JP2585450Y2

JP2585450Y2 - 伝熱実験装置

Info

Publication number: JP2585450Y2
Application number: JP1992047438U
Authority: JP
Inventors: 辰也尾中; 博人斉藤; 栄一新林; 儀澄泉; 悦司梶田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2007-07-07
Also published as: JPH0610844U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、熱交換器における伝熱
を実験する伝熱実験装置に係り、特に企業や学校におけ
る研修・教育用に利用できる。

【０００２】

【背景技術】近年、石油精製、石油化学工業をはじめと
する化学プラントは、多種多様な装置を用いて複雑かつ
大規模となっている。このため、プラントを制御管理す
るオペレータの役割も大きくなっており、プラントを制
御管理するには実プラントでよく用いる伝熱理論や熱交
換器の挙動を十分に理解し習得する必要があった。そこ
で、このような伝熱理論や熱交換器の挙動を容易にかつ
短時間で理解習得することができる実験装置が求められ
ていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、熱交換
器の実験装置としては僅かに学校教材用のものが存在す
るのみであった。この教材用の実験装置は、実プラント
において多く用いられている多管式熱交換器に比べて単
純な構造の熱交換器を用いており、このため実プラント
における様々な挙動を再現することができず、その挙動
等を理解習得するにはあまり適していないという問題が
あった。

【０００４】本考案の目的は、実プラントと同等の挙動
を再現できて伝熱理論および実プラントでの熱交換器の
挙動を容易にかつ短時間に習得できる伝熱実験装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案の伝熱実験装置
は、熱交換器を実プラントに使用される熱交換器と同じ
設計基準で製作し、この熱交換器の伝熱管内または管外
の何れか一方に高温流体を供給する高温流体供給手段
と、熱交換器の伝熱管内または管外の何れか他方に低温
流体を供給する低温流体供給手段とを設けるとともに、
前記熱交換器の高温流体および低温流体の入口および出
口における流体温度を検出する温度検出手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

【０００６】この際、伝熱実験装置には、伝熱条件の異
なる複数の熱交換器が設けられていることが好ましい。
伝熱条件が異なる熱交換器とは、固定管板式とＵ字管式
等の種類の異なる熱交換器や、伝熱管に汚れがある場合
と無い場合のように状態が異なる熱交換器等を言う。ま
た、この熱交換器は、熱交換器全体あるいは熱交換器の
伝熱管部分が取替可能とされ、例えば伝熱管に汚れがあ
るものと無いものとを交換して比較実験ができるように
されているものが好ましい。なお、複数種類の熱交換器
を用いる場合、各熱交換器の伝熱面積を同じにしたほう
が比較実験が容易に行えるため好ましい。

【０００７】

【作用】このような本考案では、実プラントと同じ設計
基準で製作された熱交換器を用いているので実プラント
と同様の挙動を再現できて実プラントを制御・管理する
場合に必要な伝熱理論と実プラントでの熱交換器の挙動
との習得が容易にかつ短時間で行える。また、伝熱実験
装置は、熱交換器のほかに高温流体供給手段、低温流体
供給手段、温度検出手段等の伝熱実験に必要な機器を予
め備えているので、各機器の接続等の準備作業が不要と
なり、実験を簡単にかつ短時間で行える。さらに、伝熱
実験装置に伝熱条件の異なる複数の熱交換器を設けれ
ば、各熱交換器における熱交換率の相違などを比較実験
することができて伝熱理論等の習得をより容易に行え
る。この際、各熱交換器の伝熱面積を同じにすれば、実
験で得られたデータを直接比較できるので比較実験がよ
り簡単となる。また、熱交換器を取替可能に設ければ、
例えば伝熱管が汚れた状態と清浄な状態との熱交換率の
相違等の比較実験等も可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１，２には本実施例の伝熱実験装置１の正面
図および側面図が、図３にはその配管系統図がそれぞれ
示されている。

