JPH06323766A - チューブ式熱交換器 - Google Patents

チューブ式熱交換器

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Publication number
JPH06323766A
JPH06323766A JP10966293A JP10966293A JPH06323766A JP H06323766 A JPH06323766 A JP H06323766A JP 10966293 A JP10966293 A JP 10966293A JP 10966293 A JP10966293 A JP 10966293A JP H06323766 A JPH06323766 A JP H06323766A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
tube
heat transfer
trunk
plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10966293A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Yoshida
和夫 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP10966293A priority Critical patent/JPH06323766A/ja
Publication of JPH06323766A publication Critical patent/JPH06323766A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/30Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing vibrations

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チューブ式熱交換器に係り、伝熱管と流体と
が交差することに基づく振動発生を抑制し、伝熱管の信
頼性を向上させる。 【構成】 本体胴部の中に、管板に支持された伝熱管が
設けられるとともに、本体胴部の端部に水室ケーシング
が配される熱交換器とする場合に、本体胴部の途中に、
本体胴部の内部を区画しかつ複数の流体挿通穴が配され
た隔離管板と、隔離管板によって隔離された熱交換室に
接続状態の胴内流体用入り口及び出口とが配される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チューブ式熱交換器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、U字管式熱交換器の従来例を示
すものである。該U字管式熱交換器は、本体胴部1の中
に、基部管板2と複数のバッフルプレート3とで支持さ
れた状態に多数本のU字状伝熱管4が設けられるととも
に、本体胴部1の端部に、基部管板2を覆うように水室
ケーシング5とその水室蓋5aとが配され、水室ケーシ
ング5と水室蓋5aとの間のシールリング5bをボルト
等の締結具5cで圧縮して密封し、水室ケーシング5の
内部(水室)に配した水室隔離板6によって内部を区画
して、各U字状伝熱管4の両開口に対して個々に連通状
態の入り口プレナム部7と出口プレナム部8とを形成し
ている。そして、入り口プレナム部7と出口プレナム部
8とには、管内流体用入り口9と管内流体用出口10と
が配設され、本体胴部1には、胴内流体用入り口11と
胴内流体用出口12とが配設されており、図3の各矢印
で示すように流体を挿通させることにより熱交換が行な
われる。
【0003】このような熱交換器であると、U字状伝熱
管4における直管部の長さ方向の相対的な伸縮と、曲管
部の曲げ変形とが許容されるので、温度差の大きな流体
に基づく各部の熱膨張差を吸収し、内部を挿通する流体
の温度差が大きく、かつ、熱交換器の構成部材に大きな
熱変位が生じる場合のように、厳しい使用条件下での適
用性が向上する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本体胴部1の
内部においては、胴内流体が図3の各矢印で示すように
流れるために、胴内流体と各伝熱管4とが繰り返し交差
して伝熱管4の振動が大きくなる。そして、この振動現
象に起因して、伝熱管4の損傷が発生し易くなる等の課
題が残されている。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、伝熱管と流体とが交差することに基づく振動
発生を抑制し、伝熱管の信頼性を向上させることを目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する複数
の手段を提案している。第1の手段は、本体胴部の中
に、管板に開口端部が支持された伝熱管が設けられると
ともに、本体胴部の端部に、管板を覆う水室ケーシング
が配される熱交換器において、本体胴部の途中に、本体
胴部の内部を区画しかつ複数の流体挿通穴が配された隔
離管板と、該隔離管板によって隔離された熱交換室に対
して接続状態の胴内流体用入り口及び出口とが配される
構成を採用している。第2の手段は、管板にU字状伝熱
管が支持されるとともに、水室ケーシングの内部に配し
た仕切板によって各U字状伝熱管の両開口に対して個々
に連通状態の入り口プレナム部と出口プレナム部とが形
成される構成を第1の手段に付加してなるチューブ式熱
