JPH0399103A - 加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体による加熱器に係り、とくに被加熱流体を
加熱流体の温度よりも高温に加熱するのに好適な加熱器
に関する。

〔従来の技術〕

従来、加熱流体により被加熱流体を加熱熱交換する装置
としては、たとえば第１０図に示すように加熱流体源ｌ
よりの高温の加熱流体を加熱器９内に設けられた管束群
ＩＯ内に流すとともに、被加熱流体源５からの低温の被
加熱流体を上記加熱器９内の上記管束群１０の周囲に流
し，管束群ｌＯを介して第１２図に示すように、加熱流
体の加熱器入口温度ｔ１が加熱器出口で温度ｔ２に低下
するのに対し被加熱流体は加熱器入口温度１　／ｘが加
熱器出口で温度ｔ′２に上昇熱交換を行うものが実施さ
れている。

また従来，たとえば第１１図に示すように，加熱流体源
１よりの高温の加熱流体を加熱器９内の管束群１１の周
囲に流し、被加熱流体源５からの低温の被加熱流体を上
記加熱器９内の上記管束群１１内に流し、上記第１０図
と同様な方法で被加熱流体を加熱熱交換を行うものが実
施されている。

なお、従来この種の装置として関連するものには、たと
えば特開昭６１−１８４３０６号公報や特公昭６２一６
０６０１号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の加熱器が適用しようとするものの１つとして蒸
気発電プラント用湿分分離器や給水加熱器がある。

これらの加熱器は、加熱流体としてタービンの主蒸気も
しくはタービンの油気蒸気を用い、被加熱流体として湿
分分離器は高圧タービンの排気蒸気を，給水加熱器は高
圧給水をそれぞれ用いている。

そして、加熱蒸気が凝縮するときに発生する多量の潜熱
を利用して被加熱流体を加熱している。

しかるに上記のように被加熱流体を加熱する方法として
、上記従来技術の構成では、加熱流体源の温度に制限が
あることから，被加熱流体を加熱流体よりの高温に加熱
することができなかった。

そのため、被加熱流体の温度は制限されることになり、
被加熱流体を高温化するには伝熱面積を大きくして機器
を大形化する必要があった。

本発明の目的は、伝熱面積を大きくすることなく、被加
熱流体を加熱流体よりも高温にすることを可能とする加
熱器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の加熱器においては
、被加熱流体を供給する加熱室と、該加熱室に隔離され
た状態で隣接するチャンバとを備え，かつ該チャンバに
加熱流体を圧力調整弁を介して供給する先細状に開口す
るノズルと、．該ノズルの先端部に他端開口部を所定の
゜間隙をもって対向するとともに一端部を閉じて他端開
口部分を除く大部分を上記加熱室に挿入するチューブと
、上記チャンバの加熱流体排出部に有する圧力調整弁と
を備え、上記ノズルにより上記加熱流体に不足膨脹を生
じさせ、上記チューブの他端開口部に吹きつけてチュー
ブ内の加熱流体を上記ノズルに供給される加熱流体の温
度以上に加熱させて−ヒ記被加熱流体と熱交換させるよ
うに構威したものである。

また上記チューブ内の加熱流体の温度を段階的に選択可
能にするため、該チューブの一端部に開閉弁を備えたも
のである。

また上記チューブ内の加熱流体をさらに加熱するため、
該チューブの断面形状を一端部に行くのにともなって多
段階に縮小するように構成したものである。

また上記チューブ内の加熱流体をさらに加熱するため，
該チューブの外周面に突起を備えたものである。

また上記チューブ内の加熱流体をさらに加熱するため、
該チューブの内周径を保持した状態で直角方向に複数の
曲げ部を有するものである。

また上記被加熱流体の加熱温度をさらに高くするため，
蒸気加熱室に加熱流体と熱交換して加熱された被加熱流
体を供給するように構成したものである。

〔作　用〕

まず，本発明の原理について説明する。

熱効果をともなう管内気柱振動現象の一つとしてＨ−Ｓ
管（ハルトンマン・スプレンガーチューブ）　（Ｈａｒ
ｔｍａＰＳｐｒｅｎｇｅｒ　Ｔｕｂｅ）がある。これは
、一端が閉じ他端が開口したチューブとノズルを有し、
ノズルの内外を所定の圧力差にするとノズルの先端の細
孔から高速の気流が噴出される。この高速気流を対向位
置に配置されたチューブの開口部に向って吹きつけると
チューブ内の気柱を振動させ、閉端部に噴流のどよみ点
の高温度を発生させるものである。

高温度発生の原因は、チューブ内を往復動ずる衝撃波と
壁面摩擦によるエントロピー増加によるものである。

上記Ｈ−Ｓ管を加熱器の加熱管として用い，加熱管の周
囲に被加熱流体を流すことにより加熱管を介して熱交換
が行われ、被加熱流体を加熱流体が上記ノズルに供給さ
れるさいの温度以上の高温に加熱することができる。ま
た加熱管を高温化することで伝熱量が増加するので、伝
熱面積を増加することなく行われ、機器のコンパクト化
をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例である加熱器を示す第↓図およ
び第２図について説明する。

