低沸点媒体M5は、第1の邪魔板25aにおいて上方に位置する切り込み部25Kを介して、第1の邪魔板25aと第2の邪魔板25bとの間に位置する第2の室R2に流入する。そして、超臨界圧の低沸点媒体M5は、第2の室R2において上部から下部へ向かって流れる。   Next, the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure is positioned between the first baffle plate 25a and the second baffle plate 25b via the notch 25K positioned above the first baffle plate 25a. It flows into the second chamber R2. Then, the supercritical low boiling point medium M5 flows from the upper part to the lower part in the second chamber R2.

つぎに、超臨界圧の低沸点媒体M5は、第2の邪魔板25bにおいて下方に形成された切り込み部25Kを介して、第2の邪魔板25bと第3の邪魔板25cとの間に位置する第3の室R3に流入する。そして、超臨界圧の低沸点媒体M5は、第3の室R3において下部から上部へ向かって流れる。   Next, the supercritical low boiling point medium M5 is positioned between the second baffle plate 25b and the third baffle plate 25c via a notch 25K formed below the second baffle plate 25b. Into the third chamber R3. Then, the supercritical low boiling point medium M5 flows from the lower part to the upper part in the third chamber R3.

このように、超臨界圧の低沸点媒体M5は、胴22の内部を蛇行して、第1から第9の室R1〜S9のそれぞれを、順次、流れる。   As described above, the low-boiling point medium M5 having a supercritical pressure meanders inside the cylinder 22 and sequentially flows through each of the first to ninth chambers R1 to S9.

そして、最後に、胴22の内部から、排出管22Bを介して、超臨界圧の低沸点媒体M2が外部へ流出する。   Finally, the low boiling point medium M2 having a supercritical pressure flows out from the inside of the cylinder 22 through the discharge pipe 22B.

上記のように、超臨界圧の低沸点媒体M5は、胴22の内部を流れるとき、第1から第9の室R1〜S9のそれぞれにおいて、熱源媒体F1との熱交換が行われ、順次、温度が上昇する。ここでは、超臨界圧の低沸点媒体M5は、超臨界圧流体熱交換器2において、臨界温度TCよりも低い温度から、臨界温度TCおよび擬臨界温度TEを超えた温度に上昇する。このとき、超臨界圧の低沸点媒体M5は、温度Tの上昇に伴って、密度ρが低くなり、臨界温度TC付近を超えると密度ρの低下が急激になる(図11参照)。   As described above, when the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure flows through the body 22, heat exchange with the heat source medium F1 is performed in each of the first to ninth chambers R1 to S9, and sequentially, The temperature rises. Here, the supercritical pressure low boiling point medium M5 rises from a temperature lower than the critical temperature TC to a temperature exceeding the critical temperature TC and the pseudocritical temperature TE in the supercritical pressure fluid heat exchanger 2. At this time, the supercritical low-boiling point medium M5 has a lower density ρ as the temperature T increases, and when the temperature exceeds the vicinity of the critical temperature TC, the density ρ decreases rapidly (see FIG. 11).

しかし、本実施形態では、複数の邪魔板25の間の距離Dが、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、順次、長くなっている。これと共に、複数の邪魔板25のそれぞれは、切り欠き部25Kの面積Sが、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、順次、大きくなっている。   However, in the present embodiment, the distance D between the plurality of baffle plates 25 is sequentially increased along the flow of the supercritical low-boiling medium M5 inside the cylinder 22. At the same time, each of the plurality of baffle plates 25 has an area S of the cutout portion 25 </ b> K that sequentially increases along the flow of the supercritical low-boiling-point medium M <b> 5 inside the body 22.

このため、本実施形態では、超臨界圧の低沸点媒体M5が温度Tの上昇によって密度ρが急激に低下しても、第1から第9の室R1〜S9のそれぞれにおいて、圧力の変化を抑制することができる。その結果、本実施形態においては、超臨界圧の低沸点媒体M5の流速が急激に上昇しないため、圧力損失が増大することを防止することができる。圧力損失は、主に管群の中心部で発生するが、本実施形態では、この管群の中心部での圧力損失を、超臨界圧液状態での圧力損失に近付けることができるため、好適である。   For this reason, in this embodiment, even if the density ρ of the low-boiling-point medium M5 having a supercritical pressure rapidly decreases due to the increase in the temperature T, the pressure changes in each of the first to ninth chambers R1 to S9. Can be suppressed. As a result, in this embodiment, since the flow velocity of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure does not increase rapidly, it is possible to prevent an increase in pressure loss. The pressure loss mainly occurs at the center of the tube group, but in this embodiment, the pressure loss at the center of the tube group can be brought close to the pressure loss in the supercritical pressure liquid state. It is.

[D]まとめ
以上のように、本実施形態の発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2は、超臨界圧の低沸点媒体M5と熱源媒体F1との熱交換が行われ、その超臨界圧の低沸点媒体M5が臨界温度TCおよび擬臨界温度TEを超えた温度に加熱される。
[D] Summary As described above, in the power generation system of the present embodiment, the supercritical fluid heat exchanger 2 performs heat exchange between the supercritical low-boiling medium M5 and the heat source medium F1, and the supercritical pressure is obtained. The low boiling point medium M5 having a pressure is heated to a temperature exceeding the critical temperature TC and the pseudocritical temperature TE.

超臨界圧流体熱交換器2は、伝熱管21と胴22と邪魔板25とを有する。伝熱管21は、胴22の内部に収容されており、熱源媒体F1が内部を流れる。胴22は、超臨界圧の低沸点媒体M5が、内部において伝熱管21の周囲を流れる。邪魔板25は、胴22の内部において、超臨界圧の低沸点媒体M5が入口から出口に向かって蛇行して流れるように、複数が胴22の内部に間を隔てて並んで設置されている。   The supercritical fluid heat exchanger 2 includes a heat transfer tube 21, a body 22, and a baffle plate 25. The heat transfer tube 21 is accommodated inside the trunk 22, and the heat source medium F1 flows through the inside. In the body 22, the low boiling point medium M <b> 5 having a supercritical pressure flows around the heat transfer tube 21 inside. A plurality of baffle plates 25 are installed inside the cylinder 22 so as to be spaced apart from each other so that the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure flows meandering from the inlet toward the outlet. .