交換器としている。第3の手段は、本体胴部の中に、熱
交換室を複数に区画するとともに胴内流体を分割状態で
挿通させる流体誘導穴を明けた整流用バッフルプレート
が配される構成を第1の手段または第2の手段に付加し
てなるチューブ式熱交換器としている。
【0007】
【作用】第1の手段にあっては、胴内流体用入り口か
ら、熱交換室に流入した胴内流体が、隔離管板の流体挿
通穴を経由して、本体胴部の長手方向に沿って挿通し、
挿通途中で伝熱管との間の熱交換が行なわれ、胴内流体
用出口から流出する。胴内流体の挿通方向と伝熱管の長
手方向とが直交することを避けることによって、振動の
発生が抑制される。第2の手段にあっては、第1の手段
と同様に、胴内流体の挿通及び熱交換が行なわれるが、
U字状伝熱管とされることによって、伝熱管が管板に支
持された状態で一方向に引き出し可能となる。第3の手
段にあっては、第1の手段または第2の手段による作用
に加えて、熱交換室を挿通する流体が、バッフルプレー
トの流体誘導穴を通って再び熱交換室に放出されること
により、攪拌が行なわれて熱交換室内の温度の均一化が
図られる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係るチューブ式熱交換器の実
施例について、図1及び図2を参照して説明する。図1
及び図2において、符号21は隔離管板、22は熱交換
室、23は胴内流体用プレナム部(胴内流体用出口プレ
ナム部)、24は整流用バッフルプレート、25は胴継
手(溶接継手)である。
【0009】前記隔離管板21は、本体胴部1の内部途
中に配されて、熱交換室22と胴内流体用プレナム部
(図1にあっては胴内流体用出口プレナム部)23とに
区画するようにしており、U字状伝熱管(伝熱管)4を
振れ止め状態に貫通させるとともに、伝熱管4の貫通箇
所の近傍に複数の流体挿通穴21aが明けられる。そし
て、流体挿通穴21aにあっては、本体胴部1の内部に
送り込まれた流体(胴内流体)の伝熱管4の長手方向の
挿通を行なわせるようにしている。
【0010】前記熱交換室22には、伝熱管4における
U字管部4aの振れ止めを行なうためのバッフルプレー
ト3と、整流用バッフルプレート24とが、必要に応じ
て適宜位置に適宜数配される。
【0011】前記胴内流体用プレナム部23は、図1及
び図2例にあっては、胴内流体用出口12に接続状態に
設定される。
【0012】前記整流用バッフルプレート24は、図3
に示したバッフルプレート3に準じて熱交換室22を複
数に区画するものであるが、熱交換室22の内部の胴内
流体を、隔離管板21における流体挿通穴21aとの相
互作用によって分割状態で挿通させるとともに、伝熱管
4に沿ってほぼ均一に流れるように、数、口径、位置等
を設定した流体誘導穴24aが複数明けられる。
【0013】このような構造のチューブ式熱交換器であ
ると、熱交換器の運転時には、図1の各矢印で示すよう
に、例えば高温流体が、管内流体用入り口9から管内流
体用入り口プレナム部(入り口プレナム部)7を経由し
て伝熱管4に送り込まれて、その内部を挿通した後、管
内流体用出口プレナム部(出口プレナム部)8を経由し
て管内流体用出口10から排出される。また、低温流体
が、複数の胴内流体用入り口11から熱交換室22に送
り込まれて合流し、整流用バッフルプレート24の各流
体誘導穴24a、隔離管板21の流体挿通穴21aを経
由して、本体胴部1の長手方向に沿って挿通し、挿通途
中で伝熱管4との間の熱交換が行なわれ、胴内流体用プ
レナム部23に集められた後、複数の胴内流体用出口1
2から分割状態で流出する。
【0014】したがって、熱交換室22の内部における
胴内流体の挿通の際には、胴内流体の大部分の挿通方向
と伝熱管4の長手方向とが直交することがなく、平行流
または傾斜状態の交差となるので、胴内流体と伝熱管4
との交差に基づく振動の発生が抑制されることになる。
そして、図1の矢印で示すように、伝熱管4のU字管部
4aの近傍における胴内流体の直交成分の量及び流速が
小さく抑制されるとともに、これらの直交成分は、整流
用バッフルプレート24の位置や流体誘導穴24aの状
況によって調整可能となる。
【0015】熱交換室22を挿通する胴内流体は、狭隘
部となる流体誘導穴24aを通った後に、熱交換室22
の広い部分に放出されることが整流用バッフルプレート
24の数だけ繰り返されるために、その都度胴内流体の
攪拌が行なわれて、温度の均一化が図られる。
【0016】一方、U字状伝熱管4を採用している場合
には、U字状伝熱管4を一方向に引き出し得る長所を継
承することが望ましい。U字状伝熱管4の引き出し作業
は、本体胴部1と隔離管板21との間の溶接部分である
胴継手(溶接継手)25を解体することによって、U字
状伝熱管4を、基部管板2及び隔離管板21で支持しな
がら実施される。
【0017】〔他の実施態様〕本発明にあっては、実施
例に代えて次の技術を採用することができる。 a)隔離管板21の複数の流体挿通穴21aの口径につ
いて、流路抵抗を考慮して大きさの異なる設定をするこ
と。 b)胴内流体用入り口11及び胴内流体用出口12の設
置数を任意とすること。 c)胴内流体用入り口11及び胴内流体用出口12に流
体の集配をするリング状等のマニホールドを配するこ
と。 d)胴内流体用入り口11と胴内流体用出口12との設
置位置を周方向にずらすこと。 e)胴内流体用入り口11と胴内流体用出口12とにつ
いて、図示例と逆の関係に設定すること。 f)胴継手25をフランジ構造とすること。
【0018】
【発明の効果】第1の発明、つまり、請求項1のチュー
ブ式熱交換器によれば、以下のような効果を奏する。 (1) 本体胴部の途中に、本体胴部の内部を区画しか
つ複数の流体挿通穴が配された隔離管板と、隔離管板に
よって隔離された熱交換室に接続状態の胴内流体用入り
口及び出口とが配されることにより、胴内流体が、隔離
管板の流体挿通穴を経由して、本体胴部の長手方向に沿
って挿通させられ、胴内流体が伝熱管と直交状態に交差
することを回避して、振動の発生抑制効果的を高めるこ
とができる。 (2) 伝熱管に接触する胴内流体の方向を、伝熱管の
長手方向と平行あるいは傾斜状態とすることにより、従
来技術における直交状態と比較して、伝熱管及びその支
持部分への影響を低減して信頼性を向上させることがで
きる。第2の発明、つまり、請求項2のチューブ式熱交
換器によれば、第1の発明に基づく効果に加えて、以下
のような効果を奏する。水室ケーシングの内部の仕切板
によって、各U字状伝熱管の両開口に対して個々に連通
状態の入り口プレナム部と出口プレナム部とが形成され
ることに基づいて、伝熱管のU字管部の近傍における胴
内流体の直交成分の量と流速との減少を図り、振動によ
る応力集中等の現象発生を防止することができる。第3
の発明、つまり、請求項3のチューブ式熱交換器によれ
ば、第1の発明または第2の発明に基づく効果に加え
て、以下のような効果を奏する。本体胴部の中に、熱交
換室に胴内流体を分割状態で挿通させる流体誘導穴を明
けた整流用バッフルプレートが配されることにより、胴
内流体が流体誘導穴を通って再び熱交換室に放出される
ことに基づいて流体の攪拌を促進させ、熱交換室内の温
度の均一化を図り、熱交換性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るチューブ式熱交換器の一実施例を
示す正断面図である。
【図2】図1における隔離管板及び胴内流体用プレナム
部部分の拡大図である。
【図3】チューブ式熱交換器の従来例を示す正断面図で
ある。
【符号の説明】
1 本体胴部 1a 鏡部 2 基部管板(管板) 3 バッフルプレート 4 U字状伝熱管(伝熱管) 4a U字管部 5 水室ケーシング 5a 水室蓋 5b シールリング 5c 締結具 6 仕切板(水室隔離板) 7 管内流体用入り口プレナム部(入り口プレナム部) 8 管内流体用出口プレナム部(出口プレナム部) 9 管内流体用入り口 10 管内流体用出口 11 胴内流体用入り口 12 胴内流体用出口 21 隔離管板 21a 流体挿通穴 22 熱交換室 23 胴内流体用プレナム部(胴内流体用出口プレナム
部) 24 整流用バッフルプレート 24a 流体誘導穴 25 胴継手(溶接継手)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体胴部の中に、管板に開口端部が支持
    された伝熱管が設けられるとともに、本体胴部の端部
    に、管板を覆う水室ケーシングが配される熱交換器であ
    って、本体胴部の途中に、本体胴部の内部を区画しかつ
    複数の流体挿通穴が配された隔離管板と、該隔離管板に
    よって隔離された熱交換室に対して接続状態の胴内流体
    用入り口及び出口とが配されることを特徴とするチュー
    ブ式熱交換器。
  2. 【請求項2】 管板にU字状伝熱管が支持されるととも
    に、水室ケーシングの内部に配した仕切板によって各U
    字状伝熱管の両開口に対して個々に連通状態の入り口プ
    レナム部と出口プレナム部とが形成されることを特徴と
    する請求項1記載のチューブ式熱交換器。
  3. 【請求項3】 本体胴部の中に、熱交換室を複数に区画
    するとともに胴内流体を分割状態で挿通させる流体誘導
    穴を明けた整流用バッフルプレートが配されることを特
    徴とする請求項1または2記載のチューブ式熱交換器。
JP10966293A 1993-05-11 1993-05-11 チューブ式熱交換器 Withdrawn JPH06323766A (ja)

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JPH06323766A true JPH06323766A (ja) 1994-11-25

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103424010A (zh) * 2013-08-19 2013-12-04 华南理工大学 一种新型叠片式纵向流换热器
KR20180099836A (ko) * 2016-02-08 2018-09-05 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 U 튜브 열 교환기
JP2019521308A (ja) * 2016-07-19 2019-07-25 ルマス テクノロジー インコーポレイテッド フィード・エフルエント熱交換器

Cited By (4)

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US10627166B2 (en) 2016-02-08 2020-04-21 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. U-tube heat exchanger
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