JPH0658198B2 - シェルチューブ熱交換器 - Google Patents

シェルチューブ熱交換器

Info

Publication number
JPH0658198B2
JPH0658198B2 JP6734988A JP6734988A JPH0658198B2 JP H0658198 B2 JPH0658198 B2 JP H0658198B2 JP 6734988 A JP6734988 A JP 6734988A JP 6734988 A JP6734988 A JP 6734988A JP H0658198 B2 JPH0658198 B2 JP H0658198B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
medium
tube
shell
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6734988A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01244286A (ja
Inventor
健一 橋詰
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6734988A priority Critical patent/JPH0658198B2/ja
Publication of JPH01244286A publication Critical patent/JPH01244286A/ja
Publication of JPH0658198B2 publication Critical patent/JPH0658198B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • F28D7/005Heat-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 for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、伝熱管の管軸を水平にした横置形のシェルチ
ューブ熱交換器に係り、特に気液二相状態の媒体を扱う
場合に適するよう媒体入口部の構造を改良したシェルチ
ューブ熱交換器に関する。
(従来の技術) シェルチューブ熱交換器は、シェル内に複数の伝熱管を
収容配置してなり、通常、大型のシェルチューブ熱交換
器はその伝熱管を水平にした横置の状態で設置される。
しかしながら、この横置形のシェルチューブ熱交換器に
あっては、伝熱管内に流れる媒体の入口条件が気液二相
状態となる場合には、各伝熱管内に媒体が均等には分配
されず、伝熱性能が低下するという問題があった。
これを第5図に示した横置形のシェルチューブ熱交換に
より説明する。図示するように、複数の伝熱管1はシェ
ル2内に水平に収容配置され、端部が管板3に固定され
ている。またシェル2の端部には管板3と対向した媒体
入口ノズル5を有する媒体入口ヘッダ6が接続されてい
る。
このようなシェルチューブ熱交換器においては、気液二
相状態の媒体Aが媒体入口ノズル5から媒体入口ヘッダ
6内に流入すると、重力の作用で液相Lが媒体入口ヘッ
ダ6内の下部に流れこむことから、結果として下部の伝
熱管1には主に液相Lが、上部の伝熱管1には主に気相
Gが流入することとになる。したがって、各伝熱管1に
は媒体が均等に流れないことから、伝熱性能の低下を招
いていた。
なお、このような媒体の不均等な配分を緩和するため
に、例えば特開昭61−250493号公報に示される
ように媒体入口ヘッダ内にバッフル板を配置したシェル
チューブ熱交換器が提案されている。しかし、この熱交
換器にあっては、液相を上部の伝熱管に到達させること
はできても、やはり気液二相状態の媒体を各伝熱管に均
等に流入されることは困難であった。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の横置形のシェルチューブ熱交換器にあ
っては、気液二相状態の媒体を伝熱管に均等に流入させ
ることが困難であり、このため伝熱性能の低下を招いて
いた。
本発明は、このような課題を解決し、気液二相状態の媒
体を水平の複数の伝熱管に略均等に流入させることがで
き、伝熱性能の低下を防止することができるシェルチュ
ーブ熱交換器を提供することを目的とする。
[発明の構成] (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は、熱源流体を流すシ
ェル内に、気液二相状態の媒体を流す複数の伝熱管を実
質的に水平に配置したシェルチューブ熱交換器におい
て、前記伝熱管の媒体入口部を上方に曲げて形成し、こ
の媒体入口部に媒体を気相と自由液面を有する液相とに