ここで、複数の邪魔板25は、上述したように、一の邪魔板25と、当該一の邪魔板25の隣に設置された他の邪魔板25との間の距離D(=Dab,Dbc,・・・,Dgh)が、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って長くなるように設置されている。   Here, as described above, the plurality of baffle plates 25 are distances D (= Dab, Dbc) between one baffle plate 25 and another baffle plate 25 installed next to the one baffle plate 25. ,..., Dgh) are installed so as to be long along the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22.

このため、本実施形態では、上述したように、超臨界圧の低沸点媒体M5が臨界温度TC付近を超えて密度ρが急激に低下しても、超臨界圧の低沸点媒体M5の流速が急激に上昇しないため、圧力損失が増大することを防止することができる。   Therefore, in the present embodiment, as described above, even if the supercritical pressure low boiling point medium M5 exceeds the vicinity of the critical temperature TC and the density ρ rapidly decreases, the flow rate of the supercritical pressure low boiling point medium M5 is Since it does not rise rapidly, it is possible to prevent the pressure loss from increasing.

その結果、本実施形態では、発電システムにおいて、効率化を容易に実現することができる。   As a result, in this embodiment, efficiency can be easily realized in the power generation system.

この他に、本実施形態では、複数の邪魔板25のそれぞれにおいて、切り欠き部25Kは、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、面積S(=Sa,Sb,・・・,Sh)が大きくなるように形成されている。   In addition, in this embodiment, in each of the plurality of baffle plates 25, the notch 25 </ b> K has an area S (= Sa, Sa) along the flow of the supercritical low-boiling medium M <b> 5 inside the cylinder 22. Sb,..., Sh) are formed to be large.

このため、本実施形態では、圧力損失が増大することを、更に効果的に防止することができる。   For this reason, in this embodiment, it can prevent more effectively that a pressure loss increases.

[E]変形例
上記したように、本実施形態では、第1から第8の邪魔板25a〜25hの8枚が、邪魔板25として設置されているが、これに限らない。当然ながら、8枚を超える枚数の邪魔板25を設置してもよく、8枚未満の枚数の邪魔板25を設置してもよい。
[E] Modifications As described above, in the present embodiment, eight of the first to eighth baffle plates 25a to 25h are installed as the baffle plate 25, but the present invention is not limited to this. Of course, more than eight baffle plates 25 may be installed, or less than eight baffle plates 25 may be installed.

上記したように、本実施形態では、複数の邪魔板25の間の距離D(=Dab,Dbc,・・・,Dgh)が、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って長くなるように、複数の邪魔板25が設置されている。これと共に、本実施形態では、複数の邪魔板25のそれぞれにおいて、切り欠き部25Kは、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、面積S(=Sa,Sb,・・・,Sh)が大きくなるように形成されている。しかし、これに限らない。複数の邪魔板25の切り欠き部25Kについては、必要に応じて、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って、順次、面積Sが大きくなるように形成すればよい。   As described above, in the present embodiment, the distance D (= Dab, Dbc,..., Dgh) between the plurality of baffle plates 25 is the flow of the low-boiling point medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22. A plurality of baffle plates 25 are installed so as to be longer along the line. At the same time, in the present embodiment, in each of the plurality of baffle plates 25, the notch 25 </ b> K has an area S (= Sa, Sb) along the flow of the supercritical low-boiling medium M <b> 5 inside the cylinder 22. ,..., Sh) are formed to be large. However, it is not limited to this. The cutout portions 25K of the plurality of baffle plates 25 may be formed such that the area S is sequentially increased along the flow of the supercritical low-boiling medium M5 inside the barrel 22 as necessary. Good.

上記したように、本実施形態では、複数の邪魔板25の間の距離D(=Dab,Dbc,・・・,Dgh)のそれぞれが、胴22の内部での超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って長くなっている(つまり、Dab<Dbc<Dcd<Dde<Def<Dfg<Dgh)。しかしながら、これに限らない。複数の邪魔板25の間の距離D(=Dab,Dbc,・・・,Dgh)が、超臨界圧の低沸点媒体M5の入口側よりも出口側において長くなるように、複数の邪魔板25を設置してもよい。たとえば、入口側の部分では、複数の邪魔板25の間の距離Dが等しく、出口側の部分において、複数の邪魔板25の間の距離Dが、超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って長くなるように構成してもよい(たとえば、Dab=Dbc=Dcd=Dde<Def<Dfg<Dgh)。これと同様に、切り欠き部25Kの面積S(=Sa,Sb,・・・,Sh)に関しても、超臨界圧の低沸点媒体M5の入口側よりも出口側において大きくなるように構成してもよい。たとえば、入口側の部分では、面積Sが等しく、出口側の部分において、面積Sが超臨界圧の低沸点媒体M5の流れに沿って大きくなるように構成してもよい(たとえば、Sa=Sb=Sc=Sd<Se<Sf<Sg<Sh)。   As described above, in the present embodiment, each of the distances D (= Dab, Dbc,..., Dgh) between the plurality of baffle plates 25 is a low-boiling medium M5 having a supercritical pressure inside the cylinder 22. (That is, Dab <Dbc <Dcd <Dde <Def <Dfg <Dgh). However, the present invention is not limited to this. The plurality of baffle plates 25 so that the distance D (= Dab, Dbc,..., Dgh) between the plurality of baffle plates 25 is longer on the outlet side than the inlet side of the supercritical low-boiling medium M5. May be installed. For example, in the portion on the inlet side, the distance D between the plurality of baffle plates 25 is equal, and in the portion on the outlet side, the distance D between the plurality of baffle plates 25 corresponds to the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure. You may comprise so that it may become long along (for example, Dab = Dbc = Dcd = Dde <Def <Dfg <Dgh). Similarly, the area S (= Sa, Sb,..., Sh) of the notch 25K is also configured to be larger on the outlet side than on the inlet side of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure. Also good. For example, the area S at the inlet side may be equal, and the area S may be increased along the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure at the outlet side (for example, Sa = Sb). = Sc = Sd <Se <Sf <Sg <Sh).