【０００９】伝熱実験装置１は、実験に必要な各機器が
取付けられた架台２を備え、この架台２には装置１を移
動するためのキャスタ３が設けられ、また装置１を水平
状態で固定するためのレベル調整ボルト４が設けられて
いる。

【００１０】伝熱実験装置１は、Ｕ字管式熱交換器１０
と、固定管板式熱交換器２０と、各交換器１０，２０に
温水を供給する高温流体供給手段３０と、各交換器１
０，２０に冷水を供給する低温流体供給手段５０と、計
測操作パネル１００と、図５に示すように実験データの
取り込みや各機器の制御、さらにはデータの解析等を行
う制御装置１５０とを備えている。

【００１１】Ｕ字管式熱交換器１０は、図４に詳細に示
すように、胴１１およびボンネット１２で囲まれた空間
内にＵ字形の多数の伝熱管１３からなるチューブバンド
ル１４を挿入し、このチューブバンドル１４の開口端面
の管板１５を胴１１のフランジ１１Ａとボンネット１６
とで挟持固定することで製作されている。伝熱管１３
は、胴１１側の流速の調整も行う邪魔板１７で支持され
ているが、本実施例ではこの邪魔板１７の間隔Ｌを実プ
ラントで使用されるＴＥＭＡ（Tubular Exchanger Manu
facturers Association)規格に合わせて設計している。

【００１２】熱交換器１０の胴１１には、冷水を胴１１
内つまり伝熱管１３の管外に取り入れ、排出するための
胴側入口ソケット１８Ａおよび出口ソケット１８Ｂが設
けられ、ボンネット１６には温水を各伝熱管１３内に取
り入れ、排出するための蓋側入口ソケット１９Ａおよび
出口ソケット１９Ｂが設けられている。この熱交換器１
０は、スタンドを介して架台２に固定されている。

【００１３】一方、図３に簡略して示すが、固定管板式
熱交換器２０もＵ字管式熱交換器１０と同様にＴＥＭＡ
規格に合わせて製作されている。すなわち、胴２１およ
びボンネット２２内に多数の直管状の伝熱管２３からな
るチューブバンドル２４を挿入し、チューブバンドル２
４の固定管板を胴２１のフランジとボンネット２６とで
挟持固定することで製作されている。そして、伝熱管２
３を支持する邪魔板の間隔を実プラントで使用されるＴ
ＥＭＡ規格に合わせて設定している。

【００１４】固定管板式熱交換器２０の胴２１には、
Ｕ字管式熱交換器１０と同様に胴側入口ソケット２８Ａ
および出口ソケット２８Ｂが設けられ、ボンネット２６
には蓋側入口ソケット２９Ａおよび出口ソケット２９Ｂ
が設けられている。なお、各熱交換器１０，２０は、共
に伝熱面積が約0.6 ｍ ² で同じとされ、かつ胴１１，２
１内に配置されるチューブバンドル１４，２４は取替可
能とされている。

【００１５】高温流体供給手段３０は、図３に示すよう
に、温水タンク３１と、温水循環ポンプ３２と、圧力制
定タンク３３と、温水流量検出オリフィス３４と、温水
系統配管３５とを備えている。なお、図示しないが温水
タンク３１、温水系統配管３５、各熱交換器１０，２０
は断熱材によって被覆され、またタンク３１や熱交換器
１０，２０と架台との間に断熱性のパッキンを介在させ
たり、断熱性のプラスチックボルトを用いて固定するこ
となどで配管３５等から熱が逃げないようにされてい
る。

【００１６】温水タンク３１は、オーバフロー構造とさ
れて給水管５から給水バルブ３６を介して供給される水
が一定容量以上となったときに溢れた水を排水管６を介
して排水することで一定容量に維持されるようになって
いる。また、タンク３１には温水のレベルを検出するレ
ベル計３７が設けられている。

