JPH0612326Y2 - 多管式ボイラの缶体構造 - Google Patents

多管式ボイラの缶体構造

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JPH0612326Y2
JPH0612326Y2 JP1985037078U JP3707885U JPH0612326Y2 JP H0612326 Y2 JPH0612326 Y2 JP H0612326Y2 JP 1985037078 U JP1985037078 U JP 1985037078U JP 3707885 U JP3707885 U JP 3707885U JP H0612326 Y2 JPH0612326 Y2 JP H0612326Y2
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water pipe
combustion gas
gas flow
annular
fin
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佑治 吉成
智 武田
収 田中
隆 山田
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Miura Co Ltd
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Miura Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この考案は多管式ボイラの缶体構造の改良に係り、特に
多管式貫流ボイラに使用して有効な平板状ヒレを有する
水管の相対的配列構造に関するものである。
【従来の技術】
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
で平板状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図に示すように、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平板状ヒレ
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平板状ヒレの下流側に
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
スの圧力損失の低減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
平行に設ける構造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缶体では、従前の直交配列構造のも
のに比べ、伝熱ヒレの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点があ
る。 しかしながら、前記平行配列構造のボイラにおいても、
平板状ヒレを燃焼ガス流れ方向に同列に配すると、対向
する平板状ヒレの先端間にショートパス流路が形成され
て燃焼ガスの攪拌作用(乱流発生作用)が不十分なた
め、十分な熱伝達を発揮することができない。しかも、
平板状ヒレの燃焼ガスの流れ方向の長さが長くなると対
流伝熱における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。更に、平板状ヒレと水
管との溶接部が長くなると、平板状ヒレと水管との温度
差に起因する熱応力が発生し、この熱応力により水管列
に亀裂を招く危険がある。
【考案が解決しようとする課題】
この考案は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的は燃焼ガスの混合・乱流現象を惹起すると共
に、平板状ヒレの前縁効果を高めることにより伝熱効果
の向上を図り、しかも、平板状ヒレと水管の温度差に起
因する熱応力の発生を防ぎ、管壁の亀裂を防止した多管
式ボイラの缶体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
この考案は、上記の課題を解決するためになされたもの
で、上部管寄せおよび下部管寄せを共に環状に形成し、
これら両管寄せを多数の水管で連結すると共に、これら
の水管を内外二重の環状水管列として配列し、前記内方
の環状水管列の内側空間内を燃焼室とし、前記両環状水
管列間に環状をなす燃焼ガス流路を形成し、前記内方の
環状水管列には前記燃焼ガス流路への燃焼室開口部を設
けると共に、前記外方の環状水管列には、煙道と連通す
る燃焼ガス流路開口部を設け、前記両開口部を燃焼室を
挟んで対向する位置関係として、上記燃焼ガス流路内
に、燃焼ガスを各水管の管軸方向に対して実質上直交方
向に燃焼ガスを流通させる構成において、前記燃焼ガス
流路に面する水管の外表面に、燃焼ガスの流れ方向Aに