上記したように、本実施形態では、発電システムは、超臨界圧流体熱交換器2と、媒体タービン3と、凝縮器4と、超臨界圧媒体ポンプ5と、冷却水供給部6とを有するが、これら以外の機器を、別途、設けてもよい。たとえば、再生器、気液分離器、バイパス弁などの機器を、適宜、設置してもかまわない。   As described above, in this embodiment, the power generation system includes the supercritical fluid heat exchanger 2, the medium turbine 3, the condenser 4, the supercritical pressure medium pump 5, and the cooling water supply unit 6. However, devices other than these may be provided separately. For example, devices such as a regenerator, a gas-liquid separator, and a bypass valve may be installed as appropriate.

<第2実施形態>
[A]構成等
図6,図7,図8は、第2実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。
Second Embodiment
[A] Configuration, etc. FIGS. 6, 7, and 8 are diagrams illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the second embodiment.

図6は、図2と同様に、断面を示している。図6では、図2の場合と異なり、熱源媒体F1の流れ、および、超臨界圧の低沸点媒体M5の流れについて、一部を省略しているが、図2の場合と同様に、熱源媒体F1および超臨界圧の低沸点媒体M5が流れる。図7は、図6においてXfg−Xfg部分の断面を示し、図8は、図6においてXgh−Xgh部分の断面を示している。   FIG. 6 shows a cross section similar to FIG. In FIG. 6, unlike the case of FIG. 2, a part of the flow of the heat source medium F1 and the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure is omitted, but as in the case of FIG. F1 and supercritical low boiling point medium M5 flow. 7 shows a cross section of the Xfg-Xfg portion in FIG. 6, and FIG. 8 shows a cross section of the Xgh-Xgh portion in FIG.

図6,図7,図8に示すように、本実施形態の発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2は、伝熱管支持部26(振動抑制部)を更に有する。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第1実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。   As shown in FIGS. 6, 7, and 8, in the power generation system according to the present embodiment, the supercritical fluid heat exchanger 2 further includes a heat transfer tube support portion 26 (vibration suppression portion). This embodiment is the same as the case of the first embodiment except for the above points and related points. For this reason, in this embodiment, about the part which overlaps with said embodiment, description is abbreviate | omitted suitably.

伝熱管支持部26は、図6,図7,図8に示すように、胴22の内部に設置されており、伝熱管21を支持して、振動の発生を抑制する。   As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the heat transfer tube support portion 26 is installed inside the body 22, supports the heat transfer tube 21, and suppresses generation of vibration.

ここでは、伝熱管支持部26は、胴22の内部において、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口側(排出管22B)に位置する部分に設置されている。つまり、伝熱管支持部26は、胴22の内部のうち、複数の邪魔板25の間が狭い入口側(導入管22Aの側)には設置されておらず、複数の邪魔板25の間が広い出口側(排出管22Bの側)に設置されている。   Here, the heat transfer tube support portion 26 is installed in a portion located on the outlet side (discharge tube 22B) of the supercritical low-boiling-point medium M5 inside the barrel 22. That is, the heat transfer tube support portion 26 is not installed on the narrow inlet side (the side of the introduction tube 22 </ b> A) between the plurality of baffle plates 25 in the body 22, and between the plurality of baffle plates 25. It is installed on the wide outlet side (the side of the discharge pipe 22B).

本実施形態では、図6,図7,図8に示すように、伝熱管支持部26として、支持格子261と、第1の支持板262Aと、第2の支持板262Bとが設置されている。   In this embodiment, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, a support grid 261, a first support plate 262 </ b> A, and a second support plate 262 </ b> B are installed as the heat transfer tube support portion 26. .

伝熱管支持部26を構成する各部について、順次、説明する。   Each part which comprises the heat exchanger tube support part 26 is demonstrated sequentially.

[A−1]支持格子261
支持格子261は、図6に示すように、胴22の内部において、第6の邪魔板25fと第7の邪魔板25gとの中間に設置されている。つまり、支持格子261は、第7の室R7に設けられている。
[A-1] Support grid 261
As shown in FIG. 6, the support lattice 261 is disposed in the middle of the body 22 between the sixth baffle plate 25 f and the seventh baffle plate 25 g. That is, the support lattice 261 is provided in the seventh chamber R7.

図7に示すように、支持格子261は、複数の棒状体が複数の伝熱管21の間において複数の伝熱管21の配列に沿って配置されて構成されている。   As shown in FIG. 7, the support grid 261 is configured by arranging a plurality of rod-shaped bodies along the arrangement of the plurality of heat transfer tubes 21 between the plurality of heat transfer tubes 21.

支持格子261は、複数の棒状体で区画された開口部のそれぞれに、複数の伝熱管21が貫通しており、その開口部に貫通した複数の伝熱管21を支持している。   The support grid 261 has a plurality of heat transfer tubes 21 penetrating through the openings defined by the plurality of rod-shaped bodies, and supports the plurality of heat transfer tubes 21 penetrating through the openings.

支持格子261が設けられた第7の室R7では、超臨界圧の低沸点媒体M5が、下方から上方に向かって、支持格子261の開口部を通過して流れる。   In the seventh chamber R7 in which the support grid 261 is provided, the supercritical low-boiling-point medium M5 flows through the opening of the support grid 261 from below to above.

[A−2]第1の支持板262A
第1の支持板262Aは、図6に示すように、胴22の内部において、第7の邪魔板25gと第8の邪魔板25hとの中間に設置されている。つまり、第1の支持板262Aは、第8の室R8に設けられている。ここでは、第1の支持板262Aは、第7の邪魔板25gおよび第8の邪魔板25hと同様に、面が垂直方向に沿っている。
[A-2] First support plate 262A
As shown in FIG. 6, the first support plate 262A is installed in the middle of the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h in the body 22. That is, the first support plate 262A is provided in the eighth chamber R8. Here, the surface of the first support plate 262A is along the vertical direction, similarly to the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h.

