JP5871843B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、多数の伝熱管の振動を抑制可能とする熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger that can suppress vibrations of a large number of heat transfer tubes.
例えば、熱交換器は、中空形状をなす胴部内に複数の伝熱管が配設され、この各伝熱管は、上下端部が管板にそれぞれ支持され、中間部が複数の管支持板に支持されている。そして、胴部は、上端部及び下端部に二次媒体の入口側ヘッダ及び出口側ヘッダが設けられ、各伝熱管が連通している。また、胴部は、一次媒体の入口部及び出口部が形成されている。 For example, in a heat exchanger, a plurality of heat transfer tubes are disposed in a hollow body, and each heat transfer tube is supported at its upper and lower ends by a tube plate, and an intermediate portion is supported by a plurality of tube support plates. Has been. And the trunk | drum is provided with the inlet side header and outlet side header of the secondary medium in the upper end part and the lower end part, and each heat exchanger tube is connecting. Further, the trunk portion is formed with an inlet portion and an outlet portion of the primary medium.
従って、一次媒体が入口側ヘッダを通して複数の伝熱管に供給される一方、入口部からこの胴部内に二次媒体が供給される。すると、複数の伝熱管内を流れる一次媒体と胴部内を循環する二次媒体との間で熱交換が行われることで、二次媒体が一次媒体の熱を吸収し、例えば、蒸気が生成される。そして、生成された蒸気が出口部から排出される一方、温度低下した一次媒体が出口側ヘッダから排出される。 Therefore, the primary medium is supplied to the plurality of heat transfer tubes through the inlet header, while the secondary medium is supplied from the inlet portion into the barrel portion. Then, heat exchange is performed between the primary medium that flows in the plurality of heat transfer tubes and the secondary medium that circulates in the body, so that the secondary medium absorbs the heat of the primary medium, for example, steam is generated. The And the produced | generated vapor | steam is discharged | emitted from an exit part, while the primary medium in which the temperature fell is discharged | emitted from an exit side header.
このように構成された熱交換器としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。 An example of the heat exchanger configured as described above is described in Patent Document 1 below.
上述した熱交換器を組み立てるとき、まず、貫通孔が形成された管板と貫通孔が形成された複数の管支持板を胴部の内側に固定し、次に、複数の伝熱管を管支持板の各貫通孔に挿入すると共に、端部を管板に挿入して固定している。そのため、伝熱管の挿入性を確保するために、管支持板の貫通孔と伝熱管との間に所定の隙間が確保されている。また、熱交換器にて、二次媒体は、入口部から胴部内に供給され、この胴部内を上昇するときに各伝熱管を流れる一次媒体と熱交換を行うことで加熱されて蒸気となり、出口部から排出される。この二次媒体は、胴部内を上昇するとき、管支持板の貫通孔と伝熱管との間や別途管支持板に設けられたフロー孔を通って上昇する。 When assembling the heat exchanger described above, first, a tube plate with through holes and a plurality of tube support plates with through holes are fixed to the inside of the body, and then a plurality of heat transfer tubes are tube supported. While inserting into each through-hole of a board, the edge part is inserted and fixed to a tube board. Therefore, in order to ensure the insertability of the heat transfer tube, a predetermined gap is secured between the through hole of the tube support plate and the heat transfer tube. Further, in the heat exchanger, the secondary medium is supplied from the inlet portion into the body portion, and when heated in the body portion, heat is exchanged with the primary medium flowing through each heat transfer tube to become steam, It is discharged from the outlet. When the secondary medium ascends in the body portion, the secondary medium ascends between the through hole of the tube support plate and the heat transfer tube or through a flow hole separately provided in the tube support plate.
一方で、各伝熱管は、内部に一次媒体が流動し、外部に二次媒体が流動しており、各媒体により振動が発生しやすい。しかし、各伝熱管は、管支持板の貫通孔に所定の隙間をもって支持されていることから、製作精度や流動の乱れなどによっては、伝熱管の振動を適正に抑制できないおそれがある。また、各伝熱管は、振動により、外周面が管支持板における貫通孔の内周面に衝突を繰り返すことから磨耗による減肉が発生するおそれがある。 On the other hand, in each heat transfer tube, the primary medium flows inside and the secondary medium flows outside, and vibration is likely to be generated by each medium. However, since each heat transfer tube is supported in the through hole of the tube support plate with a predetermined gap, there is a possibility that vibration of the heat transfer tube cannot be suppressed properly depending on manufacturing accuracy, flow disturbance, and the like. In addition, each heat transfer tube may be subject to thinning due to wear because the outer peripheral surface repeatedly collides with the inner peripheral surface of the through hole in the tube support plate due to vibration.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管の振動を適正に抑制する一方で伝熱管の損傷を抑制可能とする熱交換器を提供することを目的とする。 This invention solves the subject mentioned above, and it aims at providing the heat exchanger which can suppress damage to a heat exchanger tube, while suppressing the vibration of a heat exchanger tube appropriately.
上記の目的を達成するための本発明の熱交換器は、中空形状をなす胴部と、前記胴部内に固定されて複数の取付孔が形成される管板と、複数の第１支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板と所定間隔をもって配置される第１管支持板と、複数の第２支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板及び前記第１管支持板と所定間隔をもって配置されると共に前記第１管支持板と異なる熱膨張率熱膨張率の材料により構成される第２管支持板と、端部が前記取付孔に固定されて中間部が前記第１支持孔及び前記第２支持孔に挿通して支持される複数の伝熱管と、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a heat exchanger according to the present invention includes a hollow body portion, a tube plate fixed in the body portion to form a plurality of mounting holes, and a plurality of first support holes. A first tube support plate formed at a predetermined interval and disposed at a predetermined interval from the tube plate in the body portion, and a plurality of second support holes are formed at a predetermined interval to form the tube plate and the second tube in the body portion. A second tube support plate which is arranged with a predetermined interval from the one tube support plate and is made of a material having a different thermal expansion coefficient from that of the first tube support plate; and an end portion fixed to the mounting hole and intermediate The portion includes a plurality of heat transfer tubes that are inserted through and supported by the first support hole and the second support hole.
従って、一次媒体が胴部から複数の伝熱管に供給される一方、二次媒体が胴部内に供給されると、複数の伝熱管内を流れる一次媒体と胴部内を循環する二次媒体との間で熱交換が行われることで、二次媒体が一次媒体の熱を吸収して加熱される。このとき、第２管支持板が第１管支持板と異なる熱膨張率熱膨張率の材料により構成されていることから、第１管支持板と第２管支持板の熱延び量が相違する。そのため、第１管支持板の各第１支持孔と第２管支持板の各第２支持孔の位置が径方向にずれ、径方向にずれた第１、第２各支持孔の内面により伝熱管の外面が径方向に押圧されることとなり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる一方で、支持孔と伝熱管との間の磨耗を抑制して伝熱管の損傷を抑制することができる。 Accordingly, when the primary medium is supplied from the body portion to the plurality of heat transfer tubes, and the secondary medium is supplied into the body portion, the primary medium flowing in the plurality of heat transfer tubes and the secondary medium circulating in the body portion are By performing heat exchange between the secondary media, the secondary medium absorbs the heat of the primary medium and is heated. At this time, since the second tube support plate is made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the first tube support plate, the amount of heat extension between the first tube support plate and the second tube support plate is different. . Therefore, the positions of the first support holes of the first tube support plate and the second support holes of the second tube support plate are shifted in the radial direction, and are transmitted by the inner surfaces of the first and second support holes that are shifted in the radial direction. While the outer surface of the heat tube is pressed in the radial direction, vibration of the heat transfer tube can be appropriately suppressed, while the wear between the support hole and the heat transfer tube is suppressed to suppress damage to the heat transfer tube. Can do.
本発明の熱交換器では、前記第１管支持板と前記第２管支持板とが所定間隔で交互に配置されることを特徴としている。 The heat exchanger according to the present invention is characterized in that the first tube support plate and the second tube support plate are alternately arranged at a predetermined interval.
従って、第１管支持板と第２管支持板が交互に配置されていることから、第１管支持板と第２管支持板が熱延びして第１支持孔と第２支持孔の位置が径方向にずれたとき、伝熱管は、長手方向における異なる位置が異なる方向から押圧されることとなり、伝熱管を効率的に支持することができる。 Accordingly, since the first tube support plate and the second tube support plate are alternately arranged, the first tube support plate and the second tube support plate are heated to extend to the positions of the first support hole and the second support hole. When the is shifted in the radial direction, the heat transfer tube is pressed from different directions at different positions in the longitudinal direction, and can efficiently support the heat transfer tube.
本発明の熱交換器では、高い熱膨張率の材料により構成される前記第１管支持板または前記第２管支持板は、常温時に前記第２支持孔の中央部の近傍に前記伝熱管が配置され、高温時に前記第１支持孔または前記第２支持孔の内面が前記伝熱管に接触する接触力が大きくなるように熱膨張することを特徴としている。 In the heat exchanger of the present invention, the first tube support plate or the second tube support plate made of a material having a high coefficient of thermal expansion has the heat transfer tube in the vicinity of the center portion of the second support hole at room temperature. It is arrange | positioned and it thermally expands so that the contact force which the inner surface of the said 1st support hole or the said 2nd support hole may contact the said heat exchanger tube may become large at high temperature.
