JP2807992B2 - 蒸気凝縮装置 - Google Patents
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- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
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- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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- F28B2001/065—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium with secondary condenser, e.g. reflux condenser or dephlegmator
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、蒸気凝縮
器に関し、特に、空冷式真空乾燥蒸気凝縮技術とヒート
パイプ技術を組合せた蒸気凝縮器に関する。
器に関し、特に、空冷式真空乾燥蒸気凝縮技術とヒート
パイプ技術を組合せた蒸気凝縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気発電サイクルに用いられる空冷式蒸
気凝縮器は、通常、ファンを底部に置いてその両側に傾
斜した凝縮器管束を配置したＡ字フレーム形に配置され
る。空気は、ファンを通り、蒸気凝縮器の数箇所のセク
ションを横切って流れる。蒸気入口は、複数の層状に重
ねられた管列から成る管束の頂部にあり、蒸気と凝縮液
とは、互いに並流関係をなして下方へ流れる。管束中の
順次に連続する各管列間の温度差が低いほど、凝縮量が
少ない。蒸気及び凝縮液の流量は順次に連続する各管列
ごとに漸次減少するので、２相流の圧力降下も各管列ご
とに漸次低下する。それらの管列共通の後方ヘッダー内
へ流体を排出するようになされている場合は、各管列間
の出口圧力の差は、後方ヘッダー内の蒸気及び非凝縮ガ
スが比較的低い圧力を有する管列の端部に流入すること
によって解消される。下流側の管列ほど出口圧力が低い
ので、蒸気が管の両端に流入し、時間の経過とともに非
凝縮ガスがそれらの管内に溜る。それによって生じた非
凝縮ガスのポケットは、局部的な蒸気の流れを閉塞し、
その結果、寒冷天候のときには凝縮液を凍結させ、管の
破裂を起すことがある。非凝縮ガスは、通常、真空ポン
プ又は空気エゼクターで後方ヘッダーから吐出される。
気凝縮器は、通常、ファンを底部に置いてその両側に傾
斜した凝縮器管束を配置したＡ字フレーム形に配置され
る。空気は、ファンを通り、蒸気凝縮器の数箇所のセク
ションを横切って流れる。蒸気入口は、複数の層状に重
ねられた管列から成る管束の頂部にあり、蒸気と凝縮液
とは、互いに並流関係をなして下方へ流れる。管束中の
順次に連続する各管列間の温度差が低いほど、凝縮量が
少ない。蒸気及び凝縮液の流量は順次に連続する各管列
ごとに漸次減少するので、２相流の圧力降下も各管列ご
とに漸次低下する。それらの管列共通の後方ヘッダー内
へ流体を排出するようになされている場合は、各管列間
の出口圧力の差は、後方ヘッダー内の蒸気及び非凝縮ガ
スが比較的低い圧力を有する管列の端部に流入すること
によって解消される。下流側の管列ほど出口圧力が低い
ので、蒸気が管の両端に流入し、時間の経過とともに非
凝縮ガスがそれらの管内に溜る。それによって生じた非
凝縮ガスのポケットは、局部的な蒸気の流れを閉塞し、
その結果、寒冷天候のときには凝縮液を凍結させ、管の
破裂を起すことがある。非凝縮ガスは、通常、真空ポン
プ又は空気エゼクターで後方ヘッダーから吐出される。
【０００３】この問題を克服するための従来の解決法
は、各管列を通しての蒸気の流量が過剰になるように設
計することであった。過剰な蒸気流が、非凝縮ガスの滞
積を防止し、凝縮液の温度を凍結点より高い温度に維持
するからである。この過剰蒸気（通常、総蒸気流の２０
〜３３％）は、二次（吐出用）凝縮器で凝縮される。典
型的な吐出用凝縮器は、蒸気流を傾斜管を通して上昇さ
せ、管壁上で凝縮器させ、凝縮液を下方へ排出させるよ
うにした分縮器（デフレグメーター）（還流凝縮器）で
ある。非凝縮ガスは、管から上方へ流出し、真空ポンプ
又は空気エゼクターによって除去される。
は、各管列を通しての蒸気の流量が過剰になるように設
計することであった。過剰な蒸気流が、非凝縮ガスの滞
積を防止し、凝縮液の温度を凍結点より高い温度に維持
するからである。この過剰蒸気（通常、総蒸気流の２０
〜３３％）は、二次（吐出用）凝縮器で凝縮される。典
型的な吐出用凝縮器は、蒸気流を傾斜管を通して上昇さ
せ、管壁上で凝縮器させ、凝縮液を下方へ排出させるよ
うにした分縮器（デフレグメーター）（還流凝縮器）で
ある。非凝縮ガスは、管から上方へ流出し、真空ポンプ
又は空気エゼクターによって除去される。
【０００４】蒸気凝縮器の凍結問題を克服する従来のも
う１つの方法は、ヒートパイプを用いて蒸気を凝縮させ
る方法である。この方法においては、周囲空気を強制的
にヒートパイプの凝縮器側即ち凝縮器セクション（ヒー
トパイプの凝縮器として機能する側の一端寄りの区間）
の外面を覆って通流させ、蒸気をヒートパイプの蒸発器
側即ち蒸発器セクション（ヒートパイプの蒸発器として
機能する側の一端寄りの区間）蒸発器側の外面を覆って
通流させることによって凝縮させる。凝縮液を蒸気ダク
トの底部に集めて、再使用のためにボイラーへ戻す。し
かしながら、この方法には、ある種の制約があり、非凝
縮ガスを処理するための方法としては必ずしも簡単では
ない。
う１つの方法は、ヒートパイプを用いて蒸気を凝縮させ
る方法である。この方法においては、周囲空気を強制的
にヒートパイプの凝縮器側即ち凝縮器セクション（ヒー
トパイプの凝縮器として機能する側の一端寄りの区間）
の外面を覆って通流させ、蒸気をヒートパイプの蒸発器
側即ち蒸発器セクション（ヒートパイプの蒸発器として
機能する側の一端寄りの区間）蒸発器側の外面を覆って
通流させることによって凝縮させる。凝縮液を蒸気ダク
トの底部に集めて、再使用のためにボイラーへ戻す。し
かしながら、この方法には、ある種の制約があり、非凝
縮ガスを処理するための方法としては必ずしも簡単では
ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の制約を解決することを課題とする。
来技術の制約を解決することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、どのような周囲条件の下でも凍結を防止
し、かつ、非凝縮ガスを処理するための簡単な方法を提
供するようにヒートパイプ技術をも組合せて使用する空
冷式蒸気凝縮器を提供する。蒸気は、主凝縮器内を通っ
て凝縮液と並流関係をなして下方へ流れる。本発明によ
れば、作動条件の全範囲において、蒸気の全部が完全に
は凝縮せず、各管列を通って連続的に（常時）流出する
ように伝熱表面積及びファン空気流を設計する。蒸気の
この連続した流れが、各管列から非凝縮ガスをパージ
（放逐）する。余剰の蒸気は、ヒートパイプを用いる二
次凝縮器セクションへ通じる下方ヘッダーに流入する。
下方ヘッダー内に残留した非凝縮ガスは、慣用の凝縮器
に類似した空気排除装置によって吐出される。一方、下
方ヘッダー内の凝縮液は、発電サイクルに再使用するた
めに凝縮液タンクへ排出される。
に、本発明は、どのような周囲条件の下でも凍結を防止
し、かつ、非凝縮ガスを処理するための簡単な方法を提
供するようにヒートパイプ技術をも組合せて使用する空
冷式蒸気凝縮器を提供する。蒸気は、主凝縮器内を通っ
て凝縮液と並流関係をなして下方へ流れる。本発明によ
れば、作動条件の全範囲において、蒸気の全部が完全に
は凝縮せず、各管列を通って連続的に（常時）流出する
ように伝熱表面積及びファン空気流を設計する。蒸気の
この連続した流れが、各管列から非凝縮ガスをパージ
（放逐）する。余剰の蒸気は、ヒートパイプを用いる二
次凝縮器セクションへ通じる下方ヘッダーに流入する。
下方ヘッダー内に残留した非凝縮ガスは、慣用の凝縮器
に類似した空気排除装置によって吐出される。一方、下
方ヘッダー内の凝縮液は、発電サイクルに再使用するた
めに凝縮液タンクへ排出される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１の従来技術の図にみられるよ
うに、空冷式蒸気凝縮器は、通常、ファン１０を底部に
置いてその両側に傾斜した凝縮器管束１２を配置したＡ
字フレーム構造に配置される。空気は、ファン１０を通
り、蒸気凝縮器の数箇所のセクションを横切って流れ
る。蒸気タービン１４からの蒸気は、各管束の頂部を受
容する蒸気入口を備えた上方蒸気ヘッダー１６へ導かれ
る。蒸気と凝縮液は、互いに並流関係をなして管束１２
を通って下方へ流れ、下方又は後方ヘッダー１８に流入
する。非凝縮ガスを後方ヘッダーから吐出させるために
真空ポンプ又は空気エゼクター２０が用いられる。凝縮
液は、凝縮液タンク２２に収集され、再使用のために凝
縮液ポンプ（図示せず）へ送られる。
うに、空冷式蒸気凝縮器は、通常、ファン１０を底部に
置いてその両側に傾斜した凝縮器管束１２を配置したＡ
字フレーム構造に配置される。空気は、ファン１０を通
り、蒸気凝縮器の数箇所のセクションを横切って流れ
る。蒸気タービン１４からの蒸気は、各管束の頂部を受
容する蒸気入口を備えた上方蒸気ヘッダー１６へ導かれ
る。蒸気と凝縮液は、互いに並流関係をなして管束１２
を通って下方へ流れ、下方又は後方ヘッダー１８に流入
する。非凝縮ガスを後方ヘッダーから吐出させるために
真空ポンプ又は空気エゼクター２０が用いられる。凝縮
液は、凝縮液タンク２２に収集され、再使用のために凝
縮液ポンプ（図示せず）へ送られる。
【０００８】図２は、凝縮液の凍結を防止するための従
来の解決法を例示する。この構成では、各凝縮器管束１
２は、各管列を通しての蒸気の流量が過剰になるように
設計されている。余剰の蒸気流が、非凝縮ガスの滞積を
防止し、凝縮液の温度を凍結点より高い温度に維持す
る。この余剰蒸気は、二次（吐出用）凝縮器２４内で凝
縮される。典型的な吐出用凝縮器２４は、蒸気流を傾斜
管を通して上昇させ、管壁上で凝縮器させ、凝縮液を下
方へ排出させるようにした分縮器（還流凝縮器）であ
る。非凝縮ガスは、管から上方へ流出し、真空ポンプ又
は空気エゼクターによって除去される。
来の解決法を例示する。この構成では、各凝縮器管束１
２は、各管列を通しての蒸気の流量が過剰になるように
設計されている。余剰の蒸気流が、非凝縮ガスの滞積を
防止し、凝縮液の温度を凍結点より高い温度に維持す
る。この余剰蒸気は、二次（吐出用）凝縮器２４内で凝
縮される。典型的な吐出用凝縮器２４は、蒸気流を傾斜