図6,図8に示すように、第1の支持板262Aは、板状体であって、第7の邪魔板25gに形成された切り欠き部25Kと同じ切り欠き部262Kが同じ位置に形成されている。これと共に、第1の支持板262Aは、第8の邪魔板25hに形成された切り欠き部25Kと同じ切り欠き部262Kが同じ位置に形成されている。   As shown in FIGS. 6 and 8, the first support plate 262A is a plate-like body, and the same notch portion 262K as the notch portion 25K formed in the seventh baffle plate 25g is formed at the same position. Has been. At the same time, the first support plate 262A has the same notch portion 262K formed at the same position as the notch portion 25K formed in the eighth baffle plate 25h.

第1の支持板262Aは、複数の伝熱管21が貫通孔を貫通しており、その貫通孔に貫通した複数の伝熱管21を支持している。   In the first support plate 262A, the plurality of heat transfer tubes 21 pass through the through holes, and support the plurality of heat transfer tubes 21 that have passed through the through holes.

第1の支持板262Aが設けられた第8の室R8では、超臨界圧の低沸点媒体M5が、上方から下方に向かって、第1の支持板262Aの両面に沿って流れる。   In the eighth chamber R8 in which the first support plate 262A is provided, the supercritical low-boiling point medium M5 flows along the both surfaces of the first support plate 262A from the upper side to the lower side.

[A−3]第2の支持板262B
第2の支持板262Bは、図6に示すように、胴22の内部において、第8の邪魔板25hと、胴22の左端に設置された管板23との中間に設置されている。つまり、第2の支持板262Bは、第9の室R9に設けられている。ここでは、第2の支持板262Bは、第8の邪魔板25h、および、胴22の左端に設置された管板23と同様に、面が垂直方向に沿っている。
[A-3] Second support plate 262B
As shown in FIG. 6, the second support plate 262 </ b> B is installed inside the cylinder 22 between the eighth baffle plate 25 h and the tube plate 23 installed at the left end of the cylinder 22. That is, the second support plate 262B is provided in the ninth chamber R9. Here, the surface of the second support plate 262B is along the vertical direction, similar to the eighth baffle plate 25h and the tube plate 23 installed at the left end of the barrel 22.

平面形状については図示を省略しているが、第2の支持板262Bは、第1の支持板262Aと同様に、切り欠き部262Kが形成されている(図8参照)。   Although the illustration of the planar shape is omitted, the second support plate 262B has a notch 262K as in the case of the first support plate 262A (see FIG. 8).

第2の支持板262Bは、第1の支持板262Aと同様に、複数の伝熱管21が貫通孔を貫通しており、その貫通孔に貫通した複数の伝熱管21を支持している。   Similarly to the first support plate 262A, the second support plate 262B has a plurality of heat transfer tubes 21 passing through the through holes, and supports the plurality of heat transfer tubes 21 penetrating the through holes.

第2の支持板262Bが設けられた第9の室R9では、超臨界圧の低沸点媒体M5が、下方から上方に向かって、第2の支持板262Bの両面に沿って流れる。   In the ninth chamber R9 in which the second support plate 262B is provided, the supercritical low-boiling-point medium M5 flows along both surfaces of the second support plate 262B from below to above.

[B]まとめ
以上のように、本実施形態の超臨界圧流体熱交換器2では、胴22の内部において、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する部分に、伝熱管支持部26が設置されている。伝熱管支持部26は、隣り合う一対の邪魔板25の間、または、隣合う邪魔板25と管板23との間に設けられている。ここでは、伝熱管支持部26として、支持格子261と第1の支持板262Aと第2の支持板262Bとのそれぞれが設置されており、伝熱管21を支持している。
[B] Summary As described above, in the supercritical fluid heat exchanger 2 of the present embodiment, a portion located on the outlet (exhaust pipe 22B) side of the supercritical low-boiling-point medium M5 in the cylinder 22 is provided. The heat transfer tube support part 26 is installed. The heat transfer tube support portion 26 is provided between a pair of adjacent baffle plates 25 or between the adjacent baffle plates 25 and the tube plate 23. Here, as the heat transfer tube support portion 26, a support grid 261, a first support plate 262A, and a second support plate 262B are installed to support the heat transfer tube 21.

第1実施形態の場合と同様に、胴22の内部のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口側(排出管22Bの側)では、伝熱管21において隣り合う一対の邪魔板25で挟まれる部分が、入口側(導入管22Aの側)よりも長い。その部分では、超臨界圧の低沸点媒体M5が伝熱管21の中心軸に対して直交する方向に流れる。このため、伝熱管21が大きく振動する場合がある。   As in the case of the first embodiment, among the inside of the cylinder 22, the outlet side of the supercritical pressure low boiling point medium M <b> 5 (the side of the discharge pipe 22 </ b> B) is sandwiched between a pair of baffle plates 25 adjacent in the heat transfer pipe 21. The portion to be removed is longer than the inlet side (the introduction pipe 22A side). In that portion, the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure flows in a direction orthogonal to the central axis of the heat transfer tube 21. For this reason, the heat transfer tube 21 may vibrate greatly.

しかしながら、本実施形態では、上記のように、伝熱管21が振動する部分に、伝熱管支持部26が設置されており、伝熱管21を支持している。   However, in the present embodiment, as described above, the heat transfer tube support portion 26 is installed in the portion where the heat transfer tube 21 vibrates and supports the heat transfer tube 21.

したがって、本実施形態では、伝熱管21の振動を抑制することができる。   Therefore, in this embodiment, vibration of the heat transfer tube 21 can be suppressed.

[C]変形例
上記のように、本実施形態では、伝熱管支持部26として、支持格子261と、第1の支持板262Aと、第2の支持板262Bとの3つが設置されているが、これに限らない。たとえば、支持格子261と第1の支持板262Aと第2の支持板262Bといずれか1つを設置するように構成してもよい。
[C] Modified Example As described above, in the present embodiment, three of the support grid 261, the first support plate 262A, and the second support plate 262B are installed as the heat transfer tube support portion 26. Not limited to this. For example, the support grid 261, the first support plate 262A, and the second support plate 262B may be installed.