【００１７】温水タンク３１には、図３および伝熱実験
装置１の信号系統図である図５に示すように、加熱用の
２つのヒータ３８Ａ，３８Ｂが設けられるとともに、温
度制御用の温度検出器３９Ａと、最高温度制御用の温度
検出器３９Ｂとが設けられている。ヒータ３８Ａ，３８
Ｂは、計測操作パネル１００のヒータスイッチ１０１
Ａ，１０１Ｂによって作動される。ヒータ３８Ａは、温
水タンク３１内の温水温度調整用であって、計測操作パ
ネル１００の温度指示調節計１０２によって設定された
設定温度と、温度検出器３９Ａで検出される温水タンク
３１内の実際の温水温度との差に応じてサイリスタ電力
調整器４０Ａを制御することでその加熱量が調整されて
いる。一方、ヒータ３８Ｂは、計測操作パネル１００の
ヒータ電力調整器１０３によってサイリスタ電力調整器
４０Ｂを手動調整することでその加熱量が調整されてい
る。

【００１８】温度検出器３９Ｂは、計測操作パネル１０
０の最高温度設定器１０４に接続され、この設定器１０
４は温度検出器３９Ｂで検出した温水温度が設定器１０
４で設定した温度以上となった場合に電力調整器４０
Ａ，４０Ｂの電源を切断し、温水が設定温度以上に加熱
されることを防止するように形成されている。また、図
３に示すように温水タンク３１には、温水の温度を一様
にするための攪拌器４１が設けられている。

【００１９】温水系統配管３５は、温水タンク３１から
各熱交換器１０，２０を通してタンク３１まで温水を循
環させるものであり、温水タンク３１に接続されて途中
に温水循環ポンプ３２と、ポンプ３２による脈動を無く
すための圧力制定タンク３３と、温水の流量を測定する
温水流量検出オリフィス３４とが設けられた配管３５Ａ
を備えている。配管３５Ａには、ポンプ３２で循環され
る温水の一部をタンク３１に戻すための配管３５Ｂが接
続され、この配管３５Ｂのバルブ４２Ｂを操作してタン
ク３１に戻す温水流量を調整することで各交換器１０，
２０への温水流量を制御している。

【００２０】温水流量検出オリフィス３４の圧力検出ポ
ート３４Ａ，３４Ｂには、計測操作パネル１００の温水
流量マノメータ１０５と、差圧伝送器１０６，１０７と
が３方向切換用の電磁弁１０８によって切換え可能に接
続されている。これにより、オリフィス３４の差圧をマ
ノメータ１０５によって検出できるとともに、電磁弁１
０８を切り換えることで差圧伝送器１０６，１０７によ
って検出してディストリビュータ１０９，１１０を介し
て接続されている制御装置１５０に差圧データを送るこ
とができるようになっている。なお、差圧伝送器１０６
は０〜１kg/cm²の範囲で圧力を検出する高圧用に用いら
れ、差圧伝送器１０７は０〜600mmH₂Oの範囲で圧力を検
出する低圧用に用いられる。従って、通常は最初に差圧
伝送器１０６を用い、検出された圧力が小さい場合には
電磁弁１１１によって経路を切り換えて差圧伝送器１０
７を用いて検出する。また、電磁弁１０８，１１１間に
は差圧伝送器１０６，１０７との接続を断続する２方向
切換用の電磁弁１１２が設けられている。

【００２１】温水系統配管３５Ａは、オリフィス３４の
先でＵ字管式熱交換器１０側の配管３５Ｃと、固定管板
式熱交換器２０側の配管３５Ｄとに分岐され、配管３５
Ｃ，３５Ｄはバルブ４２Ｃ，４２Ｄを介して熱交換器１
０，２０の蓋側入口ソケット１９Ａ，２９Ａにそれぞれ
接続されている。また、各熱交換器１０，２０の蓋側出
口ソケット１９Ｂ，２９Ｂには配管３５Ｅ，３５Ｆが接
続され、これらの配管３５Ｅ，３５Ｆはバルブ４２Ｅ，
４２Ｆを介して配管３５Ｇに接続されている。

【００２２】配管３５Ｇは、温水タンク３１まで延長さ
れ、温水をタンク３１内に戻すバルブ４２Ｇと、排水管
６を介して排水するバルブ４２Ｈとが設けられている。
また、配管３５Ｇには流量検定用のバルブ４２Ｉも設け
られている。このバルブ４２Ｉはオリフィス３４の流量
を重量法を用いて検定するものであり、バルブ４２Ｉを
開いて配管３５Ｇを流れる温水の実流量を測定し、オリ
フィス３４の差圧から検出した流量と比較してオリフィ
ス３４の検定を行うものである。

【００２３】低温流体供給手段５０は、高温流体供給手
段３０と略同様に構成され、図３に示すように、冷水タ
ンク５１と、冷水循環ポンプ５２と、圧力制定タンク５
３と、冷水流量検出オリフィス５４と、冷水系統配管５
５とを備えている。

【００２４】冷水タンク５１は、温水タンク３１と同様
にオーバフロー構造とされて給水管５から給水バルブ５
６を介して供給される水を一定容量に維持している。ま
た、タンク５１には冷水レベルを検出するレベル計５７
が設けられている。また、冷水タンク５１には、自動給
水装置５８が設けられている。低温流体供給手段５０で
は、熱交換器１０，２０に供給した冷水は熱交換によっ
て温度が高くなるため、高温流体供給手段３０のように
循環して再利用せずに排水管６を介して排水している。
このため、実験に伴い冷水タンク５１内の水量が減少す
るため、許容レベル範囲の上限および下限に設けたレベ
ル計５９によって水位が許容レベル以下になった場合に
は電磁バルブ６０を開いて給水し、許容レベル以上とな
った場合には電磁バルブ６０を閉じて給水を停止するよ
うにしている。このレベル計５９、電磁弁６０で自動給
水装置５８が構成されている。

【００２５】冷水系統配管５５は、冷水タンク５１から
各熱交換器１０，２０に冷水を供給、排水させるもので
あり、温水系統配管３５Ａと同様に、冷水タンク５１に
接続されて途中に冷水循環ポンプ５２と、脈動防止用の
圧力制定タンク５３と、冷水流量を測定する冷水流量検
出オリフィス５４とが設けられた配管５５Ａを備えてい
る。配管５５Ａには、ポンプ５２で循環される冷水の一
部をタンク５１に戻すための配管５５Ｂが接続され、こ
の配管５５Ｂのバルブ６２Ｂを操作することで各交換器
１０，２０への冷水流量を制御している。

【００２６】冷水流量検出オリフィス５４の圧力測定用
ポート５４Ａ，５４Ｂには、温水流量検出オリフィス３
４と同様に、計測操作パネル１００の冷水流量マノメー
タ１１５と、差圧伝送器１０６，１０７とが３方向切換
用の電磁弁１０８によって切換え可能に接続されてい
る。これにより、オリフィス５４の差圧をマノメータ１
１５によって検出できるとともに、電磁弁１０８を切り
換えることで差圧伝送器１０６，１０７、ディストリビ
ュータ１０９，１１０を介して接続されている制御装置
１５０に差圧データを送ることができるようになってい
る。また、温水流量検出オリフィス３４と同様に、電磁
弁１０８，１１１間には差圧伝送器１０６，１０７との
接続を断続する２方向切換用の電磁弁１１２が設けられ
ている。

【００２７】冷水系統配管５５Ａは、オリフィス５４の
先でＵ字管式熱交換器１０側の配管５５Ｃと、固定管板
式熱交換器２０側の配管５５Ｄとに分岐され、配管５５
Ｃ，５５Ｄはバルブ６２Ｃ，６２Ｄを介して熱交換器１
０，２０の胴側入口ソケット１８Ａ，２８Ａにそれぞれ
接続されている。また、各熱交換器１０，２０の胴側出
口ソケット１８Ｂ，２８Ｂには配管５５Ｅ，５５Ｆが接
続され、これらの配管５５Ｅ，５５Ｆはバルブ６２Ｅ，
６２Ｆを介して配管５５Ｇに接続されている。