管を通して上昇させ、管壁上で凝縮器させ、凝縮液を下
方へ排出させるようにした分縮器（還流凝縮器）であ
る。非凝縮ガスは、管から上方へ流出し、真空ポンプ又
は空気エゼクターによって除去される。
【０００９】図３は、凝縮液の凍結を防止するための従
来の別の解決法を例示する。この構成では、ヒートパイ
プ２６が、Ｙ字形に配置されている。これらのヒートパ
イプの蒸発器側は、蒸気ヘッダー２８内に挿入されてい
る。蒸気は、蒸気ヘッダー２８内でヒートパイプ２６の
蒸発器側を横切って流れることによって凝縮される。凝
縮液は、蒸気ヘッダー２８の底部に集められ、再使用の
ためにボイラーへ戻される。ファン１０は、ヒートパイ
プ２６の凝縮器側を横切る誘引空気流を創生し、ヒート
パイプ２６内の動作流体を冷却して再凝縮させる。
来の別の解決法を例示する。この構成では、ヒートパイ
プ２６が、Ｙ字形に配置されている。これらのヒートパ
イプの蒸発器側は、蒸気ヘッダー２８内に挿入されてい
る。蒸気は、蒸気ヘッダー２８内でヒートパイプ２６の
蒸発器側を横切って流れることによって凝縮される。凝
縮液は、蒸気ヘッダー２８の底部に集められ、再使用の
ためにボイラーへ戻される。ファン１０は、ヒートパイ
プ２６の凝縮器側を横切る誘引空気流を創生し、ヒート
パイプ２６内の動作流体を冷却して再凝縮させる。
【００１０】図４を参照すると、本発明の蒸気凝縮装置
３０が示されている。蒸気凝縮装置３０は、基本的に、
主凝縮器３２と、下方ヘッダー３４と、二次凝縮器３６
から成る。主凝縮器３２は、上方蒸気ヘッダー３８と１
つ又はそれ以上の管束４０から形成されている。上方蒸
気ヘッダー３８は、蒸気タービン４２から導管４４を通
して蒸気を受取り、それを管束４０へ導く。各管束４０
は、斯界において一般に用いられている管束と同様のも
のであり、蒸気を受けとって凝縮させるための数列の、
通常は４列の管列を有する。本発明の管束の従来のもの
との主な相違は、蒸気をできるだけ多く凝縮させるよう
には設計されていないことである。即ち、本発明によれ
ば、作動条件の全範囲に亙って、蒸気の全部が完全に凝
縮することがなく、蒸気が連続的に（常時）各管列の下
端から下方ヘッダー３４内へ流出するように管束の伝熱
表面積と、ファン４６からの空気流量が設計される。好
ましい実施例では、管束４０の利用可能な表面積の６７
〜８０％が用いられる。この表面積と、ファンの空気流
量との組合せにより、主凝縮器３２においては蒸気の約
２０〜８０％が凝縮される。蒸気の連続的な流れが、主
凝縮器３２の各管列から非凝縮性ガスをパージする。余
剰の未凝縮蒸気と非凝縮性ガスは、下方ヘッダー３４に
流入し、次いで、二次凝縮器３６へ流入する。
３０が示されている。蒸気凝縮装置３０は、基本的に、
主凝縮器３２と、下方ヘッダー３４と、二次凝縮器３６
から成る。主凝縮器３２は、上方蒸気ヘッダー３８と１
つ又はそれ以上の管束４０から形成されている。上方蒸
気ヘッダー３８は、蒸気タービン４２から導管４４を通
して蒸気を受取り、それを管束４０へ導く。各管束４０
は、斯界において一般に用いられている管束と同様のも
のであり、蒸気を受けとって凝縮させるための数列の、
通常は４列の管列を有する。本発明の管束の従来のもの
との主な相違は、蒸気をできるだけ多く凝縮させるよう
には設計されていないことである。即ち、本発明によれ
ば、作動条件の全範囲に亙って、蒸気の全部が完全に凝
縮することがなく、蒸気が連続的に（常時）各管列の下
端から下方ヘッダー３４内へ流出するように管束の伝熱
表面積と、ファン４６からの空気流量が設計される。好
ましい実施例では、管束４０の利用可能な表面積の６７
〜８０％が用いられる。この表面積と、ファンの空気流
量との組合せにより、主凝縮器３２においては蒸気の約
２０〜８０％が凝縮される。蒸気の連続的な流れが、主
凝縮器３２の各管列から非凝縮性ガスをパージする。余
剰の未凝縮蒸気と非凝縮性ガスは、下方ヘッダー３４に
流入し、次いで、二次凝縮器３６へ流入する。
【００１１】二次凝縮器３６は、下方ヘッダー３４と流
体連通しており、主凝縮器３２とインライン（直線整
列）関係に配置されている。二次凝縮器３６は、ヒート
パイプ４８から成り、各ヒートパイプは、その蒸発器側
が二次凝縮器３６の下方端側に位置し、下方ヘッダー３
４に突入するように配置されている。各ヒートパイプ４
８の凝縮器側は、二次凝縮器３６の上方端側に位置する
ように配置されている。かくして、主凝縮器３２からの
未凝縮蒸気は、ヒートパイプ４８の蒸発器側で凝縮して
下方ヘッダーから凝縮液ドレン５０を通って流出する。
一方、非凝縮性ガスは、エゼクター５２へ逃がされる。
ここで、「流体連通」とは、流体を連通させることがで
きる状態に連結されていることをいう。
体連通しており、主凝縮器３２とインライン（直線整
列）関係に配置されている。二次凝縮器３６は、ヒート
パイプ４８から成り、各ヒートパイプは、その蒸発器側
が二次凝縮器３６の下方端側に位置し、下方ヘッダー３
４に突入するように配置されている。各ヒートパイプ４
８の凝縮器側は、二次凝縮器３６の上方端側に位置する
ように配置されている。かくして、主凝縮器３２からの
未凝縮蒸気は、ヒートパイプ４８の蒸発器側で凝縮して
下方ヘッダーから凝縮液ドレン５０を通って流出する。
一方、非凝縮性ガスは、エゼクター５２へ逃がされる。
ここで、「流体連通」とは、流体を連通させることがで
きる状態に連結されていることをいう。
【００１２】図５は、本発明の変型実施形態による蒸気