分離してからそれぞれの伝熱管に供給する二相分流機構
を設けたものである。
(作用) 伝熱管の媒体入口部が上方に曲げて形成されているた
め、媒体入口部には伝熱管の管軸と交差する媒体の自由
液面が形成される。
このように二相分流機構によって媒体を気相と液相とに
分離し、媒体入口部に伝熱管の管軸と交差する媒体の自
由液面を形成することができ、媒体の気相および液相を
各伝熱管内に均等に配分することも可能となる。よっ
て、伝熱性能の低下が防止される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
横置形のシェルチューブ熱交換器を示す第1図におい
て、1は水平の円筒状シェル2内にその長手方向に沿っ
て管軸が水平になるように配置された複数の伝熱管であ
り、これら伝熱管1の媒体入口部20が垂直上方に曲げ
て形成されている。伝熱管1の媒体入口部20に位置し
たシェル2の端部もその伝熱管1に沿って垂直上方に曲
げて形成されており、その上端部には水平管板3が固定
され、シェル2の他端には垂直の管板4が固定されてい
る。
垂直に曲げて形成された伝熱管1の媒体入口部20は上
記水平の管板3を貫通して上方に突出した状態で固定さ
れ、伝熱管1のの媒体出口部21は上記垂直の管板4に
固定されている。そして、水平の管板3の上部には側部
に媒体入口ノズル5を有する媒体入口ヘッダ6が伝熱管
1の媒体入口部20を覆うように接続され、この媒体入
口ヘッダ6内には媒体Aが導入された場合、水平の管板
3より突出した伝熱管1と直交する媒体Aの液相Lの自
由液面22が形成されるようになっている。
伝熱管1の媒体入口部20は媒体Aの液相Lの自由液面
22より上方に突出され、媒体Aの気相Gが流入できる
ようになっている。また、媒体Aの液相Lの自由液面2
2により下方の伝熱管1には媒体Aの液相Lを伝熱管1
内に流入させるための小孔8が形成されている。更に、
媒体入口ノズル5から流入された気液二相状態の媒体A
を気相Gと液相Lとに分離して安定した液相Lの自由液
面22を形成するために、媒体入口ヘッダ6内における
媒体入口ノズル5近傍にはバッフル板7が垂直に取付け
られている。これら伝熱管1の媒体入口部20の構成お
よびバッフル板7によって媒体Aを気相Gと自由液面2
2とを有する液相Lとに分離するための二相分流機構2
3が構成されている。
垂直の管板4の外側には伝熱管1の媒体出口部21を覆
う媒体出口ヘッダ9が接続され、この媒体出口ヘッダ9
には媒体Aを外部へ流出させるための媒体出口ノズル1
0が形成されている。シェル2の媒体出口側にはシェル
2内に熱源流体Bを流入させるための流体入口ノズル2
4が、媒体入口側には流体出口ノズル25が形成されて
いる。
次に本実施例の作用を述べる。
気液二相状態の媒体Aは媒体入口ノズル5から媒体入口
ヘッダ6内に流入し、バッフル板7の作用で気相Gは上
方へ、液相Lは下方へと分離され、液相Lは管板3の上
に自由液面22を形成した後、伝熱管1の各小孔8から
各伝熱管1内に流入する。
一方気相Gは伝熱管1の上端部(媒体入口部)20から
各伝熱管1内に流入する。そして、この気相Gと液相L
とは各伝熱管1内を流れてシェル2内を流れる熱源流体
BBと熱交換された後、媒体出口ヘッダ9から媒体出口
ノズル10を通って流出する。
このように媒体入口ヘッダ6内のバッフル板7と伝熱管
1の小孔8などからなる二相分流機構23により気液二
相状態の媒体を各伝熱管1内に均等に配分することがで
きるので、伝熱性能の低下を防止することができる。
第2図〜第4図は本発明の他の実施例を示したものであ
る。図示するように前記実施例と同様に構成された第1
のシェルチューブ熱交換器11の側部にはこれと平行に
第2のシェルチューブ熱交換器12が配置されている。
第2のシェルチューブ熱交換器12は水平円筒状の第2
のシェル26内にその長手方向に沿って管軸が水平にな
るよう複数の第2の伝熱管27を配置し、これら伝熱管
27の両端部を管板28,29に固定したもので、第1
のシェルチューブ熱交換器1とは逆にシェル26内に媒
体Aが、伝熱管27内に熱源流体Bがそれぞれ流される
ようになっている。シェル26の一端には媒体出口ノズ
ル13が形成されると共に熱源流体入口ノズル30を有
する熱源流体入口ヘッダ31が接続され、その媒体出口
ノズル13は第1のシェルチューブ熱交換器11の媒体
入口ノズル5に、熱源流体入口ノズル30は熱源流体接
続配管14を介して第1のシェルチューブ熱交換器11
の熱源流体出口ノズル25にそれぞれ接続されている。
シェル26の他端には媒体入口ノズル15が形成される
と共に、熱源流体出口ノズル32を有する熱源流体出口
ヘッダ33が接続されている。
次にこのように構成された複合形シェルチューブ熱交換
器を媒体の蒸発器として使用する場合の作用を述べる。
気液二相状態あるいは液単相状態にある媒体Aは第2の
シェルチューブ熱交換器12の媒体入口ノズル15から
シェル26内(伝熱管27の外部)に流入し、伝熱管2
7内を流れる熱源流体Bによって加熱されて流れながら
蒸発する。そして、気液二相状態なった媒体Aは第2の
シェルチューブ熱交換器12から媒体出口ノズル13、
媒体入口ノズル5を通って第1のシェルチューブ熱交換
器11の伝熱管11内にその二相分流機構23により均
等に配分されて流入し、ここではシェル2内を流れる熱
源流体Bによって更に加熱されて蒸発し、完全に蒸気と
なって媒体出口ノズル10から流出する。このように媒
体Aの蒸気量の少ない蒸発の前半には媒体Aが伝熱管2
7の外部を流れるので、外周壁にフイン等の各種の伝熱
促進加工を施した高性能伝熱管を利用することができ、
媒体Aの蒸気量が多くなる蒸発の後半には媒体Aが伝熱
管1の内部を流れるので、ドライアウトによる伝熱性能
の低下を防止することができる。
上記複合形シェルチューブ熱交換器は媒体が非共沸混合
媒体であるときには凝縮器として利用することもでき
る。この場合、蒸気量が多い凝縮の前半には上記蒸発の
場合と同様に各種の高性能伝熱管を利用することができ
る。凝縮液量が増して蒸気流速が低下すると、非共沸混
合媒体では凝縮しにくい成分の蒸気がシェル内に滞留し
て熱交換器の伝熱性能の低下を招き易い。しかしなが
ら、本実施例のように気液二相状態の媒体を第1のシェ
ルチューブ熱交換器11の伝熱管1内に流入させるの
で、シェル内と異なり、凝縮しにくい成分が滞留するこ
とはなく、したがって伝熱性能の低下を防止することが
できる。
このように複合型シェルチューブ熱交換器によれば高性
能な蒸発器あるいは凝縮器を実現することができる。
実施例では二相分流機構23がバッフル板7と伝熱管1
の小孔8などから構成されているが、二相分流機構23
としては実施例のものに限らず、種々のものが利用可能
である。例えば、媒体入口ヘッダ6内に安定した媒体A
の液相Lの自由液面22を形成することができるものな
ら、必ずしもバッフル板7は必要とされないし、液相L
の自由液面22に伝熱管1の上端部を位置させてその上
端部から液相Lと気相Gを流入させるようにすれば、必
ずしも伝熱管1の小孔8は必要とされない。
伝熱管1の入口部は必ずしも垂直である必要はなく、多
少傾斜させることもできる。
熱源流体Bが伝熱管1に直交して流れるものである場合
には、小孔8の数や大きさを伝熱管1毎に異ならせ、伝
熱管1内を流れる媒体の量を異ならせることもできる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明によれば、実質的
に水平の伝熱管の媒体入口部を上方に曲げて形成してい
ることから、その媒体入口部に伝熱管の管軸と交差する
媒体の自由液面を形成することが可能となり、媒体入口
ヘッダ内に種々の構成の二相分流機構を設けることがで
き、媒体の気相および液相を各伝熱管内に均等に配分す
ることもでき、よって伝熱性能の低下を防止することが
できる。
また、このシェルチューブ熱交換器に媒体が伝熱管の外
部(シェル側)を流れる第2のシェルチューブ熱交換器
を接続すれば蒸発器あるいは凝縮器としてより一層の効
果を発揮する。すなわち、蒸発器の場合には高性能伝熱
管を用いてしかもドライアウトによる蒸発伝熱性能の低
下を防止でき、非共沸混合媒体使用の凝縮器の場合には
高性能伝熱管を用いてしかも凝縮しにくい成分の蒸気の
滞留を防止できるから結果的に高性能な蒸発器あるいは
凝縮器を実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るシェルチューブ熱交換器の一実施
例を示す断面図、第2図は本発明の他の実施例を示す平
面図、第3図は第2図のX−X線矢視断面図、第4図は
第2図のY−Y線矢視図、第5図は従来のシェルチュー
ブ熱交換器を示す断面図である。 1……伝熱管、2……シェル 20……媒体入口部、23……二相分流機構 26……第2のシェル、27……第2の伝熱管 A……媒体、B……熱源流体 G……気相、L……液相

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱源流体を流すシェル内に、気液二相状態
    の媒体を流す複数の伝熱管を実質的に水平に配置したシ
    ェルチューブ熱交換器において、前記伝熱管の媒体入口
    部を上方に曲げて形成し、この媒体入口部に媒体を気相
    と自由液面を有する液相とに分離してからそれぞれの伝
    熱管に供給する二相分流機構を設けたことを特徴とする
    シェルチューブ熱交換器。
  2. 【請求項2】前記二相分流機構に第2の伝熱管を有する
    第2のシェルを接続し、熱源流体を前記第2の伝熱管の
    内部に流すと共に媒体が第2の伝熱管の外部を流れて二
    相分流機構に流れ込むことを特徴とする請求項1記載の
    シェルチューブ熱交換器。
JP6734988A 1988-03-23 1988-03-23 シェルチューブ熱交換器 Expired - Fee Related JPH0658198B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6734988A JPH0658198B2 (ja) 1988-03-23 1988-03-23 シェルチューブ熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6734988A JPH0658198B2 (ja) 1988-03-23 1988-03-23 シェルチューブ熱交換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01244286A JPH01244286A (ja) 1989-09-28
JPH0658198B2 true JPH0658198B2 (ja) 1994-08-03

Family

ID=13342452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6734988A Expired - Fee Related JPH0658198B2 (ja) 1988-03-23 1988-03-23 シェルチューブ熱交換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0658198B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100720714B1 (ko) * 2006-06-23 2007-05-21 (주)경진티알엠 쉘-튜브 이단 열교환기를 갖는 대용량 히트펌프 장치
GB2518513B (en) * 2014-08-08 2016-07-13 Kan Chung Hoi A heat exchanger system
CN104236174B (zh) * 2014-09-25 2016-04-06 天津商业大学 管内高液体润湿流动换热的壳管式蒸发器
CN109520330B (zh) * 2017-09-19 2021-02-26 杭州三花研究院有限公司 换热器及换热系统
JP2022021679A (ja) * 2020-07-22 2022-02-03 中山エンジニヤリング株式会社 熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01244286A (ja) 1989-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4434112A (en) Heat transfer surface with increased liquid to air evaporative heat exchange
JPH10176874A (ja) 熱交換器
US4567736A (en) Absorption heat pump
JP4199125B2 (ja) 内部熱交換型蒸留塔
JPS61119956A (ja) 吸収冷凍システムのための復熱装置
JP2003302123A (ja) 熱交換器
JPH0658198B2 (ja) シェルチューブ熱交換器
JPS61107098A (ja) フイン付きパイプを具える熱交換器
EP0351247A2 (en) Recovery of heat from flue gases
JPS6338864B2 (ja)
TW202403247A (zh) 降膜式蒸發器
JPH04186070A (ja) 熱交換装置
JPS59191894A (ja) 熱交換器
JPH08200886A (ja) 空調用熱交換器
CN209596591U (zh) 一种受力均匀的再沸器
US4337825A (en) Heat pipe manifold heat exchanger
JP2636399B2 (ja) 熱交換器
JPS5919888Y2 (ja) オ−プンタイプ熱交換器
JPS5919879Y2 (ja) オ−プンラツクタイプ熱交換器
JPH11351506A (ja) 流体混合分配装置
JPH0133985Y2 (ja)
JPS6142072Y2 (ja)
JPH0619972Y2 (ja) 横置プレートフィン型蒸発器
JPS5919877Y2 (ja) オ−プンラツクタイプ熱交換器
JPS5919878Y2 (ja) オ−プンラツクタイプ熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees