JPH0612324Y2 - 多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状 - Google Patents
多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状Info
- Publication number
- JPH0612324Y2 JPH0612324Y2 JP1985031671U JP3167185U JPH0612324Y2 JP H0612324 Y2 JPH0612324 Y2 JP H0612324Y2 JP 1985031671 U JP1985031671 U JP 1985031671U JP 3167185 U JP3167185 U JP 3167185U JP H0612324 Y2 JPH0612324 Y2 JP H0612324Y2
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Description
この考案は、多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ
形状の改良に係り、特に多管式貫流ボイラに使用して有
効なヒレを有する伝熱管のヒレ形状に関するものであ
る。
形状の改良に係り、特に多管式貫流ボイラに使用して有
効なヒレを有する伝熱管のヒレ形状に関するものであ
る。
一般にボイラ等の伝熱管表面には、熱伝達を促進する目
的でヒレが取付けられている。 多管式貫流ボイラにおいても同様で、伝熱効率の向上を
目的として第５図の如く伝熱管としての水管に燃焼ガス
の流れ方向に対して直交方向にヒレを設ける構造が採用
されていた（直交配列構造）。しかし、このような缶体
構造ではヒレの下流側に渦流が発生し、燃焼ガスの圧力
損失が大きいといった問題がある。 そこで、近年では伝熱効率の向上を図ると共に、燃焼ガ
スの圧力損失の低下を目的として、例えば、第６図の
(イ),(ロ)に示すように平板状ヒレを燃焼ガスの流れ方向
に平行に設ける方式がとられるようになった（平行配列
構造）。 この平行配列構造のボイラは、従前の直交配列構造のも
のに比べ、ヒレによる伝熱面積の増加による伝熱効率の
向上の割に燃焼ガスの圧力損失が小さいという利益があ
る。 しかしながら、前記平行配列構造のボイラにおいても、
温度境界層発達域における高熱伝達を利用した前記効果
が形成されるのはヒレ先端部のみであり、燃焼ガスの流
れ方向のヒレの長さが長くなると温度境界層が発達し、
この前縁効果を十分利用することができず、伝熱効率の
向上に限界があった。
的でヒレが取付けられている。 多管式貫流ボイラにおいても同様で、伝熱効率の向上を
目的として第５図の如く伝熱管としての水管に燃焼ガス
の流れ方向に対して直交方向にヒレを設ける構造が採用
されていた（直交配列構造）。しかし、このような缶体
構造ではヒレの下流側に渦流が発生し、燃焼ガスの圧力
損失が大きいといった問題がある。 そこで、近年では伝熱効率の向上を図ると共に、燃焼ガ
スの圧力損失の低下を目的として、例えば、第６図の
(イ),(ロ)に示すように平板状ヒレを燃焼ガスの流れ方向
に平行に設ける方式がとられるようになった（平行配列
構造）。 この平行配列構造のボイラは、従前の直交配列構造のも
のに比べ、ヒレによる伝熱面積の増加による伝熱効率の
向上の割に燃焼ガスの圧力損失が小さいという利益があ
る。 しかしながら、前記平行配列構造のボイラにおいても、
温度境界層発達域における高熱伝達を利用した前記効果
が形成されるのはヒレ先端部のみであり、燃焼ガスの流
れ方向のヒレの長さが長くなると温度境界層が発達し、
この前縁効果を十分利用することができず、伝熱効率の
向上に限界があった。
この考案が解決しようとする技術的課題は、対流伝熱に
おけるヒレの前縁効果を高めることにより、伝熱効率の
向上を図り、しかも、ヒレと伝熱管の温度差に起因する
熱応力の発生を防ぎ、管壁の亀裂を防止した多管式ボイ
ラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状を提供することにあ
る。
おけるヒレの前縁効果を高めることにより、伝熱効率の
向上を図り、しかも、ヒレと伝熱管の温度差に起因する
熱応力の発生を防ぎ、管壁の亀裂を防止した多管式ボイ
ラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状を提供することにあ
る。
この考案は、上記課題を解決するためになされたもの
で、複数本の伝熱管を配置して環状の伝熱管壁を構成す
ると共に、この環状伝熱管壁の外周に各伝熱管の軸線方
向に対して実質上直交する方向に燃焼ガスを流通させる
環状の燃焼ガス流路を形成し、これら各伝熱管の燃焼ガ
ス流路側表面に、燃焼ガスの流れに実質上平行な状態で
該燃焼ガスの流れに平行な方向に湾曲面を持ち、かつ、
燃焼ガスの流れに対して実質上交差する方向に適当数の
スリットを形成したヒレを設けたことを特徴とする。
で、複数本の伝熱管を配置して環状の伝熱管壁を構成す
ると共に、この環状伝熱管壁の外周に各伝熱管の軸線方
向に対して実質上直交する方向に燃焼ガスを流通させる
環状の燃焼ガス流路を形成し、これら各伝熱管の燃焼ガ
ス流路側表面に、燃焼ガスの流れに実質上平行な状態で
該燃焼ガスの流れに平行な方向に湾曲面を持ち、かつ、
燃焼ガスの流れに対して実質上交差する方向に適当数の
スリットを形成したヒレを設けたことを特徴とする。
以下、この考案を多管式貫流ボイラに利用した一実施例
を図面に基づいて説明する。 第１図は、この考案を適用した多管式貫流ボイラの縦断
面図、第２図は、第１図の横断面図、第３図(イ),(ロ)は
ヒレが三日月形である場合の説明図で、第３図(イ)は一
部拡大側面図、第３図(ロ)は第３図(イ)のIII-III断面図
である。 図面において、(1),(2)は、環状をなす上部および下部
管寄せで、これら両管寄せ(1),(2)は伝熱管として機能
する多数の垂直水管で連結される。 上記の各水管の両端は縮径部(8)とされ、それぞれ上部
管寄せ(1)の管板、及び、下部管寄せ(2)の管板に嵌め込
んで溶接することにより固定され、これら水管は、半径
方向に間隔をおいた二重の環状水管壁(3),(4)として配
列される。 上記の上部管寄せ(1)の内側には燃焼装置(6)が設けら
れ、内方の環状水管壁(3)の内側空間を燃焼室(7)として
ある。 上記内方の環状水管壁(3)の外周と外方の環状水管壁(4)
の内周とで囲まれる空間部は、燃焼ガス流路(5)とされ
ている。 内方の環状水管壁(3)の一部には水管の全長にわたる開
口部(9)が設けられ、燃焼室(7)と燃焼ガス流路(5)とを
連通しており、外方の環状水管壁(4)の一部にも水管の
全長にわたる開口部(10)が設けられ、燃焼ガス流路(5)
と煙道(11)とを連通している。 なお、外方の環状水管壁(4)については、各水管をスペ
ーサーによって連結し、内側水管のピッチ角と外側水管
のピッチ角とが同じになるように構成されている。 内方の環状水管壁(3)および外方の環状水管壁(4)の燃焼
ガス流路(5)に面している部分には、燃焼ガスの流れに
平行な方向に湾曲した表裏一対の凹凸面を持つ三日月形
ヒレ(12)が水管の円周方向に設けられ、かつ、水管の管
軸方向に所要間隔をおいて多段状に取付けられている。 しかも、前記三日月形ヒレ(12)には、燃焼ガスの流れ方
向Ａに対して実質的に直角となる方向に所要量の幅およ
び長さのスリット(13)が適当数設けられている。 上記のような構成においてその作用を説明すると、燃焼
室(7)で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により内方
の環状水管壁(3)と熱交換を行い、燃焼ガス流路(5)を水
管の管軸方向に対して略直角に、即ち、水管を横切る方
向Ａに流れ、水管及びヒレ(12)と主として対流伝熱によ
り熱交換を行い、開口部(10)で合流し、煙道(11)から外
部に排出される。 このとき、燃焼ガス流路(5)に設けた三日月形ヒレ(12)
は、燃焼ガス流れに対して略平行に配設された状態とな
るので、燃焼ガスの通過圧力損失はヒレ枚数が多い割に
高くならない。しかも、ヒレ(12)は、燃焼ガスの流れに
平行な方向に湾曲した状態で多段に配しているので、二
枚のヒレ(12)間に流入した燃焼ガスは、まず下段のヒレ
(12)の上表面を這うように流れ、ヒレ(12)の最上部を通
過した燃焼ガスは上段のヒレ(12)の下表面を這うように
流れる。 即ち、三日月形ヒレ(12)とすることにより燃焼ガスの流
れ方向の規制を有効に利用して、燃焼ガスの粘性によっ
てヒレ(12)の表面に形成される温度境界層を剥離する作
用を連続して惹起することができるため、ヒレ(12)表面
の温度境界層を乱し、伝熱効率が大幅に向上する。 しかも、三日月形ヒレ(12)には燃焼ガスの流れ方向に対
して略直交方向に所要量の幅および長さのスリット(13)
が欠切されているので、燃焼ガスが三日月形ヒレ(12)の
スリット(13)部分を通過するごとに、三日月形ヒレ(12)
には温度境界層発達域における高熱伝導を利用した前縁
効果が形成され、伝熱効率が更に向上する。又ヒレ(12)
の断面形状が三日月形であるので、燃焼ガス流れを常に
一定レベルに規制することが容易である。更に、三日月
形ヒレ(12)と水管との温度差を主たる要因として両者間
に生じる熱膨張の差は、三日月形ヒレ(12)に設けたスリ
ット(13)部で吸収・緩和され、ヒレ(12)あるいは水管に
亀裂や変形をもたらすような溶接部における熱応力の発
生を軽減する。 第４図(イ),(ロ)は、ヒレが波形ヒレである場合の説明図
で、第４図(イ)は一部拡大側面図、第４図(ロ)は第４図の
(イ)のIV-IV線断面図である。 この波形ヒレ(22)も、前記の三日月形ヒレ(12)と同様
に、第１図、第２図に記す多管式貫流ボイラに適用した
場合について示している。 図面中央部の符号(22)は、内方の環状水管壁(3)および
外方の環状水管壁(4)の燃焼ガス流路(5)に面している部
分に燃焼ガスの流れに平行な方向に湾曲した表裏二対の
凹凸面を持つ波形ヒレ(22)であって、この波形ヒレ(22)
も水管の円周方向に設けられ、かつ、水管の管軸方向に
所要間隔をおいて多段状に取り付けられる。そして、こ
の波形ヒレ(22)にも燃焼ガスの流れ方向Ａに対して実質
的に直交する方向に所要量の幅および長さのスリット(1
3)が適当数設けられている。尚、他の構成は前記三日月
形ヒレ(12)と同様であるので説明を省略する。 上記構成によって温度境界層を乱し、スリット(13)によ
る前縁効果と相俟って伝熱効率を向上する作用効果並び
に燃焼ガス流れの規制が容易におこなわれる点、又スリ
ット(13)により溶接部における熱応力の発生を軽減する
点については前述の三日月形ヒレ(12)と同様であるので
説明を省略する。
を図面に基づいて説明する。 第１図は、この考案を適用した多管式貫流ボイラの縦断
面図、第２図は、第１図の横断面図、第３図(イ),(ロ)は
ヒレが三日月形である場合の説明図で、第３図(イ)は一
部拡大側面図、第３図(ロ)は第３図(イ)のIII-III断面図
である。 図面において、(1),(2)は、環状をなす上部および下部
管寄せで、これら両管寄せ(1),(2)は伝熱管として機能
する多数の垂直水管で連結される。 上記の各水管の両端は縮径部(8)とされ、それぞれ上部
管寄せ(1)の管板、及び、下部管寄せ(2)の管板に嵌め込
んで溶接することにより固定され、これら水管は、半径
方向に間隔をおいた二重の環状水管壁(3),(4)として配
列される。 上記の上部管寄せ(1)の内側には燃焼装置(6)が設けら
れ、内方の環状水管壁(3)の内側空間を燃焼室(7)として
ある。 上記内方の環状水管壁(3)の外周と外方の環状水管壁(4)
の内周とで囲まれる空間部は、燃焼ガス流路(5)とされ
ている。 内方の環状水管壁(3)の一部には水管の全長にわたる開