<第3実施形態>
[A]構成等
図9は、第3実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。
<Third Embodiment>
[A] Configuration, etc. FIG. 9 is a diagram illustrating a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the third embodiment.

図9は、図2と同様に、断面を示している。図9では、図2の場合と異なり、熱源媒体F1の流れ、および、超臨界圧の低沸点媒体M5の流れについて、一部を省略しているが、図2の場合と同様に、熱源媒体F1および超臨界圧の低沸点媒体M5が流れる。   FIG. 9 shows a cross section similar to FIG. In FIG. 9, unlike the case of FIG. 2, a part of the flow of the heat source medium F1 and the flow of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure is omitted, but as in the case of FIG. F1 and supercritical low boiling point medium M5 flow.

図9に示すように、本実施形態の発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2は、伝熱管21の外周面の一部に凹凸部21Fが形成されている。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第1実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。   As shown in FIG. 9, in the power generation system of the present embodiment, the supercritical fluid heat exchanger 2 has an uneven portion 21 </ b> F formed on a part of the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21. This embodiment is the same as the case of the first embodiment except for the above points and related points. For this reason, in this embodiment, about the part which overlaps with said embodiment, description is abbreviate | omitted suitably.

凹凸部21Fは、図9に示すように、複数の伝熱管21の外周面のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する部分に形成されている。   As shown in FIG. 9, the uneven portion 21 </ b> F is formed in a portion of the outer peripheral surface of the plurality of heat transfer tubes 21 that is located on the outlet (exhaust tube 22 </ b> B) side of the supercritical pressure low boiling point medium M <b> 5.

ここでは、凹凸部21Fは、胴22の内部において複数の邪魔板25および一対の管板23によって区画される第1から第9の室R1〜R9のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する第6から第9の室R6〜R9に形成されている。凹凸部21Fは、超臨界圧の低沸点媒体M5の入口(導入管22A)側に位置する第1から第5の室R1〜R5には形成されておらず、この部分では、伝熱管21の外周面は平滑である。   Here, the concavo-convex portion 21 </ b> F is a supercritical pressure low boiling point medium M <b> 5 of the first to ninth chambers R <b> 1 to R <b> 9 defined by the plurality of baffle plates 25 and the pair of tube plates 23 inside the body 22. It is formed in sixth to ninth chambers R6 to R9 located on the outlet (exhaust pipe 22B) side. The uneven portion 21F is not formed in the first to fifth chambers R1 to R5 located on the inlet (introduction tube 22A) side of the supercritical low boiling point medium M5, and in this portion, the heat transfer tube 21 The outer peripheral surface is smooth.

具体的には、第6の室R6においては、凹凸部21Fは、下部に位置する伝熱管21の外周面に形成されている。第7の室R7から第9の室R9のそれぞれにおいては、凹凸部21Fは、伝熱管21の外周面の全体に渡って形成されている。   Specifically, in the sixth chamber R6, the uneven portion 21F is formed on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 located in the lower portion. In each of the seventh chamber R7 to the ninth chamber R9, the uneven portion 21F is formed over the entire outer peripheral surface of the heat transfer tube 21.

凹凸部21Fには、たとえば、複数のフィンが伝熱管21の外周面から外側に突き出るように形成されている。複数のフィンは、いわゆるローフィンであって、たとえば、伝熱管21の外周面を転造で加工することによって形成されている。   In the uneven portion 21 </ b> F, for example, a plurality of fins are formed so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21. The plurality of fins are so-called low fins, and are formed, for example, by rolling the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21.

[B]まとめ
以上のように、本実施形態の超臨界圧流体熱交換器2では、複数の伝熱管21の外周面のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する部分に、凹凸部21Fが形成されている。たとえば、凹凸部21Fにおいては、複数のフィンが形成されている。
[B] Summary As described above, in the supercritical fluid heat exchanger 2 of the present embodiment, of the outer peripheral surfaces of the plurality of heat transfer tubes 21, the outlet side (exhaust tube 22B) of the supercritical pressure low boiling point medium M5. A concave-convex portion 21F is formed in a portion located at. For example, a plurality of fins are formed in the uneven portion 21F.

本実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、胴22の内部において隣り合う一対の邪魔板25の間の間隔は、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側の方が、入口(導入管22A)側よりも広いため、超臨界圧の低沸点媒体M5の流速が遅くなり、熱伝達率が低下する場合がある。   In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the interval between the pair of adjacent baffle plates 25 in the body 22 is set on the outlet (exhaust pipe 22B) side of the supercritical low-boiling medium M5. Since this is wider than the inlet (introduction pipe 22A) side, the flow rate of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure becomes slow, and the heat transfer rate may be lowered.

しかし、本実施形態では、上記したように、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口側においては、伝熱管21の外周面に凹凸部21Fが形成されており、超臨界圧の低沸点媒体M5が伝熱管21に接触する接触面積が大きくなっている。   However, in the present embodiment, as described above, on the outlet side of the low boiling point medium M5 with supercritical pressure, the uneven portion 21F is formed on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21, and the low boiling point medium M5 with supercritical pressure is formed. The contact area in contact with the heat transfer tube 21 is increased.

したがって、本実施形態では、伝熱性能を向上させることができる。   Therefore, in this embodiment, heat transfer performance can be improved.

[C]変形例
上記のように、本実施形態では、伝熱管21の外周面にフィンを形成することで、凹凸部21Fが設けられた場合について説明したが、これに限らない。伝熱管21と超臨界圧の低沸点媒体M5とが接触する面積が増えるものであれば、フィン以外であってもよい。
[C] Modified Example As described above, in the present embodiment, the case where the uneven portion 21 </ b> F is provided by forming fins on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 is not limited thereto. As long as the area where the heat transfer tube 21 and the low-boiling point medium M5 with supercritical pressure are in contact with each other increases, it may be other than fins.

<第4実施形態>
[A]構成等
図10は、第4実施形態に係る発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2の要部を示す図である。
<Fourth embodiment>
[A] Configuration, etc. FIG. 10 is a diagram showing a main part of the supercritical fluid heat exchanger 2 in the power generation system according to the fourth embodiment.

図10は、図9と同様に、断面を示している。図10では、図9と同様に、熱源媒体F1の流れ、および、超臨界圧の低沸点媒体M5の流れについて、一部を省略しており、図2の場合と同様に、熱源媒体F1および超臨界圧の低沸点媒体M5が流れる。   FIG. 10 shows a cross section similar to FIG. In FIG. 10, as in FIG. 9, a part of the flow of the heat source medium F <b> 1 and the flow of the low boiling point medium M <b> 5 having a supercritical pressure is omitted, and as in the case of FIG. 2, the heat source medium F <b> 1 and A low boiling point medium M5 of supercritical pressure flows.

図10に示すように、本実施形態の発電システムにおいて、超臨界圧流体熱交換器2は、伝熱管21の外周面にて凹凸部21Fが形成されている範囲が、第3実施形態の場合と異なる(図9参照)。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第3実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。   As shown in FIG. 10, in the power generation system of the present embodiment, the supercritical fluid heat exchanger 2 has a range in which the uneven portion 21 </ b> F is formed on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 in the case of the third embodiment. (See FIG. 9). The present embodiment is the same as the third embodiment except for the above points and related points. For this reason, in this embodiment, about the part which overlaps with said embodiment, description is abbreviate | omitted suitably.

凹凸部21Fは、図10に示すように、第3実施形態の場合(図9参照)と同様に、複数の伝熱管21の外周面のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する部分に形成されている。ここでは、凹凸部21Fは、胴22の内部において複数の邪魔板25および一対の管板23によって区画される複数の室R1〜R9のうち、超臨界圧の低沸点媒体M5の出口(排出管22B)側に位置する各室R7〜R9に形成されている。凹凸部21Fは、超臨界圧の低沸点媒体M5の入口(導入管22A)側に位置する室R1〜R6には、形成されていない。   As shown in FIG. 10, the concavo-convex portion 21F is formed at the outlet (discharge) of the low boiling point medium M5 having a supercritical pressure among the outer peripheral surfaces of the plurality of heat transfer tubes 21, as in the case of the third embodiment (see FIG. 9). It is formed in a portion located on the tube 22B) side. Here, the concavo-convex portion 21 </ b> F is an outlet (exhaust pipe) of the supercritical low-boiling-point medium M <b> 5 among the plurality of chambers R <b> 1 to R <b> 9 partitioned by the plurality of baffle plates 25 and the pair of tube plates 23 inside the body 22. 22B) are formed in the respective chambers R7 to R9. The uneven portion 21F is not formed in the chambers R1 to R6 located on the inlet (introduction tube 22A) side of the supercritical pressure low boiling point medium M5.

しかし、第3実施形態の場合と異なり、複数の邪魔板25のそれぞれの間において、複数の邪魔板25の切り欠き部25Kを貫通する部分の外周面には、凹凸部21Fが形成されておらず、その外周面が平滑である。つまり、第7の室R7と第8の室R8と第9の室R9とのそれぞれのうち、伝熱管21が邪魔板25の切り欠き部25Kを貫通する部分に関しては、伝熱管21の外周面に凹凸部21Fが形成されていない。   However, unlike the case of the third embodiment, uneven portions 21F are not formed on the outer peripheral surface of the portion of the plurality of baffle plates 25 penetrating through the notch portions 25K between each of the plurality of baffle plates 25. The outer peripheral surface is smooth. That is, in each of the seventh chamber R7, the eighth chamber R8, and the ninth chamber R9, the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 with respect to the portion where the heat transfer tube 21 passes through the notch 25K of the baffle plate 25. The concavo-convex portion 21F is not formed.

具体的には、第7の室R7では、凹凸部21Fは、伝熱管21の外周面のうち、第6の邪魔板25fと第7の邪魔板25gとが対面する間に位置する中心部分に形成されている。これに対して、第7の室R7において、この中心部分以外の下側部分および上側部分には、凹凸部21Fが形成されておらず、伝熱管21の外周面が平滑である。   Specifically, in the seventh chamber R7, the concavo-convex portion 21F is located at the center portion of the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 that is located between the sixth baffle plate 25f and the seventh baffle plate 25g facing each other. Is formed. On the other hand, in the seventh chamber R7, the uneven portion 21F is not formed in the lower portion and the upper portion other than the central portion, and the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 is smooth.

第8の室R8では、凹凸部21Fは、伝熱管21の外周面のうち、第7の邪魔板25gと第8の邪魔板25hとが対面する間に位置する中心部分に形成されている。これに対して、第8の室R8において、この中心部分以外の下側部分および上側部分には、凹凸部21Fが形成されておらず、伝熱管21の外周面が平滑である。   In the eighth chamber R8, the concavo-convex portion 21F is formed in the central portion located on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 while the seventh baffle plate 25g and the eighth baffle plate 25h face each other. On the other hand, in the eighth chamber R8, the uneven portion 21F is not formed in the lower portion and the upper portion other than the central portion, and the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 is smooth.

第9の室R9では、凹凸部21Fは、伝熱管21の外周面のうち、第8の邪魔板25hと、胴22の他端(左端)に設置された管板23とが対面する間に位置する、中心部分と上側部分とのそれぞれに形成されている。これに対して、第9の室R9において、この中心部分と上側部分との両者以外の下側部分には、凹凸部21Fが形成されておらず、伝熱管21の外周面が平滑である。   In the ninth chamber R <b> 9, the uneven portion 21 </ b> F is between the outer surface of the heat transfer tube 21 and the eighth baffle plate 25 h and the tube plate 23 installed at the other end (left end) of the body 22. It is formed in each of the center part and upper part which are located. On the other hand, in the ninth chamber R9, the uneven portion 21F is not formed in the lower portion other than both the central portion and the upper portion, and the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 is smooth.

[B]まとめ
以上のように、本実施形態の超臨界圧流体熱交換器2において、複数の伝熱管21は、複数の邪魔板25のそれぞれの間において、複数の邪魔板25の切り欠き部25Kを貫通する部分の外面に凹凸部21Fが形成されておらず、その外面が平滑である。
[B] Summary As described above, in the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 of the present embodiment, the plurality of heat transfer tubes 21 are notched portions of the plurality of baffle plates 25 between the plurality of baffle plates 25. The concavo-convex portion 21F is not formed on the outer surface of the portion that penetrates 25K, and the outer surface is smooth.

本実施形態の超臨界圧流体熱交換器2において、邪魔板25の切り欠き部25Kが設けられた部分では、超臨界圧の低沸点媒体M5は、伝熱管21の管軸に対して平行に流れる。このため、邪魔板25の切り欠き部25Kが設けられた部分において、伝熱管21の外周面に凹凸部21Fが形成されているときには、圧力損失が増大する場合がある。   In the supercritical pressure fluid heat exchanger 2 of the present embodiment, the supercritical pressure low boiling point medium M5 is parallel to the tube axis of the heat transfer tube 21 in the portion where the notch portion 25K of the baffle plate 25 is provided. Flowing. For this reason, when the uneven portion 21F is formed on the outer peripheral surface of the heat transfer tube 21 in the portion where the notch portion 25K of the baffle plate 25 is provided, the pressure loss may increase.

しかし、本実施形態では、上記したように、複数の伝熱管21において、複数の邪魔板25の切り欠き部25Kを貫通する部分の外面には、凹凸部21Fが形成されておらず、平滑である。   However, in the present embodiment, as described above, in the plurality of heat transfer tubes 21, the concave and convex portions 21F are not formed on the outer surfaces of the portions penetrating the notch portions 25K of the plurality of baffle plates 25, and are smooth. is there.

したがって、本実施形態では、圧力損失の増大を抑制することができる。   Therefore, in this embodiment, an increase in pressure loss can be suppressed.

<その他>
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
<Others>
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…熱源媒体供給源、2…超臨界圧流体熱交換器、3…媒体タービン、3G…発電機、4…凝縮器、5…超臨界圧媒体ポンプ、6…冷却水供給部、21…伝熱管、21F…凹凸部、22…胴、23…管板、24…水室部、25…邪魔板、26…伝熱管支持部、61…冷却水ポンプ、62…冷却器、63…冷却ファン、261…支持格子、262A…第1の支持板、262B…第2の支持板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat source medium supply source, 2 ... Supercritical pressure fluid heat exchanger, 3 ... Medium turbine, 3G ... Generator, 4 ... Condenser, 5 ... Supercritical pressure medium pump, 6 ... Cooling water supply part, 21 ... Transmission Heat pipe, 21F ... Uneven portion, 22 ... Body, 23 ... Tube plate, 24 ... Water chamber, 25 ... Baffle plate, 26 ... Heat transfer tube support, 61 ... Cooling water pump, 62 ... Cooler, 63 ... Cooling fan, 261 ... support grid, 262A ... first support plate, 262B ... second support plate

Claims (12)

水よりも沸点が低い超臨界圧の低沸点媒体と熱源媒体との熱交換が行われ、前記超臨界圧の低沸点媒体が加熱される超臨界圧流体熱交換器であって、
前記超臨界圧流体熱交換器は、
前記熱源媒体が内部を流れる複数の伝熱管と
前記複数の伝熱管を内部に収容しており、前記超臨界圧の低沸点媒体が前記複数の伝熱管の周囲を流れる胴と、
前記胴の内部において前記超臨界圧の低沸点媒体が入口から出口に向かって蛇行して流れるように、前記胴の内部に間を隔てて並んで設置されている複数の邪魔板と
を有し、
前記複数の邪魔板は、一の邪魔板と、当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板との間の距離が、前記胴の内部での前記超臨界圧の低沸点媒体の流れに沿って長くなるように設置されていることを特徴とする、
超臨界圧流体熱交換器。
A supercritical pressure fluid heat exchanger in which heat exchange is performed between a low boiling point medium having a lower boiling point than water and a heat source medium, and the low boiling point medium having the supercritical pressure is heated,
The supercritical fluid heat exchanger is
A plurality of heat transfer tubes in which the heat source medium flows; and a plurality of heat transfer tubes accommodated therein; and a cylinder in which the low-boiling point medium of the supercritical pressure flows around the plurality of heat transfer tubes;
A plurality of baffle plates installed side by side in the cylinder so that the low boiling point medium of supercritical pressure flows meandering from the inlet toward the outlet in the cylinder. ,
The plurality of baffle plates have a distance between one baffle plate and another baffle plate installed next to the one baffle plate so that the low-boiling-point medium of the supercritical pressure inside the cylinder is It is installed to be long along the flow,
Supercritical fluid heat exchanger.
前記複数の邪魔板のそれぞれは、前記超臨界圧の低沸点媒体が通過する切り欠き部が形成されており、
前記複数の邪魔板のそれぞれにおいて、前記切り欠き部は、前記胴の内部での前記超臨界圧の低沸点媒体の流れに沿って、面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする、
請求項1に記載の超臨界圧流体熱交換器。
Each of the plurality of baffle plates is formed with a notch through which the low boiling point medium of the supercritical pressure passes,
In each of the plurality of baffle plates, the cutout portion is formed so as to increase in area along the flow of the low-boiling-point medium with the supercritical pressure inside the cylinder. ,
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 1.
前記胴の内部において前記超臨界圧の低沸点媒体の出口側に位置する部分に設けられており、前記伝熱管を支持する伝熱管支持部
を有し、
前記伝熱管支持部は、前記複数の邪魔板のうち一の邪魔板と当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板との間に設置されていることを特徴とする、
請求項2に記載の超臨界圧流体熱交換器。
A heat transfer tube support portion for supporting the heat transfer tube, provided in a portion located on the outlet side of the low boiling point medium of the supercritical pressure in the cylinder;
The heat transfer tube support portion is installed between one baffle plate of the plurality of baffle plates and another baffle plate installed next to the one baffle plate,
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 2.
前記伝熱管支持部は、
前記胴の内部に設置されており、前記伝熱管を支持する支持板
を含み、
前記支持板は、前記複数の邪魔板のうち前記一の邪魔板に形成された切り欠き部と同じ切り欠き部が同じ位置に形成されていると共に、当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板に形成された切り欠き部と同じ切り欠き部が同じ位置に形成されていることを特徴とする、
請求項3に記載の超臨界圧流体熱交換器。
The heat transfer tube support is
Installed inside the barrel, and includes a support plate for supporting the heat transfer tube,
The support plate has the same cutout portion as the cutout portion formed in the one baffle plate among the plurality of baffle plates, and is installed next to the one baffle plate. The same cutout portion as the cutout portion formed in the other baffle plate is formed at the same position,
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 3.
前記伝熱管支持部は、
前記胴の内部に設置されており、前記伝熱管を支持する支持格子
を含み、
前記支持格子は、複数の棒状体が前記複数の伝熱管の間において当該複数の伝熱管の配列に沿って配置されていることを特徴とする、
請求項3または4に記載の超臨界圧流体熱交換器。
The heat transfer tube support is
A support grid that is installed inside the barrel and supports the heat transfer tubes;
The support grid is characterized in that a plurality of rod-shaped bodies are arranged along the arrangement of the plurality of heat transfer tubes between the plurality of heat transfer tubes.
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 3 or 4.
前記複数の伝熱管の外面のうち、前記超臨界圧の低沸点媒体の出口側に位置する部分に、凹凸部が形成されていることを特徴とする、
請求項1から5のいずれかに記載の超臨界圧流体熱交換器。
Of the outer surfaces of the plurality of heat transfer tubes, a concavo-convex portion is formed in a portion located on the outlet side of the low boiling point medium of the supercritical pressure,
The supercritical fluid heat exchanger according to any one of claims 1 to 5.
前記複数の伝熱管は、前記複数の邪魔板のそれぞれの間において、前記複数の邪魔板の切り欠き部を貫通する部分の外面に前記凹凸部が形成されておらず、当該外面が平滑であることを特徴とする、
請求項6に記載の超臨界圧流体熱交換器。
In the plurality of heat transfer tubes, the uneven portions are not formed on the outer surface of the portion that penetrates the notch portions of the plurality of baffle plates between the plurality of baffle plates, and the outer surface is smooth. It is characterized by
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 6.
前記凹凸部には、フィンが形成されていることを特徴とする、
請求項6または7に記載の超臨界圧流体熱交換器。
A fin is formed on the concavo-convex part,
The supercritical fluid heat exchanger according to claim 6 or 7.
前記複数の邪魔板は、一の邪魔板と、当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板との間の距離が、前記胴の内部での前記超臨界圧の低沸点媒体の密度の変化に応じて異なっていることを特徴とする、
請求項1から8のいずれかに記載の超臨界圧流体熱交換器。
The plurality of baffle plates have a distance between one baffle plate and another baffle plate installed next to the one baffle plate so that the low-boiling-point medium of the supercritical pressure inside the cylinder is It is different according to the change of density,
The supercritical fluid heat exchanger according to any one of claims 1 to 8.
前記複数の邪魔板のそれぞれにおいて、前記切り欠き部は、前記胴の内部での前記超臨界圧の低沸点媒体の密度の変化に応じて、面積が異なっていることを特徴とする、
請求項2から9のいずれかに記載の超臨界圧流体熱交換器。
In each of the plurality of baffle plates, the cut-out portion has a different area according to a change in density of the low-boiling-point medium having the supercritical pressure inside the cylinder.
The supercritical fluid heat exchanger according to any one of claims 2 to 9.
請求項1から10のいずれかに記載の超臨界圧流体熱交換器と、
前記超臨界圧流体熱交換部での熱交換によって気化された超臨界圧の低沸点媒体が作動媒体として供給される媒体タービンと
を備えることを特徴とする、
発電システム。
The supercritical fluid heat exchanger according to any one of claims 1 to 10,
A medium turbine to which a low-boiling medium with a supercritical pressure vaporized by heat exchange in the supercritical fluid heat exchange section is supplied as a working medium.
Power generation system.
水よりも沸点が低い超臨界圧の低沸点媒体と熱源媒体との熱交換が行われ、前記超臨界圧の低沸点媒体が加熱される超臨界圧流体熱交換器であって、
前記超臨界圧流体熱交換器は、
前記熱源媒体が内部を流れる複数の伝熱管と
前記複数の伝熱管を内部に収容しており、前記超臨界圧の低沸点媒体が前記複数の伝熱管の周囲を流れる胴と、
前記胴の内部において前記超臨界圧の低沸点媒体が入口から出口に向かって蛇行して流れるように、前記胴の内部に間を隔てて並んで設置されている複数の邪魔板と
を有し、
前記複数の邪魔板は、一の邪魔板と、当該一の邪魔板の隣に設置された他の邪魔板との間の距離が、前記超臨界圧の低沸点媒体の入口側よりも出口側において長くなるように設置されていることを特徴とする、
超臨界圧流体熱交換器。
A supercritical pressure fluid heat exchanger in which heat exchange is performed between a low boiling point medium having a lower boiling point than water and a heat source medium, and the low boiling point medium having the supercritical pressure is heated,
The supercritical fluid heat exchanger is
A plurality of heat transfer tubes in which the heat source medium flows; and a plurality of heat transfer tubes accommodated therein; and a cylinder in which the low-boiling point medium of the supercritical pressure flows around the plurality of heat transfer tubes;
A plurality of baffle plates installed side by side in the cylinder so that the low boiling point medium of supercritical pressure flows meandering from the inlet toward the outlet in the cylinder. ,
The plurality of baffle plates are arranged such that a distance between one baffle plate and another baffle plate installed next to the one baffle plate is greater than the inlet side of the low-boiling-point medium having the supercritical pressure. It is characterized by being installed to be long in
Supercritical fluid heat exchanger.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107202037A (en) * 2017-07-19 2017-09-26 陈宗良 A kind of centrifugal compressed oil cooler
CN110455096A (en) * 2019-08-27 2019-11-15 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 Baffle plate support structure and its shell-and-tube heat exchanger with shunt effect
CN115854749A (en) * 2023-02-20 2023-03-28 四川荣创新能动力系统有限公司 Fuel cell waste heat utilization heat exchanger

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