JPH07190644A - 熱交換器の作動方法 - Google Patents
熱交換器の作動方法Info
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- JPH07190644A JPH07190644A JP6271529A JP27152994A JPH07190644A JP H07190644 A JPH07190644 A JP H07190644A JP 6271529 A JP6271529 A JP 6271529A JP 27152994 A JP27152994 A JP 27152994A JP H07190644 A JPH07190644 A JP H07190644A
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- heat exchanger
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- gas stream
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
-
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 凝縮性成分を含む高温のガス流によって熱交
換器を作動させる方法を提供する。 【構成】 凝縮性成分を含む高温のガス流（１）をその
入口温度ＴEと比較して低温の、詳細には、高温のガス
流（１）の露点温度ＴTよりも低温の、温度Ｔの障害物
（３）で複数の副流（４）に分割すると共に冷却する。
副流（４）は障害物（３）を離れた後に互いに合流し、
合流した副流の中心部（８）のところで温度Ｔを有する
別の障害物（３）によって他の副流（６）に分割される
と共に冷却される。この手順は、熱交換器（２）を離れ
る高温のガス流（７）の出口温度ＴAが２００℃乃至６
０℃になるまで、好ましくは１２０℃乃至８０℃になる
まで繰り返される。
換器を作動させる方法を提供する。 【構成】 凝縮性成分を含む高温のガス流（１）をその
入口温度ＴEと比較して低温の、詳細には、高温のガス
流（１）の露点温度ＴTよりも低温の、温度Ｔの障害物
（３）で複数の副流（４）に分割すると共に冷却する。
副流（４）は障害物（３）を離れた後に互いに合流し、
合流した副流の中心部（８）のところで温度Ｔを有する
別の障害物（３）によって他の副流（６）に分割される
と共に冷却される。この手順は、熱交換器（２）を離れ
る高温のガス流（７）の出口温度ＴAが２００℃乃至６
０℃になるまで、好ましくは１２０℃乃至８０℃になる
まで繰り返される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、凝縮性成分を含む高温
のガス流で熱交換器を作動する方法に関するものであ
る。
のガス流で熱交換器を作動する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】こうした種類の方法は周知である。いわ
ゆる熱工学を使用するこれらの方法では、熱交換器に又
は廃ガスを導出するためのシステム内に凝縮物が形成さ
れることによって腐蝕を生じることを回避するため、適
当な作動手順によって温度が露点以下にならないように
している。この技術では、凝縮性成分の含有量（例え
ば、天然ガスＬを燃焼させた場合には約１１％、暖房用
燃料油ＥＬを燃焼させた場合には約６％）に応じて変化
する、高温ガス内に貯えられたかなり大きい潜熱と関係
なしに熱交換を行う必要がある。
ゆる熱工学を使用するこれらの方法では、熱交換器に又
は廃ガスを導出するためのシステム内に凝縮物が形成さ
れることによって腐蝕を生じることを回避するため、適
当な作動手順によって温度が露点以下にならないように
している。この技術では、凝縮性成分の含有量（例え
ば、天然ガスＬを燃焼させた場合には約１１％、暖房用
燃料油ＥＬを燃焼させた場合には約６％）に応じて変化
する、高温ガス内に貯えられたかなり大きい潜熱と関係
なしに熱交換を行う必要がある。
【０００３】いわゆる有効な熱技術である別の方法によ
って、高温ガス中に存在する潜熱を実質的に利用しよう
とする試みがなされた。この方法では、高温ガスをその
露点以下に冷却する。熱交換器に進入する際の高温ガス
の組成に基づいて、天然ガスＬについての露点は約５７
℃であり、暖房用燃料油ＥＬについての露点は約４８℃
である。
って、高温ガス中に存在する潜熱を実質的に利用しよう
とする試みがなされた。この方法では、高温ガスをその
露点以下に冷却する。熱交換器に進入する際の高温ガス
の組成に基づいて、天然ガスＬについての露点は約５７
℃であり、暖房用燃料油ＥＬについての露点は約４８℃
である。
【０００４】本質的には水である形成された凝縮物は、
とりわけ、亜硫酸、亜硝酸、及び炭酸のような汚染物を
含み、これによって、凝縮物はかなり酸性になる。酸性
度は、主要なエネルギの種類（石油、ガス、産業用ガ
ス、処理ガス、等）に応じて１．５＜ｐｈ＜５．５で変
化する。
とりわけ、亜硫酸、亜硝酸、及び炭酸のような汚染物を
含み、これによって、凝縮物はかなり酸性になる。酸性
度は、主要なエネルギの種類（石油、ガス、産業用ガ
ス、処理ガス、等）に応じて１．５＜ｐｈ＜５．５で変
化する。
【０００５】一般的には、熱交換器内での凝縮は完全で
ないため、冷却された高温ガスは凝縮性成分を含んでお
り、これが廃ガスを導出するためのシステムに進入す
る。かくして、この方法では、凝縮物による腐蝕損傷を
阻止するため、熱交換器ばかりでなく廃ガスを導出する
ためのシステムをも耐酸性にしなければならない。
ないため、冷却された高温ガスは凝縮性成分を含んでお
り、これが廃ガスを導出するためのシステムに進入す
る。かくして、この方法では、凝縮物による腐蝕損傷を
阻止するため、熱交換器ばかりでなく廃ガスを導出する
ためのシステムをも耐酸性にしなければならない。
【０００６】多くの用途において、特に、発熱量技術に
従って作動している現存のプラントを有効熱技術に従っ
て作動するプラントと交換する場合、システムの価格が
かなり高いものになり、多くの場合、顧客にとって受入
れられる限度を越える。これは、暖房用燃料油を使用し
て作動するプラントについて特にいえることである。暖
房用燃料油は、天然ガスとは異なって脱硫されておら
ず、このため暖房用燃料油から出る凝縮物は天然ガスか
ら出る凝縮物よりもかなり腐蝕性が高い。
従って作動している現存のプラントを有効熱技術に従っ
て作動するプラントと交換する場合、システムの価格が
かなり高いものになり、多くの場合、顧客にとって受入
れられる限度を越える。これは、暖房用燃料油を使用し
て作動するプラントについて特にいえることである。暖
房用燃料油は、天然ガスとは異なって脱硫されておら
ず、このため暖房用燃料油から出る凝縮物は天然ガスか
ら出る凝縮物よりもかなり腐蝕性が高い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした問
題点に解決策を与えるものである。
題点に解決策を与えるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、本願の
冒頭で言及した種類の方法によって達成される。この方
法は、高温のガス流を、その入口温度ＴEと比較して低
温の、詳細には、高温のガス流の露点温度ＴTより低温
の温度Ｔの障害物で副流に分割すると共に冷却し、これ
らの副流が障害物を離れた後に互いに合流させ、合流し
た副流をその中心部のところで別の障害物で他の副流に
分割すると共に冷却する。そして、この手順を熱交換器
を離れる高温のガス流の出口温度ＴAが２００℃乃至６
０℃になるまで、好ましくは１２０℃乃至７０℃になる
まで繰り返す。
冒頭で言及した種類の方法によって達成される。この方
法は、高温のガス流を、その入口温度ＴEと比較して低
温の、詳細には、高温のガス流の露点温度ＴTより低温
の温度Ｔの障害物で副流に分割すると共に冷却し、これ
らの副流が障害物を離れた後に互いに合流させ、合流し
た副流をその中心部のところで別の障害物で他の副流に
分割すると共に冷却する。そして、この手順を熱交換器
を離れる高温のガス流の出口温度ＴAが２００℃乃至６
０℃になるまで、好ましくは１２０℃乃至７０℃になる
まで繰り返す。
【０００９】この方法の利点は、本質的には、耐蝕性で
もなく、耐煤性でもない、従来のスタック（stack）の
交換を行う必要なしに、高温ガスに存在する凝縮エネル
ギの大部分を使用できるということである。かくして得
られた高温ガスの乱流混合及び改善された伝熱によっ
て、高温ガスは、熱交換器への進入時の高温ガスの組成
に基づいて、露点よりもかなり低温にあるときにのみ顕
著な凝縮が起こる程度まで乾燥される。
もなく、耐煤性でもない、従来のスタック（stack）の
交換を行う必要なしに、高温ガスに存在する凝縮エネル
ギの大部分を使用できるということである。かくして得
られた高温ガスの乱流混合及び改善された伝熱によっ
て、高温ガスは、熱交換器への進入時の高温ガスの組成
に基づいて、露点よりもかなり低温にあるときにのみ顕
著な凝縮が起こる程度まで乾燥される。
【００１０】
【実施例】本発明の方法を熱交換器内の流路の概略図で
ある添付図面を参照して以下に例示する。
ある添付図面を参照して以下に例示する。
【００１１】水蒸気を含む１５０℃乃至１４００℃の高
温のガス流１を熱交換器２に通す。熱交換器２内では、
高温のガス流の入口温度ＴEと比べて低温の、特定的に
は高温のガス流１の露点温度ＴT以下の温度Ｔに維持さ
れた障害物３に高温のガス流１が当たる。これらの障害
物は、好ましくは、熱伝導率が高く、粗い表面を有す
る。
温のガス流１を熱交換器２に通す。熱交換器２内では、
高温のガス流の入口温度ＴEと比べて低温の、特定的に
は高温のガス流１の露点温度ＴT以下の温度Ｔに維持さ
れた障害物３に高温のガス流１が当たる。これらの障害
物は、好ましくは、熱伝導率が高く、粗い表面を有す
る。
【００１２】詳細には、障害物の熱伝導率ＴＣは、ＴＣ
≧６０W/mKであり、障害物の粗さＲa は、Ｒa ≧２μｍ
である。高温のガス流１は、障害物３によって二つの副
流４に分割されると共に冷却され、障害物３を離れた
後、隣接した副流４と合流し、これによって新たな副流
５を形成する。
≧６０W/mKであり、障害物の粗さＲa は、Ｒa ≧２μｍ
である。高温のガス流１は、障害物３によって二つの副
流４に分割されると共に冷却され、障害物３を離れた
後、隣接した副流４と合流し、これによって新たな副流
５を形成する。
【００１３】この新たな副流は、その中心部８が障害物
３のところで分割され且つ冷却され、副流６を形成す
る。こうした手順は、熱交換器２を離れる高温のガス流
１の出口温度ＴAが２００℃乃至６０℃、好ましくは１
２０℃乃至６５℃、特に１００℃乃至７０℃になるまで
繰り返される。
３のところで分割され且つ冷却され、副流６を形成す
る。こうした手順は、熱交換器２を離れる高温のガス流
１の出口温度ＴAが２００℃乃至６０℃、好ましくは１
２０℃乃至６５℃、特に１００℃乃至７０℃になるまで
繰り返される。
【００１４】本発明に従って使用できる熱交換器は、Ｄ
Ｅ４０ ２２ ６５４、ＤＥ４２３８ １９０、ＤＥ４
２ ３８ １９１、及びＤＥ４２ ３８ １９２に記載
されている。
Ｅ４０ ２２ ６５４、ＤＥ４２３８ １９０、ＤＥ４
２ ３８ １９１、及びＤＥ４２ ３８ １９２に記載
されている。
【００１５】本発明の方法を使用すると、高温ガス中に
存在する約１０％乃至７０％の水蒸気を、高温ガスの出
口温度が２００℃である場合でも凝縮させることができ
る。本発明に従った作動中、理論的に可能な凝縮性能を
％で計測して最大１００％の凝縮性能が得られる。
存在する約１０％乃至７０％の水蒸気を、高温ガスの出
口温度が２００℃である場合でも凝縮させることができ
る。本発明に従った作動中、理論的に可能な凝縮性能を
％で計測して最大１００％の凝縮性能が得られる。
【００１６】例 珪素−溶浸炭化珪素でできた、幅が３００mmで高さが３
００mmで、深さが１５０mmの、高温ガス側での熱交換器
面積が３．２ｍ2のセラミック製熱交換器を使用する。
この熱交換器は、ＤＥ４２ ３８ １９０に更に詳細に
記載されており、図１に示す構造を有する。
００mmで、深さが１５０mmの、高温ガス側での熱交換器
面積が３．２ｍ2のセラミック製熱交換器を使用する。
この熱交換器は、ＤＥ４２ ３８ １９０に更に詳細に
記載されており、図１に示す構造を有する。
【００１７】熱交換器材料の１００℃での熱伝導率は、
約９０W/mK乃至１００W/mKである。熱交換器内の障害物
の表面粗さＲa は、５μｍ乃至１２μｍの範囲内にある
ように多数の計測値を使用して決定される。冷却水の流
れは、各場合において３ｍ3/hであり、水側に設けられ
たダイバータフードで五回折れ曲がる逆向流をなして導
かれる。
約９０W/mK乃至１００W/mKである。熱交換器内の障害物
の表面粗さＲa は、５μｍ乃至１２μｍの範囲内にある
ように多数の計測値を使用して決定される。冷却水の流
れは、各場合において３ｍ3/hであり、水側に設けられ
たダイバータフードで五回折れ曲がる逆向流をなして導
かれる。
【００１８】高温のガスは、天然ガスＬの廃ガスとして
熱交換器を通って本質的に真っ直ぐ通過する。露点は約
５７℃である。結果的に得られた計測値を表１に示す。
熱交換器を通って本質的に真っ直ぐ通過する。露点は約
５７℃である。結果的に得られた計測値を表１に示す。
【００１９】
【表１】 例１は、冷却水温度が非常に高い、凝縮のない比較例を
示す。例２乃至例６は、計測状態及び有用な熱技術を使
用した結果を示す。例２及び例３では、高温ガスの出口
温度が本発明の温度範囲の外にある。本発明による例４
及び例６は、高温ガスの質量流量がこの熱交換器につい
ては非常に高いにも関わらず凝縮性能が比較的高い。
示す。例２乃至例６は、計測状態及び有用な熱技術を使
用した結果を示す。例２及び例３では、高温ガスの出口
温度が本発明の温度範囲の外にある。本発明による例４
及び例６は、高温ガスの質量流量がこの熱交換器につい
ては非常に高いにも関わらず凝縮性能が比較的高い。
【図１】本発明の方法による熱交換器内の流路の概略図
である。
である。
１ 高温のガス流 ２ 熱交換器 ３ 障害物 ４、５、６ 副流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オットマール・ローゼンフェルダー ドイツ連邦共和国デー−95100 ゼルプ, リンデンフェルスシュトラーセ 40 (72)発明者 バルバラ・シュヴァントナー ドイツ連邦共和国デー−95100 ゼルプ, ロイトベルクズィートルンク ２
Claims (6)
- 【請求項１】 凝縮性成分を有しかつ熱交換器（２）に
進入するときの入口温度ＴEの高温のガス流によって、
熱交換器を作動する方法において、高温のガス流（１）
を複数の副流（４）に分割する工程と、高温のガス流
（１）の入口温度ＴEに比較して低い温度Ｔの障害物
（３）によって前記副流を冷却する工程と、障害物
（３）から離れた後に副流（４）を互いに合流させて、
合流させた新たな副流（５）を形成する工程と、前記合
流させた新たな副流（５）をこれらの副流の中心部
（８）で温度Ｔの別の障害物（３）によって分割し且つ
冷却して、他の副流（６）を形成する工程とを有し、上
記各工程は熱交換器（２）を離れる高温のガス流（７）
の出口温度ＴAが２００℃乃至６０℃になるまで繰り返
されることを特徴とする、熱交換器の作動方法。 - 【請求項２】 障害物（３）の温度Ｔは高温のガス流
（１）の露点温度ＴTよりも低温である、請求項１に記
載の作動方法。 - 【請求項３】 前記各工程は熱交換器（２）を離れる高
温のガス流（７）の出口温度ＴAが１２０℃乃至６５℃
になるまで繰り返される、請求項１に記載の作動方法。 - 【請求項４】 前記各工程は熱交換器（２）を離れる高
温のガス流（７）の出口温度ＴAが１００℃乃至７０℃
になるまで繰り返される、請求項１に記載の作動方法。 - 【請求項５】 障害物（３）の熱伝導率ＴＣは、ＴＣ≧
６０Ｗ/ｍ・Ｋである、請求項１に記載の作動方法。 - 【請求項６】 障害物（３）の表面の粗さＲa は、Ｒa
≧２μｍである、請求項１に記載の作動方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4337471 | 1993-11-03 | ||
| DE4337471:9 | 1993-11-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07190644A true JPH07190644A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=6501671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6271529A Pending JPH07190644A (ja) | 1993-11-03 | 1994-11-04 | 熱交換器の作動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5531265A (ja) |
| EP (1) | EP0651222A3 (ja) |
| JP (1) | JPH07190644A (ja) |
| CA (1) | CA2134917A1 (ja) |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US227457A (en) * | 1880-05-11 | Car-axle box | ||
| GB907583A (en) * | 1958-10-23 | 1962-10-10 | Marshall Howlett Ltd | Improvements in or relating to heat exchangers |
| JPS6020676B2 (ja) * | 1977-06-29 | 1985-05-23 | 株式会社日立製作所 | 熱交換器用粗面フィンの製作方法 |
| US4749032A (en) * | 1979-10-01 | 1988-06-07 | Rockwell International Corporation | Internally manifolded unibody plate for a plate/fin-type heat exchanger |
| US4274481A (en) * | 1979-10-22 | 1981-06-23 | Stewart-Warner Corporation | Dry cooling tower with water augmentation |
| DE3216134A1 (de) * | 1982-04-30 | 1983-11-03 | Friedberg 7311 Hochdorf Plechinger | Vorrichtung fuer die waermerueckgewinnung aus den abgasen einer heizfeuerung |
| US4488920A (en) * | 1982-05-18 | 1984-12-18 | Williams International Corporation | Process of making a ceramic heat exchanger element |
| JPS58205094A (ja) * | 1982-05-26 | 1983-11-29 | Hitachi Ltd | 熱交換素子 |
| DE3423736A1 (de) * | 1984-06-28 | 1986-01-02 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg | Kreuzstrom-plattenwaermetauscher |
| DE8520831U1 (de) * | 1985-07-19 | 1985-08-29 | Buderus Ag, 6330 Wetzlar | Zentralheizungskessel |
| DE3909996A1 (de) * | 1989-03-25 | 1990-10-04 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Rekuperativer keramischer waermeuebertrager |
| DE4022654A1 (de) * | 1990-07-17 | 1992-01-23 | Hoechst Ag | Karte aus keramischem material zum aufbau von durchlaessigen strukturen |
| DE9104689U1 (de) * | 1991-04-17 | 1991-06-20 | Höfer, Volker Maria, 5340 Bad Honnef | Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus den Abgasen aus Feuerungsanlagen |
| DE4238190C2 (de) * | 1992-11-12 | 1994-09-08 | Hoechst Ceram Tec Ag | Keramikmodul |
| DE4238191C2 (de) * | 1992-11-12 | 1994-09-08 | Hoechst Ceram Tec Ag | Durchlässige Strukturen |
| DE4238192C2 (de) * | 1992-11-12 | 1994-09-29 | Hoechst Ceram Tec Ag | Durchlässige Struktur |
-
1994
- 1994-10-25 EP EP94116800A patent/EP0651222A3/de not_active Ceased
- 1994-11-01 US US08/332,725 patent/US5531265A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-02 CA CA002134917A patent/CA2134917A1/en not_active Abandoned
- 1994-11-04 JP JP6271529A patent/JPH07190644A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0651222A3 (de) | 1995-10-25 |
| CA2134917A1 (en) | 1995-05-04 |
| US5531265A (en) | 1996-07-02 |
| EP0651222A2 (de) | 1995-05-03 |
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