JP2952102B2

JP2952102B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP2952102B2
Application number: JP4082252A
Authority: JP
Inventors: キング・ワイ・チャン; ダニエル・エジソン・フォード; ロバート・マッコナウイ・ウイルソン
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: US5419391A; JPH0593501A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は一般に、原子力発電プラントの
ための蒸気発生器に関し、特に、このような蒸気発生器
の効率を改善するための軸流予熱器もしくはエコノマイ
ザに関するものである。

【０００２】

【発明の背景】加熱された一次流体を用いて二次流体か
ら蒸気を発生する蒸気発生器は、多年に亙り原子力発電
プラントで使用されてきた。かかる蒸気発生器におい
て、蒸気の圧力は、上記２つの流体の対数平均温度差
（ＬＭＴＤと略称する）の関数である。逆流形もしくは
向流式熱交換器におけるＬＭＴＤ方程式は、下記のよう
に表される。

【０００３】

【数１】ＬＭＴＤ＝{(T₁'−T₁")−(T₂'−T₂")}/{log(T₁'−T₁")/(T₂'−T₂")}

【０００４】上式中、Ｔ₁'及びＴ₁"は、熱交換器に流入
する第１及び第２の流体の温度をそれぞれ表し、Ｔ₂'及
びＴ₂"は該熱交換器から流出する第１及び第２の流体の
温度をそれぞれ表す。熱交換器における流れパターン
が、例えばＵ字形管から構成される熱交換器におけるよ
うに、完全には逆流もしくは並流(cocurrent）でない場
合には、補正係数を適用する必要がある。上記の方程式
は、このような補正係数を含んではおらず、単に例とし
て提示したものである。ＬＭＴＤを増加することによ
り、蒸気の圧力を増加することができる。しかし、原子
力発電プラントでは一次流体の温度が制限因子となる。
と言うのは、この一次流体の温度は、通常、最大許容値
に設定されているからである。従って、蒸気発生器ハウ
ジング内に設けられている予熱器或はエコノマイザ室
が、一次流体の温度の増加を必要とせずにＬＭＴＤの増
加を実現する上で重要になる。米国特許第３,８０４,０
６９号明細書には、二次流体の温度をその沸騰点温度ま
で上昇するために、蒸気発生器ハウジング内に配設され
た予熱器を備える蒸気発生器の例が示されている。この
蒸気発生器の効率は、二次流体の温度を、近似的に一次
流体の温度まで迅速に上昇する予熱器の動作により改善
される。

【０００５】蒸気発生器に現在用いられている従来の予
熱器においては、一般に、制限された空間もしくはスペ
ース内での熱交換を最大にするために、横方向の直交流
形熱伝達方式が採用されている。追って詳細に説明する
図１には、給水が、ノズルを介して蒸気発生器内に流入
し、下方の管束部分の低温配管側を横切って流れるよう
に指向される。しかし、各直交流路内で熱交換管に対し
垂直に流れる流入二次流体の流速が比較的に高いため、
現在用いられている予熱器にはこれ等の熱交換管を振動
せしめる潜在的可能性が存在する。蒸気発生器の低温配
管側で熱交換管の振動が発生すれば、熱交換管は、該熱
交換管を横方向に固定している支持板と衝突し、その結
果、管壁に摩耗が生じ得る。一方、このような管壁の摩
耗は、熱交換管を通って流れる一次流体の漏洩を生ぜし
め、漏洩した一次流体は、非放射性蒸気を発生するため
に終局的に用いられる非放射性水の二次流体と混合し、
それにより該二次流体である水を汚染することになる。
従って、従来の直交流形予熱器と関連する横方向の流れ
パターンにより潜在的に発生する可能性のある熱交換管
の振動は望ましくない。

【０００６】このような従来の予熱器と関連する他の欠
陥として、蒸気発生器の基部の近くで、管板及び管束の
下方部分近傍に低温の二次給水の流路を形成することに
起因する欠陥がある。管板の上側に低温給水の流路を形
成されると、胴部の下方部分及び管板に望ましくない熱
応力が生ずる結果になる。更に、低温給水が管束におい
て飽和蒸気と接触すると、蒸気は急冷され、瞬時的に蒸
気崩壊即ち水撃を生ぜしめる。水撃状態は、蒸気発生器
に望ましくない機械的衝撃を発生するばかりではなく、
蒸気発生器内に望ましくない水位変動をも生ぜしめる。
最後に、蒸気発生器の胴部内で従来の幾つかの予熱器に
より要求されるスペースもしくは空間が原因で、Ｕ字形
熱交換器管の内の幾本かの管が、さもなければ生じない
であろう変位を受けることになり、そのために、蒸気発
生器の総効率が低下する。