口部(9)が設けられ、燃焼室(7)と燃焼ガス流路(5)とを
連通しており、外方の環状水管壁(4)の一部にも水管の
全長にわたる開口部(10)が設けられ、燃焼ガス流路(5)
と煙道(11)とを連通している。 なお、外方の環状水管壁(4)については、各水管をスペ
ーサーによって連結し、内側水管のピッチ角と外側水管
のピッチ角とが同じになるように構成されている。 内方の環状水管壁(3)および外方の環状水管壁(4)の燃焼
ガス流路(5)に面している部分には、燃焼ガスの流れに
平行な方向に湾曲した表裏一対の凹凸面を持つ三日月形
ヒレ(12)が水管の円周方向に設けられ、かつ、水管の管
軸方向に所要間隔をおいて多段状に取付けられている。 しかも、前記三日月形ヒレ(12)には、燃焼ガスの流れ方
向Ａに対して実質的に直角となる方向に所要量の幅およ
び長さのスリット(13)が適当数設けられている。 上記のような構成においてその作用を説明すると、燃焼
室(7)で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により内方
の環状水管壁(3)と熱交換を行い、燃焼ガス流路(5)を水
管の管軸方向に対して略直角に、即ち、水管を横切る方
向Ａに流れ、水管及びヒレ(12)と主として対流伝熱によ
り熱交換を行い、開口部(10)で合流し、煙道(11)から外
部に排出される。 このとき、燃焼ガス流路(5)に設けた三日月形ヒレ(12)
は、燃焼ガス流れに対して略平行に配設された状態とな
るので、燃焼ガスの通過圧力損失はヒレ枚数が多い割に
高くならない。しかも、ヒレ(12)は、燃焼ガスの流れに
平行な方向に湾曲した状態で多段に配しているので、二
枚のヒレ(12)間に流入した燃焼ガスは、まず下段のヒレ
(12)の上表面を這うように流れ、ヒレ(12)の最上部を通
過した燃焼ガスは上段のヒレ(12)の下表面を這うように
流れる。 即ち、三日月形ヒレ(12)とすることにより燃焼ガスの流
れ方向の規制を有効に利用して、燃焼ガスの粘性によっ
てヒレ(12)の表面に形成される温度境界層を剥離する作
用を連続して惹起することができるため、ヒレ(12)表面
の温度境界層を乱し、伝熱効率が大幅に向上する。 しかも、三日月形ヒレ(12)には燃焼ガスの流れ方向に対
して略直交方向に所要量の幅および長さのスリット(13)
が欠切されているので、燃焼ガスが三日月形ヒレ(12)の
スリット(13)部分を通過するごとに、三日月形ヒレ(12)
には温度境界層発達域における高熱伝導を利用した前縁
効果が形成され、伝熱効率が更に向上する。又ヒレ(12)
の断面形状が三日月形であるので、燃焼ガス流れを常に
一定レベルに規制することが容易である。更に、三日月
形ヒレ(12)と水管との温度差を主たる要因として両者間
に生じる熱膨張の差は、三日月形ヒレ(12)に設けたスリ
ット(13)部で吸収・緩和され、ヒレ(12)あるいは水管に
亀裂や変形をもたらすような溶接部における熱応力の発
生を軽減する。 第４図(イ),(ロ)は、ヒレが波形ヒレである場合の説明図
で、第４図(イ)は一部拡大側面図、第４図(ロ)は第４図の
(イ)のIV-IV線断面図である。 この波形ヒレ(22)も、前記の三日月形ヒレ(12)と同様
に、第１図、第２図に記す多管式貫流ボイラに適用した
場合について示している。 図面中央部の符号(22)は、内方の環状水管壁(3)および
外方の環状水管壁(4)の燃焼ガス流路(5)に面している部
分に燃焼ガスの流れに平行な方向に湾曲した表裏二対の
凹凸面を持つ波形ヒレ(22)であって、この波形ヒレ(22)
も水管の円周方向に設けられ、かつ、水管の管軸方向に
所要間隔をおいて多段状に取り付けられる。そして、こ
の波形ヒレ(22)にも燃焼ガスの流れ方向Ａに対して実質
的に直交する方向に所要量の幅および長さのスリット(1
3)が適当数設けられている。尚、他の構成は前記三日月
形ヒレ(12)と同様であるので説明を省略する。 上記構成によって温度境界層を乱し、スリット(13)によ
る前縁効果と相俟って伝熱効率を向上する作用効果並び
に燃焼ガス流れの規制が容易におこなわれる点、又スリ
ット(13)により溶接部における熱応力の発生を軽減する
点については前述の三日月形ヒレ(12)と同様であるので
説明を省略する。
この考案は上述の如く、多管式ボイラにおいて、環状の
燃焼ガス流路に面する伝熱面に、燃焼ガスの流れに平行
な方向に湾曲面を有するヒレを多段に配し、このヒレ表
面を燃焼ガスが這う如く流れるように構成してあるの
で、燃焼ガスの流れ方向の規制を有効に利用して、燃焼
ガスの粘性によって形成される温度境界層を剥離する作
用を惹起し温度境界層を乱し、スリットによる前縁効果
と相俟って伝熱効率の向上を図ることができ、燃焼ガス
の流れ方向の規制を容易に行える。また、ヒレにスリッ
トを設けることにより、ヒレと伝熱管間の温度差による
熱応力の発生を防ぎ、ヒレや伝熱管の亀裂を防止するこ
とができる。 しかも上述のような湾曲状ヒレは、燃焼ガスの流れ方向
に対して実質上平行をなす状態で水管に設けられるの
で、このヒレによる大幅な伝熱効率の向上に対し、燃焼
ガスの通過圧力損失は殆ど増加しない。
燃焼ガス流路に面する伝熱面に、燃焼ガスの流れに平行
な方向に湾曲面を有するヒレを多段に配し、このヒレ表
面を燃焼ガスが這う如く流れるように構成してあるの
で、燃焼ガスの流れ方向の規制を有効に利用して、燃焼
ガスの粘性によって形成される温度境界層を剥離する作
用を惹起し温度境界層を乱し、スリットによる前縁効果
と相俟って伝熱効率の向上を図ることができ、燃焼ガス
の流れ方向の規制を容易に行える。また、ヒレにスリッ
トを設けることにより、ヒレと伝熱管間の温度差による
熱応力の発生を防ぎ、ヒレや伝熱管の亀裂を防止するこ
とができる。 しかも上述のような湾曲状ヒレは、燃焼ガスの流れ方向
に対して実質上平行をなす状態で水管に設けられるの
で、このヒレによる大幅な伝熱効率の向上に対し、燃焼
ガスの通過圧力損失は殆ど増加しない。
第１図は、この考案を適用した多管式貫流ボイラの一例
を示す縦断面図、第２図は、第１図の横断面図、第３図
(イ),(ロ)は、夫々、第１図の要部を示すもので、第３図
(イ)は、第１図の一部拡大側面図、第３図(ロ)は、第３図
(イ)のIII-III断面図である。 第４図(イ),(ロ)は、この考案に係る他の実施例を示すも
ので、第４図(イ)は、一部拡大側面図、第４図(ロ)は、第
４図の(イ)のIV-IV線断面図である。 第５図は、従来の多管式ボイラにおける缶体構造（直交
配列構造）の一例を示す概略横断面図、第６図の(イ)
は、従来の他の多管式ボイラにおける缶体構造（平行配
列構造）を例示する要部の概略横断面図、第６図(ロ)
は、第６図(イ)の側面図である。 (1)……上部管寄せ (2)……下部管寄せ (3)……内方の環状伝熱管壁 (4)……外方の環状伝熱管壁 (5)……燃焼ガス流路 (6)……燃焼装置 (7)……燃焼室 (8)……水管の縮径部 (9)……内方の環状伝熱管壁の開口部 (10)……外方の環状伝熱管壁の開口部 (11)……煙道 (12)……ヒレ (13)……スリット (22)……ヒレ
を示す縦断面図、第２図は、第１図の横断面図、第３図
(イ),(ロ)は、夫々、第１図の要部を示すもので、第３図
(イ)は、第１図の一部拡大側面図、第３図(ロ)は、第３図
(イ)のIII-III断面図である。 第４図(イ),(ロ)は、この考案に係る他の実施例を示すも
ので、第４図(イ)は、一部拡大側面図、第４図(ロ)は、第
４図の(イ)のIV-IV線断面図である。 第５図は、従来の多管式ボイラにおける缶体構造（直交
配列構造）の一例を示す概略横断面図、第６図の(イ)
は、従来の他の多管式ボイラにおける缶体構造（平行配
列構造）を例示する要部の概略横断面図、第６図(ロ)
