JPH0660795B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

Info

Publication number
JPH0660795B2
JPH0660795B2 JP59041334A JP4133484A JPH0660795B2 JP H0660795 B2 JPH0660795 B2 JP H0660795B2 JP 59041334 A JP59041334 A JP 59041334A JP 4133484 A JP4133484 A JP 4133484A JP H0660795 B2 JPH0660795 B2 JP H0660795B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
pipe
heat transfer
fluid
heat exchanger
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
JP59041334A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60186691A (ja
Inventor
忠 小倉
昌之 安田
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.)
Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
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 Noritake Co Ltd filed Critical Noritake Co Ltd
Priority to JP59041334A priority Critical patent/JPH0660795B2/ja
Publication of JPS60186691A publication Critical patent/JPS60186691A/ja
Publication of JPH0660795B2 publication Critical patent/JPH0660795B2/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
    • F28D7/16Heat-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 being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163Heat-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 being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1638Heat-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 being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing with particular pattern of flow or the heat exchange medium flowing inside the conduits assemblies, e.g. change of flow direction from one conduit assembly to another one
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は温度の変化並びに剪断力の影響に伴って粘性が
大きく変化する高粘性流体を加熱又は冷却するための多
管式熱交換器又は反応器に関するもである。
(従来の技術) 従来の多管式熱交換器の1例を第1図に示す。第1図に
おいて熱交換されるべき流体は入口1より流入し、本体
(胴体)12内に配置された複数の伝熱管2内での管壁か
らの伝熱により加熱(又は冷却)され、出口3より流出
し、一方熱媒体は入口4より流入し出口5より流出する
ようになっている。
多管式熱交換器では伝熱効率を増すために胴側あるいは
管内流体の器内を通過する回数を適当に定める必要があ
るが、この通過数を回流数(パス数)と呼ぶ。第2図に
第1図の多管式熱交換器の管内流体の各パス数を得るた
めの管側仕切板の配列例を示す。
(発明が解決しようとする課題) 従来のこの多管式熱交換器では、管内流体の粘性が低
く、温度や剪断力の変化に伴って粘性が大きく変化しな
い場合には、偏流の発生は無く、圧力損失も少ないので
問題は無いが、高粘性の流体で、その粘性が温度や剪断
力の変化に伴って大きく変化する場合は以下の如く問題
が発生する。
管内流体を冷却する場合、冷却伝熱量は管内流体の滞留
時間で決定されるので、管内流体の流速が遅い程よく冷
却される。
温度の低下とともに大きく粘性が増加する流体の場合、
冷却された管内流体は粘性の増大により、流動抵抗が増
大し流速が低下し、流速が低下すれば更に冷却されると
いう繰り返しにより、管群の圧力均衡が保てなくなり一
部の管だけしか流体が流れないという偏流を生ずる欠点
がある。
又逆に管内流体を加熱する場合も、温度の上昇とともに
大きく粘性が低下する流体においては、加熱された管内
流体は粘性が低下し、又剪断力を受けると更に粘性の低
下が増長されるという理由で管群の圧力均衡が保てなく