【０００７】上に述べた欠点を軽減するために、米国特
許第３,８９６,７７０号明細書に記載されているよう
に、流入する低温二次給水の流れを、制限された量の水
しか管板と接触し得ないように分割することにより、管
板が受ける熱応力を低減するシステムが設計されてい
る。しかし、この予熱器構造でも依然として管の振動が
生じる。第２の方法は、米国特許第３,９４２,４８１号
及び第３,９１６,８４３号明細書に開示されているよう
に、管板を熱衝撃から保護するために、管板に隣接して
緩衝領域を設けることである。しかし、そのために蒸気
発生器内で用いられる反らせ板もしくは邪魔板で、管束
の低温配管領域に対する保守のための接近が制限される
ことになり、管の劣化が生じ得る新たな領域ができるこ
とになる。

【０００８】上の説明から明らかなように、原子力発電
プラント設備における蒸気発生器に組み込むことがで
き、直交流式予熱器の方式に存在する管振動の潜在的可
能性を低減すると共に、低温二次給水との接触により生
ずる熱衝撃応力から管板及び管束を保護する手段を提供
し、しかも管束内の熱交換管に対し利用可能な空間を最
大限に確保する熱交換器組立体が必要とされている。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、その最も広い意味において、
軸方向に流れる二次流体を蒸発するために加熱された一
次流体を利用する熱交換器であって、熱交換器の高温配
管側から分離されて、二次流体の横方向の流れを軸方向
の流れに方向変換し、該二次流体をその沸点温度に加熱
する予熱器組立体を備える改良された熱交換器を提案す
るものである。

【００１０】本発明の熱交換器は、蒸気発生器で用いる
のが有利であり、二次流体を閉じ込める垂直胴部と、該
胴部の下端部に隣接して配置された管板とを備える。一
次流体が流れる実質的に平行な熱交換管(以下、単に管
ともいう)からなる管束は、閉じ込められた二次流体と
熱伝達関係に配置される。管束は逆Ｕ字形の垂直の管か
ら構成される。これ等の管は、高温配管側を形成する熱
交換器Ｕ字形管の高温側熱交換管群と、低温配管側を形
成する低温側熱交換管群とを有する。更に、熱交換器
は、胴部内の軸方向に離間した箇所に配置された複数個
の有孔管支持板を備える。

【００１１】管板近傍には予熱器組立体が配設され、二
次流体は、流体入口ノズルから予熱器組立体に流入し、
流れ入口箱内を低温配管側に対して横断方向に流れる。
予熱器組立体は、この二次流体の横断方向の流れを、低
温配管側の管の縦軸線即ち長手方向軸線に実質的に平行
な軸方向の流れに方向変換することができる。予熱器組
立体内の二次流体は、管支持板の上面及び下面上に一体
的に配置された複数個の分割手段により、熱交換器の高
温配管側から分離維持することができる。従って、蒸気
発生器の胴部全体に亙り標準の管支持板を使用すること
ができる。更に、流体に対する熱伝達は、管束の低温配
管部分での流体の軸方向の流れにより達成されるので、
管振動の潜在的可能性は実質的に低減される。

【００１２】下方の管支持板は、予熱器組立体の下側境
界を画成し、本発明に従い、最小量の二次流体のみが該
境界を経て漏洩し、大部分の流体は強制的に予熱器組立
体を経て上向きに軸方向に流れるように設計される。下
方の管支持板は、該管支持板と管板との間に、流れ分配
板を配置することができるように、該管板上方に充分な
間隔で配設することができる。流れ分配板は、管板にお
ける低速流れ領域が、高温配管側と低温配管側との間で
中心に位置し且つブローダウン入口を配設することがで
きる管間通路に、又はその極く近傍に位置するように設
計される。