【００２８】配管５５Ｇは、冷水タンク５１部分まで延
長され、冷水をタンク５１内に戻すためのバルブ６２Ｇ
と、冷水を排水するためのバルブ６２Ｈとが設けられて
いる。また、配管５５Ｇには配管３５Ｇと同様に流量検
定用のバルブ６２Ｉも設けられ、オリフィス５４の流量
検定を行えるようにされている。

【００２９】Ｕ字管式熱交換器１０の蓋側入口ソケット
１９Ａおよび出口ソケット１９Ｂにそれぞれ接続された
温水系統配管３５Ｃ，３５Ｅと、固定管板式熱交換器２
０の蓋側入口ソケット２９Ａおよび出口ソケット２９Ｂ
にそれぞれ接続された温水系統配管３５Ｄ，３５Ｆとに
は、それぞれ圧力測定用のポート４３Ａ，４３Ｂと４４
Ａ，４４Ｂとが設けられ、各ポート４３Ａ，４３Ｂ，４
４Ａ，４４ＢにはＵ字管式熱交換器圧損測定用のマノメ
ータ１１６と、固定管板式熱交換器圧損測定用のマノメ
ータ１１７とがそれぞれ接続されているとともに、電磁
弁１０８によって切り換えられる差圧伝送器１０６，１
０７が接続されている。

【００３０】また、電磁弁１０８，１１１間には差圧伝
送器１０６，１０７との接続を断続する２方向切換用の
電磁弁１１２が設けられている。従って、各流量検出オ
リフィス３４，５４および各熱交換器１０，２０からの
圧力データは、マノメータ１０５，１１５〜１１７を用
いる場合には複数同時に検出することができるが、制御
装置１５０に取り込む場合には、その取り込みデータに
対応して各電磁弁１１２が制御されて各圧力データを順
次取り込むように構成されている。

【００３１】また、各配管３５，５５には温度検出器１
２０が設けられ、各熱交換器１０，２０の温水出口温
度、温水入口温度、冷水出口温度、冷水入口温度を検出
できるように構成されている。これらの各温度は温度検
出器１２０に接続された温度指示計１２１によって各熱
交換器１０，２０毎に計測操作パネル１００にデジタル
表示されるとともに、制御装置１５０に温度データとし
て送られるようになっている。これらの温度検出器１２
０、温度指示計１２１によって本実施例の温度検出手段
が構成されている。

【００３２】また、計測操作パネル１００には、上記各
スイッチ類やマノメータ以外に、各循環ポンプ３２、５
２を作動させるポンプスイッチ１２２，１２３、主電源
スイッチ１２４、計器電源スイッチ１２５、自動測定と
手動測定との切換えを行う切換スイッチ１２６、自動測
定中であることを示す自動表示灯１２７、自動測定中に
各ヒータ１０１Ａ，１０１Ｂや各ポンプ３２，５２が動
作していることを示す自動測定動作表示灯１２８、制御
装置１５０との接続コネクタ１２９が設けられている。

【００３３】次に、このような伝熱実験装置１を用いた
伝熱実験の手順について説明する。まず、実験準備とし
て、全てのバルブ、コックが閉止されていることを確認
した後、給水バルブ３６，５６を開けて温水タンク３１
および冷水タンク５１にオーバフローするまで給水す
る。給水が完了したらバルブ３６，５６を閉める。

【００３４】次に、実験を行う熱交換器１０，２０を選
択する。以下は、Ｕ字管式熱交換器１０の実験を行う場
合について説明する。まず、温水系統配管３５のバルブ
４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｅ，４２Ｇを開け、温水循環ポン
プスイッチ１２２を操作してポンプ３２を作動させる。
また、冷水系統配管５５のバルブ６２Ｂ，６２Ｃ，６２
Ｅ，６２Ｇを開け、冷水循環ポンプスイッチ１２３を操
作してポンプ５２を作動させる。そして、各配管３５，
５５中の空気抜きを行うため、バルブ４２Ｂ，４２Ｇ，
６２Ｂ，６２Ｇをやや絞り、各配管３５，５５の送水圧
を上げ、空気抜きコックを開いて空気抜きを行う。ま
た、計測管路の空気抜きを行うため各マノメータ管路の
空気を抜き、マノメータ１０５，１１５〜１１７に水銀
が入っていない場合には空気を抜いた後に水銀を注入す
る。

【００３５】次に、温度条件を設定する。まず、最高温
度設定器１０４によって温度制御装置が動作しない場合
や手動調整されるヒータ３８Ｂによって異常加熱された
ときにヒータ３８Ａ，３８Ｂの電源を遮断する温度を設
定する。この温度は通常は８５度程度に設定すればよ
い。そして、試験温度を決め、温度指示調節計１０２で
設定値を入力し、ヒータスイッチ１０１Ａ，１０１Ｂに
よって各ヒータ３８Ａ，３８Ｂを作動させて水を加熱す
る。なお、ヒータ３８Ｂは実験開始時等で温度を大きく
上げなければならない時など、ヒータ３８Ａだけでは容
量が足りない場合に用いる。

【００３６】温水温度が設定試験温度に近づいたら、ヒ
ータ３８Ｂを止めてヒータ３８Ａのみで加熱する。ヒー
タ３８Ａは温度検出器３９Ａおよび温度指示調節計１０
２によって自動調節され、温水温度を設定温度に制御す
る。なお、温水タンク３１内は攪拌器４１によって攪拌
され、タンク３１内は一様な温度に制御される。

【００３７】温水タンク３１内の温度が試験温度になっ
たら弁４２Ｂ，４２Ｃを操作して温水流量を調整し、弁
６２Ｂ，６２Ｃを操作して冷水流量を調整する。この各
流量は、流量検出オリフィス３４，５４の差圧を測定す
ることで検出することができる。

【００３８】温水および冷水が所定の流量に調整された
ら、温度検出器１２０で熱交換器１０の温水入口温度、
温水出口温度、冷水入口温度、冷水出口温度を検出し、
これらの温度を温度指示計１２１から読み取ったり、制
御装置１５０にデータを送ることで測定する。また、各
流量検出オリフィス３４，５４の差圧および熱交換器１
０の温水入口圧力と温水出口圧力との差を各マノメータ
１０５，１１５，１１６を用いて読み取ったり、差圧伝
送器１０６，１０７およびディストリビュータ１０９，
１１０を介して制御装置１５０にデータを送ることで測
定する。これらの測定した各データに基づいて温水およ
び冷水の各流量、熱交換量、レイノルズ数や対数平均温
度差、両流体の真の温度差、熱交換率、熱貫流率、熱貫
流率（総括伝熱係数）を計算して求める。

【００３９】伝熱実験を終了する場合には、ヒータスイ
ッチ１０１Ａ，１０１Ｂを切断し、バルブ４２Ｃ，６２
Ｅを全開にし、温水温度が４０度以下程度まで下がった
らポンプ３２，５２を停止する。

【００４０】一方、固定管板式熱交換器２０の実験は、
熱交換器２０側のバルブ４２Ｄ，４２Ｆ，６２Ｄ，６２
Ｆを開いて配管３５Ｄ，３５Ｆ，５５Ｄ，５５Ｆを通し
て熱交換器２０に温水および冷水を供給する以外はＵ字
管式熱交換器１０の実験と同じ手順で行えばよい。

【００４１】また、各熱交換器１０，２０は、チューブ
バンドル１４，２４を交換可能とされているので、伝熱
管１３，２３に絶縁用ワニスを塗って模擬汚染処理を施
したチューブバンドル１４，２４に交換して汚染状態で
の伝熱実験を行って比較してもよいし、バッフルスペー
スの異なる熱交換器に切り換えて比較実験してもよい。
この際、絶縁用ワニスの厚さを変えることなどで模擬汚
染処理を施した何種類かのチューブバンドル１４，２４
を用意し、それらの総括伝熱係数等を実験によって求め
ておけば、総括伝熱係数等に対するチューブバンドル１
４，２４の汚れ具合が分かる。このため、実プラント等
において内部を視認できないために汚れ具合の判らない
熱交換器があっても、その伝熱量等から総括伝熱係数等
を求めることで前記チューブバンドル１４，２４の汚れ
具合と比較して推定することができる。

【００４２】このような本実施例によれば、熱交換器と
して実プラントで使用されるＵ字管式熱交換器１０や固
定管板式熱交換器２０等の多管式熱交換器を用い、さら
にこれらの熱交換器１０，２０をＴＥＭＡ規格に合わせ
て製作しているので、実プラントと同じ設計基準の熱交
換器を用いて実験することができる。このため、実プラ
ントでの熱交換器の挙動を再現することができ、伝熱理
論や実プラントの挙動を容易にかつ短時間で習得するこ
とができる。

【００４３】また、温水タンク３１、温水系統配管３
５、各熱交換器１０，２０に断熱材を設けたので、配管
３５等からの伝熱を防止でき、伝熱実験を高精度に行う
ことができる。特に、実験装置１では各熱交換器１０，
２０の設計基準は実プラントと同じであるが、その規模
は実プラントに比べて小さいため熱交換器１０，２０で
の伝熱量に対して配管３５等から逃げる熱量の割合が大
きくなり、測定誤差が大きくなるが、本実施例では断熱
材で伝熱を防止しているので高精度の実験を行うことが
できる。

【００４４】さらに、Ｕ字管式熱交換器１０と固定管式
熱交換器２０との種類の異なる２つの熱交換器を設けて
おり、これらは温水系統配管３５のバルブ４２Ｃ，４２
Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆや冷水系統配管５５のバルブ６２
Ｃ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆを適宜切り換えるだけで各
熱交換器１０，２０を選択して実験することができる。
このため、種類の異なる熱交換器１０，２０における伝
熱量や総括伝熱係数等を簡単に比較実験することができ
る。特に、前記実施例では、各熱交換器１０，２０の伝
熱面積を同一にしたので、実験によって求められた伝熱
量や総括伝熱係数等を比較のため換算する必要がなく、
直接比較できるので比較実験をより簡単に行うことがで
きる。

【００４５】また、各熱交換器１０，２０は、チューブ
バンドル１４，２４を取替可能に形成されているので、
例えば模擬汚染状態とされたチューブバンドルと清浄な
チューブバンドルとを交換して実験して、各伝熱量等の
相違を比較実験することや実プラントでの熱交換器の汚
れ具合を推定することができる。さらに、バッフルスペ
ースの異なる熱交換器１０，２０に交換することでバッ
フルスペースの相違による伝熱量等の相違を比較実験す
ることもできる。従って、伝熱条件等の異なる各種熱交
換器を簡単に比較実験することができ、それらの特性や
挙動を容易にかつ短時間で習得することもできる。

【００４６】さらに、マノメータ１０５，１１５〜１１
７や温度指示計１２１を設けたので伝熱実験を手動で行
うこともでき、また制御装置１５０を設けたので実験を
自動的に行うこともできる。この手動実験および自動実
験は、切換スイッチ１２６によって簡単に切換えること
ができるので、実験者のレベルに合わせてあるいは実験
者の要望に応じて実験を行うことができる。

【００４７】また、実験に必要な各機器は全て架台２上
に固定されてまとめられており、実験にあたって各機器
を接続するなどの組立作業が不要なため、実験を簡単に
行うことができる。また、架台２はキャスタ３で簡単に
移動できるので、適切な実験場で実験を行うこともでき
る。

【００４８】さらに、温水および冷水の各流量は、流量
検出オリフィス３４，５４で簡単に検出することができ
るとともに、各オリフィス３４，５４を重量法によって
検定できるようにバルブ４２Ｉ，６２Ｉを設けたので常
に正確な流量を測定することができ、この点からも実験
を高精度に行うことができる。

