JP3029349B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- 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
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- Japan
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- fluid
- inlet pipe
- heat exchanger
- fluid inlet
- plate
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- 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 |
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