第１図に示すように、本発明の加熱器は，加熱流体を膨
脹させるためのチャンバ３と、加熱流体と被加熱流体を
熱交換させるための加熱室６とを隔壁６ａを介して隣接
して設けている。上記チャンバ３は、加熱流体源１と圧
力調整弁７を介して接続し、加熱流体源１からの加熱流
体を高速で噴流させるため先細状に形成されたノズル２
と該ノズル２の先端部に所定の間隙をもって他端開口部
が対向するように上記隔壁６ａに支持されたチューブ４
と、該チャンバ３内の圧力を調整するための圧力調整弁
８を有する加熱流体排出管８ａとを設けている。なお、
上記チューブ４は一端部を閉じ、他端部を上記に述べた
ように開口し、他端開口部付近を除く大部分を上記加熱
室６内に挿入している。上記加熱室６は、被加熱流体供
給源５に接続する被加熱流体供給口６ｂと被加熱流体を
排出する排出口６ｃとを設けている。

つぎに被加熱流体を加熱流体よりも高温に加熱する作用
について説明する。

あらかじめ，ノズル２に供給される加熱流体の圧力とチ
ャンバ３内の加熱流体の圧力をそれぞれ圧力調整弁７，
８にて調整する。

ついで加熱流体源１で発生した加熱流体を圧力調整弁７
を介してノズル２に供給すると、ノズル２は不足膨脹噴
流を生じさせてチューブ４の他端開口部に向って吹きつ
けるので，チューブ４内の気柱が振動されてチューブ４
内を往復動する衝撃波と、壁面の摩擦によるエントロピ
ーの増加からチューブ４内は加熱流体源１で発生する加
熱流体の温度以上に加熱される。

一方、被加熱流体源５で発生した被加熱流体は、加熱室
６内に導入され上記チューブ４の周囲に達する。

そのため，上記チューブ４の周囲の被加熱流体はチュー
ブ４内の高温の加熱流体と熱交換して加熱流体源↓で発
生する加熱流体の温度以上に加熱されて排出口６ｃより
排出される。

この場合、チューブ４の表面温度をｔｏ’Ｃとし、被加
熱流体の温度をｔ′ｏ℃とし、チューブ４の伝熱面積を
Ｓｒｒｒとし，熱伝達率をαとすると、伝熱量Ｑは、 Ｑ”ａ　　（ｔｏ　　ｔ’ｇ）Ｃ で表わされる。したがって、チューブ４の温度ｔｏを高
くすることによって伝熱面積Ｓを大きくすることなく被
加熱流体の温度を高温にすることができる。

つぎにチューブの変形例を示す第２図乃至第４図につい
て説明する。第２図においては、加熱器６内のチューブ
４ａが多段にて先細状に形威されている。

本実施例においては、チューブ４ａ内の段付部で加熱流
体が高温域を発生して第１図に示すストレート状のチュ
ーブ４に比較して加熱流体が高温になるので，被加熱流
体をさらに高温にすることができる。

第３図においては、加熱器６内のチューブ４ｂの外周面
に複数個の突起４Ｃを設けている。

本実施例においては、突起４Ｃによりチューブ４ｂの伝
熱面積を増加することができるので、第１図に比較して
被加熱流体をさらに高温にすることができる。

第４図においては加熱室６内のチューブ４ｄがその口径
をＤとして９０°に曲げＲＤの曲げ管に形成されている
。

本実施例においては、チューブ４ｄは曲げ部で高温域を
発生し、チューブ４ｄ内の加熱流体が高温になるので、
第１図に比較して被加熱流体をさらに高温にすることが
できる。

つぎに本発明の他の一実施例である加熱器を示す第５図
について説明する。

第５図においては，加熱器６内のチューブ４ｅの一端の
閉じた部分に内部に接続する高温加熱流体排出管１２ａ
を設けるとともに該高温加熱流体排出管１２ａに開閉弁
１２を設けている。

本実施例においては、圧力調整弁１２を開くことによっ
てチューブ４ｅ内の温度が低下して従来の加熱器と同様
となる。

また開閉弁ｌ２を閉じると，前記第１図と同一構成にな
ってチューブ４ｅ内の温度を高温にすることができる。

したがって、１台の加熱器にてチューブ４ｅ内の温度を
２段階に選択することができる。

つぎに本発明のさらに他の一実施例である加熱器を示す
第６図について説明する。

第６図においては、チャンバ３と加熱室６の他に、チャ
ンバ３の加熱流体供給源１側に該加熱流体供給源１と圧
力調整弁７を介して接続する圧力室１７を設け、該圧力
室１７に接続する複数個のノズル２と、該ノズル２にそ
れぞれ所定の間隙をもって対向する複数個のチューブ４
の他端開口部を上記チャンバ３内に設け、上記複数個の
チューブ４の他端開口部分を除く大部分を上記加熱室６
内に挿入している。

本実施例においては，前記第１図に示す実施例と同一機
能にて内部を高温に加熱されたチューブ４を複数個設置
され、チューブ４の伝熱面積が大きくなるので，被加熱
流体を高温化することができる。

つぎに本発明のさらに他の一実施例である加熱器を示す
第７図乃至第９図について説明する。

第７図は本実施例の加熱系統図、第８図は本実施例の具
体的構成を示す説明図、第９図は加熱器内の温度特性曲
線図である。

第７図および第８図に示すように、本実施例においては
、前記第１図に示す本発明の一実施例と同様な構成をし
た加熱器１３と前記第１２図に示す従来の加熱器ｌ４と
を併置したものである。

本実施例においては、加熱流体源１で発生した温度ｔｌ
の加熱流体は２方に分岐して一方の加熱流体は圧力調整
弁７を介してノズル２に供給されると、ノズル２が加熱
流体を不足膨脹噴流されてチューブ４の他端開口部に向
かって吹き付け、チューブ４内の気柱を振動させるので
、チューブ４内を往復動する衝撃波と壁面の摩擦による
エントロピーの増加からチューブ４内は加熱流体源１で
発生する加熱流体の温度以上の温度ｔ　ｗａｘに加熱さ
れる。他方の加熱流体はチャンバ３からの加熱流体と合
流して加熱器１４内に供給される。これに対して被加熱
流体源５で発生した温度１／１の被加熱流体は加熱器１
４内の管束群ｌｌ内に流入して管束群ｌ１の周囲の加熱
流体と熱交換を行って温度１　／２まで上昇する。

ついで温度１　／Ｚまで上昇した被加熱流体は加熱室６
内に供給され、チューブ４内の温度ｔ　ｍａｘの加熱流
体と熱交換を行って加熱流体源１で発生する加熱流体の
温度１，以上の温度ｔ／Ｆ２まで上昇する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被加熱流体と熱交換するチューブ内の
温度を加熱流体源で発生する加熱流体の温度以上に高温
化することができるので、被加熱流体を加熱流体源で発
生する加熱流体の温度以上に高温化することができる。

また上記被加熱流体を高温化する場合、従来と同一の伝
熱面積で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である加熱器を示す説明図、
第２図乃至第４図は第１図に示すチューブの変形例を示
す説明図、第５図は本発明の他の一実施例である加熱器
を示す説明図、第６図は本発明のさらに他の一実施例で
ある加熱器を示す説明図，第７図乃至第９図は本発明の
さらに他の一実施例である加熱器を示す説明図にして、
第７図はその加熱系統図、第８図はその具体的構成を示
す説明図、第９図はその温度特性曲線図、第１０図は従
来の加熱器の一例を示す説明図、第１１図は従来の加熱
器の他の一例を示す説明図、第１２図は第１０図および
第１１図に示す従来の加熱器の温度特性曲線図を示す。 １・・・加熱流体源，２・・・ノズル、３・・・チャン
バ、４・・・チューブ、５・・・被加熱流体源、６・・
加熱室、７，８・・・圧力調整弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱流体源と被加熱流体源と、該被加熱流体源から
   の被加熱流体を上記加熱流体源からの加熱流体と熱交換
   して加熱する加熱室とを備えた加熱室において、上記被
   加熱流体を供給する加熱室と該加熱室に隔離された状態
   で隣接するチャンバとを備え、かつ該チャンバに上記加
   熱流体を圧力調整弁を介して供給する先細状に開口する
   ノズルと、該ノズルの先端部に他端開口部を所定の間隙
   をもって対向するとともに一端部を閉じて他端開口部分
   を除く大部分を上記加熱室に挿入するチューブと、上記
   チャンバの加熱流体排出部に有する圧力調整弁とを備え
   、上記ノズルにより上記加熱流体に不足膨脹を生じさせ
   、上記チューブの他端開口部に吹きつけて、チューブ内
   の加熱流体を上記ノズルに供給される加熱流体の温度以
   上に加熱させて被加熱流体と熱交換させるように構成し
   た加熱器。 ２、上記チューブはその一端部に開閉弁を備え、該チュ
   ーブ内の温度を段階的に選択可能に構成された請求項１
   記載の加熱器。 ３、上記チューブは、その断面形状を一端部に行くのに
   ともなって多段階に縮小するように構成された請求項１
   記載の加熱器。 ４、上記チューブは、その外周面に突起を備えた請求項
   １記載の加熱器。 ５、上記チューブは、その内周径を保持した状態で直角
   方向に複数の曲げ部を有する請求項１記載の加熱器。 ６、上記加熱室は、加熱流体と熱交換して加熱された被
   加熱流体を供給するように構成された請求項１記載の加
   熱器。