凝縮装置を示す。この実施形態においては、主凝縮器３
２と、二次凝縮器３６とは、インライン配列ではなく、
Ｗ字形配列に配置されている。先の実施形態の場合と同
様に、余剰の蒸気を二次凝縮器３６内で凝縮する。一
方、非凝縮性ガスは、導管５４を通して逃がされる。
凝縮装置を示す。この実施形態においては、主凝縮器３
２と、二次凝縮器３６とは、インライン配列ではなく、
Ｗ字形配列に配置されている。先の実施形態の場合と同
様に、余剰の蒸気を二次凝縮器３６内で凝縮する。一
方、非凝縮性ガスは、導管５４を通して逃がされる。
【００１３】図６は、本発明の更に別の変型実施形態に
よる蒸気凝縮装置を示す。この実施形態においては、上
述した主凝縮器と二次凝縮器３６とが単一凝縮器５６と
して統合されている。単一凝縮器５６は、蒸気を頂部か
ら底部へ、そしてヒートパイプ２６へ導く慣用のフィン
付き管５８から成る。先の実施形態の場合と同様に、管
束の伝熱表面積とファン４６からの空気流量が、作動条
件の全範囲に亙って、蒸気の全部を管５８内で凝縮させ
ることなく、蒸気を連続的に各管の下端から下方ヘッダ
ー３４内へ流出させるように設計されている。蒸気の連
続的な流れが、各管５８から非凝縮性ガスをパージす
る。管５８の下端から流出した余剰の未凝縮蒸気は、下
方ヘッダー３４内で管５８の下端即ち出口端より下に延
長しているヒートパイプ２６の蒸発器側によって凝縮せ
しめられる。非凝縮性ガスは、逃し導管５４を通して排
出される。図６の例では、管束は４列の管から成るもの
として示されており、一番下の列即ち最初の列（ファン
４６からの空気流に最初に接触する列）の管がヒートパ
イプ２６であるが、ヒートパイプ２６は、緩速の中のど
の列に配置してもよい。
よる蒸気凝縮装置を示す。この実施形態においては、上
述した主凝縮器と二次凝縮器３６とが単一凝縮器５６と
して統合されている。単一凝縮器５６は、蒸気を頂部か
ら底部へ、そしてヒートパイプ２６へ導く慣用のフィン
付き管５８から成る。先の実施形態の場合と同様に、管
束の伝熱表面積とファン４６からの空気流量が、作動条
件の全範囲に亙って、蒸気の全部を管５８内で凝縮させ
ることなく、蒸気を連続的に各管の下端から下方ヘッダ
ー３４内へ流出させるように設計されている。蒸気の連
続的な流れが、各管５８から非凝縮性ガスをパージす
る。管５８の下端から流出した余剰の未凝縮蒸気は、下
方ヘッダー３４内で管５８の下端即ち出口端より下に延
長しているヒートパイプ２６の蒸発器側によって凝縮せ
しめられる。非凝縮性ガスは、逃し導管５４を通して排
出される。図６の例では、管束は４列の管から成るもの
として示されており、一番下の列即ち最初の列（ファン
４６からの空気流に最初に接触する列）の管がヒートパ
イプ２６であるが、ヒートパイプ２６は、緩速の中のど
の列に配置してもよい。
【００１４】図７は、本発明に使用されるヒートパイプ
２６と下方ヘッダー３４の詳細断面図である。ヒートパ
イプ２６は、断面円形、楕円形又は扁平楕円形の直管か
ら製造することができ、内部にウイック（毛管作用を有
する灯心材料）を充填してもよく、あるいはしなくとも
よい。ヒートパイプ２６は、その両端を密封されてお
り、所定の蒸気圧を有する所定量の熱伝達流体６０を収
容している。使用される熱伝達流体の種類は、用途及び
使用条件によって異なるが、いろいろなヒートパイプ用
途に用いられる熱伝達流体としては、例えば、メタノー
ル、アンモニア、フレオン等が挙げられる。
２６と下方ヘッダー３４の詳細断面図である。ヒートパ
イプ２６は、断面円形、楕円形又は扁平楕円形の直管か
ら製造することができ、内部にウイック（毛管作用を有
する灯心材料）を充填してもよく、あるいはしなくとも
よい。ヒートパイプ２６は、その両端を密封されてお
り、所定の蒸気圧を有する所定量の熱伝達流体６０を収
容している。使用される熱伝達流体の種類は、用途及び
使用条件によって異なるが、いろいろなヒートパイプ用
途に用いられる熱伝達流体としては、例えば、メタノー
ル、アンモニア、フレオン等が挙げられる。
【００１５】熱伝達流体６０は、常態では、ヒートパイ
プの蒸発器側即ち蒸発器セクション６２内に溜ってい
る。外部からの熱（蒸発器セクション６２の外面を覆っ
て流れる蒸気の熱）が蒸発器セクション６２内へ流入す
ると、熱伝達流体６０が蒸発して、蒸気から熱を奪い、
蒸気を凝縮させる。蒸発した熱伝達流体６０は、ヒート
パイプの凝縮器側即ち凝縮器セクション６４内へ上昇
し、凝縮器セクション内でヒートパイプの外面を覆って
流れる空気流によって冷却されて凝縮し、空気流に熱を
放出する。熱伝達流体６０の凝縮液は、重力流れによっ
て蒸発器セクション６２へ戻る。ヒートパイプのフィン
６６は、ヒートパイプと一緒に押出し成形された、ある
いはヒートパイプに植設された、あるいはヒートパイプ
に巻装されたアルミニウム又はスチール製のフィンであ
ってよく、圧力降下要件及び熱伝達要件に応じて中実部
材又は踞歯状部材とすることができる。又、ヒートパイ
プ２６は、圧力降下要件及び熱伝達要件に応じて、イン
ライン配列、あるいは、三角形の管ピッチ配列態様に配
置することができる。
プの蒸発器側即ち蒸発器セクション６２内に溜ってい
る。外部からの熱（蒸発器セクション６２の外面を覆っ
て流れる蒸気の熱）が蒸発器セクション６２内へ流入す
ると、熱伝達流体６０が蒸発して、蒸気から熱を奪い、
蒸気を凝縮させる。蒸発した熱伝達流体６０は、ヒート
パイプの凝縮器側即ち凝縮器セクション６４内へ上昇
し、凝縮器セクション内でヒートパイプの外面を覆って
流れる空気流によって冷却されて凝縮し、空気流に熱を
放出する。熱伝達流体６０の凝縮液は、重力流れによっ
て蒸発器セクション６２へ戻る。ヒートパイプのフィン
６６は、ヒートパイプと一緒に押出し成形された、ある
いはヒートパイプに植設された、あるいはヒートパイプ
に巻装されたアルミニウム又はスチール製のフィンであ
ってよく、圧力降下要件及び熱伝達要件に応じて中実部
材又は踞歯状部材とすることができる。又、ヒートパイ
プ２６は、圧力降下要件及び熱伝達要件に応じて、イン
ライン配列、あるいは、三角形の管ピッチ配列態様に配
置することができる。
【００１６】熱伝達性能及び腐蝕耐性を高めるために、
図８に例示されるように、ヒートパイプ２６の外周にポ
リテトラフルオロエチレンのような低摩擦コーチング６
８を被せることができる。低摩擦コーチング６８は、凝
縮のための熱伝達速度をほぼ１桁向上させる滴下状凝縮
（図９参照）を促進する。更に、このコーチングは、ヒ
ートパイプ２６の素材として安価な炭素鋼系の管の使用
を可能にする耐腐蝕性境界層を形成する。
図８に例示されるように、ヒートパイプ２６の外周にポ
リテトラフルオロエチレンのような低摩擦コーチング６
８を被せることができる。低摩擦コーチング６８は、凝
縮のための熱伝達速度をほぼ１桁向上させる滴下状凝縮
（図９参照）を促進する。更に、このコーチングは、ヒ
ートパイプ２６の素材として安価な炭素鋼系の管の使用
を可能にする耐腐蝕性境界層を形成する。
【００１７】図９及び１０は、複数のサーモウエル（th
ermowell）又はスリーブ７０を備えたことを特徴とする
下方ヘッダー３４の実施形態を示す。スリーブ７０は、
漏れ止めシールを形成するように下方ヘッダー３４に直
接溶接されている。各スリーブ７０は、熱抵抗を少なく
するために、その内径とヒートパイプ２６の蒸発器セク
ションの外径との間に僅かな滑り嵌合クリアランスを設
定するような寸法とされる。熱伝達を向上させるために
必要であれば、スリーブ７０の内径とヒートパイプ２６
の外径との間の環状の間隙を埋めるためにグリースや液
体等の伝熱性物質を用いることができる。ヒートパイプ
２６は、凝縮器の管束フレームに通常用いられる管支持
部材と重力とによって所定位置に保持される。この構成
は、ヒートパイプ２６と蒸気との接触（従って、ヒート
パイプに対する蒸気の腐蝕作用）を排除する追加の手段
を提供する。滴下状凝縮（図９参照）を促進して凝縮の
ための熱伝達速度を上させるために、スリーブ７０の外
周面に、図８の実施形態に関連して述べたように、低摩
擦コーチングを被覆することができる。
ermowell）又はスリーブ７０を備えたことを特徴とする
下方ヘッダー３４の実施形態を示す。スリーブ７０は、
漏れ止めシールを形成するように下方ヘッダー３４に直
接溶接されている。各スリーブ７０は、熱抵抗を少なく
するために、その内径とヒートパイプ２６の蒸発器セク
ションの外径との間に僅かな滑り嵌合クリアランスを設
定するような寸法とされる。熱伝達を向上させるために
必要であれば、スリーブ７０の内径とヒートパイプ２６
の外径との間の環状の間隙を埋めるためにグリースや液
体等の伝熱性物質を用いることができる。ヒートパイプ
２６は、凝縮器の管束フレームに通常用いられる管支持
部材と重力とによって所定位置に保持される。この構成
は、ヒートパイプ２６と蒸気との接触（従って、ヒート
パイプに対する蒸気の腐蝕作用）を排除する追加の手段
を提供する。滴下状凝縮（図９参照）を促進して凝縮の
ための熱伝達速度を上させるために、スリーブ７０の外
周面に、図８の実施形態に関連して述べたように、低摩
擦コーチングを被覆することができる。
【００１８】作動において、上方ヘッダー３８に受け取
られた蒸気は、管束４０の各管内に流入してその一部が
凝縮せしめられ、下方ヘッダー３４内に流入する。残り
の未凝縮蒸気は、各管から下方ヘッダー３４内に流入す
る際に各管から非凝縮性ガスをパージする。この残りの
未凝縮蒸気は、ヒートパイプ２６の蒸発器セクション６
２の外周面上で凝縮し、下方ヘッダー３４内へ落下す
る。一方、非凝縮性ガスは、逃し導管及び、又は真空ポ
ンプを通して除去される。
られた蒸気は、管束４０の各管内に流入してその一部が
凝縮せしめられ、下方ヘッダー３４内に流入する。残り
の未凝縮蒸気は、各管から下方ヘッダー３４内に流入す
る際に各管から非凝縮性ガスをパージする。この残りの
未凝縮蒸気は、ヒートパイプ２６の蒸発器セクション６
２の外周面上で凝縮し、下方ヘッダー３４内へ落下す
る。一方、非凝縮性ガスは、逃し導管及び、又は真空ポ
ンプを通して除去される。
【００１９】凝縮器管とヒートパイプの本発明の構成
は、管束中の各管内を通して常時蒸気流を維持するの
で、管束中の各管を凍結防止管とすることができる。本
発明の構成において唯一凍結が起る可能性のある部位
は、ヒートパイプの、下方ヘッダー３４内に位置するセ
クションの外周面である。しかし、凍結が生じるのはヒ
ートパイプの外周面であるから、ヒートパイプを損傷さ
せることはない。
は、管束中の各管内を通して常時蒸気流を維持するの
で、管束中の各管を凍結防止管とすることができる。本
発明の構成において唯一凍結が起る可能性のある部位
は、ヒートパイプの、下方ヘッダー３４内に位置するセ
クションの外周面である。しかし、凍結が生じるのはヒ
ートパイプの外周面であるから、ヒートパイプを損傷さ
せることはない。
【００２０】図９の下方ヘッダーの実施形態は、ヒート