平行をなす平板状ヒレを水管の管軸方向に所要ピッチ間
隔を置いて設けると共に、各環状水管列間において互に
向い合う水管表面における相互のヒレ位置を水管の管軸
方向に半ピッチずらせ、かつ、前記相互の平板状ヒレ間
において交叉部が形成されるように配列したことを特徴
とする。
【実施例】
以下、この考案を多管式貫流ボイラに適用した一実施例
について図面を参照しながら説明する。 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II-II断面図、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、(5),(6)は、環状をなす上部および下部
管寄せで、これら両管寄せ(5),(6)は、伝熱管としての
垂直水管(1)で連結される。 上記の各水管(1)の両端は縮径部とされ、夫々、上部管
寄せ(5)の管板および下部管寄せ(6)の管板に嵌込んで溶
接することにより、これら水管(1)は、半径方向に間隔
をおいた二重の環状水管列(5),(6)として配列される。 上記の上部管寄せ(5)の内側には、燃焼装置(7)を設け、
内方の環状水管列で囲まれる空間を燃焼室(8)としてあ
る。 上記内方の環状水管列と外方の環状水管列とで囲まれる
環状の空間部分は、燃焼ガス流路(2)とされる。 内方の環状水管列の一部には、水管の全長にわたる開口
部(9)を設けて、燃焼室(8)と燃焼ガス流路(2)を連通さ
せ、外方の環状水管列の一部にも水管(1)の全長にわた
る開口部(10)を設けて燃焼ガス流路(2)と煙道(11)とを
連通させてある。 ここで、内外方の各環状水管列に設けた開口部(9),(11)
相互の位置関係は、燃焼室(8)を挟んで実質上対向す
る。 なお、外方・内方の環状水管列の各水管(1)はスペーサ
ーで連結することにより、各環状水管列における配列ピ
ッチ角が実質上同一になるように設定され、これによ
り、互いに対向する内外方の環状水管列の水管(1)が同
一半径方向に位置するように設けられる。 前記内外方の環状水管列の水管(1)の燃焼ガス流路(2)に
面している部分には平板状のヒレ(3)が、燃焼ガス流れ
方向に平行となる向き(即ち、水管(1)の円周方向)で
あって、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、この平板状ヒレ(3)は、内外方の環状水管列の
対向する水管(1)相互間においては燃焼流れ方向に対し
て直交する方向(即ち管軸方向)に半ピッチずらせて交
互に設けられている。ここで、前記平板状ヒレ(3)の水
管(1)表面からの高さHは第3図(イ)に示すごとく、上下
方向に隣接する平板状ヒレ(3)間において交叉部Bが形
成されるように設けてある。 なお、前記平板状ヒレ(3)には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及び長さのス
リット(4)を設けることが望ましい。 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(8)で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により内方
の環状水管列の内周側と熱交換を行った後、燃焼室開口
部(9)から燃焼ガス流路(2)に流入して2方向に分岐して
流れる。そしてこの燃焼ガス流路(2)内を水管(1)の全長
(管軸方向)の長手方向に対して略直交方向に、即ち、
水管(1)を横切る方向Aに流れ、水管(1)及び平板状ヒレ
(3)と主として対流伝熱により熱交換を行い、燃焼ガス
流路開口部(10)で再び合流した後、煙道(11)から外部に
排出される。 このとき、燃焼ガス流路(2)に面して設けられた平板状
ヒレ(3)は、対向する内外方の環状水管列間で対向する
水管(1)の平板状ヒレ(3)がそれぞれ半ピッチずらせてあ
るため、燃焼ガスの流れに対して乱流現象が惹起され、
燃焼ガス流れの主流が熱伝達に大きく寄与することにな
り、しかも、平板状ヒレ(3)に燃焼ガスの流れ方向に対
して略直交になるように所要量の幅及び長さのスリット
(4)を設けることにより、燃焼ガスが平板状ヒレ(3)のス
リット(4)部を通過するごとに、平板状ヒレ(3)には、対
流伝熱による前縁効果が形成され(即ち熱伝達係数の増
加が図られ)、伝熱効果が大幅に向上する。 しかも、燃焼ガス流路(2)に設けた平板状ヒレ(3)は燃焼
ガス流れに対して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く伝熱効果が高い
割に増加しない。 さらに平板状ヒレ(3)と水管(1)との温度差を主たる要因
として両者間に生じる熱応力は平板状ヒレ(3)に設けた
スリット(4)部で吸収・緩和され、平板状ヒレ(3)あるい
は水管(1)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。 ここで、前記平板状ヒレ(3)の水管(1)表面からの高さH
は第3図(イ)に示すごとく、上下方向に隣接する平板状
ヒレ(3)間において交叉部Bが形成されるように設けて
あるため燃焼ガスの主流の撹拌乱流現象が活発となるば
かりでなく、ヒレ溶接部近くでの燃焼ガスの対流がなく
なり、ヒレ基部及び水管表面での対流伝熱の効果が一層
増幅される。 第4図は、水管の配列が内側水管のピッチ角θ1と外側
水管のピッチ角θ2とを同じとし、そして半ピッチ角ず
らせた場合における説明図であって、平板状ヒレの配
置、その他の構成並びにその作用効果は前述した第1図
〜第3図における場合と同様であるので説明を省略す
る。
【考案の効果】
この考案は上述の如く、対向して設けられる水管には、
互いに半ピッチずらせた状態で多数の平板状ヒレが燃焼
ガス流れ方向に対して実質上平行に設けられるので、燃
焼ガスの主流の撹拌乱流現象を惹起し、熱伝達に大きく
寄与し、さらに平板状ヒレに設けたスリットによる前縁
効果により伝熱効率が一層向上する。 更に、上下方向に隣接する平板状ヒレの重なり部を多く
することにより、平板状ヒレ間における燃焼ガスの対流
発生を防止できるため、平板状ヒレ及び水管表面全体が
伝熱に寄与し、伝熱効率が更に向上する。 しかも、平板状ヒレが燃焼ガス流れ方向に対して実質上
平行に設けられているのでヒレ枚数の増加によって伝熱
効率の向上が図られる割に通過圧力損失は増加しない。 加えて、平板状ヒレと水管間の温度差による熱応力の発
生を防ぎ、平板状ヒレや水管の亀裂を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この考案を適用した多管式貫流ボイラの一実
施例を示す縦断面図、第2図は、第1図のII-II断面
図、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図は、この考案の他の実施例を示す横断面図であ
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(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)……水管 (2)……燃焼ガス流路 (3)……平板状ヒレ (4)……スリット (5)……上部管寄せ (6)……下部管寄せ (7)……燃焼装置 (8)……燃焼室 (9)……開口部 (10)……開口部 (11)……煙道 B……交叉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−88502(JP,U) 実開 昭57−61302(JP,U) 実開 昭57−66385(JP,U)

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】上部管寄せ(5)および下部管寄せ(6)を共に
    環状に形成し、これら両管寄せ(5),(6)を多数の水管(1)
    で連結すると共に、これらの水管(1)を内外二重の環状
    水管列として配列し、前記内方の環状水管列の内側空間
    内を燃焼室(8)とし、前記両環状水管列間に環状をなす
    燃焼ガス流路(2)を形成し、前記内方の環状水管列には
    前記燃焼ガス流路(2)への燃焼室開口部(9)を設けると共
    に、前記外方の環状水管列には、煙道(11)と連通する燃
    焼ガス流路開口部(10)を設け、前記両開口部(9),(10)を
    燃焼室(8)を挟んで対向する位置関係として、上記燃焼
    ガス流路(2)内に、燃焼ガスを各水管(1)の管軸方向に対
    して実質上直交方向に燃焼ガスを流通させる構成におい
    て、 前記燃焼ガス流路(2)に面する水管(1)の外表面に、燃焼
    ガスの流れ方向Aに平行をなす平板状ヒレ(3)を水管(1)
    の管軸方向に所要ピッチ間隔を置いて設けると共に、各
    環状水管列間において互に向い合う水管(1)表面におけ
    る相互のヒレ(3)位置を水管(1)の管軸方向に半ピッチず
    らせ、かつ、前記相互の平板状ヒレ(3)間において交叉
    部Bが形成されるように配列したことを特徴とする多管
    式ボイラの缶体構造。
  2. 【請求項2】前記平板状ヒレ(3)が燃焼ガスの流れ方向
    に対して実質上交叉する方向に適当数のスリット(4)を
    設けたヒレ(3)であることを特徴とする実用新案登録請
    求の範囲第1項記載の多管式ボイラの缶体構造。
JP1985037078U 1985-03-14 1985-03-14 多管式ボイラの缶体構造 Expired - Lifetime JPH0612326Y2 (ja)

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