JP3029349B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JP3029349B2 JP3029349B2 JP4244980A JP24498092A JP3029349B2 JP 3029349 B2 JP3029349 B2 JP 3029349B2 JP 4244980 A JP4244980 A JP 4244980A JP 24498092 A JP24498092 A JP 24498092A JP 3029349 B2 JP3029349 B2 JP 3029349B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- inlet pipe
- heat exchanger
- fluid inlet
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、胴体の内部に複数配設
した伝熱管を介して流体の加熱または冷却を行う熱交換
器に関する。
した伝熱管を介して流体の加熱または冷却を行う熱交換
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、流体を加熱または冷却する際に
用いられる熱交換器は、伝熱管を使用したタイプのもの
がある。すなわち、この熱交換器は、図６に示すように
胴体１の内部に複数の伝熱管２を配設し、流体入口配管
３から胴体１内に導かれる流体と、伝熱管２を流れる流
体との間で熱交換を行う。
用いられる熱交換器は、伝熱管を使用したタイプのもの
がある。すなわち、この熱交換器は、図６に示すように
胴体１の内部に複数の伝熱管２を配設し、流体入口配管
３から胴体１内に導かれる流体と、伝熱管２を流れる流
体との間で熱交換を行う。
【０００３】ここで、熱交換器は伝熱管２内の流体温度
の高低により冷却器にも加熱器にもなるが、構造として
は同一であるため、以下冷却器として使用した場合につ
いて説明する。
の高低により冷却器にも加熱器にもなるが、構造として
は同一であるため、以下冷却器として使用した場合につ
いて説明する。
【０００４】流体入口配管３および流体出口配管４の断
面積と、伝熱管２を設置した胴体１の断面積とを比較す
ると、この胴体１の断面積の方が大きい。そのため、流
体入口配管３から胴体１内に流入する流体が一様に伝熱
管２を流れ、偏流が生じないように入口および出口に
は、それぞれ下部整流板５および上部整流板６が設けら
れている。なお、熱交換器は、胴体１の側面に固定した
支持脚７により支持される。
面積と、伝熱管２を設置した胴体１の断面積とを比較す
ると、この胴体１の断面積の方が大きい。そのため、流
体入口配管３から胴体１内に流入する流体が一様に伝熱
管２を流れ、偏流が生じないように入口および出口に
は、それぞれ下部整流板５および上部整流板６が設けら
れている。なお、熱交換器は、胴体１の側面に固定した
支持脚７により支持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、整流板の構
造および形状は、流体の種類、流量、胴体１の寸法、流
体入口配管３および流体出口配管４に接続される配管口
径などにより異なる。図６に示す従来の熱交換器の場
合、胴体１は四角柱であり、流体入口配管３および流体
出口配管４は円形であるため、角錐と曲面を組み合わせ
た複雑な形状となる。また、流量によりその寸法も異な
ることになる。
造および形状は、流体の種類、流量、胴体１の寸法、流
体入口配管３および流体出口配管４に接続される配管口
径などにより異なる。図６に示す従来の熱交換器の場
合、胴体１は四角柱であり、流体入口配管３および流体
出口配管４は円形であるため、角錐と曲面を組み合わせ
た複雑な形状となる。また、流量によりその寸法も異な
ることになる。
【０００６】ここで、熱交換器は一般に圧力容器として
その缶体の強度計算が必要になる。この強度計算は円筒
など一般的な形状の場合は、定まった計算方法があり、
容易に計算し得る。例えば、一般的にはＪＩＳ、圧力容
器構造規格、また原子力施設の場合、発電用原子力設備
に関する構造などの技術基準（科学技術庁、再処理施設
の構造等に関する技術基準（案））などにより、その採
り得る形状およびその強度計算の評価方法が規定されて
いる。
その缶体の強度計算が必要になる。この強度計算は円筒
など一般的な形状の場合は、定まった計算方法があり、
容易に計算し得る。例えば、一般的にはＪＩＳ、圧力容
器構造規格、また原子力施設の場合、発電用原子力設備
に関する構造などの技術基準（科学技術庁、再処理施設
の構造等に関する技術基準（案））などにより、その採
り得る形状およびその強度計算の評価方法が規定されて
いる。
【０００７】すなわち、圧力容器の平板であって、ステ
ーによって支えられていないものの、計算上必要な厚さ
は、次式で算定する。
ーによって支えられていないものの、計算上必要な厚さ
は、次式で算定する。
【０００８】
【数１】 ｔ＝ｄ｛（Ｚ・Ｃ・Ｐ）／１００・Ｓ｝１／２ この項において、ｔは平板の計算上必要な厚さ（ｍ