パイプ２６と下方ヘッダー３４の間の面倒なシール溶接
を切断して再溶接する必要なしに、ヒートパイプを現場
で取り外して交換することができるという利点を提供す
る。
パイプ２６と下方ヘッダー３４の間の面倒なシール溶接
を切断して再溶接する必要なしに、ヒートパイプを現場
で取り外して交換することができるという利点を提供す
る。
【００２１】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であ
り、いろいろな変更及び改変を加えることができること
を理解されたい。
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であ
り、いろいろな変更及び改変を加えることができること
を理解されたい。
【図１】図１は、従来技術の空冷式蒸気凝縮器の概略図
である。
である。
【図２】図２は、従来技術の別のタイプの空冷式蒸気凝
縮器の概略図である。
縮器の概略図である。
【図３】図３は、従来技術の更に別のタイプの空冷式蒸
気凝縮器の概略図である。
気凝縮器の概略図である。
【図４】図４は、本発明による空冷式蒸気凝縮器の概略
図である。
図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による空冷式蒸
気凝縮器の概略図である。
気凝縮器の概略図である。
【図６】図６は、本発明の更に別の実施形態による空冷
式蒸気凝縮器の概略図である。
式蒸気凝縮器の概略図である。
【図７】図７は、本発明に用いられるヒートパイプの１
つの断面図である。
つの断面図である。
【図８】図８は、本発明に用いることができるヒートパ
イプの変型例の断面図である。
イプの変型例の断面図である。
【図９】図９は、本発明の下方蒸気ヘッダーの変型例の
断面図である。
断面図である。
【図１０】図１０は、図９の線９−９に沿ってみた側面
図である。
図である。
２６：ヒートパイプ ３０：蒸気凝縮装置 ３２：主凝縮器 ３４：下方ヘッダー ３６：二次凝縮器 ３８：上方蒸気ヘッダー ４０：管束 ４６：ファン ４８：ヒートパイプ ５６：単一凝縮器 ６２：ヒートパイプの蒸発器セクション ６８：低摩擦コーチング ７０：スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トマス・ウェイン・ストロック アメリカ合衆国オハイオ州カントン、サ ンダバ・アベニュー6303、ノースウエス ト (72)発明者 ハロルド・ウォルター・ワーレ アメリカ合衆国オハイオ州ノース・カン トン、ビーチモア・ドライブ2314、ノー スウエスト (56)参考文献 特開 昭49−85405（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−179454（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28B 1/06 F28D 15/02
Claims (12)
- 【請求項１】 ａ．上方蒸気ヘッダーと、 ｂ．該上方蒸気ヘッダーに流体連通しており、内部を通
る蒸気流の所定の一部分だけを凝縮させるように設計さ
れた主凝縮器と、 ｃ．該主凝縮器に流体連通した下方ヘッダーと、 ｄ．該下方ヘッダーに流体連通した二次凝縮器と、 ｅ．該二次凝縮器内に収容されており、前記主凝縮器内
で凝縮しなかった蒸気を凝縮させるための複数のヒート
パイプと、から成る蒸気凝縮装置。 - 【請求項２】 前記主凝縮器は、その内部を通る蒸気流
のほぼ２０〜８０％を凝縮させるように設計されている
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項３】 前記主凝縮器と二次凝縮器とは、インラ
イン配列に配置されていることを特徴とする請求項１に
記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項４】 前記主凝縮器と二次凝縮器とは、Ｗ字形
配列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
の蒸気凝縮装置。 - 【請求項５】 前記各ヒートパイプの蒸発器セクション
に低摩擦コーチングが被せられていることを特徴とする
請求項１に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項６】 前記下方ヘッダーは、それに突入した複
数のスリーブ備えており、該各スリーブは、それぞれ前
記ヒートパイプの対応する１つの蒸発器セクションを受
容するように寸法決めされていることを特徴とする請求
項１に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項７】 ａ．上方蒸気ヘッダーと、 ｂ．該上方蒸気ヘッダーに流体連通しており、内部を通
る蒸気流の所定の一部分だけを凝縮させるように設計さ
れた主凝縮器と、 ｃ．該主凝縮器に流体連通した下方ヘッダーと、 ｄ．該下方ヘッダーに流体連通し、前記主凝縮器とイン
ライン関係に配置された二次凝縮器と、 ｅ．該二次凝縮器内に収容されており、前記主凝縮器内
で凝縮しなかった蒸気を凝縮させるための複数のヒート
パイプと、から成る蒸気凝縮装置。 - 【請求項８】 前記各ヒートパイプの蒸発器セクション
に低摩擦コーチングが被せられていることを特徴とする
請求項７に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項９】 前記下方ヘッダーは、それに突入した複
数のスリーブ備えており、該各スリーブは、それぞれ前
記ヒートパイプの対応する１つの蒸発器セクションを受
容するように寸法決めされていることを特徴とする請求
項７に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項１０】 ａ．上方蒸気ヘッダーと、 ｂ．下方ヘッダーと、 ｃ．該上方蒸気ヘッダーと下方ヘッダーの間に配置され
た凝縮器と、 ｄ．該凝縮器内に配置され、該上方蒸気ヘッダーと下方
ヘッダーに流体連通した複数の蒸気管と、 ｅ．前記凝縮器内に配置されており、前記下方ヘッダー
の内に突入した蒸発器セクションを有する複数のヒート
パイプと、から成る蒸気凝縮装置。 - 【請求項１１】 前記各ヒートパイプの蒸発器セクショ
ンに低摩擦コーチングが被せられていることを特徴とす
る請求項１０に記載の蒸気凝縮装置。 - 【請求項１２】 前記下方ヘッダーは、それに突入した
複数のスリーブ備えており、該各スリーブは、それぞれ
前記ヒートパイプの対応する１つの蒸発器セクションを
受容するように寸法決めされていることを特徴とする請
求項１０に記載の蒸気凝縮装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61056796A | 1996-03-06 | 1996-03-06 | |
| US610567 | 1996-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102683A JPH102683A (ja) | 1998-01-06 |
| JP2807992B2 true JP2807992B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=24445557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9055424A Expired - Lifetime JP2807992B2 (ja) | 1996-03-06 | 1997-02-25 | 蒸気凝縮装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0794401A3 (ja) |
| JP (1) | JP2807992B2 (ja) |
| KR (1) | KR100250863B1 (ja) |
| AU (1) | AU690048B2 (ja) |
| BR (1) | BR9701200A (ja) |
| CA (1) | CA2199209C (ja) |
| ID (1) | ID16111A (ja) |
| SG (1) | SG54463A1 (ja) |
| TW (1) | TW360769B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102788516A (zh) * | 2012-09-11 | 2012-11-21 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种电站直接空冷凝汽器单元 |
| RU184773U1 (ru) * | 2018-06-15 | 2018-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Установка охлаждения природного газа |
| CN111397389A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-10 | 太原理工大学 | 一种防止管束冻结的电厂直接空冷系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202005005302U1 (de) * | 2005-04-04 | 2005-06-02 | Spx-Cooling Technologies Gmbh | Luftkondensator |
| US8596073B2 (en) | 2008-07-18 | 2013-12-03 | General Electric Company | Heat pipe for removing thermal energy from exhaust gas |
| US8186152B2 (en) | 2008-07-23 | 2012-05-29 | General Electric Company | Apparatus and method for cooling turbomachine exhaust gas |
| US8425223B2 (en) | 2008-07-29 | 2013-04-23 | General Electric Company | Apparatus, system and method for heating fuel gas using gas turbine exhaust |
| US8015790B2 (en) | 2008-07-29 | 2011-09-13 | General Electric Company | Apparatus and method employing heat pipe for start-up of power plant |
