JP3127992B2 - 低温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器 - Google Patents
低温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器Info
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- 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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0058—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
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- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/007—Auxiliary supports for elements
- F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温排気ガス廃熱
回収用モジュール型凝縮熱交換器に関し、特に廃熱回収
用熱交換器から排気ガスの現熱だけでなく残熱も回収で
きるよう管（ｔｕｂｅ）の形状を新たに設計配置し、ジ
ェットの衝突効果により熱伝達を向上させて、管後面か
らの過流運動による乱流強度及び混合効果を向上させ非
凝縮ガスによる熱伝達効率低下を減少させた凝縮残熱廃
熱回収用熱交換器に関するものである。
回収用モジュール型凝縮熱交換器に関し、特に廃熱回収
用熱交換器から排気ガスの現熱だけでなく残熱も回収で
きるよう管（ｔｕｂｅ）の形状を新たに設計配置し、ジ
ェットの衝突効果により熱伝達を向上させて、管後面か
らの過流運動による乱流強度及び混合効果を向上させ非
凝縮ガスによる熱伝達効率低下を減少させた凝縮残熱廃
熱回収用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に廃熱回収用気−液管束熱交換器
の熱伝達は外部ガス側の熱抵抗が全体の熱抵抗の８０％
以上を占め管外部の熱抵抗が熱交換器の性能を左右す
る。普通、現熱回収熱交換器では回収可能なエネルギー
量が比較的少ないため、可能な限り圧力損失を減らすよ
う設計時に管の形状と配置を考慮する。
の熱伝達は外部ガス側の熱抵抗が全体の熱抵抗の８０％
以上を占め管外部の熱抵抗が熱交換器の性能を左右す
る。普通、現熱回収熱交換器では回収可能なエネルギー
量が比較的少ないため、可能な限り圧力損失を減らすよ
う設計時に管の形状と配置を考慮する。
【０００３】しかし、現熱のみならず凝縮残熱までも回
収する場合は、ジェット衝突面の高い熱伝達現象を利用
することが望ましい。非凝縮ガスを含む排気ガスの凝縮
には非凝縮性気体の質量分率と雰囲気温度の影響が非常
に大きい。膜凝縮の場合、蒸気と凝縮液の境界面付近で
は飽和蒸気の分圧は減少して、非凝縮性気体の分圧は増
加し蒸気の飽和温度は減少し凝縮熱伝達は減少する。
収する場合は、ジェット衝突面の高い熱伝達現象を利用
することが望ましい。非凝縮ガスを含む排気ガスの凝縮
には非凝縮性気体の質量分率と雰囲気温度の影響が非常
に大きい。膜凝縮の場合、蒸気と凝縮液の境界面付近で
は飽和蒸気の分圧は減少して、非凝縮性気体の分圧は増
加し蒸気の飽和温度は減少し凝縮熱伝達は減少する。
【０００４】また、膜凝縮の場合、熱伝達率（凝縮液の
量）は非凝縮性気体の質量分率に大きく依存する。例え
ば、２％の非凝縮性ガスを含有すると強制対流では温度
によって１０乃至２０％程度減少し、停滞混合機の場合
はより顕著に７０乃至９０％程度まで減少する。
量）は非凝縮性気体の質量分率に大きく依存する。例え
ば、２％の非凝縮性ガスを含有すると強制対流では温度
によって１０乃至２０％程度減少し、停滞混合機の場合
はより顕著に７０乃至９０％程度まで減少する。
【０００５】このような非凝縮性気体の影響により、主
にシェル管−凝縮型熱交換器を多く使用しているが、バ
ッフルによる圧力損失が大きくデッドゾーンが大きい為
熱伝達効率が低い問題点があった。
にシェル管−凝縮型熱交換器を多く使用しているが、バ
ッフルによる圧力損失が大きくデッドゾーンが大きい為
熱伝達効率が低い問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためなされたもので、その目的は非凝縮性気
体の影響と圧力損失を減らすために扁平管を衝突面にさ
せて衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係数を高め
て、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成分が高い
衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の扁平管に
衝突させて、扁平管の下流では再循環渦の生成により乱
流強度が高く流動混合が大きい為流動滞留時間が長くな
るよう左右に互い違いに熱が配列された扁平管を使用す
るモジュール型凝縮熱交換器を提供することにある。
を解決するためなされたもので、その目的は非凝縮性気
体の影響と圧力損失を減らすために扁平管を衝突面にさ
せて衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係数を高め
て、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成分が高い
衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の扁平管に
衝突させて、扁平管の下流では再循環渦の生成により乱
流強度が高く流動混合が大きい為流動滞留時間が長くな
るよう左右に互い違いに熱が配列された扁平管を使用す
るモジュール型凝縮熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は扁平管が衝突面
になるようにし衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係
数を高めて、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成
分が高い衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の
扁平管に衝突させて、扁平管下流では再循環渦の生成に
より乱流強度が高くて流動混合が大きいため流動滞留時
間が長くなるよう左右に互い違いに熱が配列されて、流
動勵起振動抑制の役割をする支持台により固定される多
数の流体供給用扁平管と、流体供給用扁平管の両側面を
支持する扁平管支持用パネルと、この支持用パネルを上
部と下部で固定する排気ガス遮断用パネルと、残りの面
は開放面にし主流動気体を通過させて、両側の扁平管支
持用パネルに設けられた流体混合用ヘッダを結合しモジ
ュール化して各モジュール間の流体混合及び移動はヘッ
ダの連結流路を通じて連結構成し、必要時、大きさと熱
交換量に合うよう各モジュールを追加装着して、扁平管
間の間隔を狭め扁平管の密集度を高められるようモジュ
ールを配列し結合した構造を特徴とする。
になるようにし衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係
数を高めて、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成
分が高い衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の
扁平管に衝突させて、扁平管下流では再循環渦の生成に
より乱流強度が高くて流動混合が大きいため流動滞留時
間が長くなるよう左右に互い違いに熱が配列されて、流
動勵起振動抑制の役割をする支持台により固定される多
数の流体供給用扁平管と、流体供給用扁平管の両側面を
支持する扁平管支持用パネルと、この支持用パネルを上
部と下部で固定する排気ガス遮断用パネルと、残りの面
は開放面にし主流動気体を通過させて、両側の扁平管支
持用パネルに設けられた流体混合用ヘッダを結合しモジ
ュール化して各モジュール間の流体混合及び移動はヘッ
ダの連結流路を通じて連結構成し、必要時、大きさと熱
交換量に合うよう各モジュールを追加装着して、扁平管
間の間隔を狭め扁平管の密集度を高められるようモジュ
ールを配列し結合した構造を特徴とする。
【０００８】以下本発明を詳細に説明する。本発明の扁
平管−群モジュール型凝縮熱交換器は既存のシェル−管
熱交換器の場合に比べて流動のデッドゾーンの大きさを
顕著に減らすことができ圧力損失を大きく減らすことが
できて、ガスジェットの衝突停滞点付近での高い熱伝達
係数により熱交換効率を向上させられてコンパクト化が
可能で、熱交換容量の増減による対応が容易なモジュー
ル構造となっている。
平管−群モジュール型凝縮熱交換器は既存のシェル−管
熱交換器の場合に比べて流動のデッドゾーンの大きさを
顕著に減らすことができ圧力損失を大きく減らすことが
できて、ガスジェットの衝突停滞点付近での高い熱伝達
係数により熱交換効率を向上させられてコンパクト化が
可能で、熱交換容量の増減による対応が容易なモジュー
ル構造となっている。
【０００９】また既存のＵ字型管を使用する場合よりは
曲管部での熱伝達効率を向上させられて製作が容易で、
中間のヘッダで管内部の液体の混合により熱伝達媒体間
の平均温度差を大きくさせられる。よって本発明の熱交
換器は既存のシェル−管熱交換器やＵ字型管−群熱交換
器より優秀な効率を有する熱交換器である。
曲管部での熱伝達効率を向上させられて製作が容易で、
中間のヘッダで管内部の液体の混合により熱伝達媒体間
の平均温度差を大きくさせられる。よって本発明の熱交
換器は既存のシェル−管熱交換器やＵ字型管−群熱交換
器より優秀な効率を有する熱交換器である。
【００１０】また、流動方向の密集度と傾斜角を容易に
設計変更することができ設計上の柔軟性を高められる。
一方、管外部面形状を必要によって凝縮が容易なロウ−
フィン（ｌｏｗ ｆｉｎ）、六面体形状の突起に加工し
たり凸又は凹、細かい波形状をはじめとした様々な形態
に成型加工することで単純な扁平管である場合よりもは
るかに高い熱伝達向上効果が得られる。
設計変更することができ設計上の柔軟性を高められる。
一方、管外部面形状を必要によって凝縮が容易なロウ−
フィン（ｌｏｗ ｆｉｎ）、六面体形状の突起に加工し
たり凸又は凹、細かい波形状をはじめとした様々な形態
に成型加工することで単純な扁平管である場合よりもは
るかに高い熱伝達向上効果が得られる。
【００１１】熱交換器製作時、本体をモジュール化して
連結流路を構成することで必要によって容量を調節でき
るだけでなく分解清掃も容易な構造にした。また、ヘッ
ダ内で各管の流動を混合させることで、ほとんど均一な
温度分布とならせて、ＵまたはＶ型の凝縮液流動溝にお
いて、管外部凝縮液の排出を容易にすることで熱伝達係
数を高めるだけでなく流れにより誘起される振動を防止
できるよう管群間に耐蝕性金属製やプラスティック（ま
たはテフロン（商標））製スペーサ、ビーム又は交差ロ
ッドである支持台を設置できるようにする。
連結流路を構成することで必要によって容量を調節でき
るだけでなく分解清掃も容易な構造にした。また、ヘッ
ダ内で各管の流動を混合させることで、ほとんど均一な
温度分布とならせて、ＵまたはＶ型の凝縮液流動溝にお
いて、管外部凝縮液の排出を容易にすることで熱伝達係
数を高めるだけでなく流れにより誘起される振動を防止
できるよう管群間に耐蝕性金属製やプラスティック（ま
たはテフロン（商標））製スペーサ、ビーム又は交差ロ
ッドである支持台を設置できるようにする。
【００１２】一般的に気−液熱交換器の場合、液体側の
熱抵抗が非常に小さいため、ガス側の熱抵抗を考慮し液
体側の熱伝達を相対的に減らして圧力を増加させ、ある
程度均衡をなすようアスペクト比を調節できることは扁
平管のまた別の長所である。また、圧力損失を小さくし
ながら熱伝達を促進させて、凝縮水除去を容易にするた
め螺旋状にねじれた構造の管にもできる長所がある。
熱抵抗が非常に小さいため、ガス側の熱抵抗を考慮し液
体側の熱伝達を相対的に減らして圧力を増加させ、ある
程度均衡をなすようアスペクト比を調節できることは扁
平管のまた別の長所である。また、圧力損失を小さくし
ながら熱伝達を促進させて、凝縮水除去を容易にするた
め螺旋状にねじれた構造の管にもできる長所がある。
【００１３】アスペクト比が大きい扁平管は熱伝達を促
進させられる様々な凸凹模様を持つプレートのストリッ
プをベンディングしてシーム溶接し製作することができ
る。
進させられる様々な凸凹模様を持つプレートのストリッ
プをベンディングしてシーム溶接し製作することができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を図面により詳細に説明す
る。図１は本発明装置に関する全体組立平面図で、図２
は本発明装置に関する他の形態のヘッダを使用した全体
組立平面図で、多数の流体供給用扁平管１１と、流体供
給用扁平管１１の両側面を支持する扁平管支持用パネル
１６と、この支持用パネル１６を上部と下部で固定する
排気ガス遮断用パネル１７と、両側の扁平管支持用パネ
ル１６に設けられる流体混合用ヘッダ１３を直列結合し
モジュール化して各モジュール間の流体混合及び移動は
ヘッダの連結流路を連結装置１４に連結し流体を移動さ
せるよう構成されたことを示し、前記多数の流体供給用
扁平管１１は流動勵起振動抑制の役割をする多数の支持
台１２に固定支持される。
る。図１は本発明装置に関する全体組立平面図で、図２
は本発明装置に関する他の形態のヘッダを使用した全体
組立平面図で、多数の流体供給用扁平管１１と、流体供
給用扁平管１１の両側面を支持する扁平管支持用パネル
１６と、この支持用パネル１６を上部と下部で固定する
排気ガス遮断用パネル１７と、両側の扁平管支持用パネ
ル１６に設けられる流体混合用ヘッダ１３を直列結合し
モジュール化して各モジュール間の流体混合及び移動は
ヘッダの連結流路を連結装置１４に連結し流体を移動さ
せるよう構成されたことを示し、前記多数の流体供給用
扁平管１１は流動勵起振動抑制の役割をする多数の支持
台１２に固定支持される。
【００１５】図１（Ａ）の”Ａ”部分の側面図を示す図
１（Ｂ）では前記連結装置１４が外部側に迂回し各モジ
ュールの流体混合用ヘッダ１３間を連結することを示
す。図２では前記図１での流体混合型ヘッダ１３だけで
なく直列連結時、別途の流体連結用連結装置なしに一体
型となった流体の混合及び連結兼用ヘッダ１５を使用し
各モジュール間を連結構成した。
１（Ｂ）では前記連結装置１４が外部側に迂回し各モジ
ュールの流体混合用ヘッダ１３間を連結することを示
す。図２では前記図１での流体混合型ヘッダ１３だけで
なく直列連結時、別途の流体連結用連結装置なしに一体
型となった流体の混合及び連結兼用ヘッダ１５を使用し
各モジュール間を連結構成した。
【００１６】図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面
拡大図で、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面拡大
図で、前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の役割をす
る”Ｕ”字流動溝１２ａを備える”Ｉ”字型であること
と、前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の役割をす
る”Ｖ”字流動溝１２ａを備える”Ｘ”字型であること
を示す。
拡大図で、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面拡大
図で、前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の役割をす
る”Ｕ”字流動溝１２ａを備える”Ｉ”字型であること
と、前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の役割をす
る”Ｖ”字流動溝１２ａを備える”Ｘ”字型であること
を示す。
【００１７】図３（Ａ）は本発明のモジュール化された
液体供給管の流路として流体混合型ヘッダ１３が連結装
置１４に連結され各モジュールが直列に連結された流路
の流れを示す。図３（Ｂ）は本発明のモジュール化され
た液体供給管の流路として連結装置１４なしに一体型と
なった流体の混合及び連結兼用ヘッダ１５に連結され各
モジュールが直列に連結された流路の流れを示す。
液体供給管の流路として流体混合型ヘッダ１３が連結装
置１４に連結され各モジュールが直列に連結された流路
の流れを示す。図３（Ｂ）は本発明のモジュール化され
た液体供給管の流路として連結装置１４なしに一体型と
なった流体の混合及び連結兼用ヘッダ１５に連結され各
モジュールが直列に連結された流路の流れを示す。
【００１８】図４は本発明に使用した熱伝達管群（ｈｅ
ａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅｂａｎｋ）及びヘッ
ダの斜視図で、多数の流体供給用扁平管１１と、流体供
給用扁平管１１の両側面を支持する扁平管支持用パネル
１６と、この支持用パネル１６を上部と下部で固定する
排気ガス遮断用パネル１７と、両側の扁平管支持用パネ
ル１６に設けられる流体混合用ヘッダ１３を直列結合し
モジュール化して各モジュール間の流体混合及び移動は
ヘッダの連結流路を連結装置１４に連結し流体を移動さ
せるよう構成されたことを示し、開放面にして主流動気
体が通過するよう構成されたことを示す。
ａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅｂａｎｋ）及びヘッ
ダの斜視図で、多数の流体供給用扁平管１１と、流体供
給用扁平管１１の両側面を支持する扁平管支持用パネル
１６と、この支持用パネル１６を上部と下部で固定する
排気ガス遮断用パネル１７と、両側の扁平管支持用パネ
ル１６に設けられる流体混合用ヘッダ１３を直列結合し
モジュール化して各モジュール間の流体混合及び移動は
ヘッダの連結流路を連結装置１４に連結し流体を移動さ
せるよう構成されたことを示し、開放面にして主流動気
体が通過するよう構成されたことを示す。
【００１９】この時、前記扁平管１１が衝突面となるよ
うにし衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係数を高め
て、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成分が高い
衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の扁平管に
衝突させて、扁平管下流では再循環渦の生成により乱流
強度が高くて流動混合が大きく流動滞留時間が長くなる
よう左右に互い違いに熱が配列される。
うにし衝突ジェットによる衝突面での熱伝達係数を高め
て、衝突後隣り合う扁平管で合わさった凝縮成分が高い
衝突ジェットを、互い違いに配置された後熱の扁平管に
衝突させて、扁平管下流では再循環渦の生成により乱流
強度が高くて流動混合が大きく流動滞留時間が長くなる
よう左右に互い違いに熱が配列される。
【００２０】図５は本発明に使用したモジュール型電熱
管群の並列結合時の斜視図で、並列結合されたモジュー
ルから出る流体を混合して一つの流路を通じて流体を移
動させるようにし並列流体混合用ヘッダ１８を示すが、
主流動気体の流れが扁平管に対して水平に流れることを
示す。
管群の並列結合時の斜視図で、並列結合されたモジュー
ルから出る流体を混合して一つの流路を通じて流体を移
動させるようにし並列流体混合用ヘッダ１８を示すが、
主流動気体の流れが扁平管に対して水平に流れることを
示す。
【００２１】図６（Ａ）は本発明に使用した熱伝達用扁
平管の側面図で、図６（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達
用扁平管の外部ガス流動パターンを示すが、主流動気体
に対し垂直な扁平管の衝突傾斜各角β（０°≦β≦９０
°）及び偏心量δを有することを示す。偏心量δは扁平
管外部のガス流動速度と扁平管の衝突傾斜角β、ｓ、ｌ
によって熱伝達率が最大になるよう調節する。
平管の側面図で、図６（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達
用扁平管の外部ガス流動パターンを示すが、主流動気体
に対し垂直な扁平管の衝突傾斜各角β（０°≦β≦９０
°）及び偏心量δを有することを示す。偏心量δは扁平
管外部のガス流動速度と扁平管の衝突傾斜角β、ｓ、ｌ
によって熱伝達率が最大になるよう調節する。
【００２２】ここでｓは流動に垂直な方向での扁平管の
中心間の間隔で、ｌは流動方向での扁平管の中心間の間
隔である。図７（Ａ）は本発明に使用した熱伝達用扁平
管の側面図で、図７（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用
扁平管の外部ガス流動パターンを示すが、主流動気体に
対し水平である扁平管の衝突傾斜角β（０°≦β≦９０
°）及び偏心量δを有することを示す。
中心間の間隔で、ｌは流動方向での扁平管の中心間の間
隔である。図７（Ａ）は本発明に使用した熱伝達用扁平
管の側面図で、図７（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用
扁平管の外部ガス流動パターンを示すが、主流動気体に
対し水平である扁平管の衝突傾斜角β（０°≦β≦９０
°）及び偏心量δを有することを示す。
【００２３】偏心量δは扁平管外部ガス流動速度と扁平
管の衝突傾斜角β、ｓ、ｌによって熱伝達率が最大にな
るよう調節する。ここで、ｓは流動に垂直な方向での扁
平管の中心間の間隔で、ｌは流動方向での扁平管の中心
間の間隔である。図８（Ａ）は本発明に使用した多チャ
ンネル扁平管と混合促進体の組立図で、図８（Ｂ）は本
発明に使用した多チャンネル扁平管、図８（Ｃ）は本発
明に使用した混合促進体を示すが、扁平管１１が内部に
形成された多数の混合促進体支持壁１１ａにより流体の
内部混合促進用混合促進体が挿入され分割されるように
した多チャンネル扁平管を示す。
管の衝突傾斜角β、ｓ、ｌによって熱伝達率が最大にな
るよう調節する。ここで、ｓは流動に垂直な方向での扁
平管の中心間の間隔で、ｌは流動方向での扁平管の中心
間の間隔である。図８（Ａ）は本発明に使用した多チャ
ンネル扁平管と混合促進体の組立図で、図８（Ｂ）は本
発明に使用した多チャンネル扁平管、図８（Ｃ）は本発
明に使用した混合促進体を示すが、扁平管１１が内部に
形成された多数の混合促進体支持壁１１ａにより流体の
内部混合促進用混合促進体が挿入され分割されるように
した多チャンネル扁平管を示す。
【００２４】前記流体の内部混合促進用前記混合促進体
は螺旋模様のねじれテープ１１ｂにより液体側の混合を
促進させ熱抵抗を相対的に減らした。図９（Ａ）は本発
明に使用した外部凝縮熱伝達促進形状を有する扁平管、
図９（Ｂ）は本発明に使用した外部凝縮熱伝達促進形状
を有する扁平管を示すが、扁平管１１の表面を凝縮熱伝
達を促進させるために熱伝達促進面形態に加工した。
は螺旋模様のねじれテープ１１ｂにより液体側の混合を
促進させ熱抵抗を相対的に減らした。図９（Ａ）は本発
明に使用した外部凝縮熱伝達促進形状を有する扁平管、
図９（Ｂ）は本発明に使用した外部凝縮熱伝達促進形状
を有する扁平管を示すが、扁平管１１の表面を凝縮熱伝
達を促進させるために熱伝達促進面形態に加工した。
【００２５】前記熱伝達促進面を図９（Ａ）にロウ−フ
ィン（ｌｏｗ ｆｉｎ）形状で示し、前記熱伝達促進面
を図９（Ｂ）に六面体（ｈｅｘａｈｅｄｒｏｎ）形状で
示す。図１０（Ａ）は本発明に使用したねじれ扁平管及
び組立図を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＤ−Ｄ
線の断面図で、扁平管１１を圧力損失を相当減らしなが
ら渦動（ｖｏｒｔｅｘ ｍｏｔｉｏｎ）による熱伝達を
促進させて、管外部面での凝縮水除去を容易にするため
一側端に末端調節用扁平部１９ａを有する螺旋形ねじれ
扁平管１９が主流動気体に対し垂直に多数個配列され装
置されたものを示す。
ィン（ｌｏｗ ｆｉｎ）形状で示し、前記熱伝達促進面
を図９（Ｂ）に六面体（ｈｅｘａｈｅｄｒｏｎ）形状で
示す。図１０（Ａ）は本発明に使用したねじれ扁平管及
び組立図を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＤ−Ｄ
線の断面図で、扁平管１１を圧力損失を相当減らしなが
ら渦動（ｖｏｒｔｅｘ ｍｏｔｉｏｎ）による熱伝達を
促進させて、管外部面での凝縮水除去を容易にするため
一側端に末端調節用扁平部１９ａを有する螺旋形ねじれ
扁平管１９が主流動気体に対し垂直に多数個配列され装
置されたものを示す。
【００２６】図１１（Ａ）は本発明に使用した歪み（ｄ
ｅｉｓｔｏｒｔｅｄ）扁平管及び組立図を示し、図１１
（Ｂ）は図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示すが、扁平
管１１を圧力損失を相当減らしながら渦動による熱伝達
を促進させて、管外部面での凝縮水除去を容易にするた
め側面部が歪まされた扁平管１９が主流動気体に対して
垂直に多数個配列され装置されたことを示す。
ｅｉｓｔｏｒｔｅｄ）扁平管及び組立図を示し、図１１
（Ｂ）は図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示すが、扁平
管１１を圧力損失を相当減らしながら渦動による熱伝達
を促進させて、管外部面での凝縮水除去を容易にするた
め側面部が歪まされた扁平管１９が主流動気体に対して
垂直に多数個配列され装置されたことを示す。
【００２７】図１２（Ａ）は本発明に使用した波型の扁
平管及び組立図を示し、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の
Ｃ−Ｃ線の断面図で、扁平管１１を圧力損失を相当減ら
しながら渦動による熱伝達を促進させて、管外部面での
凝縮水除去を容易にするため側面部が波型の扁平管１９
が主流動気体に対し垂直に多数個配列され装置されたも
のを示す。
平管及び組立図を示し、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の
Ｃ−Ｃ線の断面図で、扁平管１１を圧力損失を相当減ら
しながら渦動による熱伝達を促進させて、管外部面での
凝縮水除去を容易にするため側面部が波型の扁平管１９
が主流動気体に対し垂直に多数個配列され装置されたも
のを示す。
【００２８】図１３は本発明に使用したアスペクト比が
大きい扁平管を示し、図１４（Ａ）乃至図１５（Ｃ）は
図１３の扁平管の表面加工を示した溶接全平面図を示す
が、扁平管１１の表面をガス側の熱抵抗を考慮し液体側
の熱伝達を相対的に減らして圧力を増加させ均衡をなす
よう任意のアスペクト比でプレートにストリップ２０ａ
を形成して、このストリップ２０ａの形状を凸又は凹、
細かい波形状等様々な形態に成型加工したものを示す。
大きい扁平管を示し、図１４（Ａ）乃至図１５（Ｃ）は
図１３の扁平管の表面加工を示した溶接全平面図を示す
が、扁平管１１の表面をガス側の熱抵抗を考慮し液体側
の熱伝達を相対的に減らして圧力を増加させ均衡をなす
よう任意のアスペクト比でプレートにストリップ２０ａ
を形成して、このストリップ２０ａの形状を凸又は凹、
細かい波形状等様々な形態に成型加工したものを示す。
【００２９】図１６（Ａ）は本発明に使用したアスペク
ト比が大きくて凝縮液除去が容易な形状を有する扁平管
で、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の扁平管の凸凹形状を
示した溶接全体平面図を示すが、プレートの下部に重力
による凝縮水除去が容易になるよう凝縮液の収集除去促
進用ガイド２０ｃを形成したものを示す。説明符号２０
ｂは溶接線である。
ト比が大きくて凝縮液除去が容易な形状を有する扁平管
で、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の扁平管の凸凹形状を
示した溶接全体平面図を示すが、プレートの下部に重力
による凝縮水除去が容易になるよう凝縮液の収集除去促
進用ガイド２０ｃを形成したものを示す。説明符号２０
ｂは溶接線である。
【００３０】
【発明の効果】本発明の凝縮残熱回収用熱交換器は熱交
換容量によりモジュールを追加することで容量と大きさ
を任意に調節できて、垂直／傾斜衝突ジェットによる熱
伝達及び混合促進、効果的な凝縮水除去による高効率化
が可能である。これは排気ガスに含まれた水分を凝縮さ
せ回収することにより現熱だけでなく残熱も回収可能で
熱効率が高く、湿分凝縮による集塵効果も備えて環境親
化的な機械要素として天然ガスや都市ガスを使用する凝
縮型ボイラー、耐蝕性材料を使用すると低温温水発生装
置に応用することができ、また空調システムの蒸発機、
廃熱回収用ヒータパイプとしても活用が可能である。
換容量によりモジュールを追加することで容量と大きさ
を任意に調節できて、垂直／傾斜衝突ジェットによる熱
伝達及び混合促進、効果的な凝縮水除去による高効率化
が可能である。これは排気ガスに含まれた水分を凝縮さ
せ回収することにより現熱だけでなく残熱も回収可能で
熱効率が高く、湿分凝縮による集塵効果も備えて環境親
化的な機械要素として天然ガスや都市ガスを使用する凝
縮型ボイラー、耐蝕性材料を使用すると低温温水発生装
置に応用することができ、また空調システムの蒸発機、
廃熱回収用ヒータパイプとしても活用が可能である。
【図１】（Ａ）は本発明の装置を示した全体組立平面
図、（Ｂ）は（Ａ）の”Ａ”部分側面図である。
図、（Ｂ）は（Ａ）の”Ａ”部分側面図である。
【図２】（Ａ）は本発明装置の他の形態のヘッダを使用
した全体組立平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面拡
大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
した全体組立平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面拡
大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明のモジュール化された
液体供給管の流路である。
液体供給管の流路である。
【図４】本発明に使用したモジュール電熱管群（ｍｏｄ
ｕｌａｒ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅ ｂ
ａｎｋ）及びヘッダの斜視図（一般的な直列結合時を含
む）である。
ｕｌａｒ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅ ｂ
ａｎｋ）及びヘッダの斜視図（一般的な直列結合時を含
む）である。
【図５】本発明に使用したモジュール型電熱管群の並列
結合時の斜視図である。
結合時の斜視図である。
【図６】（Ａ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の側
面図、（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の外部
ガス流動パターンである。
面図、（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の外部
ガス流動パターンである。
【図７】（Ａ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の側
面図、（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の外部
ガス流動パターンである。
面図、（Ｂ）は本発明に使用した熱伝達用扁平管の外部
ガス流動パターンである。
【図８】（Ａ）は本発明に使用した多チャンネル扁平管
と混合促進体の組立図、（Ｂ）は本発明に使用した多チ
ャンネル扁平管、（Ｃ）は本発明に使用した混合促進体
である。
と混合促進体の組立図、（Ｂ）は本発明に使用した多チ
ャンネル扁平管、（Ｃ）は本発明に使用した混合促進体
である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に使用した外部凝縮
熱伝達促進形状を備える扁平管である。
熱伝達促進形状を備える扁平管である。
【図１０】（Ａ）は本発明に使用したねじれ扁平管及び
組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明に使用した歪み（ｄｉｓｔｏ
ｒｔｅｄ）扁平管及び組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ
線断面図である。
ｒｔｅｄ）扁平管及び組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ
線断面図である。
【図１２】（Ａ）は本発明に使用した波型（ｗａｖｙ）
の扁平管及び組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図
である。
の扁平管及び組立図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図
である。
【図１３】本発明に使用したアスペクト比（ａｓｐｅｃ
ｔ ｒａｔｉｏ）が大きい扁平管である。
ｔ ｒａｔｉｏ）が大きい扁平管である。
【図１４】（Ａ）は図１３の扁平管の表面加工を示した
溶接全平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は図１３の扁平管の他
の表面加工を示した溶接全平面図である。
溶接全平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は図１３の扁平管の他
の表面加工を示した溶接全平面図である。
【図１５】（Ａ）乃至（Ｃ）は図１３の扁平管の他の表
面加工を示した溶接全平面図である。
面加工を示した溶接全平面図である。
【図１６】（Ａ）は、本発明に使用したアスペクト比が
大きくて凝縮液除去が容易な形状を備える扁平管、
（Ｂ）は図１４（Ａ）の扁平管の表面加工を備えながら
図１６（Ａ）の凝縮液除去が容易な形状を示した溶接全
平面図（図１４（Ｂ）乃至図１５（Ｃ）に関し同様に適
用可能である）である。
大きくて凝縮液除去が容易な形状を備える扁平管、
（Ｂ）は図１４（Ａ）の扁平管の表面加工を備えながら
図１６（Ａ）の凝縮液除去が容易な形状を示した溶接全
平面図（図１４（Ｂ）乃至図１５（Ｃ）に関し同様に適
用可能である）である。
１１ 流体供給用扁平管 １１ａ 流体供給用扁平管内部の混合促進体支持壁 １１ｂ 流体の内部混合促進用ねじれテープ １１ｃ 主流動気体に対し衝突傾斜角β（０≦β≦９０
°）、偏心量δを備える扁平管 １２ 凝縮水除去促進機能及び流動勵起振動防止機能
を持つＩ又はＸ字型熱交換管支持台 １２ａ 除去された凝縮水流動溝 １３ 直列流体混合用ヘッダ １４ 流体混合用ヘッダの連結装置 １５ 流体の混合及び連結兼用ヘッダ １６ 扁平管支持用パネル １７ 排気ガス遮断用パネル １８ 並列流体混合用ヘッダ １９ 流体供給用ねじれ扁平管 １９ａ ねじれ扁平管の末端調節用扁平部 ２０ アスペクト比が大きい扁平管 ２０ａ 扁平管製造用熱伝達促進用凸凹形状プレートの
ストリップ ２０ｂ 溶接線 ２０ｃ 重力による凝縮水蓄積除去用ガイド
°）、偏心量δを備える扁平管 １２ 凝縮水除去促進機能及び流動勵起振動防止機能
を持つＩ又はＸ字型熱交換管支持台 １２ａ 除去された凝縮水流動溝 １３ 直列流体混合用ヘッダ １４ 流体混合用ヘッダの連結装置 １５ 流体の混合及び連結兼用ヘッダ １６ 扁平管支持用パネル １７ 排気ガス遮断用パネル １８ 並列流体混合用ヘッダ １９ 流体供給用ねじれ扁平管 １９ａ ねじれ扁平管の末端調節用扁平部 ２０ アスペクト比が大きい扁平管 ２０ａ 扁平管製造用熱伝達促進用凸凹形状プレートの
ストリップ ２０ｂ 溶接線 ２０ｃ 重力による凝縮水蓄積除去用ガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨム ハン−ギル 大韓民国 テジョン市 ソク ウォルピ ョン３ドン ファンシルアパート110− 1503 （番地なし) (72)発明者 リ ジョン−ヒョン 大韓民国 インチョン市 ヨンスク ヨ ンス２ドン 635番地 ウソン１チャア パート109−2201 (72)発明者 リ ジュン−シク 大韓民国 ソウル市 ヤンチョンク シ ンジョン１ドン モクトンアパート1024 −1405 （番地なし) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28D 7/16 F28D 1/053 F28F 1/02
Claims (17)
- 【請求項１】 低温排気ガス廃熱回収用熱交換器におい
て、熱交換器の管群が主流動気体の熱伝達面を形成するよう
にして、前列から衝突後合わせられたジェットは互い違
いに配置された次の列の扁平管に衝突され、管の下流で
は振動する再循環渦の生成により乱流強度が高く流動混
合が大きく流動滞留時間が長くなるように互い違いに配
列されて、流動励起振動の抑制の役割をする支持台１２
により固定されて、その断面の長手方向が排気ガスの温
湿度流動条件によって主流動気体の流れに対して適切な
傾斜角を持つよう配置されて、主流動気体の衝突面を形
成する 多数の流体供給用扁平管１１と、 流体供給用扁平管１１の両側面を支持する扁平管支持用
パネル１６と、 該支持用パネル１６を上部と下部で固定する排気ガス遮
断用パネル１７と、 残りの面は開放面にして主流動気体が通過するようにし
て、両側の扁平管支持用パネル１６に設置される流体混
合用ヘッダを結合しモジュール化して各モジュール間の
流体混合及び移動はヘッダの連結流路を通して連結構成
して、 必要時、大きさと熱交換量に合うよう各モジュールを追
加装着して、扁平管間の間隔を狭くして扁平管の密集度
を高められるようモジュールを配列し結合した構造とし
たことを特徴とする低温排気ガス廃熱回収用モジュール
型凝縮熱交換器。 - 【請求項２】 前記モジュールを直列に配列したことを
特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱回収用モジ
ュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項３】 前記モジュールを並列に配列したことを
特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱回収用モジ
ュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項４】 前記流体混合型ヘッダは直列連結時、各
ヘッダ間を連結装置１４で連結し流体を移動させるよう
にした直列流体混合用ヘッダ１３で構成したことを特徴
とする請求項１及び２のいずれか１項記載の低温排気ガ
ス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項５】 前記流体混合型ヘッダは直列連結時、別
途の流体連結用連結装置なしに一体型にされた流体の混
合及び連結兼用ヘッダ１５で構成したことを特徴とする
請求項１および２のいずれか１項記載の低温排気ガス廃
熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項６】 前記流体混合型ヘッダは並列連結時、複
数個のモジュールから出る流体を混合して１つの流路を
通じて流体を移動させるようにした並列流体混合用ヘッ
ダ１８で構成したことを特徴とする請求項１及び３のい
ずれか１項記載の低温排気ガス廃熱回収用モジュール型
凝縮熱交換器。 - 【請求項７】 前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の
役割をする”Ｕ”字流動溝１２ａを有する”Ｉ”字型で
あることを特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱
回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項８】 前記支持台１２の断面が凝縮液の排水の
役割をする”Ｖ”字型流動溝１２ａを有する”Ｘ”字型
であることを特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃
熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項９】 前記扁平管１１は主流動気体に対し衝突
角β（０°≦β≦９０°）を有するよう構成されたこと
を特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱回収用モ
ジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１０】 前記扁平管１１が内部に形成された多
数の混合促進体支持壁１１ａにより流体の内部混合促進
用混合促進体が挿入され分割されるようにした多チャン
ネル扁平管であることを特徴とする請求項１記載の低温
排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１１】 前記流体の内部混合促進用混合促進体
は螺旋模様のゆがみテープ１１ｂとし液体側の混合を促
進させ熱抵抗を相対的に減少されるようにしたことを特
徴とする請求項１０記載の低温排気ガス廃熱回収用モジ
ュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１２】 前記扁平管１１を圧力損失を相当減ら
しながら渦動（ｖｏｒｔｅｘ ｍｏｔｉｏｎ）による熱
伝達を促進させて、管外部面での凝縮水除去を容易にす
るため一側端に末端調節用扁平部１９ａを有する螺旋型
ねじれ扁平管１９としたことを特徴とする請求項１記載
の低温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１３】 前記扁平管１１の表面を凝縮熱伝達を
促進させるため熱伝達促進面形態に加工したことを特徴
とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱回収用モジュー
ル型凝縮熱交換器。 - 【請求項１４】 前記熱伝達促進面はロウ−フィン（ｌ
ｏｗ ｆｉｎ）形状であることを特徴とする請求項１３
記載の低温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換
器。 - 【請求項１５】 前記熱伝達促進面は六面体形状である
ことを特徴とする請求項１３記載の低温排気ガス廃熱回
収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１６】 前記扁平管１１の表面をガス側の熱抵
抗を考慮し液体側の熱伝達を相対的に減らして圧力を増
加させ均衡をなすよう任意のアスペクト比でプレートに
ストリップ２０ａを形成して、このストリップ２０ａの
形状を凸又は凹、細かい波形状等様々な形態に成型加工
したことを特徴とする請求項１記載の低温排気ガス廃熱
回収用モジュール型凝縮熱交換器。 - 【請求項１７】 前記プレートの下部に重力による凝縮
水除去が容易となるよう凝縮液の収集除去促進用ガイド
２０ｃを形成したことを特徴とする請求項１６記載の低
温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| KR1019990018991A KR100345156B1 (ko) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 저온배기가스 폐열회수용 모듈형 응축 열교환기 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11292992A Expired - Fee Related JP3127992B2 (ja) | 1999-05-26 | 1999-10-14 | 低温排気ガス廃熱回収用モジュール型凝縮熱交換器 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR100345156B1 (ja) |
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| CN110195977B (zh) * | 2019-06-12 | 2024-01-16 | 江苏联储能源科技有限公司 | 一种相变储热介质熔化炉 |
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Also Published As
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