JPH0610844U - Heat transfer test equipment - Google Patents
Heat transfer test equipmentInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実プラントと同等の挙動を再現できて伝熱理
論及び実プラントでの熱交換器の挙動を容易にかつ短時
間に習得できる伝熱実験装置を提供すること。
【構成】 実プラントの熱交換器と同じ設計基準の熱交
換器10,20 を設け、これらの熱交換器10,20 に温水及び
冷水を供給する高温流体供給手段30及び低温流体供給手
段50を設け、熱交換器10,20 への温水及び冷水の入口温
度及び出口温度を検出する温度検出器120 を設けて伝熱
実験装置１を構成する。実プラントと同等の熱交換器1
0,20 を用いているので実プラントと同等の挙動を再現
でき、伝熱理論や熱交換器の挙動を容易にかつ短時間に
習得できる。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a heat transfer experiment device capable of reproducing behavior equivalent to that of an actual plant and easily learning heat transfer theory and the behavior of a heat exchanger in an actual plant in a short time. [Structure] The heat exchangers 10 and 20 having the same design criteria as the heat exchangers of the actual plant are provided, and the high temperature fluid supply means 30 and the low temperature fluid supply means 50 for supplying hot water and cold water to these heat exchangers 10 and 20 are provided. The heat transfer experiment device 1 is configured by providing a temperature detector 120 for detecting the inlet temperature and the outlet temperature of hot water and cold water to the heat exchangers 10 and 20. Heat exchanger equivalent to an actual plant 1
Since 0 and 20 are used, the behavior equivalent to that of an actual plant can be reproduced, and the heat transfer theory and the behavior of the heat exchanger can be easily learned in a short time.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、熱交換器における伝熱を実験する伝熱実験装置に係り、特に企業や 学校における研修・教育用に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a heat transfer experiment device that tests heat transfer in a heat exchanger, and can be used particularly for training and education in companies and schools.
【０００２】[0002]
近年、石油精製、石油化学工業をはじめとする化学プラントは、多種多様な装 置を用いて複雑かつ大規模となっている。このため、プラントを制御管理するオ ペレータの役割も大きくなっており、プラントを制御管理するには実プラントで よく用いる伝熱理論や熱交換器の挙動を十分に理解し習得する必要があった。 そこで、このような伝熱理論や熱交換器の挙動を容易にかつ短時間で理解習得 することができる実験装置が求められていた。 In recent years, chemical plants such as petroleum refining and petrochemical industries have become complicated and large-scaled by using various kinds of equipment. For this reason, the role of the operator that controls and manages the plant has also grown, and in order to control and manage the plant, it was necessary to fully understand and learn the heat transfer theory often used in actual plants and the behavior of heat exchangers. . Therefore, there has been a demand for an experimental device that can easily understand and learn such heat transfer theory and the behavior of the heat exchanger in a short time.
【０００３】[0003]
しかしながら、熱交換器の実験装置としては僅かに学校教材用のものが存在す るのみであった。この教材用の実験装置は、実プラントにおいて多く用いられて いる多管式熱交換器に比べて単純な構造の熱交換器を用いており、このため実プ ラントにおける様々な挙動を再現することができず、その挙動等を理解習得する にはあまり適していないという問題があった。 However, there were only a few heat exchanger experimental devices for school teaching materials. The experimental device for this teaching material uses a heat exchanger with a simpler structure than the shell-and-tube heat exchanger that is often used in actual plants. Therefore, it is possible to reproduce various behaviors in actual plants. However, there was a problem that it was not very suitable for understanding and learning its behavior.
【０００４】 本考案の目的は、実プラントと同等の挙動を再現できて伝熱理論および実プラ ントでの熱交換器の挙動を容易にかつ短時間に習得できる伝熱実験装置を提供す ることにある。An object of the present invention is to provide a heat transfer experiment device capable of reproducing the same behavior as that of an actual plant and easily learning the theory of heat transfer and the behavior of a heat exchanger in an actual plant in a short time. Especially.
【０００５】[0005]
本考案の伝熱実験装置は、熱交換器を実プラントに使用される熱交換器と同じ 設計基準で製作し、この熱交換器の伝熱管内または管外の何れか一方に高温流体 を供給する高温流体供給手段と、熱交換器の伝熱管内または管外の何れか他方に 低温流体を供給する低温流体供給手段とを設けるとともに、前記熱交換器の高温 流体および低温流体の入口および出口における流体温度を検出する温度検出手段 を設けたことを特徴とするものである。 In the heat transfer experiment device of the present invention, a heat exchanger is manufactured according to the same design criteria as the heat exchanger used in an actual plant, and a high temperature fluid is supplied to either inside or outside of the heat transfer tube of this heat exchanger. And a low temperature fluid supply means for supplying a low temperature fluid to the other inside or outside the heat transfer tube of the heat exchanger, and the inlet and outlet of the high temperature fluid and the low temperature fluid of the heat exchanger. The temperature detecting means for detecting the fluid temperature in the above is provided.
【０００６】 この際、伝熱実験装置には、伝熱条件の異なる複数の熱交換器が設けられてい ることが好ましい。伝熱条件が異なる熱交換器とは、固定管板式とＵ字管式等の 種類の異なる熱交換器や、伝熱管に汚れがある場合と無い場合のように状態が異 なる熱交換器等を言う。 また、この熱交換器は、熱交換器全体あるいは熱交換器の伝熱管部分が取替可 能とされ、例えば伝熱管に汚れがあるものと無いものとを交換して比較実験がで きるようにされているものが好ましい。 なお、複数種類の熱交換器を用いる場合、各熱交換器の伝熱面積を同じにした ほうが比較実験が容易に行えるため好ましい。At this time, it is preferable that the heat transfer experimental device is provided with a plurality of heat exchangers having different heat transfer conditions. Heat exchangers with different heat transfer conditions are different types of heat exchangers such as fixed tube plate type and U-tube type, and heat exchangers with different states such as when the heat transfer tube is dirty and when it is not dirty. Say Also, in this heat exchanger, the entire heat exchanger or the heat transfer tube part of the heat exchanger can be replaced. For example, it is possible to perform a comparative experiment by exchanging the heat transfer tube with and without it. Those listed in are preferred. When a plurality of types of heat exchangers are used, it is preferable that the heat transfer areas of the heat exchangers be the same, because comparative experiments can be easily performed.
【０００７】[0007]
このような本考案では、実プラントと同じ設計基準で製作された熱交換器を用 いているので実プラントと同様の挙動を再現できて実プラントを制御・管理する 場合に必要な伝熱理論と実プラントでの熱交換器の挙動との習得が容易にかつ短 時間で行える。 また、伝熱実験装置は、熱交換器のほかに高温流体供給手段、低温流体供給手 段、温度検出手段等の伝熱実験に必要な機器を予め備えているので、各機器の接 続等の準備作業が不要となり、実験を簡単にかつ短時間で行える。 さらに、伝熱実験装置に伝熱条件の異なる複数の熱交換器を設ければ、各熱交 換器における熱交換率の相違などを比較実験することができて伝熱理論等の習得 をより容易に行える。この際、各熱交換器の伝熱面積を同じにすれば、実験で得 られたデータを直接比較できるので比較実験がより簡単となる。 また、熱交換器を取替可能に設ければ、例えば伝熱管が汚れた状態と清浄な状 態との熱交換率の相違等の比較実験等も可能となる。 In this invention, since the heat exchanger manufactured under the same design criteria as the actual plant is used, the behavior similar to the actual plant can be reproduced and the heat transfer theory necessary for controlling and managing the actual plant The behavior of the heat exchanger in the actual plant can be easily learned in a short time. In addition to the heat exchanger, the heat transfer experimental device is equipped beforehand with the equipment necessary for the heat transfer experiment, such as the high temperature fluid supply means, the low temperature fluid supply means, and the temperature detection means. No need for preparatory work, and experiment can be done easily and in a short time. Furthermore, if multiple heat exchangers with different heat transfer conditions are provided in the heat transfer experimental device, it is possible to carry out comparative experiments on the difference in heat exchange rate among the heat exchangers, and to learn the heat transfer theory. Easy to do. At this time, if the heat transfer areas of the respective heat exchangers are the same, the data obtained in the experiment can be directly compared with each other, which makes the comparison experiment easier. Further, if the heat exchanger is replaceably provided, it is possible to perform a comparative experiment such as a difference in heat exchange rate between a dirty state and a clean state of the heat transfer tube.
【０００８】[0008]
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１，２には本実施例の伝熱実験装置１の正面図および側面図が、図３にはそ の配管系統図がそれぞれ示されている。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a front view and a side view of the heat transfer experiment device 1 of the present embodiment, and FIG. 3 shows a piping system diagram thereof.
【０００９】 伝熱実験装置１は、実験に必要な各機器が取付けられた架台２を備え、この架 台２には装置１を移動するためのキャスタ３が設けられ、また装置１を水平状態 で固定するためのレベル調整ボルト４が設けられている。The heat transfer experiment device 1 includes a pedestal 2 on which each device required for the experiment is mounted, and a caster 3 for moving the device 1 is provided on the pedestal 2, and the device 1 is placed in a horizontal state. A level adjusting bolt 4 is provided for fixing with.
【００１０】 伝熱実験装置１は、Ｕ字管式熱交換器１０と、固定管板式熱交換器２０と、各 交換器１０，２０に温水を供給する高温流体供給手段３０と、各交換器１０，２ ０に冷水を供給する低温流体供給手段５０と、計測操作パネル１００と、図５に 示すように実験データの取り込みや各機器の制御、さらにはデータの解析等を行 う制御装置１５０とを備えている。The heat transfer experiment device 1 includes a U-shaped tube heat exchanger 10, a fixed tube plate heat exchanger 20, a high temperature fluid supply means 30 for supplying hot water to each of the exchangers 10 and 20, and each exchanger. A low-temperature fluid supply means 50 for supplying cold water to 10, 20, a measurement operation panel 100, and a control device 150 for taking in experimental data, controlling each device, and further analyzing the data, as shown in FIG. It has and.
【００１１】 Ｕ字管式熱交換器１０は、図４に詳細に示すように、胴１１およびボンネット １２で囲まれた空間内にＵ字形の多数の伝熱管１３からなるチューブバンドル１ ４を挿入し、このチューブバンドル１４の開口端面の管板１５を胴１１のフラン ジ１１Ａとボンネット１６とで挟持固定することで製作されている。 伝熱管１３は、胴１１側の流速の調整も行う邪魔板１７で支持されているが、 本実施例ではこの邪魔板１７の間隔Ｌを実プラントで使用されるＴＥＭＡ（Tubu lar Exchanger Manufacturers Association)規格に合わせて設計している。As shown in detail in FIG. 4, the U-shaped tube heat exchanger 10 has a tube bundle 14 including a large number of U-shaped heat transfer tubes 13 inserted in a space surrounded by a body 11 and a bonnet 12. The tube bundle 15 on the open end face of the tube bundle 14 is sandwiched and fixed between the flange 11A of the body 11 and the bonnet 16. The heat transfer tube 13 is supported by a baffle plate 17 that also adjusts the flow velocity on the body 11 side. In this embodiment, the distance L between the baffle plates 17 is set to a TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) used in an actual plant. Designed according to the standard.
【００１２】 熱交換器１０の胴１１には、冷水を胴１１内つまり伝熱管１３の管外に取り入 れ、排出するための胴側入口ソケット１８Ａおよび出口ソケット１８Ｂが設けら れ、ボンネット１６には温水を各伝熱管１３内に取り入れ、排出するための蓋側 入口ソケット１９Ａおよび出口ソケット１９Ｂが設けられている。この熱交換器 １０は、スタンドを介して架台２に固定されている。The body 11 of the heat exchanger 10 is provided with a body-side inlet socket 18 A and an outlet socket 18 B for taking in and discharging cold water inside the body 11, that is, outside the heat transfer tube 13, and providing the bonnet 16 with the bonnet 16. Is provided with a lid-side inlet socket 19A and an outlet socket 19B for taking in and discharging hot water into each heat transfer tube 13. The heat exchanger 10 is fixed to the pedestal 2 via a stand.
【００１３】 一方、図３に簡略して示すが、固定管板式熱交換器２０もＵ字管式熱交換器１ ０と同様にＴＥＭＡ規格に合わせて製作されている。すなわち、胴２１およびボ ンネット２２内に多数の直管状の伝熱管２３からなるチューブバンドル２４を挿 入し、チューブバンドル２４の固定管板を胴２１のフランジとボンネット２６と で挟持固定することで製作されている。 そして、伝熱管２３を支持する邪魔板の間隔を実プラントで使用されるＴＥＭ Ａ規格に合わせて設定している。On the other hand, as schematically shown in FIG. 3, the fixed tube plate heat exchanger 20 is also manufactured in conformity with the TEMA standard in the same manner as the U-shaped tube heat exchanger 10. That is, by inserting a tube bundle 24 composed of a large number of straight tube-shaped heat transfer tubes 23 into the body 21 and the bonnet 22, and fixing the fixed tube plate of the tube bundle 24 between the flange of the body 21 and the bonnet 26. It is manufactured. The distance between the baffles that support the heat transfer tubes 23 is set according to the TEM A standard used in the actual plant.
【００１４】 固定管板式熱交換器２０の胴２１には、Ｕ字管式熱交換器１０と同様に胴側入 口ソケット２８Ａおよび出口ソケット２８Ｂが設けられ、ボンネット２６には蓋 側入口ソケット２９Ａおよび出口ソケット２９Ｂが設けられている。 なお、各熱交換器１０，２０は、共に伝熱面積が約0.6Kcal/h で同じとされ、 かつ胴１１，２１内に配置されるチューブバンドル１４，２４は取替可能とされ ている。The body 21 of the fixed tube plate type heat exchanger 20 is provided with a body side inlet socket 28A and an outlet socket 28B similarly to the U-shaped tube heat exchanger 10, and the bonnet 26 is provided with a lid side inlet socket 29A. And an outlet socket 29B is provided. The heat exchangers 10 and 20 have the same heat transfer area of about 0.6 Kcal / h, and the tube bundles 14 and 24 arranged in the barrels 11 and 21 are replaceable.
【００１５】 高温流体供給手段３０は、図３に示すように、温水タンク３１と、温水循環ポ ンプ３２と、圧力制定タンク３３と、温水流量検出オリフィス３４と、温水系統 配管３５とを備えている。なお、図示しないが温水タンク３１、温水系統配管３ ５、各熱交換器１０，２０は断熱材によって被覆され、またタンク３１や熱交換 器１０，２０と架台との間に断熱性のパッキンを介在させたり、断熱性のプラス チックボルトを用いて固定することなどで配管３５等から熱が逃げないようにさ れている。As shown in FIG. 3, the high-temperature fluid supply means 30 includes a hot water tank 31, a hot water circulation pump 32, a pressure establishment tank 33, a hot water flow rate detection orifice 34, and a hot water system pipe 35. There is. Although not shown, the hot water tank 31, the hot water system pipe 35, and the heat exchangers 10 and 20 are covered with a heat insulating material, and a heat insulating packing is provided between the tank 31 and the heat exchangers 10 and 20 and the gantry. The heat is prevented from escaping from the pipe 35 by interposing it or fixing it with a heat insulating plastic bolt.
【００１６】 温水タンク３１は、オーバフロー構造とされて給水管５から給水バルブ３６を 介して供給される水が一定容量以上となったときに溢れた水を排水管６を介して 排水することで一定容量に維持されるようになっている。また、タンク３１には 温水のレベルを検出するレベル計３７が設けられている。The warm water tank 31 has an overflow structure and drains the overflowed water through the drain pipe 6 when the water supplied from the water supply pipe 5 through the water supply valve 36 exceeds a certain capacity. It is designed to be maintained at a fixed capacity. Further, the tank 31 is provided with a level meter 37 for detecting the level of hot water.
【００１７】 温水タンク３１には、図３および伝熱実験装置１の信号系統図である図５に 示すように、加熱用の２つのヒータ３８Ａ，３８Ｂが設けられるとともに、温度 制御用の温度検出器３９Ａと、最高温度制御用の温度検出器３９Ｂとが設けられ ている。 ヒータ３８Ａ，３８Ｂは、計測操作パネル１００のヒータスイッチ１０１Ａ， １０１Ｂによって作動される。ヒータ３８Ａは、温水タンク３１内の温水温度調 整用であって、計測操作パネル１００の温度指示調節計１０２によって設定され た設定温度と、温度検出器３９Ａで検出される温水タンク３１内の実際の温水温 度との差に応じてサイリスタ電力調整器４０Ａを制御することでその加熱量が調 整されている。 一方、ヒータ３８Ｂは、計測操作パネル１００のヒータ電力調整器１０３によ ってサイリスタ電力調整器４０Ｂを手動調整することでその加熱量が調整されて いる。As shown in FIG. 3 and FIG. 5 which is a signal system diagram of the heat transfer experiment device 1, the hot water tank 31 is provided with two heaters 38 A and 38 B for heating and temperature detection for temperature control. A device 39A and a temperature detector 39B for controlling the maximum temperature are provided. The heaters 38A and 38B are operated by the heater switches 101A and 101B of the measurement operation panel 100. The heater 38A is for adjusting the hot water temperature in the hot water tank 31, and the set temperature set by the temperature indicating controller 102 of the measurement operation panel 100 and the actual temperature in the hot water tank 31 detected by the temperature detector 39A. The amount of heating is adjusted by controlling the thyristor power regulator 40A in accordance with the difference with the hot water temperature. On the other hand, the heating amount of the heater 38B is adjusted by manually adjusting the thyristor power regulator 40B by the heater power regulator 103 of the measurement operation panel 100.
【００１８】 温度検出器３９Ｂは、計測操作パネル１００の最高温度設定器１０４に接続さ れ、この設定器１０４は温度検出器３９Ｂで検出した温水温度が設定器１０４で 設定した温度以上となった場合に電力調整器４０Ａ，４０Ｂの電源を切断し、温 水が設定温度以上に加熱されることを防止するように形成されている。 また、図３に示すように温水タンク３１には、温水の温度を一様にするための 攪拌器４１が設けられている。The temperature detector 39B is connected to the maximum temperature setting device 104 of the measurement operation panel 100, and in this setting device 104, the hot water temperature detected by the temperature detector 39B is equal to or higher than the temperature set by the setting device 104. In this case, the power supplies of the power regulators 40A and 40B are turned off to prevent hot water from being heated to a set temperature or higher. Further, as shown in FIG. 3, the hot water tank 31 is provided with a stirrer 41 for making the temperature of the hot water uniform.
【００１９】 温水系統配管３５は、温水タンク３１から各熱交換器１０，２０を通してタン ク３１まで温水を循環させるものであり、温水タンク３１に接続されて途中に温 水循環ポンプ３２と、ポンプ３２による脈動を無くすための圧力制定タンク３３ と、温水の流量を測定する温水流量検出オリフィス３４とが設けられた配管３５ Ａを備えている。 配管３５Ａには、ポンプ３２で循環される温水の一部をタンク３１に戻すため の配管３５Ｂが接続され、この配管３５Ｂのバルブ４２Ｂを操作してタンク３１ に戻す温水流量を調整することで各交換器１０，２０への温水流量を制御してい る。The hot water system pipe 35 circulates hot water from the hot water tank 31 to the tank 31 through the heat exchangers 10 and 20, and is connected to the hot water tank 31 and a hot water circulation pump 32 and a pump 32 on the way. The pipe 35 A is provided with a pressure establishment tank 33 for eliminating the pulsation due to and a hot water flow rate detection orifice 34 for measuring the flow rate of hot water. A pipe 35B for returning a part of the hot water circulated by the pump 32 to the tank 31 is connected to the pipe 35A, and the valve 42B of the pipe 35B is operated to adjust the flow rate of the hot water returned to the tank 31. The hot water flow rate to the exchangers 10 and 20 is controlled.
【００２０】 温水流量検出オリフィス３４の圧力検出ポート３４Ａ，３４Ｂには、計測操作 パネル１００の温水流量マノメータ１０５と、差圧伝送器１０６，１０７とが３ 方向切換用の電磁弁１０８によって切換え可能に接続されている。これにより、 オリフィス３４の差圧をマノメータ１０５によって検出できるとともに、電磁弁 １０８を切り換えることで差圧伝送器１０６，１０７によって検出してディスト リビュータ１０９，１１０を介して接続されている制御装置１５０に差圧データ を送ることができるようになっている。 なお、差圧伝送器１０６は０〜１kg/cm2の範囲で圧力を検出する高圧用に用い られ、差圧伝送器１０７は０〜600mmH2Oの範囲で圧力を検出する低圧用に用いら れる。従って、通常は最初に差圧伝送器１０６を用い、検出された圧力が小さい 場合には電磁弁１１１によって経路を切り換えて差圧伝送器１０７を用いて検出 する。 また、電磁弁１０８，１１１間には差圧伝送器１０６，１０７との接続を断続 する２方向切換用の電磁弁１１２が設けられている。The hot water flow rate manometer 105 of the measurement operation panel 100 and the differential pressure transmitters 106 and 107 can be switched to the pressure detection ports 34 A and 34 B of the hot water flow rate detection orifice 34 by a solenoid valve 108 for three-way switching. It is connected. As a result, the differential pressure of the orifice 34 can be detected by the manometer 105, and the differential pressure transmitters 106, 107 can detect the differential pressure by switching the solenoid valve 108 to the control device 150 connected via the distributors 109, 110. It is possible to send differential pressure data. The differential pressure transmitter 106 is used for high pressure to detect pressure in the range of 0 to 1 kg / cm 2 , and the differential pressure transmitter 107 is used for low pressure to detect pressure in the range of 0 to 600 mmH 2 O. Be done. Therefore, normally, the differential pressure transmitter 106 is used first, and when the detected pressure is small, the path is switched by the solenoid valve 111 and the differential pressure transmitter 107 is used for detection. Further, between the solenoid valves 108 and 111, a two-way switching solenoid valve 112 for connecting and disconnecting the differential pressure transmitters 106 and 107 is provided.
【００２１】 温水系統配管３５Ａは、オリフィス３４の先でＵ字管式熱交換器１０側の配管 ３５Ｃと、固定管板式熱交換器２０側の配管３５Ｄとに分岐され、配管３５Ｃ， ３５Ｄはバルブ４２Ｃ，４２Ｄを介して熱交換器１０，２０の蓋側入口ソケット １９Ａ，２９Ａにそれぞれ接続されている。 また、各熱交換器１０，２０の蓋側出口ソケット１９Ｂ，２９Ｂには配管３５ Ｅ，３５Ｆが接続され、これらの配管３５Ｅ，３５Ｆはバルブ４２Ｅ，４２Ｆを 介して配管３５Ｇに接続されている。The hot water system pipe 35A is branched into a pipe 35C on the U-tube heat exchanger 10 side and a pipe 35D on the fixed tube plate heat exchanger 20 side beyond the orifice 34, and the pipes 35C and 35D are valves. It is connected to the lid side inlet sockets 19A and 29A of the heat exchangers 10 and 20 via 42C and 42D, respectively. Pipes 35E and 35F are connected to the lid-side outlet sockets 19B and 29B of the heat exchangers 10 and 20, and these pipes 35E and 35F are connected to the pipe 35G via valves 42E and 42F.
【００２２】 配管３５Ｇは、温水タンク３１まで延長され、温水をタンク３１内に戻すバル ブ４２Ｇと、排水管６を介して排水するバルブ４２Ｈとが設けられている。 また、配管３５Ｇには流量検定用のバルブ４２Ｉも設けられている。このバル ブ４２Ｉはオリフィス３４の流量を重量法を用いて検定するものであり、バルブ ４２Ｉを開いて配管３５Ｇを流れる温水の実流量を測定し、オリフィス３４の差 圧から検出した流量と比較してオリフィス３４の検定を行うものである。The pipe 35 G extends to the hot water tank 31, and is provided with a valve 42 G that returns hot water into the tank 31 and a valve 42 H that drains the hot water through the drain pipe 6. Further, a valve 42I for flow rate verification is provided in the pipe 35G. This valve 42I verifies the flow rate of the orifice 34 by using the gravimetric method. The valve 42I is opened and the actual flow rate of hot water flowing through the pipe 35G is measured and compared with the flow rate detected from the differential pressure of the orifice 34. The orifice 34 is calibrated.
【００２３】 低温流体供給手段５０は、高温流体供給手段３０と略同様に構成され、図３に 示すように、冷水タンク５１と、冷水循環ポンプ５２と、圧力制定タンク５３と 、冷水流量検出オリフィス５４と、冷水系統配管５５とを備えている。The low temperature fluid supply means 50 is configured substantially the same as the high temperature fluid supply means 30, and as shown in FIG. 3, a cold water tank 51, a cold water circulation pump 52, a pressure establishment tank 53, and a cold water flow rate detection orifice. 54 and a cold water system pipe 55.
【００２４】 冷水タンク５１は、温水タンク３１と同様にオーバフロー構造とされて給水管 ５から給水バルブ５６を介して供給される水を一定容量に維持している。また、 タンク５１には冷水レベルを検出するレベル計５７が設けられている。 また、冷水タンク５１には、自動給水装置５８が設けられている。低温流体供 給手段５０では、熱交換器１０，２０に供給した冷水は熱交換によって温度が高 くなるため、高温流体供給手段３０のように循環して再利用せずに排水管６を介 して排水している。このため、実験に伴い冷水タンク５１内の水量が減少するた め、許容レベル範囲の上限および下限に設けたレベル計５９によって水位が許容 レベル以下になった場合には電磁バルブ６０を開いて給水し、許容レベル以上と なった場合には電磁バルブ６０を閉じて給水を停止するようにしている。このレ ベル計５９、電磁弁６０で自動給水装置５８が構成されている。The cold water tank 51 has an overflow structure like the hot water tank 31 and maintains a constant volume of water supplied from the water supply pipe 5 through the water supply valve 56. Further, the tank 51 is provided with a level meter 57 for detecting the cold water level. Further, the cold water tank 51 is provided with an automatic water supply device 58. In the low temperature fluid supply means 50, the temperature of the cold water supplied to the heat exchangers 10 and 20 rises due to heat exchange, so that the cold water is circulated like the high temperature fluid supply means 30 and is not reused, but is passed through the drain pipe 6. And then draining. For this reason, the amount of water in the cold water tank 51 decreases with the experiment. Therefore, when the water level falls below the allowable level by the level gauges 59 provided at the upper and lower limits of the allowable level range, the electromagnetic valve 60 is opened to supply water. However, when the allowable level is exceeded, the electromagnetic valve 60 is closed to stop the water supply. The level meter 59 and the solenoid valve 60 constitute an automatic water supply device 58.
【００２５】 冷水系統配管５５は、冷水タンク５１から各熱交換器１０，２０に冷水を供給 、排水させるものであり、温水系統配管３５Ａと同様に、冷水タンク５１に接続 されて途中に冷水循環ポンプ５２と、脈動防止用の圧力制定タンク５３と、冷水 流量を測定する冷水流量検出オリフィス５４とが設けられた配管５５Ａを備えて いる。 配管５５Ａには、ポンプ５２で循環される冷水の一部をタンク５１に戻すため の配管５５Ｂが接続され、この配管５５Ｂのバルブ６２Ｂを操作することで各交 換器１０，２０への冷水流量を制御している。The cold water system pipe 55 supplies cold water from the cold water tank 51 to the heat exchangers 10 and 20 and drains the cold water. The cold water system pipe 55 is connected to the cold water tank 51 and circulates cold water in the middle, like the hot water system pipe 35A. The pipe 52A is provided with a pump 52, a pressure establishing tank 53 for pulsation prevention, and a cold water flow rate detection orifice 54 for measuring the cold water flow rate. A pipe 55B for returning a part of the cold water circulated by the pump 52 to the tank 51 is connected to the pipe 55A. By operating a valve 62B of the pipe 55B, the flow rate of the cold water to each of the exchangers 10 and 20 can be increased. Are in control.
【００２６】 冷水流量検出オリフィス５４の圧力測定用ポート５４Ａ，５４Ｂには、温水流 量検出オリフィス３４と同様に、計測操作パネル１００の冷水流量マノメータ１ １５と、差圧伝送器１０６，１０７とが３方向切換用の電磁弁１０８によって切 換え可能に接続されている。これにより、オリフィス５４の差圧をマノメータ１ １５によって検出できるとともに、電磁弁１０８を切り換えることで差圧伝送器 １０６，１０７、ディストリビュータ１０９，１１０を介して接続されている制 御装置１５０に差圧データを送ることができるようになっている。 また、温水流量検出オリフィス３４と同様に、電磁弁１０８，１１１間には差 圧伝送器１０６，１０７との接続を断続する２方向切換用の電磁弁１１２が設け られている。At the pressure measurement ports 54 A and 54 B of the cold water flow rate detection orifice 54, the cold water flow rate manometer 115 of the measurement operation panel 100 and the differential pressure transmitters 106 and 107 are provided, similarly to the hot water flow rate detection orifice 34. It is switchably connected by a solenoid valve 108 for three-way switching. As a result, the differential pressure of the orifice 54 can be detected by the manometer 115, and by switching the solenoid valve 108, the differential pressure is transmitted to the control device 150 connected via the differential pressure transmitters 106 and 107 and the distributors 109 and 110. You can send data. Similar to the hot water flow rate detection orifice 34, a two-way switching solenoid valve 112 for connecting and disconnecting the differential pressure transmitters 106 and 107 is provided between the solenoid valves 108 and 111.
【００２７】 冷水系統配管５５Ａは、オリフィス５４の先でＵ字管式熱交換器１０側の配管 ５５Ｃと、固定管板式熱交換器２０側の配管５５Ｄとに分岐され、配管５５Ｃ， ５５Ｄはバルブ６２Ｃ，６２Ｄを介して熱交換器１０，２０の胴側入口ソケット １８Ａ，２８Ａにそれぞれ接続されている。 また、各熱交換器１０，２０の胴側出口ソケット１８Ｂ，２８Ｂには配管５５ Ｅ，５５Ｆが接続され、これらの配管５５Ｅ，５５Ｆはバルブ６２Ｅ，６２Ｆを 介して配管５５Ｇに接続されている。The cold water system pipe 55A is branched into a pipe 55C on the U-tube heat exchanger 10 side and a pipe 55D on the fixed tube plate heat exchanger 20 side beyond the orifice 54, and the pipes 55C and 55D are valves. They are connected to the body side inlet sockets 18A, 28A of the heat exchangers 10, 20 via 62C, 62D, respectively. Pipes 55E and 55F are connected to the body side outlet sockets 18B and 28B of the heat exchangers 10 and 20, and these pipes 55E and 55F are connected to the pipe 55G through valves 62E and 62F.
【００２８】 配管５５Ｇは、冷水タンク５１部分まで延長され、冷水をタンク５１内に戻す ためのバルブ６２Ｇと、冷水を排水するためのバルブ６２Ｈとが設けられている 。また、配管５５Ｇには配管３５Ｇと同様に流量検定用のバルブ６２Ｉも設けら れ、オリフィス５４の流量検定を行えるようにされている。The pipe 55G extends to the cold water tank 51 portion, and is provided with a valve 62G for returning the cold water into the tank 51 and a valve 62H for draining the cold water. Further, the pipe 55G is provided with a valve 62I for flow rate verification as in the case of the pipe 35G, so that the flow rate of the orifice 54 can be verified.
【００２９】 Ｕ字管式熱交換器１０の蓋側入口ソケット１９Ａおよび出口ソケット１９Ｂに それぞれ接続された温水系統配管３５Ｃ，３５Ｅと、固定管板式熱交換器２０の 蓋側入口ソケット２９Ａおよび出口ソケット２９Ｂにそれぞれ接続された温水系 統配管３５Ｄ，３５Ｆとには、それぞれ圧力測定用のポート４３Ａ，４３Ｂと４ ４Ａ，４４Ｂとが設けられ、各ポート４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４ＢにはＵ字 管式熱交換器圧損測定用のマノメータ１１６と、固定管板式熱交換器圧損測定用 のマノメータ１１７とがそれぞれ接続されているとともに、電磁弁１０８によっ て切り換えられる差圧伝送器１０６，１０７が接続されている。[0029] Hot water system pipes 35C and 35E respectively connected to the lid side inlet socket 19A and the outlet socket 19B of the U-shaped tube heat exchanger 10, and the lid side inlet socket 29A and the outlet socket of the fixed tube plate type heat exchanger 20. Ports 43A, 43B and 44A, 44B for pressure measurement are provided in the hot water system piping 35D, 35F respectively connected to 29B, and U-shaped pipes are provided in each port 43A, 43B, 44A, 44B. Type heat exchanger pressure loss measurement manometer 116 and fixed tube plate type heat exchanger pressure loss measurement manometer 117 are respectively connected, and differential pressure transmitters 106 and 107 connected by a solenoid valve 108 are connected. Has been done.
【００３０】 また、電磁弁１０８，１１１間には差圧伝送器１０６，１０７との接続を断続 する２方向切換用の電磁弁１１２が設けられている。従って、各流量検出オリフ ィス３４，５４および各熱交換器１０，２０からの圧力データは、マノメータ１ ０５，１１５〜１１７を用いる場合には複数同時に検出することができるが、制 御装置１５０に取り込む場合には、その取り込みデータに対応して各電磁弁１１ ２が制御されて各圧力データを順次取り込むように構成されている。Further, between the solenoid valves 108 and 111, a two-way switching solenoid valve 112 for connecting and disconnecting the differential pressure transmitters 106 and 107 is provided. Therefore, when the manometers 105, 115 to 117 are used, a plurality of pressure data from the flow rate detecting orifices 34 and 54 and the heat exchangers 10 and 20 can be simultaneously detected, but the control device 150. In the case of taking in, the solenoid valves 112 are controlled in accordance with the taken-in data to take in each pressure data in sequence.
【００３１】 また、各配管３５，５５には温度検出器１２０が設けられ、各熱交換器１０， ２０の温水出口温度、温水入口温度、冷水出口温度、冷水入口温度を検出できる ように構成されている。これらの各温度は温度検出器１２０に接続された温度指 示計１２１によって各熱交換器１０，２０毎に計測操作パネル１００にデジタル 表示されるとともに、制御装置１５０に温度データとして送られるようになって いる。これらの温度検出器１２０、温度指示計１２１によって本実施例の温度検 出手段が構成されている。A temperature detector 120 is provided in each of the pipes 35 and 55, and is configured to detect the hot water outlet temperature, the hot water inlet temperature, the cold water outlet temperature, and the cold water inlet temperature of the heat exchangers 10 and 20. ing. Each of these temperatures is digitally displayed on the measurement operation panel 100 for each of the heat exchangers 10 and 20 by the temperature indicator 121 connected to the temperature detector 120, and is sent to the control device 150 as temperature data. Has become. The temperature detector 120 and the temperature indicator 121 constitute the temperature detecting means of this embodiment.
【００３２】 また、計測操作パネル１００には、上記各スイッチ類やマノメータ以外に、各 循環ポンプ３２、５２を作動させるポンプスイッチ１２２，１２３、主電源スイ ッチ１２４、計器電源スイッチ１２５、自動測定と手動測定との切換えを行う切 換スイッチ１２６、自動測定中であることを示す自動表示灯１２７、自動測定中 に各ヒータ１０１Ａ，１０１Ｂや各ポンプ３２，５２が動作していることを示す 自動測定動作表示灯１２８、制御装置１５０との接続コネクタ１２９が設けられ ている。In addition to the switches and manometers described above, the measurement operation panel 100 has pump switches 122 and 123 for operating the circulation pumps 32 and 52, a main power switch 124, an instrument power switch 125, and automatic measurement. Switch 126 for switching between automatic measurement and manual measurement, automatic indicator 127 indicating that automatic measurement is in progress, automatic indicating that each heater 101A, 101B and each pump 32, 52 are operating during automatic measurement A measurement operation indicator lamp 128 and a connector 129 for connecting to the control device 150 are provided.
【００３３】 次に、このような伝熱実験装置１を用いた伝熱実験の手順について説明する。 まず、実験準備として、全てのバルブ、コックが閉止されていることを確認し た後、給水バルブ３６，５６を開けて温水タンク３１および冷水タンク５１にオ ーバフローするまで給水する。給水が完了したらバルブ３６，５６を閉める。Next, the procedure of the heat transfer experiment using the heat transfer experiment device 1 will be described. First, as a test preparation, after confirming that all valves and cocks are closed, the water supply valves 36 and 56 are opened to supply water to the hot water tank 31 and the cold water tank 51 until they overflow. When water supply is completed, the valves 36 and 56 are closed.
【００３４】 次に、実験を行う熱交換器１０，２０を選択する。以下は、Ｕ字管式熱交換器 １０の実験を行う場合について説明する。まず、温水系統配管３５のバルブ４２ Ｂ，４２Ｃ，４２Ｅ，４２Ｇを開け、温水循環ポンプスイッチ１２２を操作して ポンプ３２を作動させる。また、冷水系統配管５５のバルブ６２Ｂ，６２Ｃ，６ ２Ｅ，６２Ｇを開け、冷水循環ポンプスイッチ１２３を操作してポンプ５２を作 動させる。 そして、各配管３５，５５中の空気抜きを行うため、バルブ４２Ｂ，４２Ｇ， ６２Ｂ，６２Ｇをやや絞り、各配管３５，５５の送水圧を上げ、空気抜きコック を開いて空気抜きを行う。 また、計測管路の空気抜きを行うため各マノメータ管路の空気を抜き、マノメ ータ１０５，１１５〜１１７に水銀が入っていない場合には空気を抜いた後に水 銀を注入する。Next, the heat exchangers 10 and 20 to be tested are selected. Hereinafter, a case of conducting an experiment on the U-shaped tube heat exchanger 10 will be described. First, the valves 42 B, 42 C, 42 E and 42 G of the hot water system pipe 35 are opened, and the hot water circulation pump switch 122 is operated to operate the pump 32. Further, the valves 62B, 62C, 62E, 62G of the cold water system pipe 55 are opened, and the cold water circulation pump switch 123 is operated to operate the pump 52. In order to remove air from the pipes 35 and 55, the valves 42B, 42G, 62B and 62G are slightly throttled, the water supply pressure of the pipes 35 and 55 is increased, and the air vent cock is opened to vent the air. Further, in order to evacuate the measurement pipes, the air in each manometer pipe is evacuated, and if mercury is not contained in the manometers 105, 115 to 117, the air is evacuated and then water silver is injected.
【００３５】 次に、温度条件を設定する。まず、最高温度設定器１０４によって温度制御装 置が動作しない場合や手動調整されるヒータ３８Ｂによって異常加熱されたとき にヒータ３８Ａ，３８Ｂの電源を遮断する温度を設定する。この温度は通常は８ ５度程度に設定すればよい。 そして、試験温度を決め、温度指示調節計１０２で設定値を入力し、ヒータス イッチ１０１Ａ，１０１Ｂによって各ヒータ３８Ａ，３８Ｂを作動させて水を加 熱する。なお、ヒータ３８Ｂは実験開始時等で温度を大きく上げなければならな い時など、ヒータ３８Ａだけでは容量が足りない場合に用いる。Next, temperature conditions are set. First, the temperature at which the power to the heaters 38A and 38B is shut off is set when the temperature control device does not operate by the maximum temperature setting device 104 or when the heater 38B that is manually adjusted abnormally heats it. This temperature may normally be set to about 85 degrees. Then, the test temperature is determined, the set value is input by the temperature indicating controller 102, and the heater switches 101A and 101B operate the heaters 38A and 38B to heat the water. The heater 38B is used when the capacity is insufficient with only the heater 38A, such as when the temperature needs to be raised significantly at the start of the experiment.
【００３６】 温水温度が設定試験温度に近づいたら、ヒータ３８Ｂを止めてヒータ３８Ａの みで加熱する。ヒータ３８Ａは温度検出器３９Ａおよび温度指示調節計１０２に よって自動調節され、温水温度を設定温度に制御する。なお、温水タンク３１内 は攪拌器４１によって攪拌され、タンク３１内は一様な温度に制御される。When the hot water temperature approaches the set test temperature, the heater 38B is stopped and only the heater 38A is used for heating. The heater 38A is automatically adjusted by the temperature detector 39A and the temperature indicating controller 102 to control the hot water temperature to the set temperature. The inside of the hot water tank 31 is agitated by the agitator 41, and the inside of the tank 31 is controlled to a uniform temperature.
【００３７】 温水タンク３１内の温度が試験温度になったら弁４２Ｂ，４２Ｃを操作して温 水流量を調整し、弁６２Ｂ，６２Ｃを操作して冷水流量を調整する。この各流量 は、流量検出オリフィス３４，５４の差圧を測定することで検出することができ る。When the temperature in the hot water tank 31 reaches the test temperature, the valves 42B and 42C are operated to adjust the hot water flow rate, and the valves 62B and 62C are operated to adjust the cold water flow rate. Each flow rate can be detected by measuring the differential pressure between the flow rate detection orifices 34 and 54.
【００３８】 温水および冷水が所定の流量に調整されたら、温度検出器１２０で熱交換器１ ０の温水入口温度、温水出口温度、冷水入口温度、冷水出口温度を検出し、これ らの温度を温度指示計１２１から読み取ったり、制御装置１５０にデータを送る ことで測定する。また、各流量検出オリフィス３４，５４の差圧および熱交換器 １０の温水入口圧力と温水出口圧力との差を各マノメータ１０５，１１５，１１ ６を用いて読み取ったり、差圧伝送器１０６，１０７およびディストリビュータ １０９，１１０を介して制御装置１５０にデータを送ることで測定する。 これらの測定した各データに基づいて温水および冷水の各流量、熱交換量、レ イノルズ数や対数平均温度差、両流体の真の温度差、熱交換率、熱貫流率、熱貫 流率（総括伝熱係数）を計算して求める。When the hot water and the cold water are adjusted to the predetermined flow rates, the temperature detector 120 detects the hot water inlet temperature, the hot water outlet temperature, the cold water inlet temperature, and the cold water outlet temperature of the heat exchanger 10, and determines these temperatures. Measurement is performed by reading from the temperature indicator 121 or sending data to the control device 150. Further, the differential pressure between the flow rate detection orifices 34 and 54 and the difference between the hot water inlet pressure and the hot water outlet pressure of the heat exchanger 10 are read using the manometers 105, 115 and 116, and the differential pressure transmitters 106 and 107 are used. The measurement is performed by sending data to the control device 150 via the distributors 109 and 110. Based on these measured data, each flow rate of hot and cold water, heat exchange rate, Reynolds number and logarithmic mean temperature difference, true temperature difference between both fluids, heat exchange rate, heat transfer coefficient, heat transfer coefficient ( Calculate the overall heat transfer coefficient).
【００３９】 伝熱実験を終了する場合には、ヒータスイッチ１０１Ａ，１０１Ｂを切断し、 バルブ４２Ｃ，６２Ｅを全開にし、温水温度が４０度以下程度まで下がったらポ ンプ３２，５２を停止する。To end the heat transfer experiment, the heater switches 101A and 101B are cut off, the valves 42C and 62E are fully opened, and the pumps 32 and 52 are stopped when the temperature of the hot water drops to about 40 degrees or less.
【００４０】 一方、固定管板式熱交換器２０の実験は、熱交換器２０側のバルブ４２Ｄ，４ ２Ｆ，６２Ｄ，６２Ｆを開いて配管３５Ｄ，３５Ｆ，５５Ｄ，５５Ｆを通して熱 交換器２０に温水および冷水を供給する以外はＵ字管式熱交換器１０の実験と同 じ手順で行えばよい。On the other hand, in the experiment of the fixed tube plate heat exchanger 20, the valves 42D, 42F, 62D, 62F on the heat exchanger 20 side were opened, and hot water and heat were supplied to the heat exchanger 20 through the pipes 35D, 35F, 55D, 55F. The procedure is the same as the experiment of the U-shaped tube heat exchanger 10 except that cold water is supplied.
【００４１】 また、各熱交換器１０，２０は、チューブバンドル１４，２４を交換可能とさ れているので、伝熱管１３，２３に絶縁用ワニスを塗って模擬汚染処理を施した チューブバンドル１４，２４に交換して汚染状態での伝熱実験を行って比較して もよいし、バッフルスペースの異なる熱交換器に切り換えて比較実験してもよい 。この際、絶縁用ワニスの厚さを変えることなどで模擬汚染処理を施した何種類 かのチューブバンドル１４，２４を用意し、それらの総括伝熱係数等を実験によ って求めておけば、総括伝熱係数等に対するチューブバンドル１４，２４の汚れ 具合が分かる。このため、実プラント等において内部を視認できないために汚れ 具合の判らない熱交換器があっても、その伝熱量等から総括伝熱係数等を求める ことで前記チューブバンドル１４，２４の汚れ具合と比較して推定することがで きる。In addition, since the tube bundles 14 and 24 of the heat exchangers 10 and 20 can be exchanged, the tube bundle 14 in which the heat transfer tubes 13 and 23 are coated with an insulating varnish and subjected to simulated contamination treatment is used. , 24 may be exchanged and a heat transfer experiment in a contaminated state may be performed for comparison, or a heat exchanger with a different baffle space may be switched for a comparison experiment. At this time, prepare several types of tube bundles 14 and 24 that have been subjected to simulated contamination treatment by changing the thickness of the insulating varnish, and obtain the overall heat transfer coefficient and the like by experiments. The degree of contamination of the tube bundles 14 and 24 with respect to the overall heat transfer coefficient and the like can be known. Therefore, even if there is a heat exchanger whose inside is not visible because the inside of the tube bundle is not visible, it is possible to determine the degree of contamination of the tube bundles 14 and 24 by calculating the overall heat transfer coefficient from the heat transfer amount. It can be estimated by comparison.
【００４２】 このような本実施例によれば、熱交換器として実プラントで使用されるＵ字管 式熱交換器１０や固定管板式熱交換器２０等の多管式熱交換器を用い、さらにこ れらの熱交換器１０，２０をＴＥＭＡ規格に合わせて製作しているので、実プラ ントと同じ設計基準の熱交換器を用いて実験することができる。このため、実プ ラントでの熱交換器の挙動を再現することができ、伝熱理論や実プラントの挙動 を容易にかつ短時間で習得することができる。According to the present embodiment as described above, a multi-tube heat exchanger such as a U-tube heat exchanger 10 or a fixed tube plate heat exchanger 20 used in an actual plant is used as the heat exchanger, Further, since these heat exchangers 10 and 20 are manufactured in conformity with the TEMA standard, it is possible to carry out an experiment using a heat exchanger having the same design criteria as the actual plant. Therefore, the behavior of the heat exchanger in the actual plant can be reproduced, and the theory of heat transfer and the behavior of the actual plant can be easily learned in a short time.
【００４３】 また、温水タンク３１、温水系統配管３５、各熱交換器１０，２０に断熱材を 設けたので、配管３５等からの伝熱を防止でき、伝熱実験を高精度に行うことが できる。特に、実験装置１では各熱交換器１０，２０の設計基準は実プラントと 同じであるが、その規模は実プラントに比べて小さいため熱交換器１０，２０で の伝熱量に対して配管３５等から逃げる熱量の割合が大きくなり、測定誤差が大 きくなるが、本実施例では断熱材で伝熱を防止しているので高精度の実験を行う ことができる。Further, since the hot water tank 31, the hot water system pipe 35, and the heat exchangers 10 and 20 are provided with the heat insulating material, the heat transfer from the pipe 35 and the like can be prevented, and the heat transfer experiment can be performed with high accuracy. it can. In particular, in the experimental apparatus 1, the heat exchangers 10 and 20 have the same design criteria as the actual plant, but since the scale is smaller than that of the actual plant, the pipe 35 is used for the heat transfer amount in the heat exchangers 10 and 20. Although the proportion of the amount of heat that escapes from the heat source becomes large and the measurement error becomes large, in this embodiment, since heat transfer is prevented by the heat insulating material, highly accurate experiments can be performed.
【００４４】 さらに、Ｕ字管式熱交換器１０と固定管式熱交換器２０との種類の異なる２つ の熱交換器を設けており、これらは温水系統配管３５のバルブ４２Ｃ，４２Ｄ， ４２Ｅ，４２Ｆや冷水系統配管５５のバルブ６２Ｃ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆを 適宜切り換えるだけで各熱交換器１０，２０を選択して実験することができる。 このため、種類の異なる熱交換器１０，２０における伝熱量や総括伝熱係数等を 簡単に比較実験することができる。 特に、前記実施例では、各熱交換器１０，２０の伝熱面積を同一にしたので、 実験によって求められた伝熱量や総括伝熱係数等を比較のため換算する必要がな く、直接比較できるので比較実験をより簡単に行うことができる。Further, two heat exchangers of different types, that is, the U-shaped tube heat exchanger 10 and the fixed tube heat exchanger 20, are provided, and these are the valves 42C, 42D, 42E of the hot water system piping 35. , 42F and the valves 62C, 62D, 62E, 62F of the cold water system piping 55 can be selected and tested for each heat exchanger 10, 20. For this reason, it is possible to easily perform a comparative experiment on the heat transfer amount and the overall heat transfer coefficient in the heat exchangers 10 and 20 of different types. In particular, in the above-described embodiment, since the heat transfer areas of the heat exchangers 10 and 20 are the same, it is not necessary to convert the heat transfer amount or the overall heat transfer coefficient obtained by the experiment for comparison, and a direct comparison is made. Therefore, the comparative experiment can be performed more easily.
【００４５】 また、各熱交換器１０，２０は、チューブバンドル１４，２４を取替可能に形 成されているので、例えば模擬汚染状態とされたチューブバンドルと清浄なチュ ーブバンドルとを交換して実験して、各伝熱量等の相違を比較実験することや実 プラントでの熱交換器の汚れ具合を推定することができる。さらに、バッフルス ペースの異なる熱交換器１０，２０に交換することでバッフルスペースの相違に よる伝熱量等の相違を比較実験することもできる。 従って、伝熱条件等の異なる各種熱交換器を簡単に比較実験することができ、 それらの特性や挙動を容易にかつ短時間で習得することもできる。Further, since the heat exchangers 10 and 20 are configured so that the tube bundles 14 and 24 can be replaced, for example, a tube bundle that is in a simulated contamination state and a clean tube bundle can be exchanged. Through experiments, it is possible to carry out comparative experiments on the differences in heat transfer amounts and to estimate the degree of fouling of the heat exchanger in the actual plant. Further, by exchanging the heat exchangers 10 and 20 with different baffle spaces, it is possible to carry out a comparative experiment on the difference in heat transfer amount due to the difference in baffle space. Therefore, various heat exchangers having different heat transfer conditions can be easily compared and tested, and their characteristics and behaviors can be easily learned in a short time.
【００４６】 さらに、マノメータ１０５，１１５〜１１７や温度指示計１２１を設けたので 伝熱実験を手動で行うこともでき、また制御装置１５０を設けたので実験を自動 的に行うこともできる。この手動実験および自動実験は、切換スイッチ１２６に よって簡単に切換えることができるので、実験者のレベルに合わせてあるいは実 験者の要望に応じて実験を行うことができる。Further, since the manometers 105, 115 to 117 and the temperature indicator 121 are provided, the heat transfer experiment can be performed manually, and since the control device 150 is provided, the experiment can be performed automatically. Since the manual experiment and the automatic experiment can be easily switched by the changeover switch 126, the experiment can be performed according to the level of the experimenter or according to the request of the experimenter.
【００４７】 また、実験に必要な各機器は全て架台２上に固定されてまとめられており、実 験にあたって各機器を接続するなどの組立作業が不要なため、実験を簡単に行う ことができる。また、架台２はキャスタ３で簡単に移動できるので、適切な実験 場で実験を行うこともできる。Further, all the devices required for the experiment are fixed and assembled on the gantry 2, and no assembly work such as connecting each device is necessary in the experiment, so that the experiment can be easily performed. . In addition, since the gantry 2 can be easily moved by the casters 3, it is possible to carry out an experiment in an appropriate experiment field.
【００４８】 さらに、温水および冷水の各流量は、流量検出オリフィス３４，５４で簡単に 検出することができるとともに、各オリフィス３４，５４を重量法によって検定 できるようにバルブ４２Ｉ，６２Ｉを設けたので常に正確な流量を測定すること ができ、この点からも実験を高精度に行うことができる。Further, the respective flow rates of the hot water and the cold water can be easily detected by the flow rate detection orifices 34 and 54, and the valves 42I and 62I are provided so that the orifices 34 and 54 can be tested by the gravimetric method. Since it is possible to measure the accurate flow rate at all times, the experiment can be performed with high accuracy from this point as well.
【００４９】 なお、本考案は前述の実施例に限定されるものではなく、本考案の目的を達成 できる範囲での変形、改良等は本考案に含まれるものである。 例えば、前記実施例では、２つの熱交換器１０，２０を設け、バルブ等を切り 換えて各熱交換器１０，２０毎に実験を行っていたが、各熱交換器１０，２０に 接続された各バルブを開いて同時に実験してもよい。 また、熱交換器を１つあるいは３つ以上設けて実験を行ってもよい。但し、前 記実施例のように２つの熱交換器１０，２０を設けたほうが１つしか設けない場 合に比べて比較実験が容易であり、かつ３つ以上設けた場合に比べて実験装置１ の配管３５，５５等が複雑にならないという利点がある。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention are included in the present invention. For example, in the above embodiment, two heat exchangers 10 and 20 were provided, and the experiment was conducted for each heat exchanger 10 and 20 by switching the valve and the like, but it was connected to each heat exchanger 10 and 20. You may open each valve and experiment at the same time. Further, the experiment may be conducted by providing one heat exchanger or three or more heat exchangers. However, compared to the case where only two heat exchangers 10 and 20 are provided as in the above-described embodiment, the comparison experiment is easier, and the experimental apparatus is provided compared to the case where three or more heat exchangers are provided. There is an advantage that the pipes 35 and 55 of 1 are not complicated.
【００５０】 さらに、熱交換器１０，２０はチューブバンドル１４，２４を取り替えるもの に限らず、胴１１，２１部分から全体を取り替えるものでもよい。また、熱交換 器１０，２０を取り替えないように形成してもよいが、取り替えることができる ほうが例えば汚染状態での実験やバッフルスペースが異なる場合の実験等の様々 な条件で実験することができるという利点がある。Furthermore, the heat exchangers 10 and 20 are not limited to those that replace the tube bundles 14 and 24, but may be those that entirely replace the barrels 11 and 21. Further, the heat exchangers 10 and 20 may be formed so as not to be replaced, but if they can be replaced, it is possible to perform experiments under various conditions such as an experiment in a contaminated state or an experiment in which the baffle space is different. There is an advantage.
【００５１】 また、実験する熱交換器としては、前記実施例のようなＵ字管式熱交換器１０ や固定管板式熱交換器２０に限らず、遊動頭式熱交換器やケトル式熱交換器等の 実プラントで使用される種々の熱交換器を用いることができる。 さらに、高温流体供給手段３０や低温流体供給手段５０は前記実施例のものに 限らず、熱交換器に高温流体および低温流体を供給できるものであればよい。こ の際、高温流体や低温流体は水に限らず、各種油や気体等を用いてもよい。 また、実験にあたっての各流体の流量や圧力、温度等は前記実施例のマノメー タ等とは異なる手段で検出してもよく、これらは実施にあたって適宜設定すれば よい。Further, the heat exchanger to be tested is not limited to the U-shaped tube heat exchanger 10 and the fixed tube plate heat exchanger 20 as in the above embodiment, but may be a floating head heat exchanger or a kettle heat exchanger. It is possible to use various heat exchangers used in an actual plant such as a heat exchanger. Further, the high temperature fluid supply means 30 and the low temperature fluid supply means 50 are not limited to those in the above-mentioned embodiment, and may be any means capable of supplying the high temperature fluid and the low temperature fluid to the heat exchanger. At this time, the high temperature fluid and the low temperature fluid are not limited to water, and various oils or gases may be used. Further, the flow rate, pressure, temperature, etc. of each fluid in the experiment may be detected by means different from the manometer or the like in the above-mentioned embodiment, and these may be appropriately set in the implementation.
【００５２】[0052]
以上説明したように、本考案の伝熱実験装置によれば、実プラントと同等の挙 動を再現できて伝熱理論および実プラントでの熱交換器の挙動を容易にかつ短時 間に習得できるという効果がある。 As explained above, according to the heat transfer experimental device of the present invention, the behavior equivalent to that of the actual plant can be reproduced, and the theory of heat transfer and the behavior of the heat exchanger in the actual plant can be easily learned in a short time. The effect is that you can do it.
【提出日】平成４年７月２０日[Submission date] July 20, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１４[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【００１４】 固定管板式熱交換器２０の胴２１には、Ｕ字管式熱交換器１０と 同様に胴側入口ソケット２８Ａおよび出口ソケット２８Ｂが設けられ、ボンネッ ト２６には蓋側入口ソケット２９Ａおよび出口ソケット２９Ｂが設けられている 。 なお、各熱交換器１０，２０は、共に伝熱面積が約0.6 ｍ2 で同じとされ、 かつ胴１１，２１内に配置されるチューブバンドル１４，２４は取替可能とされ ている。The body 21 of the fixed tube plate type heat exchanger 20 is provided with a body side inlet socket 28A and an outlet socket 28B similarly to the U-shaped tube heat exchanger 10, and the bonnet 26 has a lid side inlet socket 29A. And an outlet socket 29B is provided. The heat exchangers 10 and 20 have the same heat transfer area of about 0.6 m 2 , and the tube bundles 14 and 24 arranged in the barrels 11 and 21 are replaceable.
【図１】本考案の一実施例の伝熱実験装置を示す正面図
である。FIG. 1 is a front view showing a heat transfer experiment device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例の伝熱実験装置を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a heat transfer experiment device of the present embodiment.
【図３】本実施例の伝熱実験装置の配管系統図である。FIG. 3 is a piping system diagram of the heat transfer experiment device of the present embodiment.
【図４】本実施例の伝熱実験装置に用いたＵ字管式熱交
換器を示す一部を切欠いた正面図である。FIG. 4 is a partially cutaway front view showing a U-shaped tube heat exchanger used in the heat transfer experiment device of the present embodiment.
【図５】本実施例の伝熱実験装置の信号系統図である。FIG. 5 is a signal system diagram of the heat transfer experiment device of the present embodiment.
１ 伝熱実験装置 ２ 架台 １０ Ｕ字管式熱交換器 １３ 伝熱管 １７ 邪魔板 ２０ 固定管式熱交換器 ２３ 伝熱管 ３０ 高温流体供給手段 ３１ 温水タンク ３４ 温水流量検出オリフィス ３５ 温水系統配管 ５０ 低温流体供給手段 ５１ 冷水タンク ５４ 冷水流量検出オリフィス ５５ 冷水系統配管 １００ 計測操作パネル １２０ 温度検出器 １２１ 温度指示計 １５０ 制御装置 1 Heat Transfer Experimental Device 2 Stand 10 U-shaped Tube Heat Exchanger 13 Heat Transfer Tube 17 Baffle Plate 20 Fixed Tube Heat Exchanger 23 Heat Transfer Tube 30 High Temperature Fluid Supply Means 31 Hot Water Tank 34 Hot Water Flow Rate Orifice 35 Hot Water System Piping 50 Low Temperature Fluid supply means 51 Cold water tank 54 Cold water flow rate detection orifice 55 Cold water system piping 100 Measurement operation panel 120 Temperature detector 121 Temperature indicator 150 Control device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新林 栄一 千葉県市原市姉崎海岸26番地 出光興産株 式会社内 (72)考案者 泉 儀澄 東京都大田区久が原二丁目11番５号 東京 メータ株式会社内 (72)考案者 梶田 悦司 東京都大田区久が原二丁目11番５号 東京 メータ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Eiichi Shinbayashi 26 Anezaki coast, Ichihara city, Chiba Idemitsu Kosan Co., Ltd. (72) Izumi Yoshisumi 2-11-5, Kugahara, Ota-ku, Tokyo Incorporated (72) Inventor Etsushi Kajita 2-11-5 Kugahara, Ota-ku, Tokyo Tokyo Meter Co., Ltd.
Claims (2)
設計基準で製作された熱交換器と、この熱交換器の伝熱
管内または管外の何れか一方に高温流体を供給する高温
流体供給手段と、熱交換器の伝熱管内または管外の何れ
か他方に低温流体を供給する低温流体供給手段と、前記
熱交換器の高温流体および低温流体の入口および出口に
おける流体温度を検出する温度検出手段と、を備えたこ
とを特徴とする伝熱実験装置。1. A heat exchanger manufactured according to the same design criteria as a heat exchanger used in an actual plant, and a high temperature fluid for supplying a high temperature fluid to either inside or outside of a heat transfer tube of the heat exchanger. A supply means, a low temperature fluid supply means for supplying a low temperature fluid to the other inside or outside the heat transfer tube of the heat exchanger, and a fluid temperature at an inlet and an outlet of the high temperature fluid and the low temperature fluid of the heat exchanger. A heat transfer experiment device comprising: a temperature detecting means.
伝熱条件の異なる少なくとも２つ以上の熱交換器が設け
られ、これらの熱交換器は取替可能とされていることを
特徴とする伝熱実験装置。2. The heat transfer experimental device according to claim 1,
At least two heat exchangers having different heat transfer conditions are provided, and these heat exchangers are replaceable.
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2585450Y2 JP2585450Y2 (en) | 1998-11-18 |
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