は、第６図(イ)の側面図である。 (1)……上部管寄せ (2)……下部管寄せ (3)……内方の環状伝熱管壁 (4)……外方の環状伝熱管壁 (5)……燃焼ガス流路 (6)……燃焼装置 (7)……燃焼室 (8)……水管の縮径部 (9)……内方の環状伝熱管壁の開口部 (10)……外方の環状伝熱管壁の開口部 (11)……煙道 (12)……ヒレ (13)……スリット (22)……ヒレ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−88502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−115689（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−66385（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】複数本の伝熱管を配置して環状の伝熱管壁
を構成すると共に、この環状伝熱管壁の外周に各伝熱管
の軸線方向に対して実質上直交する方向に燃焼ガスを流
通させる環状の燃焼ガス流路を形成し、これら各伝熱管
の燃焼ガス流路側表面に、燃焼ガスの流れに実質上平行
な状態で該燃焼ガスの流れに平行な方向に湾曲面を持
ち、かつ、燃焼ガスの流れに対して実質上交差する方向
に適当数のスリットを形成したヒレを設けたことを特徴
とするヒレ付伝熱管のヒレ形状。 - 【請求項２】前記ヒレが三日月形のヒレであることを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載のヒレ付伝
熱管のヒレ形状。 - 【請求項３】前記ヒレが波形のヒレであることを特徴と
する実用新案登録請求の範囲第１項記載のヒレ付伝熱管
のヒレ形状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985031671U JPH0612324Y2 (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985031671U JPH0612324Y2 (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61149681U JPS61149681U (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0612324Y2 true JPH0612324Y2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=30532482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985031671U Expired - Lifetime JPH0612324Y2 (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 多管式ボイラにおけるヒレ付伝熱管のヒレ形状 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612324Y2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5766385U (ja) * | 1980-10-07 | 1982-04-20 | ||
| JPS5888502A (ja) * | 1981-11-21 | 1983-05-26 | 三浦工業株式会社 | 多管式貫流ボイラ |
| JPS5926879B2 (ja) * | 1981-11-27 | 1984-07-02 | 株式会社日立製作所 | 熱交換器 |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP1985031671U patent/JPH0612324Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61149681U (ja) | 1986-09-16 |
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