| US8359824B2 (en) | 2008-07-29 | 2013-01-29 | General Electric Company | Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant |
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| CN105833582B (zh) * | 2016-05-23 | 2018-01-09 | 上海凌凯医药科技有限公司 | 一种生物医药技术用的快速冷却装置 |
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| KR102055708B1 (ko) * | 2018-06-26 | 2019-12-13 | 동일플랜트 주식회사 | 스팀 배기관에 삽입된 히트파이프를 이용한 드래프트 방식 복수기 |
| CN108917418A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 山西大学 | 一种空冷岛顺流管束抽真空装置 |
| CN113532141A (zh) * | 2020-04-20 | 2021-10-22 | 齐秀 | 一种高寒地区空冷岛防冻的方法 |
| CN113035386B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-11-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种采用双轮双叶复合动力吸气式的安全壳内置高效换热器 |
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| US4149588A (en) * | 1976-03-15 | 1979-04-17 | Mcdonnell Douglas Corporation | Dry cooling system |
| IT1135516B (it) * | 1981-02-18 | 1986-08-27 | Nuovo Pignone Spa | Condensatore perfezionato di vapore con raffreddamento ad aria |
| DE3106973C2 (de) * | 1981-02-25 | 1985-03-07 | Balcke-Dürr AG, 4030 Ratingen | Luftgekühlte Kondensationsanlage |
| DE3114948C2 (de) * | 1981-04-13 | 1985-05-02 | Balcke-Dürr AG, 4030 Ratingen | Luftgekühlte Kondensationsanlage |
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| SU1672187A1 (ru) * | 1989-09-27 | 1991-08-23 | Всесоюзный государственный научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект" | Установка дл охлаждени |
-
1997
- 1997-02-14 EP EP97300956A patent/EP0794401A3/en not_active Withdrawn
- 1997-02-15 SG SG1997000345A patent/SG54463A1/en unknown
- 1997-02-20 KR KR1019970005136A patent/KR100250863B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-02-25 JP JP9055424A patent/JP2807992B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-03 ID IDP970656A patent/ID16111A/id unknown
- 1997-03-04 AU AU15093/97A patent/AU690048B2/en not_active Ceased
- 1997-03-05 BR BR9701200A patent/BR9701200A/pt not_active IP Right Cessation
- 1997-03-05 CA CA002199209A patent/CA2199209C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-13 TW TW086103123A patent/TW360769B/zh active
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| RU184773U1 (ru) * | 2018-06-15 | 2018-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Установка охлаждения природного газа |
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| SG54463A1 (en) | 1998-11-16 |
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