JPH07241402A - 蒸発缶 - Google Patents

蒸発缶

Info

Publication number
JPH07241402A
JPH07241402A JP3555994A JP3555994A JPH07241402A JP H07241402 A JPH07241402 A JP H07241402A JP 3555994 A JP3555994 A JP 3555994A JP 3555994 A JP3555994 A JP 3555994A JP H07241402 A JPH07241402 A JP H07241402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
tube
tube sheet
heat transfer
transfer tube
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.)
Pending
Application number
JP3555994A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoji Sonobe
亮二 園部
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3555994A priority Critical patent/JPH07241402A/ja
Publication of JPH07241402A publication Critical patent/JPH07241402A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】伝熱管内の腐食性流体2は加熱蒸気により加熱
され二相流となる。二相流となった腐食性流体のうち一
部の液相の腐食性流体は気液分離塔12へ到達せず、ま
た、気相の腐食性流体も途中の配管10で凝縮し、管板
上に液溜り8を形成する。一方、管板表面に溜った液を
排出するための排出口9を設け、その際に(伝熱管の管
板上突き出し部)>(排出口の管板からの高さ)の関係
にする。 【効果】管板表面の温度は小さくなり、腐食速度を抑え
ることができる。また、液の伝熱管への逆流を防ぎ、蒸
発缶の系の安定化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は腐食性流体を取り扱う、
竪置直管式蒸発缶に関する。
【0002】
【従来の技術】圧力容器(著者:野原石松氏,1970
年,共立出版)p281によると伝熱管を管板に取り付
ける方法には次の三つがある。
【0003】(1)ねじ込みによる方法 (2)ころ広げによる方法 (3)溶接による方法 このうち、ねじ込みによる方法は内部流体が漏出する可
能性がある。ころ広げによる方法は最も一般的である
が、最近では溶接による方法がかなり採用されている。
【0004】日本工業規格(JIS)B8274 4.4で
定める伝熱管と管板を溶接するときの溶接部の許容形状
例を図3に示す。また、日本工業規格(JIS)B827
44.4 により、伝熱管と管板の接合強度係数は許容接
合方法により決定されるが、その際の条件となる伝熱管
と管板との許容接合方法を以下に示す。
【0005】(a)溶接だけa≧1.4δ (b)溶接だけδ≦a<1.4δ (c)拡管及び溶接a≧1.4δ (d)2条以上の溝をもつ拡管及び溶接a<1.4δ (e)1条の溝をもつ拡管及び溶接a<1.4δ (f)溝なしの拡管及び溶接a<1.4δ (g)2条以上の溝をもつ拡管 (h)1条の溝をもつ拡管 (i)溝なしの拡管 ここで、aは溶接寸法、δは伝熱管の肉厚であり、図3
による。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】腐食性流体を扱う機器
において、扱う腐食性流体の温度が高いほど腐食性流体
と接する材料の腐食速度は大きくなることが一般に知ら
れている。したがって、腐食性流体側の壁面温度はでき
るだけ低く抑えることが耐食性の観点上望ましい。例と
して、14.4N の硝酸を扱う場合を例にとり、温度が
90℃の場合と70℃の場合についての耐食性の強いSU
S304材の腐食速度を比較する。図4はザサード インタ
ーナショナル カンファレンス オン ニュクリア フ
ュエルプロセッシング アンド ウェイスト マネジメ
ント(The Third InternationalConference on Nuclear
Fuel Reprocessing and Waste Management RECOD '91Vo
lume II (Japan Atomic Industrial Forum) p107
0)に示されており、温度,硝酸濃度及びSUS304材の腐
食速度の関係を表した図である。14.4N の硝酸の腐
食速度は、温度90℃の場合では約0.022mm/year
である。一方、温度70℃の場合では約0.0057mm
/year となり、腐食性流体と接する側の壁面温度を2
0℃下げることで腐食速度を約1/4倍とすることが期
待できる。
【0007】管側にプロセス流体として腐食性流体,胴
側に加熱蒸気として水蒸気を有する竪置直管式蒸発缶に
着目すると、管側内面は腐食性流体と接する面であり、
加熱蒸気により伝熱管内面及び管板表面が比較的高温状
態で腐食性流体と接触するようになる。伝熱管内面で
は、加熱蒸気により腐食性流体が気液二相流となって伝
熱管内を上昇するため、常時液膜で被われている。伝熱
管内壁の温度は液の温度に引っ張られるため、温度上昇
は小さく、腐食速度を抑えることができると考えられ
る。一方、管板の表面ではドライアウトとなった場合が
考えられ、その状態での管板表面の温度は気体の温度に
は引っ張られにくいため、温度上昇も大きくなることも
考えらる。高温状態の管板表面が腐食性流体と接する
と、腐食性流体は濃縮され腐食速度も大きくなる。従来
の技術では、管板に伝熱管を溶接した際の管板の変形、
また、機器を据え付けた際における傾きにより、管板表
面に液面が溜らない部分ができる可能性がある。したが
って、管板表面から大きく伝熱管を突き出すことによ
り、確実に液溜りを形成させ、加熱蒸気による管板表面
の温度上昇を防ぎ、腐食速度を小さくすることが必要で
ある。
【0008】また、管板表面に液溜りを形成させた場合
には液が伝熱管へ逆流することが考えられる。サーモサ
イホン蒸発缶はプロセス流体を気液分離塔と循環させな
がら気相流体と濃縮された液体流体に分離し、その濃縮
された液体流体を回収する原理であるため、管板表面の
液が伝熱管へ逆流すると、気液分離塔とのプロセス流体
循環の妨げとなる。したがって、管板表面の液が伝熱管
へ逆流するのを防ぎ、蒸発缶の系を安定させることが必
要である。
【0009】
【課題を解決するための手段】管板表面の温度上昇を小
さくする手段として、伝熱管を管板上に突き出す構造と
することで伝熱管から出てくる腐食性流体蒸気(気液二
相流)のうち、図1及び図2に示す気液分離塔へ到達し
ない液相流及び気相流が途中の配管で凝縮し、液体状態
となった流体を管板表面に液溜りとして形成させ、管板
表面がドライアウトするのを防ぐ。また、管板表面上に
蒸気がある場合と液体がある場合の管板表面の温度を比
較すると、同温の蒸気と液体の場合でも液体の温度の方
により大きく引っ張られるため、管板表面に液溜りを形
成させることで、管板表面の温度上昇を防ぐことができ
る。
【0010】伝熱管を管板上に突き出させただけの構造
では、液溜りの液面が伝熱管の管板上突き出し部の高さ
以上になると、液が伝熱管内に逆流することも考えられ
る。この管板表面に溜った液が伝熱管へ逆流するのを防
ぐために、伝熱管の管板上突き出し部の高さより低い位
置に液体排出口を設け、管板上の液溜りの液面の高さを
伝熱管の管板上突き出し部の高さより低い位置で一定に
保つようにする。
【0011】
【作用】伝熱管を管板上に突き出す構造とすることで、
管板表面上には確実に液溜りが形成される。この液溜り
の温度は加熱蒸気より低温であり、管板の表面温度はこ
の液溜りの温度に引っ張られるため、管板表面がドライ
アウトした状態と比較すると、管板表面の温度は低くな
り、腐食速度を抑えることができる。
【0012】また、液溜り高さは、(伝熱管の管板上突
き出し部高さ)>(液溜り排出口の管板からの高さ)の
関係にすることで、伝熱管の管板上の突き出し部の高さ
には達しないため、伝熱管への液の逆流を防ぐことがで
き、蒸発缶の系の安定化を図ることができる。
【0013】
【実施例】
〔実施例1〕図1は本発明を含んだサーモサイホン蒸発
缶の説明図である。腐食性流体2は蒸発缶1と気液分離
塔12の液面高さの差で生じた圧力差により、蒸発缶1
と気液分離塔12を自然循環し伝熱管3に入る。加熱蒸
気は蒸気入り口4より入り、これにより伝熱管内の腐食
性流体2は加熱され、気液二相流となる。加熱蒸気は凝
縮し、凝縮水出口5より排出される。気液二相となった
腐食性流体は伝熱管出口6から出て、配管10を通り気
液分離塔12へ送られる。気液分離塔へ入ってきた気液
二相の腐食性流体は、デミスタ部11により気相と液相
に分離され、気相の腐食性流体は出口13より次の工程
に運ばれる。また、液相の腐食性流体は下方に落ち、自
然循環により再び伝熱管へ運ばれる。一方、伝熱管出口
6から出た気液二相の腐食性流体のうち、一部の液相の
腐食性流体は気液分離塔12へ到達せず、また、一部の
気相の腐食性流体も途中の配管10で凝縮し、液体状態
となり管板7に落ちてくる。ここで、伝熱管を管板上に
突き出すことにより、液体の腐食性流体を確実に管板上
に溜め、液溜り8を形成させるようにする。液溜りの温
度は加熱蒸気より低く、管板表面の温度はこの液溜りの
温度に引っ張られるため、温度を低くすることができ、
腐食速度を抑えることできる。
【0014】管板表面に溜った液の排出方法は排出口9
を管板上に突き出させ、管板を通して蒸発缶の胴から排
出させ、気液分離塔12へ送ることにより、液溜り8の
液面高さを一定に保つようにする。ここで、(伝熱管の
管板上突き出し部)>(排出口の管板からの高さ)の関
係にすることで伝熱管出口6は液溜りの高さより高い位
置となり、液が伝熱管へ逆流するのを防ぐことができ、
蒸発缶の系の安定化を図ることができる。
【0015】〔実施例2〕図2は本発明を含んだサーモ
サイホン蒸発缶の説明図である。実施例1と同様に排出
口を9のように管板上に突き出させ、(伝熱管の管板上
突き出し部)>(排出口の管板からの高さ)の関係に
し、液面高さを一定に保つようにする。管板表面の液は
実施例1の管板を通して胴から排出させるかわりに、管
板内に液の排出通路を設け、管板から液を排出させ気液
分離塔12へ送る。実施例1と比較した場合、液が管板
内の排出通路を通って排出されるために加熱蒸気による
大きな影響は受けず、円滑に液を気液分離塔12へ送る
ことができる。
【0016】図5のように固体壁を隔てた両側に温度T
1℃とT2℃(T1>T2)の流体があるとき、固体壁の面
積Am2 当たりに単位時間(1h)に伝わる熱量は、壁
の表面の温度をそれぞれt1℃,t2℃(t1>t2)と
し、また、壁の両側にある流体の熱伝達率をそれぞれα
1kcal/m2h℃,α2kcal/m2h℃とすると数1,数2
で表される。
【0017】
【数1】 Q1=α1A(T1−t1) (kcal/h) …(数1)
【0018】
【数2】 Q2=α2A(t2−T2) (kcal/h) …(数2) また、固体壁を平面壁と考えると、固体壁内部の温度こ
う配は直線となるため、固体壁の単位面積当たり単位時
間に伝導によって伝わる熱量は、固体壁の厚さをdm,
熱伝導率をλkcal/mh℃とすると数3で表される。
【0019】
【数3】
【0020】数1ないし数3におけるQ1〜Q3は等しい
こと、α1及びα2はヌセルト数の関数であることを利用
してt1及びt2を求めることができる。(ここでは、汚
れ係数を無視して考える。)例として管側のプロセス流
体を14.4 N,70℃の硝酸,胴側の加熱蒸気の温度
を100℃の水蒸気,管板を厚さ40mmの耐食性の強い
SUS304材として考えてみる。
【0021】層流状態でのプラントル数,レイノルズ数
より求めたヌセルト数から熱伝達率を算出し、前述した
式を用いて管板表面の温度を求めると、管板表面がドラ
イアウトした状態の管板表面の温度は胴側で約81.5
℃,管側で約81.1℃となる。81.1℃での管側の管
板表面の腐食速度は、図4より約0.0095mm/year
とである。また、管板表面に硝酸の液溜りが存在すると
きの管板表面の温度は胴側で約71.3℃,管側で約7
0.6℃となる。70.6℃ での管側の管板表面の腐食
速度は、図4より約0.0057mm/year となる。した
がって、管板上に液溜りを形成させることにより、腐食
性流体と接する管側の管板表面の温度を約10℃低くで
き、腐食速度も約39%小さくすることができる。
【0022】管板上に溜った液を排出するための排出口
を(伝熱管の管板上突き出し部)>(排出口の管板から
の高さ)の関係になるように設けることで、液面の高さ
は伝熱管の管板上の突き出し部より低くなるため、液が
伝熱管へ逆流することはなく、蒸発缶の系を安定させる
ことができる。
【0023】
【発明の効果】管板表面の温度は小さくなり、腐食速度
を抑えることができる。
【0024】また、液の伝熱管への逆流を防ぎ、蒸発缶
の系の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を含んだサーモサイホン蒸発缶の説明
図。
【図2】本発明を含んだサーモサイホン蒸発缶の説明
図。
【図3】日本工業規格(JIS)B8274 4.4で定め
る伝熱管と管板の溶接部の許容形状例である。
【図4】温度,硝酸濃度及びSUS304材の腐食速度の関係
を示す特性図。
【図5】固定壁(平板)の熱伝導の説明図。
【符号の説明】
1…蒸発缶、2…腐食性流体、3…伝熱管、4…加熱蒸
気入口、5…凝縮水出口、6…伝熱管出口、7…管板、
8…液溜り、9…排出口、10…配管、11…デミスタ
部、12…気液分離塔、13…気相流体出口。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】腐食性流体を扱う蒸発缶において、管板上
    に液溜りを形成させることで前記管板の表面の温度を下
    げ、前記管板の腐食速度を下げることを特徴とする蒸発
    缶。
  2. 【請求項2】管板上に液溜りを形成させることで前記管
    板表面の温度を下げ、前記管板の腐食速度を下げる蒸発
    缶において、前記管板上に溜った液が伝熱管内へ逆流す
    るのを防ぐために、その液を排出する構造を有すること
    を特徴とする蒸発缶。
JP3555994A 1994-03-07 1994-03-07 蒸発缶 Pending JPH07241402A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3555994A JPH07241402A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 蒸発缶

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3555994A JPH07241402A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 蒸発缶

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07241402A true JPH07241402A (ja) 1995-09-19

Family

ID=12445101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3555994A Pending JPH07241402A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 蒸発缶

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07241402A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007038074A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Shionogi & Co Ltd 濃縮装置、晶析装置、およびそれらを備えた濃縮晶析システム
JP2010214375A (ja) * 2010-07-05 2010-09-30 Shionogi & Co Ltd 晶析装置、晶析方法、及び濃縮晶析システム
CN101954195A (zh) * 2010-04-29 2011-01-26 广州市心德实业有限公司 一种降膜蒸发器
CN102698446A (zh) * 2012-06-25 2012-10-03 文安县天华密度板有限公司 一种蒸发系统双循环过滤方法及装置
WO2015008421A1 (ja) * 2013-07-19 2015-01-22 信越半導体株式会社 不活性ガスの回収前処理設備
CN105833563A (zh) * 2016-05-12 2016-08-10 江阴市江中设备制造有限公司 不结垢加热组件、包含它的蒸发结晶装置
CN115756031A (zh) * 2022-10-12 2023-03-07 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种绕管式蒸发器控制方法及系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007038074A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Shionogi & Co Ltd 濃縮装置、晶析装置、およびそれらを備えた濃縮晶析システム
CN101954195A (zh) * 2010-04-29 2011-01-26 广州市心德实业有限公司 一种降膜蒸发器
JP2010214375A (ja) * 2010-07-05 2010-09-30 Shionogi & Co Ltd 晶析装置、晶析方法、及び濃縮晶析システム
CN102698446A (zh) * 2012-06-25 2012-10-03 文安县天华密度板有限公司 一种蒸发系统双循环过滤方法及装置
WO2015008421A1 (ja) * 2013-07-19 2015-01-22 信越半導体株式会社 不活性ガスの回収前処理設備
JP2015020928A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 信越半導体株式会社 不活性ガスの回収前処理設備
CN105833563A (zh) * 2016-05-12 2016-08-10 江阴市江中设备制造有限公司 不结垢加热组件、包含它的蒸发结晶装置
CN115756031A (zh) * 2022-10-12 2023-03-07 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种绕管式蒸发器控制方法及系统
CN115756031B (zh) * 2022-10-12 2023-10-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种绕管式蒸发器控制方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5590707A (en) Heat exchanger
US4372759A (en) Electrolyte vapor condenser
EP0298976B1 (en) Apparatus for recovering heat from flue gases and for cleaning the same
US4548257A (en) Bayonet tube heat exchanger
US4573330A (en) Absorption heat pump comprising an integrated generator and rectifier
JP2013539006A (ja) 廃熱ボイラー
JPH07241402A (ja) 蒸発缶
JP2006284004A (ja) 凝縮器
US6178293B1 (en) Method and an apparatus for improving heat transfer
US6296049B1 (en) Condenser
JPH04359797A (ja) 熱交換器
JPH1062092A (ja) フラットチューブ形熱交換器
JP2007163115A (ja) 熱交換器
EP0153966A1 (en) Bayonet tube heat exchanger
US5159975A (en) Unit to enhance heat transfer through heat exchanger tube
JPH0776653B2 (ja) 直接接触型凝縮器およびこれを用いた熱サイクル装置
JPS58140597A (ja) 熱交換器用偏平管
JP2940489B2 (ja) 二重管コイル式蒸気発生装置
JPS6237318B2 (ja)
GB2552523A (en) Condensing boiler
JPS63131962A (ja) 立形吸収ヒ−トポンプ
JPS62141495A (ja) 凝縮器
JPS5818095A (ja) 蒸発器
JPS6011088A (ja) 熱交換器
EP0270800A2 (en) Heat exchanger