【００４９】なお、本考案は前述の実施例に限定される
ものではなく、本考案の目的を達成できる範囲での変
形、改良等は本考案に含まれるものである。例えば、前
記実施例では、２つの熱交換器１０，２０を設け、バル
ブ等を切り換えて各熱交換器１０，２０毎に実験を行っ
ていたが、各熱交換器１０，２０に接続された各バルブ
を開いて同時に実験してもよい。また、熱交換器を１つ
あるいは３つ以上設けて実験を行ってもよい。但し、前
記実施例のように２つの熱交換器１０，２０を設けたほ
うが１つしか設けない場合に比べて比較実験が容易であ
り、かつ３つ以上設けた場合に比べて実験装置１の配管
３５，５５等が複雑にならないという利点がある。

【００５０】さらに、熱交換器１０，２０はチューブバ
ンドル１４，２４を取り替えるものに限らず、胴１１，
２１部分から全体を取り替えるものでもよい。また、熱
交換器１０，２０を取り替えないように形成してもよい
が、取り替えることができるほうが例えば汚染状態での
実験やバッフルスペースが異なる場合の実験等の様々な
条件で実験することができるという利点がある。

【００５１】また、実験する熱交換器としては、前記実
施例のようなＵ字管式熱交換器１０や固定管板式熱交換
器２０に限らず、遊動頭式熱交換器やケトル式熱交換器
等の実プラントで使用される種々の熱交換器を用いるこ
とができる。さらに、高温流体供給手段３０や低温流体
供給手段５０は前記実施例のものに限らず、熱交換器に
高温流体および低温流体を供給できるものであればよ
い。この際、高温流体や低温流体は水に限らず、各種油
や気体等を用いてもよい。また、実験にあたっての各流
体の流量や圧力、温度等は前記実施例のマノメータ等と
は異なる手段で検出してもよく、これらは実施にあたっ
て適宜設定すればよい。

【００５２】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の伝熱実験
装置によれば、実プラントと同等の挙動を再現できて伝
熱理論および実プラントでの熱交換器の挙動を容易にか
つ短時間に習得できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の伝熱実験装置を示す正面図
である。

【図２】本実施例の伝熱実験装置を示す側面図である。

【図３】本実施例の伝熱実験装置の配管系統図である。

【図４】本実施例の伝熱実験装置に用いたＵ字管式熱交
換器を示す一部を切欠いた正面図である。

【図５】本実施例の伝熱実験装置の信号系統図である。

【符号の説明】

１伝熱実験装置２架台１０Ｕ字管式熱交換器１３伝熱管１７邪魔板２０固定管式熱交換器２３伝熱管３０高温流体供給手段３１温水タンク３４温水流量検出オリフィス３５温水系統配管５０低温流体供給手段５１冷水タンク５４冷水流量検出オリフィス５５冷水系統配管１００計測操作パネル１２０温度検出器１２１温度指示計１５０制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者新林栄一千葉県市原市姉崎海岸26番地出光興産株式会社内 (72)考案者泉儀澄東京都大田区久が原二丁目11番５号東京メータ株式会社内 (72)考案者梶田悦司東京都大田区久が原二丁目11番５号東京メータ株式会社内 (56)参考文献特開昭57−169600（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−74580（ＪＰ，Ａ) 特公昭48−25093（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 19/00 G09B 9/00

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】実プラントに使用される熱交換器と同じ
設計基準で製作された熱交換器と、この熱交換器の伝熱
管内または管外の何れか一方に高温流体を供給する高温
流体供給手段と、熱交換器の伝熱管内または管外の何れ
か他方に低温流体を供給する低温流体供給手段と、前記
熱交換器の高温流体および低温流体の入口および出口に
おける流体温度を検出する温度検出手段と、を備えたこ
とを特徴とする伝熱実験装置。
【請求項２】請求項１記載の伝熱実験装置において、
伝熱条件の異なる少なくとも２つ以上の熱交換器が設け
られ、これらの熱交換器は取替可能とされていることを
特徴とする伝熱実験装置。