従って、高い熱膨張率の材料により構成される管支持板は、常温時に支持孔の中央部の近傍に伝熱管が配置されることから、管支持板に対する伝熱管の組付を容易に行うことができ、一方、高温時に支持孔の内面がより強く伝熱管に接触するように熱膨張することから、伝熱管を適正に拘束して支持することができる。 Therefore, the tube support plate made of a material having a high coefficient of thermal expansion has a heat transfer tube arranged near the center of the support hole at room temperature, so that the heat transfer tube can be easily assembled to the tube support plate. On the other hand, at the time of high temperature, the inner surface of the support hole is thermally expanded so as to be more strongly in contact with the heat transfer tube, so that the heat transfer tube can be appropriately restrained and supported.
本発明の熱交換器では、前記第２管支持板は、前記胴部に対して径方向に相対移動自在に支持されることを特徴としている。 In the heat exchanger according to the present invention, the second tube support plate is supported so as to be relatively movable in the radial direction with respect to the body portion.
従って、第２管支持板が胴部に対して径方向に相対移動できることから、第２管支持板が径方向に適正に熱延びすることができ、胴部に圧縮応力などを与えることがない。 Accordingly, since the second tube support plate can move in the radial direction relative to the body portion, the second tube support plate can be appropriately heat-expanded in the radial direction, and no compression stress or the like is given to the body portion. .
本発明の熱交換器では、前記複数の第２支持孔は、前記第２管支持板における径方向の外側に配置される前記第２支持孔ほど径方向の長さが長く形成されることを特徴としている。 In the heat exchanger according to the present invention, the plurality of second support holes are formed such that the second support holes arranged on the outer side in the radial direction of the second tube support plate are longer in the radial direction. It is a feature.
従って、第２管支持板が熱延びするとき、中心部に比べて外周部側の熱延び量が大きくなるが、第２支持孔は、第２管支持板における外側ほど径方向の長さが長く形成されることから、各第２支持孔は、各伝熱管に対してほぼ同等な圧力で押圧して支持することができ、伝熱管の損傷を抑制することができる。 Therefore, when the second pipe support plate is hot-extended, the amount of heat extension on the outer peripheral side is larger than that of the center part, but the second support hole has a radial length toward the outer side of the second pipe support plate. Since it forms long, each 2nd support hole can be pressed and supported with the substantially equivalent pressure with respect to each heat exchanger tube, and can suppress damage to a heat exchanger tube.
本発明の熱交換器では、前記複数の伝熱管が鉛直方向に沿って配置されることを特徴としている。 The heat exchanger according to the present invention is characterized in that the plurality of heat transfer tubes are arranged along a vertical direction.
従って、複数の伝熱管が胴部内に鉛直方向に沿って配置されることから、第１、第２管支持板が水平方向に熱延びすることとなり、第１、第２支持孔が各伝熱管に対してほぼ均一な圧力で押圧することができ、第１、第２管支持板により伝熱管を適正に支持することができる。 Accordingly, since the plurality of heat transfer tubes are arranged in the body portion along the vertical direction, the first and second tube support plates extend in the horizontal direction, and the first and second support holes correspond to the heat transfer tubes. The heat transfer tube can be appropriately supported by the first and second tube support plates.
本発明の熱交換器によれば、管板と第１管支持板と第２管支持板を胴部内に所定間隔で配置し、複数の伝熱管の端部を管板の取付孔に固定し、中間部を各管支持板の支持孔にそれぞれ挿通して支持し、第２管支持板を第１管支持板よりも高い熱膨張率の材料により構成するので、伝熱管の振動を適正に抑制することができる一方で、支持孔と伝熱管との間の磨耗を抑制して伝熱管の損傷を抑制することができる。 According to the heat exchanger of the present invention, the tube plate, the first tube support plate, and the second tube support plate are arranged at predetermined intervals in the body portion, and the end portions of the plurality of heat transfer tubes are fixed to the mounting holes of the tube plate. The intermediate portion is inserted and supported through the support hole of each tube support plate, and the second tube support plate is made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the first tube support plate, so that the vibration of the heat transfer tube can be properly controlled. On the other hand, it is possible to suppress wear between the support hole and the heat transfer tube, thereby suppressing damage to the heat transfer tube.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a heat exchanger according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図１は、本発明の一実施例に係る熱交換器を表す縦断面図、図２は、本実施例の熱交換器を表す横断面図、図３は、管支持板の支持構造を表す概略図、図４は、別の管支持板の支持構造を表す概略図、図５は、伝熱管と管支持板との関係を表す概略図、図６は、稼動時における伝熱管と管支持板との関係を表す概略図、図７は、伝熱管に対する第２管支持板の熱変形を表す概略図、図８は、伝熱管に対する第１管支持板の熱変形を表す概略図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a heat exchanger according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view showing the heat exchanger of the present embodiment, and FIG. 3 shows a support structure for a tube support plate. FIG. 4 is a schematic diagram showing a support structure of another tube support plate, FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the heat transfer tube and the tube support plate, and FIG. 6 is a heat transfer tube and tube support during operation. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating thermal deformation of the second tube support plate with respect to the heat transfer tube, and FIG. 8 is a schematic diagram illustrating thermal deformation of the first tube support plate with respect to the heat transfer tube. .
本実施例の熱交換器において、図１及び図２に示すように、胴部１１は、密閉された中空円筒形状をなし、鉛直方向に沿って配置されている。この胴部１１は、下部の内側に円板形状をなす下部管板１２が水平をなして配置され、外周部が溶接により固定されることで、下部ヘッダ１３が形成されている。また、胴部１１は、上部の内側に円板形状をなす上部管板１４が水平をなして配置され、外周部が溶接により固定されることで、上部ヘッダ１５が形成されている。
In the heat exchanger of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、胴部１１は、下部管板１２と上部管板１４との間に、１個の第１管支持板１６と２個の第２管支持板１７，１８が交互に配置されている。即ち、胴部１１は、内部に下から、下部管板１２、第２管支持板１７、第１管支持板１６、第２管支持板１８、上部管板１４の順に配置され、その間隔はほぼ同様の間隔となっている。なお、ここでは、管支持板１６，１７，１８を３個としたが、その数に限定されるものではない。
In the
下部管板１２は、複数の取付孔２１が形成され、上部管板１４は、複数の取付孔２２が形成されている。第１管支持板１６は、複数の第１支持孔２３が形成され、各第２管支持板１７，１８は、複数の第２支持孔２４，２５が形成されている。この場合、下部管板１２の各取付孔２１、上部管板１４の各取付孔２２、第１管支持板１６の各第１支持孔２３、各第２管支持板１７，１８の各第２支持孔２４，２５は、ほぼ同位置に同数形成され、中心Ｏを支点として千鳥状に配置されている。なお、各取付孔２１，２２及び各支持孔２３，２４，２５は、千鳥状配置に限定されるものではなく、格子状に配置してもよく、ランダムに配置してもよい。
The
複数の伝熱管３１は、下端部がそれぞれ下部管板１２の各取付孔２１に嵌入し、溶接により固定され、上端部がそれぞれ上部管板１４の各取付孔２２に嵌入し、溶接により固定されている。また、複数の伝熱管３１は、中間部がそれぞれ第１管支持板１６の各第１支持孔２３及び各第２管支持板１７，１８の各第２支持孔２４，２５に挿通されて支持されている。即ち、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１３は、複数の伝熱管３１により連通されている。
The plurality of
そして、胴部１１は、下部ヘッダ１３の下部に一次熱媒体の供給口３２が形成される一方、上部ヘッダ１５の上部に熱交換して冷却された一次熱媒体の排出口３３が形成されている。また、胴部１１は、側部に二次熱媒体の供給口３４が形成される一方、側部であって供給口３４より上方に排出口３５が形成されている。
The
従って、一次熱媒体（例えば、蒸気）が供給口３２から下部ヘッダ１３に供給されて複数の伝熱管３１に送られて上昇する一方、二次熱媒体が供給口３４から胴部３１内に供給される。このとき、各伝熱管３１内を上昇する一次熱媒体と胴部３１内を流れる二次熱媒体との間で熱交換が行われる。即ち、胴部１１に供給された二次熱媒体が伝熱管３１を流れる一次熱媒体により加熱されて蒸気となる。そして、冷却された一次熱媒体は、各伝熱管３１から上部ヘッダ１５に流れて排出口３３から排出される一方、加熱された二次熱媒体は、排出口３５から排出される。
Accordingly, a primary heat medium (for example, steam) is supplied from the
このように構成された熱交換器にて、複数の伝熱管３１は、１個の第１管支持板１６と２個の第２管支持板１７，１８に支持されており、この場合、各第２管支持板１７，１８は、第１管支持板１６よりも高い熱膨張率（熱膨張係数）の材料により構成されている。即ち、第１管支持板１６と第２管支持板１７，１８は、異なる熱膨張率の材料により構成されている。
In the heat exchanger configured as described above, the plurality of
伝熱管３１は、第１管支持板１６の支持孔２３と、第２管支持板１７，１８の支持孔２４，２５に所定隙間をもって挿通されて支持されている。この場合、熱交換器の常温時、少なくとも、第２支持孔２４，２５の中央部の近傍に伝熱管３１が配置され、第２支持孔２４，２５の内面が伝熱管３１の外面に接触しないように位置している。一方、熱交換器の高温時、第２管支持板１７，１８が熱膨張することで、少なくとも、第２支持孔２４，２５の中央部からずれて伝熱管３１が配置され、第２支持孔２４，２５の内面が伝熱管３１の外面に接触するように位置している。なお、伝熱管３１は、第１管支持板１６の支持孔２３と、第２管支持板１７，１８の支持孔２４，２５に弱い接触状態で挿通されて支持されていてもよい。
The
具体的には、第１管支持板１６を高クロム鋼（９クロム鋼）とし、第２管支持板１７，１８を低クロム鋼（２．２５クロム鋼）としたり、第１管支持板１６をニッケル基合金とし、第２管支持板１７，１８をステンレス鋼としたりすればよいものである。
Specifically, the first
また、第１管支持板１６及び各第２管支持板１７，１８は、胴部１１に対して径方向に移動自在に支持されている。即ち、図３に示すように、胴部１１は、側壁１１ａの内面に下部フランジ４１が固定されている。第２管支持板１７，１８は、外周下部がこの下部フランジ４１の上に載置されている。また、胴部１１は、側壁１１ａの内面で下部フランジ４１の上方に対向して、第２管支持板１７，１８の外周上部を押えるように上部フランジ４２が固定されている。
The first
そして、胴部１１は、内径が第２管支持板１７，１８の外径より大きく設定され、胴部１１の内面と第２管支持板１７，１８の外面との間に隙間Ｓが確保されている。また、第２管支持板１７，１８は、下部フランジ４１及び上部フランジ４２により固定されずに挟持されている。そのため、第２管支持板１７，１８は、胴部１１の径方向に移動することができる。即ち、第２管支持板１７，１８は、隙間Ｓだけ径方向への熱延びが許容されている。
The
なお、ここでは、第２管支持板１７，１８の支持構造についてのみ説明したが、第１管支持板１６も第２管支持板１７，１８と同様に上下のフランジに挟持され、所定の隙間Ｓだけ径方向への熱延びが許容されている。
Here, only the support structure of the second
また、第２管支持板１７，１８の支持構造は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、下部管板１２から連結部５１により第１タイロッド５２を上方に延出し、第２管支持板１７の貫通孔１７ａを貫通した後、端部を第１管支持板１６に連結部５３を介して連結する。また、下部管板１２から連結部５４により第２タイロッド５５を上方に延出し、第２管支持板１７に連結部５６を介して連結した後、更に上方に延出し、第１管支持板１６の貫通孔１６ａを貫通した後、端部を第２管支持板１８に連結する。
Moreover, the support structure of the 2nd pipe |
そして、胴部１１は、内径が第２管支持板１７，１８の外径より大きく設定され、胴部１１の内面と第２管支持板１７，１８の外面との間に隙間が確保されている。そのため、第１管支持板１６は、第１タイロッド５２を介して下部管板１２に支持され、第２管支持板１７，１８は、第２タイロッド５５を介して下部管板１２に支持されている。つまり、第１管支持板１６と第２管支持板１７，１８は、異なるタイロッド５２，５５により下部管板１２に独立して支持されていることから、隙間だけ径方向への熱延びが許容されている。
The
このように構成された熱交換器にて、図５に示すように、胴部１１内に各熱媒体が供給されていない常温時、伝熱管３１は、第１支持孔２３及び第２支持孔２５（２４）の中央部に位置し、第１支持孔２３及び第２支持孔２５（２４）の内面に接触していない。そして、図６に示すように、胴部１１内に各熱媒体が供給された高温時、第１管支持板１６に対して第２管支持板１８（１７）が大きく熱膨張するため、伝熱管３１は、第１支持孔２３及び第２支持孔２５（２４）の中央部からそれぞれ逆方向にずれた位置となり、第１支持孔２３及び第２支持孔２５（２４）の内面に接触する。
In the heat exchanger configured as described above, as shown in FIG. 5, the
即ち、図７の左側に示すように、常温時、伝熱管３１は、第２支持孔２５（２４）の中央部に位置し、第２支持孔２５（２４）の内面には接触していない。そして、図７の右側に示すように、高温時、第２管支持板１８（１７）が大きく熱膨張するため、第２支持孔２５（２４）が、図７にて右方へ移動し、第２支持孔２５（２４）の左側の内面が伝熱管３１の右側の外面に当接して押圧する。このとき、伝熱管３１は、第２支持孔２５（２４）により押圧方向（図７の右方）へ所定量だけ変形する。
That is, as shown on the left side of FIG. 7, at normal temperature, the
一方、図８の左側に示すように、常温時、伝熱管３１は、第１支持孔２３の中央部に位置し、第１支持孔２３の内面には接触していない。そして、図８の右側に示すように、高温時、第２管支持板１８（１７）が大きく熱膨張し、第２支持孔２５（２４）の内面が伝熱管３１に当接して押圧することから、伝熱管３１がこの押圧方向に所定量だけ変形している。しかし、第１管支持板１６は大きく熱膨張しないため、第１支持孔２３が、図８にて右方へはほとんど移動せず、第１支持孔２３の右側の内面が伝熱管３１の左側の外面に当接する。
On the other hand, as shown on the left side of FIG. 8, at normal temperature, the
そのため、図６に示すように、伝熱管３１は、高温時、第２管支持板１８（１７）の第２支持孔２５（２４）により図６にて右方へ押圧され、第１管支持板１６の第１支持孔２３により図６にて左方へ押圧されることとなり、がたつきなく適正に支持されることとなる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the
また、本実施例にて、第１管支持板１６及び各第２管支持板１７，１８は、円板形状をなし、各支持孔２３，２４，２５は、中心Ｏを支点として千鳥状に配置されている。そのため、特に、第２管支持板１７，１８は、中心部側に比べて外周部側の熱延び量が大きい。そのため、複数の第２支持孔２４，２５にて、第２管支持板１７，１８における径方向の外側に配置される第２支持孔ほど径方向の長さを長く形成するとよい。
In the present embodiment, the first
図９は、第２管支持板の変形例を表す概略図、図１０は、伝熱管に対する第２管支持板の熱変形を表す概略図である。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a modification of the second tube support plate, and FIG. 10 is a schematic diagram illustrating thermal deformation of the second tube support plate with respect to the heat transfer tube.
図９に示すように、第２管支持板６１に真円で構成される複数の支持孔６２，６３が形成されており、中心Ｏに近い第２支持孔６２の内径に対して、中心Ｏから遠い第２支持孔６３の内径が大きく形成されている。そして、図１０に示すように、高温時、第２管支持板６１が大きく熱膨張するとき、中心Ｏに近い第２支持孔６２より中心Ｏから遠い第２支持孔６３の方が大きく熱延びする。ところが、第２支持孔６２より第２支持孔６３の内径が大きいことから、各第２支持孔６２，６３の内面が伝熱管３１に適正に当接して押圧することとなる。そのため、伝熱管３１は、第２管支持板６１の各第２支持孔６２，６３により図１０にて右方へ押圧され、がたつきなく適正に支持される。
As shown in FIG. 9, the second
このように本実施例の熱交換器にあっては、胴部１１内に固定されて複数の取付孔２１，２２が形成される管板１２，１４と、複数の第１支持孔２３が所定間隔で形成されて胴部１１内に管板１２，１４と所定間隔をもって配置される第１管支持板１６と、複数の第２支持孔２４，２５が所定間隔で形成されて胴部１１内に管板１２，１４及び第１管支持板１６と所定間隔をもって配置されると共に第１管支持板１６よりも高い熱膨張率の材料により構成される第２管支持板１７，１８と、端部が取付孔２１，２２に固定されて中間部が第１支持孔２３及び第２支持孔２４，２５に挿通して支持される複数の伝熱管３１を設けている。
As described above, in the heat exchanger according to the present embodiment, the
従って、一次熱媒体が胴部１１から複数の伝熱管３１に供給される一方、二次熱媒体が胴部１１内に供給されると、複数の伝熱管３１内を流れる一次熱媒体と胴部１１内を循環する二次熱媒体との間で熱交換が行われることで、二次熱媒体が一次熱媒体の熱を吸収して加熱される。このとき、第２管支持板１７，１８が第１管支持板１６よりも高い熱膨張率の材料により構成されていることから、この第２管支持板１７，１８は、第１管支持板１６よりも熱延び量が大きい。そのため、第１管支持板１６の各第１支持孔２３と第２管支持板１７，１８の各第２支持孔２４，２５の位置が径方向にずれ、径方向にずれた第１、第２各支持孔２３，２４，２５の内面により伝熱管３１の外面が径方向に押圧されることとなり、伝熱管３１の振動を適正に抑制することができる一方で、各支持孔２３，２４，２５と伝熱管３１との間の磨耗を抑制して伝熱管３１の損傷を抑制することができる。
Accordingly, when the primary heat medium is supplied from the
本実施例の熱交換器では、第１管支持板１６と第２管支持板１７，１８とが所定間隔で交互に配置されている。従って、第１管支持板１６と第２管支持板１７が熱延びして第１支持孔２３と第２支持孔２４，２５の位置が径方向にずれたとき、伝熱管３１は、長手方向における異なる位置が異なる方向から押圧されることとなり、伝熱管３１を効率的に支持することができる。
In the heat exchanger of the present embodiment, the first
本実施例の熱交換器では、第２管支持板１７，１８は、常温時に第２支持孔２４，２５の中央部に伝熱管３１が配置され、高温時に第２支持孔２４，２５の内面が伝熱管３１に接触するように熱膨張する。従って、第２管支持板１７，１８は、常温時に第２支持孔２４，２５の中央部の近傍に伝熱管が配置されることから、第２管支持板１７，１８に対する伝熱管３１の組付を容易に行うことができ、一方、高温時に第２支持孔２４，２５の内面が伝熱管３１により強く接触するように熱膨張することから、伝熱管３１を適正に拘束して支持することができる。
In the heat exchanger of the present embodiment, the second
本実施例の熱交換器では、第２管支持板１７，１８は、胴部１１に対して径方向に相対移動自在に支持されている。従って、第２管支持板１７，１８が加熱されたとき、径方向に適正に熱延びすることができ、胴部１１に圧縮応力などを与えることがない。
In the heat exchanger of the present embodiment, the second
本実施例の熱交換器では、複数の第２支持孔６２，６３は、第２管支持板６１における径方向の外側に配置されるものほど径方向の長さが長く形成されている。従って、第２管支持板６１が熱延びするとき、中心部に比べて外周部側の熱延び量が大きくなるが、中心側に位置する第２支持孔６２より外周部に位置する第２支持孔６３の方が、径方向の長さが長く形成されることから、各第２支持孔６２，６３は、各伝熱管３１に対してほぼ同等な圧力で押圧して支持することができ、伝熱管３１の損傷を抑制することができる。
In the heat exchanger of the present embodiment, the plurality of second support holes 62 and 63 are formed such that the radial length of the second support holes 62 and 63 is increased as the second support holes 62 and 63 are arranged on the outer side in the radial direction. Accordingly, when the second
本実施例の熱交換器では、複数の伝熱管３１を鉛直方向に沿って配置している。従って、第１、第２管支持板１６，１７，１８が水平方向に熱延びすることとなり、第１、第２支持孔２３，２４，２５が各伝熱管３１に対してほぼ均一な圧力で押圧することができ、第１、第２管支持板１６，１７，１８により伝熱管３１を適正に支持することができる。
In the heat exchanger of the present embodiment, the plurality of
なお、上述した実施例では、第２管支持板１７，１８を第１管支持板１６よりも高い熱膨張率の材料により構成するものとしたが、第２管支持板１７，１８を第１管支持板１６よりも低い熱膨張率の材料により構成してもよく、第１管支持板１６と第２管支持板１７，１８との熱膨張率が相違すればよいものである。
In the above-described embodiment, the second
また、上述した実施例では、第１管支持板１６と第２管支持板１７，１８とを交互に配置したが、この場合、全ての管支持板１６，１７，１８をこのように配置してもよいし、振動が発生しやすい領域の管支持板１６，１７，１８とこのように配置してもよい。
In the above-described embodiment, the first
また、上述した実施例では、第２管支持板１７，１８を胴部１１に対して径方向に相対移動自在に支持したが、第２管支持板１７，１８と共に胴部１１が熱延びすることから、この支持構成がなくてもよいものである。
Further, in the above-described embodiment, the second
更に、上述した実施例では、第２管支持板６１の中心Ｏに近い第２支持孔６２の内径に対して、中心Ｏから遠い第２支持孔６３の内径を大きく形成したが、この構成に限定されるものではなく、伝熱管３１の外径に対して第２支持孔６３の内径を十分な大きさに設定すれば、全ての第２支持孔６３の内径を同径としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the inner diameter of the
また、上述した実施例では、熱交換器を縦型としたが、横型としてもよい。また、管板１２，１４を上下に配置し、その間に管支持板１６，１７，１８を配置したが、管板を１個として伝熱管をＵ字形状（逆Ｕ字形状）としてもよい。
Moreover, in the Example mentioned above, although the heat exchanger was made into the vertical type, it is good also as a horizontal type. Moreover, although the
また、本発明の熱交換器は、ボイラ設備に適用される熱交換器や原子炉設備に適用される蒸気発生器など、いずれの熱交換器にも適用することができる。 Further, the heat exchanger of the present invention can be applied to any heat exchanger such as a heat exchanger applied to boiler equipment and a steam generator applied to nuclear reactor equipment.
１１ 胴部
１２ 下部管板
１４ 上部管板
１６ 第１管支持板
１７，１８，６１ 第２管支持板
２１，２２ 取付孔
２３ 第１支持孔
２４，２５，６２，６３ 第２支持孔
３１伝熱管
11
Claims (5)
前記胴部内に固定されて複数の取付孔が形成される管板と、
複数の第１支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板と所定間隔をもって配置される第１管支持板と、
複数の第２支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板及び前記第１管支持板と所定間隔をもって配置されると共に前記第１管支持板と異なる熱膨張率の材料により構成される第２管支持板と、
端部が前記取付孔に固定されて中間部が前記第１支持孔及び前記第２支持孔に挿通して支持される複数の伝熱管と、
を有し、
高い熱膨張率の材料により構成される前記第１管支持板または前記第２管支持板は、常温時に前記第２支持孔の中央部の近傍に前記伝熱管が配置され、高温時に前記第１支持孔または前記第２支持孔の内面が前記伝熱管に接触する接触力が大きくなるように熱膨張する、
ことを特徴とする熱交換器。 A hollow body,
A tube plate fixed in the body portion to form a plurality of mounting holes;
A plurality of first support holes formed at a predetermined interval, and a first tube support plate disposed at a predetermined interval from the tube plate in the body portion;
A plurality of second support holes are formed at a predetermined interval, and are arranged in the body portion with a predetermined interval from the tube plate and the first tube support plate, and are made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the first tube support plate. A second tube support plate,
A plurality of heat transfer tubes having an end fixed to the mounting hole and an intermediate portion inserted and supported through the first support hole and the second support hole;
I have a,
The first tube support plate or the second tube support plate made of a material having a high coefficient of thermal expansion has the heat transfer tube disposed in the vicinity of the center portion of the second support hole at normal temperature, and the first tube support plate at high temperature. Thermal expansion so that a contact force with which the inner surface of the support hole or the second support hole comes into contact with the heat transfer tube is increased;
A heat exchanger characterized by that.
前記胴部内に固定されて複数の取付孔が形成される管板と、
複数の第１支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板と所定間隔をもって配置される第１管支持板と、
複数の第２支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板及び前記第１管支持板と所定間隔をもって配置されると共に前記第１管支持板と異なる熱膨張率の材料により構成される第２管支持板と、
端部が前記取付孔に固定されて中間部が前記第１支持孔及び前記第２支持孔に挿通して支持される複数の伝熱管と、
を有し、
前記第２管支持板は、前記胴部に対して径方向に相対移動自在に支持される、
ことを特徴とする熱交換器。 A hollow body,
A tube plate fixed in the body portion to form a plurality of mounting holes;
A plurality of first support holes formed at a predetermined interval, and a first tube support plate disposed at a predetermined interval from the tube plate in the body portion;
A plurality of second support holes are formed at a predetermined interval, and are arranged in the body portion with a predetermined interval from the tube plate and the first tube support plate, and are made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the first tube support plate. A second tube support plate,
A plurality of heat transfer tubes having an end fixed to the mounting hole and an intermediate portion inserted and supported through the first support hole and the second support hole;
I have a,
The second pipe support plate is supported so as to be relatively movable in the radial direction with respect to the trunk portion.
A heat exchanger characterized by that.
前記胴部内に固定されて複数の取付孔が形成される管板と、
複数の第１支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板と所定間隔をもって配置される第１管支持板と、
複数の第２支持孔が所定間隔で形成されて前記胴部内に前記管板及び前記第１管支持板と所定間隔をもって配置されると共に前記第１管支持板と異なる熱膨張率の材料により構成される第２管支持板と、
端部が前記取付孔に固定されて中間部が前記第１支持孔及び前記第２支持孔に挿通して支持される複数の伝熱管と、
を有し、
前記複数の第２支持孔は、前記第２管支持板における径方向の外側に配置される前記第２支持孔ほど径方向の長さが長く形成される、
ことを特徴とする熱交換器。 A hollow body,
A tube plate fixed in the body portion to form a plurality of mounting holes;
A plurality of first support holes formed at a predetermined interval, and a first tube support plate disposed at a predetermined interval from the tube plate in the body portion;
A plurality of second support holes are formed at a predetermined interval, and are arranged in the body portion with a predetermined interval from the tube plate and the first tube support plate, and are made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the first tube support plate. A second tube support plate,
A plurality of heat transfer tubes having an end fixed to the mounting hole and an intermediate portion inserted and supported through the first support hole and the second support hole;
I have a,
The plurality of second support holes are formed such that the length in the radial direction is longer as the second support hole is disposed on the outer side in the radial direction of the second tube support plate.
A heat exchanger characterized by that.
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