【００１３】入口ノズルの周囲には、該入口ノズルから
の二次流体の横方向の流れをより大きな面積に亙り分散
するための流れ入口箱が配置される。具体的には、この
流れ入口箱は、該流れ入口箱の出口の前に配置された二
重穿孔板組立体から構成することができる。第１の穿孔
板は、流入速度を相当に減少して、流入する給水を流れ
入口箱内で広く分配するように設計される。第２の板
は、給水を局所的なジェットに分散し、予熱のために、
管束の低温配管側に均等に分散される円滑な低速度給水
流を発生するように設計される。流れ入口箱は、熱交換
器の下端部において管が最も大きな剛性を有し且つ管板
近傍における直交流を許容することができることに鑑
み、一次側と二次側との間に最大の温度差を達成できる
ように、蒸気発生器の下端部に配設される。被覆体と胴
部との間に設けられた環状流路内を流れる高温の循環水
は、流れ入口箱の壁と胴部との間を通り、給水の排出領
域の直ぐ下側で、管板の箇所から熱交換器に流入するこ
とができる。

【００１４】給水との接触で生ずる管板に対する熱衝撃
は、管板上方に正確に流れ入口箱を設置し且つ被覆体と
胴部との間に画成される環状空間を、流れ入口箱の下側
を流れる循環水が管板を低温給水から絶縁する働きをす
るような寸法にして、高温循環水のクッションを形成す
ることにより阻止される。このような構造によって、管
板上方で予熱器入口の下方に配置される流れ分配反らせ
板もしくは邪魔板の必要性が排除される。更に、流れ入
口箱の分配効果により大きな熱交換効率を達成すること
ができ、本発明による熱交換器は、上述した複数の分割
板を使用せずに運転することができる。

【００１５】

【好適な実施例の詳細な説明】図面において、同一符号
は、同一又は対応部分を指すものとする。図１を参照す
るに、先行技術の蒸気発生器１０'は、管１２'内を流れ
る一次流体からの熱を、管１２’の外部を流れる二次流
体に伝達し、該二次流体を蒸発もしくは沸騰させるのに
要求される加熱表面を提供するＵ字形の管１２’からな
る管束を備えている。蒸気発生器１０'は、垂直に配置
された管状の胴部１６'と、該胴部の一端を閉じる端部
閉鎖体もしくは蓋体１８'と、胴部の他端を閉じる水室
２０'とを有する容器１４'から構成されている。管板２
２’は、水室２０'と一体的に形成されており、Ｕ字状
の管１２'の端部を受けるように配置された複数個の孔
２４'を有している。水室２０'の内部中央には、分割板
２６'が配置されていて、該水室２０'を、それぞれ、管
１２'に対し管寄せとし機能する２つの区画室２７’及
び２８'に分割している。図１で見て、左側の区画室
は、一次流体入口区画室２７'もしくはホットレッグ部
分であり、右側の区画室は一次流体出口区画室２８’も
しくはコールドレッグ部分であって、該区画室２８’と
連通関係で一次流体出口ノズル（図示せず）を備えてい
る。このような構成で、流入する一次流体は、管１２’
内を通流し、図１で見て左側に示した部分である高温配
管側３０’が形成される共に、図でみて右側に示した部
分である低温配管側３２’が形成される。蒸気発生器の
ほぼ中心部の管間にはレーンもしくは通路（図３の３３
を参照）が配置されており、この通路はＵ字形熱交換管
の高温及び低温脚部内に形成される空間を表す。二次流
体入口ノズル３４'が、管板２２'に隣接して胴部１６’
の下方部分に配置されている。管１２'は、実質的に被
覆体３６'により囲繞されている。被覆体３６'の外壁と
管状の胴部１６'との間には環状流路３８’が画成され
ており、循環流体が被覆体３６'と管状の胴部１６'との
間を流れることができるようになっている。

【００１６】また、蒸気発生器１０'は、上方部分ない
し端閉鎖体１８'内に配置されて、蒸気から水又は二次
流体を分離するための手段を有している。蒸気発生器の
この上方部分に関するより詳細な説明については、米国
特許第３,８０４,０６９号明細書を参照されたい。

【００１７】図１は、管板２２'に隣接して配設された
従来の典型的な直交流式予熱器４０'を示している。既
に詳細に述べたように、この予熱器は、二次流体の温度
をその沸点まで上昇するように設計されている。このよ
うな直交流式で設計された予熱器は、管束の望ましくな
い振動を生起することが分かっている。更に、予熱器部
分に収容された複雑な直交流反らせ板が原因で、低温配
管側３２’内のＵ字形管の脚部に対しを行うための接近
が制約される。このため、保守費用及び蒸気発生器の運
転停止時間が増加し得る。

【００１８】次に第２図を参照し、本発明の実施例につ
いて説明する。この説明から、本発明により得られる効
果容易に明らかとなるであろう。尚、図２には、蒸気発
生器(熱交換器)１０の上方部分は図示してないが、図１
に示した蒸気発生器と関連して上に述べた対応部分と同
様に構成されているものと理解されたい。予熱器（予熱
器組立体）４０は、予熱器４０’と同様に、管（熱交換
管）１２の低温配管側(低温側熱交換管群)３２に配設さ
れる。しかし、予熱器４０は、二次流体の直交流ではな
く軸流（軸方向の流れ）を発生する。この設計により、
直交流設計の予熱器と比較して、望ましくない振動の量
が減少する。二次流体は、入口ノズル３４から予熱器４
０に流入し、その場合、該二次流体の流れは、管１２の
長手方向軸線即ち縦軸線に対して、それを横切るように
方向付けられている。管間の通路３３内に配設された分
割板（分割手段）４２が、二次流体の横方向の流れを、
管１２の縦軸線に平行な流れに方向変換する手段を構成
している。二次流体の平行な流れにより、該二次流体
は、蒸気発生器に対して大きな損傷性の振動を生起する
ことなく予熱器４０内で予熱される。

【００１９】更に具体的に述べると、分割板４２は、管
支持板４４間に心出しして配置するのが好ましい。これ
等の管支持板４４は、全体的に、管１２に対し横方向の
支持及び安定性を与えるように設計されており、概略的
に述べて、被覆体（流路形成手段）３６の内部表面に固
定された複数個の水平方向に配置され垂直方向に離間し
た板から構成される。慣用のものと同様に、管支持板４
４は、それ等の間に流れ通路を形成することにより、管
束内を流れる二次流体に応動して管１２に制限された横
方向支持及び制限された運動を与える有孔板である。
尚、上記流れ通路は、所望の流体流量に依存しブローチ
削りされた孔により実現することができる。

【００２０】分割板４２により提供される主な利点は、
同分割板４２が管支持板４４間に支持される仕方にあ
る。管支持板４４は、その上面及び下面で、直径方向に
沿い延在するスロット４６を備えるように設計されてい
る。該スロット４６は、分割板４２から突出する突出キ
ー部４８を、それと係合する仕方で受け入れる。分割板
４２を管支持板４４に固定するのに慣用のシールを用い
ることができる。

【００２１】分割板４２は、高温配管側（高温側熱交換
管群）３０と低温配管側３２との間における予熱器境界
を画成する。被覆体３６は、それに対向する境界を画成
し、該被覆体３６と胴部１６との間に環状流路３８を形
成している。本発明に従い設計された予熱器では、完全
に円形な管支持板の使用が許される。更に、低温配管側
内での管１２の交換或は修理が非常に容易になる。と言
うのは、予熱器部分は実質的に、残余の管束部分と類似
であり、該予熱器部分内への接近を容易にするからであ
る。

【００２２】分割板４２は、二次流体が実質的にその沸
騰点に達するのに充分な距離に亙って被覆体３６内で垂
直方向に延在している。この種の構造例においては、予
熱器４０が、直交流式予熱器よりも大きな面積を占める
ことが要求される場合があるが、直交流式予熱器と通常
関連して生ずる望ましくない振動の減少と関連してこの
ような占有面積の増加は有利にさえなる。予熱器４０の
下側限界は、下側の管支持板５０により画成されること
になる。この下側の管支持板５０は、予熱器の効率を最
大にするために、該管支持板５０を経ての流入二次流体
の漏洩が最小量となるように設計するのが有利である。
好適には、全負荷時において、流入二次流体の流量の１
０％を越えない流量が、下側の管支持板５０を介し漏洩
して、環状流路３８からの循環流に合流し、高温配管側
３０で管１２の管束を上向きに流れるようにするのが有
利である。管支持板５０は、漏洩流量が最小になるよう
に、最小の流れ面積及び高い圧力降下を与えるような最
小の管支持板間隙間で、円形の管孔を有するようにする
のが好ましい。

【００２３】また、図２に示した構造の予熱器４０は、
下側管支持板５０と管板２２との間の間隔を、図１に示
した蒸気発生器に見られる類似の管支持板の場合よりも
非常に大きくすることを可能にする。その結果、付加さ
れるスペースは、被覆体３６内部で管支持板間に流れ分
配バッフル５２を収容するのに充分な空間となる。この
ような分配バッフル５２は、低温二次流体が管１２に沿
って流れて管板２２と接触することから生ずる熱応力で
発生する循環的温度変動から管板２２を保護するのに重
要である。流れ分配バッフル５２は、予熱器内に導入さ
れる二次流体が管１２に沿って流れて管板と接触するの
を阻止するように、下側管支持板５０及び管板２２と協
働関係で設けられる。尚、用いることができる流れ分配
バッフルのより詳細な説明に関しては、米国特許第３,
９１６,８４３号明細書を参照されたい。

【００２４】適切に設計された流れ分配バッフル５２を
用いれば、管板２２における低速流れ領域は、管間の通
路３３に又はその極く近傍に生ずることになり、該通路
３３にブローダウン（blowdown）用入口５４を配設する
ことができる。図１に示した類似の蒸気発生器において
は、下側管支持板５０の下方に充分な空間が得られない
場合が有り得る。下側管支持板５０が過度に低位置に有
る場合には、流れ分配バッフルにより発生される低速流
れ領域は、ブローダウン用入口の配設が困難である管束
の高温配管側に移行するであろう。更に、充分な空間を
設けるために多数の管を除去しなければならなくなるで
あろう。本発明の蒸気発生器１０によれば、ブローダウ
ン用入口は、実質的に、高温配管側３０と低温配管側３
２との間に配設することが可能であり、被覆体３６内に
は最大数の管１２を配置することができる。

【００２５】入口ノズル３４は、二次流体の横方向に配
向された流れをより大きな面積に亙って分散するため
に、該入口ノズルを取り巻いて配置された流れ入口箱
（流れ入口箱手段）５６を備えるように設計されてい
る。図２に示した構造では、環状流路３８内に部分的に
のみ収容される単純な流れ入口箱５６が設けられてい
る。この流れ入口箱５６の大部分は、被覆体の一部が該
流れ入口箱５６の底壁を画成するように該被覆体３６内
に配置されている。流れ入口箱５６は、本実施例の場
合、二次流体の横方向の流れを少なくとも２つの実質的
に等しい流路に分流するための通路分離板５８を備えて
いる。次いで、各流路は有孔板６０を通る。この有孔板
６０は、二次流体の流れ入口箱５６からの流れを抑制
し、該二次流体を局所的なジェットの形態に分散し、そ
れにより、二次流体はより均質な態様で予熱器４０内に
流入して均等な熱交換を実現する。また、有孔板６０
は、流入二次流体の速度を減少し、該二次流体が、直交
流式予熱器におけるように、蒸気発生器の望ましくない
振動を生起し得る速度で分割板４２と接触しないように
する上でも重要である。

【００２６】次に、図３を参照すると、流れ入口箱５６
の第２の実施例が示されている。この実施例において
は、該流れ入口箱５６全体が環状流路３８内に配設され
ている。この構造によれば、蒸気発生器の低温配管側内
部により大きな熱交換面積が得られ、しかも管１２に干
渉することなく、流れ入口箱５６に容易な接近が可能と
なる。図３に示すように、流れ入口箱５６には、胴部１
６及び被覆体３６の曲がりに適合するような曲がりが与
えられている。図３において、流れ入口箱５６は１２０
°の角度領域を含むように示してある。しかし、該流れ
入口箱５６は、９０°と１８０°との間の任意の角度と
することができる。図３に明示してあるように、流れ入
口箱５６は二次流体の流れをして、実質的に均等な流れ
分布で管束内に流入せしめる。このため熱交換器の熱交
換能力が増大し、しかも不所望な振動の可能性は減少さ
れる。その理由は、入口ノズルにおいて二次流体の流入
が中央に集中するために管が管板近傍で最も大きい剛性
を示すからである。更に、流れ入口箱を図３で示した仕
方で構成する場合には、分割板４４は、随意的に選択さ
れる要素となる。従って、分割板４２を除去し、管間の
通路３３を見易くすることによりハンドホール５７を介
する蒸気発生器の保守能力が相当に改善される。

【００２７】図４は、流れ入口箱５６の拡大斜視図であ
る。この図から容易に理解されるように、流れ入口箱５
６は、以下に詳細に説明する二重穿孔板組立体６０から
構成される一体のケーシングとすることができる。

【００２８】図５は、図３に示した流れ入口箱５６の横
断面図である。この実施例においては、二次流体は、蒸
気発生器１０の下端部に設けられている入口ノズル３４
を介して管１２の低温配管側３２に流入する。流れ入口
箱５６は、第１の穿孔板６１と第２の穿孔板６２とから
構成される。第１の穿孔板６１は、制限された数の穿孔
６３だけを有するようにして、流入する二次流体の流れ
に対し高い抵抗を示すように設計されている。この目的
で、第１の穿孔板６１は、約５％の有孔率を有するのが
好ましい。この高い流れ抵抗で、二次流体は、流れ入口
箱５６の円弧状の全領域に亙って分配される。このよう
に設計されていないとすれば、流入二次流体は、主に、
入口箱の中心部から蒸気発生器に流入して高い局所的な
速度を発生し、それにより、管１２に対し望ましくない
振動を生ぜしめるであろう。第１の穿孔板６１が流れ入
口箱５６内で配置される角度は重要ではない。第２の穿
孔板６２は、第１の穿孔板から流出する小さい高速ジェ
ットを細断する。第２の穿孔板６２は、約５０％の有孔
率を有し、予熱器に流入する二次流体を低速度の均等な
流れに分散するように穿孔するのが有利である。これに
より、流れ入口箱５６の曲面領域全体に亙り均等に分散
された二次流体の管１２の低温配管側３２への円滑な流
入が実現される。

【００２９】この実施例においては、管板２２と接触す
る給水によって生ぜしめられる該管板２２に対する熱衝
撃は、流れ入口箱を管板の上方に正確に配置し且つ環状
流路３８の正確な寸法取りにより防止される。このよう
に構成しない場合には、熱応力の可能性を減少するため
に、管板及び下方胴部と接触する冷二次流体の量を制限
するために流れ分配バッフル或は反らせ板が要求される
ことになり、このようなバッフルは、管束の低温配管側
に対する保守のための接近を制約すると共に、管と交差
部を形成し、管の劣化の付加的な危険性をもたらす。こ
れに対し、本実施例によれば、流れ入口箱５６は、環状
流路３８からの高温循環流体が該流れ入口箱５６の下側
で通路６４を通流することができるように配置される。
この循環流体は、低温二次流体が管板２２と接触するの
を防止することにより、管板２２を低温二次流体から
“絶縁する”働きをする。実際、管板２２の表面に沿っ
て流れる循環流体は高温水のクッションとしての働きを
する。この実施例において、流れ分配バッフル５２は、
随意的に選択される要素となる。と言うのは、管板は、
この高温水のクッションにより充分に熱応力から保護さ
れるからである。

【００３０】流れ入口箱を管板の近傍に配置する別の利
点は、二次流体が、管１２の剛な部分で蒸気発生器内に
流入し管束と接触するという点に見られる。従って、管
束の振動は減少し、管板及び下方胴部に対する熱応力
は、流れ入口箱５６の設置により実質的に除去される。

【００３１】図６は、上述の流れ入口箱５６の拡大横断
面図である。また、図６は、流入する二次流体に対する
第１の穿孔板６１及び第２の穿孔板６２の作用を、より
明瞭に示す図である。この図から明らかなように、特
に、第１の穿孔板６１は、穿孔の数が制限されているた
めに流れに対して高い抵抗を与え、第２の穿孔板６２
は、第１の穿孔板により発生される高速液体ジェットを
細断することが理解されるであろう。

【００３２】図７は、本発明に従って構成された流れ入
口箱５６を備える蒸気発生器における温度分布を示す図
である。図の各曲線から明らかなように、低温二次流体
の流れは、管板の表面に沿って流れる高温循環流体のク
ッションにより管板から離れる方向に指向される。この
図から明らかなように、管板を熱応力から保護するため
の流れ分配バッフル５２は要求されず、設けるとすれ
ば、管板よりかなり上方の位置に配置することができ、
それにより、保守が要求される際に、管束の低温配管側
に対する一層容易な接近が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直交流式予熱器を備える従来の典型的な蒸気発
生器の断面図。

【図２】本発明の１つの実施例による蒸気発生器の下方
部分を一部切除し拡大して示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施例による蒸気発生器の横断
面図。

【図４】図３に示した流れ入口箱の斜視図。

【図５】図３に示した実施例の詳細な部分切除図であっ
て、本発明により設計された流れ入口箱の構成を示す
図。

【図６】原理的に図３に示してある流れ入口箱の二重穿
孔板組立体の断面図。

【図７】本発明に従って構成された蒸気発生器に流入す
る二次流体の温度勾配を示す温度分布図。

【符号の説明】

１０熱交換器（蒸気発生器）１２熱交換管（管）１６胴部２２管板３０高温側熱交換管群（高温配管側）３２低温側熱交換管群（低温配管側）３４入口ノズル３６流路形成手段（被覆体）３８環状流路４０予熱器組立体（予熱器）４２分割手段（分割板）４４管支持板５０管支持板５６流れ入口箱手段（流れ入口箱）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダニエル・エジソン・フォードアメリカ合衆国、フロリダ州、カントンメント、ボウルド・ルーラー・ドライブ 3307 (72)発明者ロバート・マッコナウイ・ウイルソンアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピッツバーグ、サーフサイド・ドライブ 636 (56)参考文献特開昭59−12205（ＪＰ，Ａ) 特開平１−318801（ＪＰ，Ａ) 実開昭53−95001（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F22B 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二次流体を加熱するために加熱された一
次流体を用いると共に、胴部と、該胴部に沿い環状流路
を形成する流路形成手段と、前記二次流体と熱伝達関係
で配置され、加熱された前記一次流体が流れる、低温側
熱交換管群及び高温側熱交換管群を含む実質的に平行な
熱交換管からなる管束と、前記胴部の一端部に装着され
ると共に、前記熱交換管の端部を取り巻いて密封状態で
装着された管板と、前記低温側熱交換管群に二次流体の
流れを進入させるように前記胴部に設けられた入口ノズ
ルと、該入口ノズルに隣接し前記高温側熱交換管群から
分離されて形成された予熱器組立体とを有する熱交換器
において、前記入口ノズルからの前記二次流体の流れを
より大きな面積に亙り分散するために前記入口ノズルの
外周に延出して配置された流れ入口箱手段を有し、前記
環状流路には、前記二次流体よりも温度が高く且つ前記
管板の上方及び前記流れ入口箱手段の下方で前記胴部に
流入して、前記二次流体の流れが前記管板に接触するの
を実質的に阻止する循環流体が流れるようになってお
り、前記管板から離れて位置する分割部材が、前記循環
流体をして前記予熱器組立体から下向きに漏れ出す前記
二次流体を前記高温側熱交換管群へ運び込ませて前記管
板を熱衝撃から保護する、熱交換器。
【請求項２】二次流体を加熱するために加熱された一
次流体を用いると共に、該二次流体が入る胴部と、前記
二次流体と熱伝達関係で配置され、加熱された前記一次
流体が流れる、低温側熱交換管群及び高温側熱交換管群
を含む実質的に平行な熱交換管からなる管束と、前記胴
部の一端部に装着されると共に前記熱交換管の端部を取
り巻き密封状態で装着された管板と、前記胴部内に配設
された少なくとも１つの有孔管支持板と、前記管板の近
傍で前記胴部に装着されて、前記熱交換管の長手方向軸
線に関し横断するように方向付けられた二次流体の流れ
を前記低温側熱交換管群に進入させるための入口ノズル
とを含み、前記胴部内に配置されて、前記横断する方向
の二次流体の流れを、前記低温側熱交換管群の長手方向
軸線に平行な流れに方向変換するために、予熱器組立体
を備え、該予熱器組立体は、前記低温側熱交換管群を前
記高温側熱交換管群から分離するための複数個の分割手
段を備え、該分割手段は、前記二次流体がその沸点温度
に接近するのに充分な距離だけ前記胴部内に延在し、更
に該分割手段は前記管板から離れていて、前記予熱器組
立体と前記管板の間の前記胴部から内向きに流れる循環
二次流体を前記高温側熱交換管群に向かわせて前記予熱
器組立体内の二次流体の下向き流が前記管板に熱衝撃を
与えることを防止する、熱交換器。