ｍ）、ｄは直径または最小スパン（ｍｍ）、Ｃは平板の
取付方法によって定まる定数、Ｐは最高使用圧力（Ｋｇ
／ｃｍ２）、Ｓは最高使用温度における材料の許容引張
応力（Ｋｇ／ｍｍ２）、Ｚは平板の形状によって定まる
定数で、円形平板にあっては１とし、円形以外の平板に
あっては、次式で計算するものとする。但し、その値が
２．５を超えるときは、２．５とする。
ｍ）、ｄは直径または最小スパン（ｍｍ）、Ｃは平板の
取付方法によって定まる定数、Ｐは最高使用圧力（Ｋｇ
／ｃｍ２）、Ｓは最高使用温度における材料の許容引張
応力（Ｋｇ／ｍｍ２）、Ｚは平板の形状によって定まる
定数で、円形平板にあっては１とし、円形以外の平板に
あっては、次式で計算するものとする。但し、その値が
２．５を超えるときは、２．５とする。
【０００９】
【数２】 Ｚ＝３．４−（２．４ｄ／Ｄ） この式において、Ｄは最小スパンに直角に測った最大ス
パン（ｍｍ）を表すものとする。
パン（ｍｍ）を表すものとする。
【００１０】他方、図６に示す下部整流板５および上部
整流板６のように、複雑な形状に対する計算方式は規定
されていない。この場合、例えば有限要素法のように数
値解析を行うか、あるいは実証テストを行い、その強度
が妥当であることを特別に証明する必要がある。特に、
原子力施設などのように各機器の強度を審査する場合、
その強度を特別な方法で証明することは、極めて困難で
あり、その結果、数値解析や実証テストに要する時間と
手間がかかる問題点がある。
整流板６のように、複雑な形状に対する計算方式は規定
されていない。この場合、例えば有限要素法のように数
値解析を行うか、あるいは実証テストを行い、その強度
が妥当であることを特別に証明する必要がある。特に、
原子力施設などのように各機器の強度を審査する場合、
その強度を特別な方法で証明することは、極めて困難で
あり、その結果、数値解析や実証テストに要する時間と
手間がかかる問題点がある。
【００１１】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、要求される整流機能を確保しつつ、強度計算に
容易に対応可能な熱交換器を提供することを目的とす
る。
もので、要求される整流機能を確保しつつ、強度計算に
容易に対応可能な熱交換器を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器
は、上述した課題を解決するために、胴体と、この胴体
に設けられた流体入口配管および流体出口配管と、上記
胴体の内部に配設された複数の伝熱管とを備え、これら
の伝熱管内を流れる流体にて上記流体入口配管から上記
胴体内に導かれる流体を熱交換する熱交換器であって、
上記複数の伝熱管の周囲へ流体を均一に導く下部整流板
を上記流体入口配管から間隔をおいた胴体内部に設置
し、上記流体入口配管と上記下部整流板との間隙部に、
上記胴体の下部と上記下部整流板との間から上記流体入
口配管へドレンを排出するドレン抜きを設けたものであ
る。
は、上述した課題を解決するために、胴体と、この胴体
に設けられた流体入口配管および流体出口配管と、上記
胴体の内部に配設された複数の伝熱管とを備え、これら
の伝熱管内を流れる流体にて上記流体入口配管から上記
胴体内に導かれる流体を熱交換する熱交換器であって、
上記複数の伝熱管の周囲へ流体を均一に導く下部整流板
を上記流体入口配管から間隔をおいた胴体内部に設置
し、上記流体入口配管と上記下部整流板との間隙部に、
上記胴体の下部と上記下部整流板との間から上記流体入
口配管へドレンを排出するドレン抜きを設けたものであ
る。
【００１３】
【作用】上記の構成を有する本発明において、下部整流
板は胴体の内部に流体入口配管から間隔をおいて設置し
たことにより、下部整流板が圧力容器の境界にならず、
圧力容器として強度計算を実施する部分は胴体だけとな
り、整流板の強度計算は不要になる。
板は胴体の内部に流体入口配管から間隔をおいて設置し
たことにより、下部整流板が圧力容器の境界にならず、
圧力容器として強度計算を実施する部分は胴体だけとな
り、整流板の強度計算は不要になる。
【００１４】また、胴体の下部と下部整流板との間から
ドレン抜きを通して流体入口配管へドレンを排出するこ
とができるので、流体入口配管から流入する流体が熱交
換器内に滞留するのを防止することができる。
ドレン抜きを通して流体入口配管へドレンを排出するこ
とができるので、流体入口配管から流入する流体が熱交
換器内に滞留するのを防止することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１６】図１〜図５は本発明に係る熱交換器の一実
施例を示す。図１および図２に示すように、胴体１０は
中間胴１０ａ、上部胴１０ｂおよび下部胴１０ｃからな
り、全体が角筒状で、且つ肉厚が同一に形成されてお
り、胴体１０における中間胴１０ａの内部に円筒状の多
数の伝熱管１１が配設されている。
施例を示す。図１および図２に示すように、胴体１０は
中間胴１０ａ、上部胴１０ｂおよび下部胴１０ｃからな
り、全体が角筒状で、且つ肉厚が同一に形成されてお
り、胴体１０における中間胴１０ａの内部に円筒状の多
数の伝熱管１１が配設されている。
【００１７】また、胴体１０における下部胴１０ｃの底
面には、流体入口配管１２が固定され、この流体入口配
管１２から流体が導かれる。一方、胴体１０における上
部胴１０ｂの上面には流体出口配管１３が固定され、こ
の流体出口配管１３から流体が排出される。
面には、流体入口配管１２が固定され、この流体入口配
管１２から流体が導かれる。一方、胴体１０における上
部胴１０ｂの上面には流体出口配管１３が固定され、こ
の流体出口配管１３から流体が排出される。
【００１８】流体入口配管１２の直上の胴体１０内に
は、流体入口配管１２から間隔をおい下部整流板１４が
設置され、この下部整流板１４により流体を多数の伝熱
管１１の周囲へ均一に導くようにしている。一方、流体
出口配管１３の直下の胴体１０内には、図１および図５
に示すように流体出口配管１３と連続して上部整流板１
５が設置されている。
は、流体入口配管１２から間隔をおい下部整流板１４が
設置され、この下部整流板１４により流体を多数の伝熱
管１１の周囲へ均一に導くようにしている。一方、流体
出口配管１３の直下の胴体１０内には、図１および図５
に示すように流体出口配管１３と連続して上部整流板１
５が設置されている。
【００１９】これら下部整流板１４および上部整流板１
５の所定箇所には、それぞれドレンを排出するための下
部ドレン抜き１６および上部ドレン抜き１７が設けら
れ、ドレンの滞留を防止している。すなわち、下部ドレ
ン抜き１６は、流体入口配管１２と下部整流板１４との
間隙部に設けられ、上部ドレン抜き１７は、胴体１０の
内壁と上部整流板１５との間に設けられている。また、
下部ドレン抜き１６は、下部胴１０ｃと下部整流板１４
との間に滞留したドレンを流体入口配管１２へ排出す
る。
５の所定箇所には、それぞれドレンを排出するための下
部ドレン抜き１６および上部ドレン抜き１７が設けら
れ、ドレンの滞留を防止している。すなわち、下部ドレ
ン抜き１６は、流体入口配管１２と下部整流板１４との
間隙部に設けられ、上部ドレン抜き１７は、胴体１０の
内壁と上部整流板１５との間に設けられている。また、
下部ドレン抜き１６は、下部胴１０ｃと下部整流板１４
との間に滞留したドレンを流体入口配管１２へ排出す
る。
【００２０】さらに、胴体１０における中間胴１０ａの
両側面には、互いに対向して水室２１，２２が設けら
れ、水室２１の上下にそれぞれ冷却水入口配管２３、冷
却水出口配管２４が取り付けられている。そして、水室
２１，２２内には上下方向互いに位置を変えた仕切板２
５，２６が固定され、これらの仕切板２５，２６によっ
て冷却水入口配管２３から伝熱管１１に導いた冷却水を
蛇行して通過させ、流体入口配管１２から導いた流体と
十分熱交換させるようにしている。
両側面には、互いに対向して水室２１，２２が設けら
れ、水室２１の上下にそれぞれ冷却水入口配管２３、冷
却水出口配管２４が取り付けられている。そして、水室
２１，２２内には上下方向互いに位置を変えた仕切板２
５，２６が固定され、これらの仕切板２５，２６によっ
て冷却水入口配管２３から伝熱管１１に導いた冷却水を
蛇行して通過させ、流体入口配管１２から導いた流体と
十分熱交換させるようにしている。
【００２１】すなわち、流体入口配管１２から胴体１０
内に導かれる流体と、伝熱管１１を通過する冷却水との
間で熱交換が行われ、熱交換の終了した流体は上部整流
板１５を通り流体出口配管１３から排出される。
内に導かれる流体と、伝熱管１１を通過する冷却水との
間で熱交換が行われ、熱交換の終了した流体は上部整流
板１５を通り流体出口配管１３から排出される。
【００２２】なお、本実施例の熱交換器は、図１〜図４
に示すように胴体１０の側面に固定した支持脚２７によ
り支持される。
に示すように胴体１０の側面に固定した支持脚２７によ
り支持される。
【００２３】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２４】下部整流板１４および上部整流板１５は、
胴体１０の内部に収納配置される内部構造物としている
ため、圧力容器として強度計算を実施する部分は胴体１
０だけとなり、下部整流板１４および上部整流板１５の
強度評価は不要になる。
胴体１０の内部に収納配置される内部構造物としている
ため、圧力容器として強度計算を実施する部分は胴体１
０だけとなり、下部整流板１４および上部整流板１５の
強度評価は不要になる。
【００２５】また、胴体１０部分は強度評価の確立され
ている角筒で構成されており、容易に強度計算ができ、
強度上妥当な圧力容器であることを示すことができる。
そして、下部整流板１４および上部整流板１５は耐圧強
度に関係なく、流体の整流効果上、最も適した形状を採
用することができる。
ている角筒で構成されており、容易に強度計算ができ、
強度上妥当な圧力容器であることを示すことができる。
そして、下部整流板１４および上部整流板１５は耐圧強
度に関係なく、流体の整流効果上、最も適した形状を採
用することができる。
【００２６】さらに、中間胴１０ａ、上部胴１０ｂおよ
び下部胴１０ｃの肉厚を同一にすることにより、同一厚
さの材料を用いて製造することができ、板材の機械加工
が容易になり、組立において開先加工、溶接作業が容易
になる。その結果、製造し易くなり、信頼性も向上す
る。
び下部胴１０ｃの肉厚を同一にすることにより、同一厚
さの材料を用いて製造することができ、板材の機械加工
が容易になり、組立において開先加工、溶接作業が容易
になる。その結果、製造し易くなり、信頼性も向上す
る。
【００２７】胴体１０内に複雑な形状の下部整流板１４
および上部整流板１５を閉じ込めることにより、強度部
材から除外したので、下部整流板１４および上部整流板
１５を薄板にて製造可能となり、容易に製作することが
できる。
および上部整流板１５を閉じ込めることにより、強度部
材から除外したので、下部整流板１４および上部整流板
１５を薄板にて製造可能となり、容易に製作することが
できる。
【００２８】なお、本発明は上記実施例に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施例では、下部ドレ
ン抜き１６および上部ドレン抜き１７を下部整流板１４
および上部整流板１５の全周に設けたが、小孔を穿設す
るだけでも同様の効果が期待できる。
変形が可能である。例えば、上記実施例では、下部ドレ
ン抜き１６および上部ドレン抜き１７を下部整流板１４
および上部整流板１５の全周に設けたが、小孔を穿設す
るだけでも同様の効果が期待できる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る熱交
換器によれば、伝熱管の周囲へ流体を均一に導く下部整
流板を、流体入口配管から間隔をおいた胴体内部に設置
したことにより、熱交換器の圧力強度計算が確立されて
いる方法で容易に解析することができるため、従来の熱
交換器で要求されている、例えば実証テストによる強度
の妥当性の証明等を回避することができる。これによ
り、製造が容易になる。
換器によれば、伝熱管の周囲へ流体を均一に導く下部整
流板を、流体入口配管から間隔をおいた胴体内部に設置
したことにより、熱交換器の圧力強度計算が確立されて
いる方法で容易に解析することができるため、従来の熱
交換器で要求されている、例えば実証テストによる強度
の妥当性の証明等を回避することができる。これによ
り、製造が容易になる。
【００３０】また、流体入口配管と下部整流板との間隙
部に、胴体の下部と下部整流板との間から流体入口配管
へドレンを排出するドレン抜きを設けたことにより、排
出設備を追加することなく、流体入口配管から流入する
流体が熱交換器内に滞留するのを防止することができ
る。特に、流体が放射性を帯びている場合には、蓄積さ
れる放射性物質を容易に排出するために有効である。
部に、胴体の下部と下部整流板との間から流体入口配管
へドレンを排出するドレン抜きを設けたことにより、排
出設備を追加することなく、流体入口配管から流入する
流体が熱交換器内に滞留するのを防止することができ
る。特に、流体が放射性を帯びている場合には、蓄積さ
れる放射性物質を容易に排出するために有効である。
【図１】本発明に係る熱交換器の一実施例を示す部分断
面正面図。
面正面図。
【図２】図１の熱交換器の外観図。
【図３】図１の熱交換器の平面図。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図５】図１の熱交換器の上部整流板および流体出口配
管を示す拡大斜視図。
管を示す拡大斜視図。
【図６】従来の熱交換器を示す部分断面正面図。
１０ 胴体 １０ａ 中間胴 １０ｂ 上部胴 １０ｃ 下部胴 １１ 伝熱管 １２ 流体入口配管 １３ 流体出口配管 １４ 下部整流板 １５ 上部整流板 １６ 下部ドレン抜き １７ 上部ドレン抜き ２１ 水室 ２２ 水室 ２３ 冷却水入口配管 ２４ 冷却水出口配管 ２５ 仕切板 ２６ 仕切板 ２７ 支持脚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−66688（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 9/22
Claims (1)
- 【請求項１】 角筒形状の胴体と、この胴体に設けられ
た流体入口配管および流体出口配管と、上記胴体の内部
に配設された複数の伝熱管とを備え、これらの伝熱管内
を流れる流体にて上記流体入口配管から上記胴体内に導
かれる流体を熱交換する熱交換器であって、上記複数の
伝熱管の周囲へ流体を均一に導く下部整流板を上記流体
入口配管から間隔をおいた胴体内部に設置し、上記流体
入口配管と上記下部整流板との間隙部に、上記胴体の下
部と上記下部整流板との間から上記流体入口配管へドレ
ンを排出するドレン抜きを設けたことを特徴とする熱交
換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244980A JP3029349B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244980A JP3029349B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694389A JPH0694389A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3029349B2 true JP3029349B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17126808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4244980A Expired - Lifetime JP3029349B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029349B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8069905B2 (en) * | 2003-06-11 | 2011-12-06 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited | EGR gas cooling device |
| WO2016161093A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-06 | General Electric Company | Exhaust gas recirculation system and method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5666688A (en) * | 1979-11-05 | 1981-06-05 | Nippon Petrochem Co Ltd | Cooling apparatus |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP4244980A patent/JP3029349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0694389A (ja) | 1994-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090056919A1 (en) | Heat exchanger | |
| US20140150994A1 (en) | Air-cooled heat exchanger and system and method of using the same to remove waste thermal energy from radioactive materials | |
| CA1080691A (en) | Helical coil steam generator | |
| JPH0250398B2 (ja) | ||
| JP3029349B2 (ja) | 熱交換器 | |
| US3240266A (en) | Heat exchangers | |
| US3805890A (en) | Helical coil heat exchanger | |
| JPS59157401A (ja) | 液体金属冷却型原子炉用の蒸気発生器 | |
| RU2145697C1 (ru) | Теплообменник для загрязненной жидкости | |
| RU2725068C1 (ru) | Теплообменник | |
| RU2153709C2 (ru) | Парогенератор для интегральных ядерных реакторов | |
| JPS5931668B2 (ja) | 竪型固定管板式熱交換器 | |
| JPH06323777A (ja) | 熱交換器とその製造方法 | |
| JPH04102094A (ja) | 原子炉非常用凝縮装置およびその設置装置 | |
| JPH102694A (ja) | 熱交換器 | |
| RU2386891C1 (ru) | Дроссель | |
| JPS63247502A (ja) | 伝熱管 | |
| KR100745076B1 (ko) | 열교환기 튜브시트와 튜브 확관부위의 접촉강도 측정방법및 장치 | |
| Singh | Predicting flow induced vibration in u-bend regions of heat exchangers: an engineering solution | |
| JPS6246796B2 (ja) | ||
| JPS63282493A (ja) | 二重伝熱管型熱交換器 | |
| JPS58217192A (ja) | 熱交換器 | |
| JPH08233212A (ja) | 熱交換器 | |
| JPH09145271A (ja) | 熱交換器 | |
| Schoenfeld | Pressure drop during reflux condensation of steam in an inclined elliptical tube |