なり、やはり偏流を生ずる欠点がある。
本発明は、温度や剪断力の変化に伴って粘性が大きく変
化する流体を多管式熱交換器により加熱又は冷却する場
合、及び多管式熱交換器を反応器として重合反応のよう
な反応を行なわせる場合に、従来の熱交換器で発生する
上記欠点を除去する熱交換器を提供することを目的とす
る。
また、高粘性の流体であって、その粘性が温度や剪断力
の変化に伴って大きく変化するものには、種々様々の流
体があり、その粘性の変化率も一定ではなく、かなりの
幅がある。そのため、各々の高粘性流体に応じて各パス
間の伝熱管の総横断面積の比率を定める必要がある。
しかし、従来の熱交換器は構造が複雑であり、種々の高
粘性流体に対応できるように、各パス間の伝熱管の総横
断面積の比率を変更しようとしても、前記比率を容易に
変更できる構造ではなく、また、その製造も容易では無
かった。
本発明は、従来の熱交換器のかかる問題点を解消する熱
交換器の提供をも目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、次の熱交換器により上記目的を達成す
ることができる。
端面を構成する両端板を有する本体と、いずれの管端も
該両端板の外側に突出しないように管端を該両端板の貫
通孔に嵌着した多数の伝熱管群から成る多管式熱交換ユ
ニットと、 該両端板にシール材を介して密接され、該伝熱管群の管
端に連通する貫通孔を有する一対の外フランジと、 該外フランジ各外側に配設され、所定数の管群を集合連
通させて画成される接続室とを有し、 前記シール材は、各パスに属する管群と他の隣接パスの
管群との間をシールすると共に同一パスの管端を連通さ
せ、 管群は流路方向が交互に異なる複数のパスを形成するよ
うに、かつ、各パスの伝熱管の総横断面積がパス段間に
おいて段階的に順次減少又は増加するように、該接続室
を形成する ことを特徴とする熱交換器。
好ましくは、管群により複数の同心状のパスを形成する
よう各接続室を同心状に配列し、シール材は、同心状の
シール材として、各パスに属する管群と他の隣接パスの
管群との間のシールを行なうよう配設する。
(好適な実施態様) シール材は、各パスに属する伝熱管ごとに設けることが
でき、また、1つの伝熱管ごとに設けることができ、さ
らに、全ての伝熱管を包囲するように最外周側に設ける
こともできる。
伝熱管群は、両端板間に平行に配列する。
伝熱管群の管端に連通する外フランジの貫通孔は、同心
状に配置することができる。
外フランジの外側には、好ましくは、環状の接続室を形
成する。同一パスに属する内側の管群と、そのすぐ外側
の他のパスに属する管群は同心状に形成された外フラン
ジの貫通孔、さらにはこれらを集合連通させる接続室を
介して順次連通する。
最内側の管群より流入した熱交換されるべき流体は対向
側に位置する外フランジの外側に形成された接続室を介
してすぐ外のパスに属する管群へ180゜反転して流入し、
さらに、その外フランジの対向側に位置する外フランジ
の外側に形成された接続室を介してより外側にあるパス
に属する管群へと移行する。
両端板を有する本体は、入口と出口を有し、一方の入口
より流入した熱媒体はこれら管群の間を通って他の出口
より流出する。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第3図は管内流体を冷却する場合の多管式熱交換器の実
施例を示す。
入口1側の管群の中心を基準にして全管のうちの一部の
ある一定本数の管群2aだけから被冷却流体が入り(1
パス)、出口3側の管群2aより流出した流体は180゜反
転し、流体が流出した管群2aの数よりある一定の割合
で多い本数(管内流体を加熱する場合はある一定の割合
で少い本数、以下同じ)の管群2aの外周の管群2bに
入り(2パス)、入口1側に戻ってきた流体は再び180゜
反転し、流体が流出した管群2bの数よりある一定の割
合で多い本数の管群2bの外周の管群2cに入り(3パ
ス)出口3から流出する。出口3は、伝熱管群の管端に
連通する外フランジ貫通孔群の一部であって、接続室に
連通していない。
本例では3パスを示しているが、以下4パス、5パスと
適当なパス数迄増加は可能である。
一方熱媒体は入口4から流入し出口5から流出する。
第4図は第3図の多管式熱交換器の管内流体の出入口の
仕切方法を示すA及びB方向矢視図である。
入口1側フランジ6(多管式熱交換ユニットの端板)及
び出口3側フランジ7(外フランジ)のシール8の配列
は同心多角形配列又は同心円配列がある。
シール8、9は本例ではOリングを採用しており、入口
1、出口3側各々交互にOリングをOリング溝に嵌入す
ることにより仕切を形成し所定のパス数を得ている。
又、第4図は単に仕切方法を示したにすぎず、伝熱管群
については一部省略している。尚、同図において、 は流体が流入する入口側、印は流体が流出する出口側
を夫々示している。
第5図は本発明とは異なる他の仕切方法の参考例を示す
多管式熱交換器の断面図及びA方向矢視図である。
本例で示す如く、全面ガスケット10、11によるシール法
は、全ての伝熱管を各管ごとにシールするものであり、
前記ガスケットは同一パス内の伝熱管の管端を連通させ
るものではなく、本発明におけるシール材ではない。
第6図は管内流体を加熱する場合の多管式熱交換器の実
施例の断面図である。
(発明の効果) 以下本発明の作用と効果について説明する。
トマトペーストや味噌のような非ニュートン流体を冷却
する場合、剪断速度および温度が低下すると粘性が急激
に増加するので、従来の多管式熱交換器で冷却する場合
は前述した如く偏流が発生し所定の温度まで冷却するこ
とができない。
本発明の熱交換器によれば、高温で粘性の低い流体を冷
却する場合、伝熱管の総横断面積が順次増加するパスを
通過させるので、流速の低下は少なく管内での滞留時間
の増加も少ないため冷却ムラが少なく偏流の発生が防止
される。
又剪断速度も大きくなるので粘性は更に低下し、圧力損
失の増加も抑えることができる。
第3図に示すように、出口側の1パス目の管群を流出し
た流体180゜反転し2パス目の管群に流入する。
1パス目の管群で冷却され温度が低下した分だけ管内流
体は粘度が上昇するが、2パス目の管群は1パス目の管
群に比して本数が一定の割合で増加しているので、流速
が遅くなり圧力損失の増加を抑制することができる。
また冷却ムラも少なくなり偏流の発生も防止される。こ
の様に1パス、2パス、3パス、……と段階的に偏流が
起きない程度の範囲で冷却を行ない、それに従って通過
する各パス管群の本数すなわち横断面積も増加するので
圧力損失の増加も防ぎながら所定の温度まで流体を冷却
することができる。
また、複数の同心状パスを形成する場合には、熱交換を
充分に行なうことができることは勿論、徐々に熱交換が
なされ、この点からも偏流が生じにくい。なお、同心状
でない場合、管内流体の流れが反転する部位(次のパス
へ移行する部位)で流路に遠近を生じ、粘性流体は近い
所に流れ易いが一方遠い所に流れにくいことからショー
トパスによる偏流が起きてしまうが、本発明において同
心状パスにすれば、このショートパスによる偏流をも極
力防止できる。更に、同心状パスにする場合には、複数
の折返しパスを短い長さに配置できるので、パス断面積
を順次増大(又は減少)させつつ併せてコンパクトに構
成できる利点もある。
非ニュートン流体を加熱する場合にも、数パスの形成に
より順次管群の本数を減少させて管内流体の流速を段階
的に増加させ粘度の低下を図り偏流の発生を防止する。
又従来の熱交換器をポリスチレンのようなポリマーの重
合反応用の管型の多管式反応器として使用する場合、反
応が進行すると液の粘性が極端に高くなり、又反応ムラ
が少しでも起きると偏流が発生し、所定の反応が行なわ
れないことが多いが、本発明に係る装置では、粘性が極
端に高くなることもなく、偏流も生じ難いので、反応は
一様に進行する。
さらに、本発明の熱交換器は、所定数の管群を集合連通
させる接続室を外側に配設した外フランジを、多管式熱
交換ユニットの両端板にシール材を介して密接させてい
るので、該熱交換ユニットと外フランジ間の着脱が容易
であり、隣接するパス間をシールするシール材及び、該
シール材によって定められた隣接パスの間を接続するよ
うに配列を変更した接続室を配設した外フランジに交換
するだけで、容易にパス数、各パスに使用する伝熱管、
各パスの伝熱管の総横断面積(即ち、各パス間の伝熱管
の総横断面積の比率)を自由に変更することができる。
その上、本発明の熱交換器は、多管式熱交換ユニットに
基づいてその応用範囲を拡げることができる。即ち、多
管式熱交換ユニットは、構造が単純なので、容易に量産
することができるものである。かかる多管式熱交換ユニ
ットに、所定数の管群を集合連通させる接続室を外側に
配設した外フランジとシール材とを組合せることによっ
て、パス数、各パスの伝熱管の総横断面積を自由に設計
変更できるので、発注者の仕様に合わせた熱交換器を迅
速に提供することができると共に、多品種少量生産にも
容易に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の多管式熱交換器の1例の断面図、第2図
は第1図の多管式熱交換器の管側仕切板の配列例を示す
矢視図、第3図は管内流体を冷却する場合の本発明の実
施例の多管式熱交換器の断面図、第4図は第3図の多管
式熱交換器の管内流体の出入口の仕切方法を示す矢視
図、第5図は本発明とは異なる他の仕切方法の参考例を
示す多管式熱交換器の断面図及び矢視図、第6図は管内
流体を加熱する場合の本発明の実施例の多管式熱交換器
の断面図である。 2a、2b、2c……一定の割合で多い又は少い本数の
伝熱管 8、9……Oリング 10、11……ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−192790(JP,A) 特開 昭53−14446(JP,A) 特開 昭51−53(JP,A) 特開 昭55−28476(JP,A) 特公 昭54−537(JP,B1) 実公 昭35−14874(JP,Y1)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】端面を構成する両端板を有する本体と、い
    ずれの管端も該両端板の外側に突出しないように管端を
    該両端板の貫通孔に嵌着した多数の伝熱管群から成る多
    管式熱交換ユニットと、 該両端板にシール材を介して密接され、該伝熱管群の管
    端に連通する貫通孔を有する一対の外フランジと、 該外フランジ各外側に配設され、所定数の管群を集合連
    通させて画成される接続室とを有し、 前記シール材は、各パスに属する管群と他の隣接パスの
    管群との間をシールすると共に同一パス内の管端を連通
    させ、 管群は流路方向が交互に異なる複数のパスを形成するよ
    うに、かつ、各パスの伝熱管の総横断面積がパス段間に
    おいて段階的に順次減少又は増加するように、該接続室
    を形成する ことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】管群により複数の同心状のパスを形成する
    よう各接続室を同心状に配列し、前記シール材は、同心
    状のシール材として配設されることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の熱交換器。
JP59041334A 1984-03-06 1984-03-06 熱交換器 Expired - Fee Related JPH0660795B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59041334A JPH0660795B2 (ja) 1984-03-06 1984-03-06 熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59041334A JPH0660795B2 (ja) 1984-03-06 1984-03-06 熱交換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60186691A JPS60186691A (ja) 1985-09-24
JPH0660795B2 true JPH0660795B2 (ja) 1994-08-10

Family

ID=12605620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59041334A Expired - Fee Related JPH0660795B2 (ja) 1984-03-06 1984-03-06 熱交換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0660795B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1323363C (en) * 1989-08-24 1993-10-19 Gordon M. Cameron Tube layout for heat exchanger
US7213639B2 (en) * 2005-03-16 2007-05-08 Detroit Diesel Coporation Heat exchanger exhaust gas recirculation cooler
CN100416208C (zh) * 2005-12-31 2008-09-03 西安华广电站锅炉有限公司 节能模块腔式换热器
EP3407001A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-28 ALFA LAVAL OLMI S.p.A. Shell-and-tube equipment with bypass

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5314446A (en) * 1976-07-26 1978-02-09 Hitachi Metals Ltd Gas cooler
AU534296B2 (en) * 1981-03-09 1984-01-19 Roach Heat Exchangers P/L. Shell and tube heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60186691A (ja) 1985-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6349465B2 (ja) 円弧状板型熱交換器
AU2008274616B2 (en) Heat exchanger
US3483920A (en) Heat exchangers
US4440217A (en) Counterflow heat exchanger
US2405722A (en) Heat exchange structure
SU960522A2 (ru) Трубчато-пластинчатый теплообменник
ITMI951001A1 (it) Scambiatore di calore
JP3298189B2 (ja) 多管式熱交換器
EP0221049B1 (en) A heat exchanger
JPH0961071A (ja) 熱交換器
JPH0660795B2 (ja) 熱交換器
CN210051186U (zh) 三介质换热器
CN110030846A (zh) 三介质换热器
Kraus Heat exchangers
CN208366118U (zh) 一种双管板换热器
JPS6334489A (ja) 熱交換器
JP2512471Y2 (ja) 車両用熱交換器
CN104457343A (zh) 一种筒状弧形换热板式换热装置
JPH0684167U (ja) 熱交換器
RU2094726C1 (ru) Пластинчатый теплообменник
JPH02171591A (ja) 積層形熱交換器
CN1400448A (zh) 内外双流道翅片管及使用翅片管的换热器
KR200174109Y1 (ko) 열교환기
JPS61291894A (ja) 熱交換器用襞付管及びそれを用いた熱交換器
RU2011945C1 (ru) Многоходовой теплообменник

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees