JP5237444B2 - 可変バッフル角度による垂直複合フィード/エフルエント熱交換器 - Google Patents
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Description
開示の分野
ここで開示する実施形態は、一般的には熱交換器に関する。ここで開示する実施形態は、より具体的には二相流を効率的に処理するよう構成されたシェル・アンド・チューブ熱交換器等の熱交換器に関する。
数多くの熱交換器構成が公知であり、様々な用途に使用されている。幅広く使用されている構成のひとつ、すなわち図1に図示されたシェル・アンド・チューブ熱交換器は、1束の平行パイプ12を収容する円筒形胴10を含み、1束の平行パイプが2枚のエンドプレート14間に延在することで第1の流体16はパイプ12の中を通過できる。一方、第2の流体18は2枚のエンドプレート間の空間内を流れ、パイプに接触する。2流体間の熱交換を向上させるため、第2の流体18の流路は通路を形成する中間バッフル20によって画定され、中間バッフルは、1通路から次の通路へ進む第2の流体の流れが方向を変えるよう配置される。図示されたように部分的な弓形(部分的弓形バッフル)もしくは環状のリングまたは円盤として構成されるバッフル20は、第2の流体18のジグザグ流24を提供するため、胴10の縦軸22に対し垂直に据え付けられる。
ここで開示する実施形態は一態様において熱交換器に関し、該熱交換器は、流体入口と流体出口とを有する胴と、胴を通じて流体を螺旋流パターンとなるよう誘導するため胴内に装着される複数のバッフルと、を含み、入口に近いバッフルのねじれ角度αは出口に近いバッフルのねじれ角度βと異なる。
本願の実施形態は一態様において、一般的には熱交換器に関する。ここで開示する実施形態は、より具体的には二相流を効率的に処理するよう構成されたシェル・アンド・チューブ熱交換器等の熱交換器に関する。ここで開示する実施形態は、さらに具体的には胴側の流体流を螺旋流パターンに導くよう構成されたバッフルを有する熱交換器に関し、入口に近いバッフルのねじれ角度は出口に近いバッフルのねじれ角度と異なる。
図示されているように、熱交換器30には垂直に向く螺旋バッフル50が装備されている。胴側入口46に近いバッフル50はねじれ角度αを有する。胴側出口48に近いバッフル50は、胴44の縦軸A−Aに対しねじれ角度βを有する。たとえば、蒸発する二相胴側フィードストリームが胴側入口46経由で入る場合は、入口46に近いバッフル50を低ねじれ角度αで配置する。つまり、ねじれ角度βを有する胴側出口48に近いバッフルより軸A−Aに対し垂直に近づけて配置する。ここでは胴側流体の蒸発、燃焼、および/または加熱のため熱交換が高胴側体積流量で気体/気体となることが見込まれる。この場合は、低ねじれ角度αにより二相入口流は螺旋経路において相分離を回避するにあたって十分な速度で渦巻く。胴側流体は出口48近くで気体/気体であるため、ねじれ角度αより大きいねじれ角度βを使用することで、胴44の全長に沿って角度αを使用する場合より圧力損失は低くなる。
Claims (8)
- 熱交換器であって、
第1の流体の入口から第1の流体の出口へ第1の流体の流れを輸送するように構成された長手方向に延びる複数の管と、
前記複数の管を取り囲んでいて第2の流体の入口と第2の流体の出口とを有する胴と、
胴を通じて第2の流体を螺旋流パターンとなるよう誘導するため胴内に装着される複数のバッフルと、を備え、
第2の流体の入口に近いバッフルのねじれ角度αは第2の流体の出口に近いバッフルのねじれ角度βと異なり、
前記熱交換器はバッフルが装着される中央の軸方向に延びる構造を含んでいない、
熱交換器。 - ねじれ角度βはねじれ角度αより小さい、請求項1に記載の熱交換器。
- 複数のバッフルのねじれ角度は第2の流体の入口から第2の流体の出口にかけて減少する、請求項1に記載の熱交換器。
- 第2の流体の入口に近いバッフルと第2の流体の出口に近いバッフルとの中間にあるバッフルは、ねじれ角度αおよびβの中間にあたるねじれ角度γを有する、請求項1に記載の熱交換器。
- シェル・アンド・チューブ熱交換器であって、
第1の流体の入口を有する管側入口マニホールドと、
第1の流体の出口を有する管側出口マニホールドと、
マニホールド間に延在し、且つこれと流体連通する、複数の管と、
マニホールド間に延在し、且つ前記管を取り囲み、第2の流体の入口と第2の流体の出口とを有する、胴と、
胴を通じて第2の流体を螺旋流パターンとなるよう誘導するため胴内に装着される複数のバッフルと、を備え、
第2の流体の入口に近いバッフルのねじれ角度αは第2の流体の出口に近いバッフルのねじれ角度βと異なり、
前記熱交換器は前記複数のバッフルが装着される中央の軸方向に延びる構造を含んでいない、
熱交換器。 - ねじれ角度βはねじれ角度αより小さい、請求項5に記載の熱交換器。
- 複数のバッフルのねじれ角度は第2の流体の入口から第2の流体の出口にかけて減少する、請求項5に記載の熱交換器。
- 第2の流体の入口に近いバッフルと第2の流体の出口に近いバッフルとの中間にあるバッフルは、ねじれ角度αおよびβの中間にあたるねじれ角度γを有する、請求項5に記載の熱交換器。
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