JPH07243780A - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JPH07243780A
JPH07243780A JP6466694A JP6466694A JPH07243780A JP H07243780 A JPH07243780 A JP H07243780A JP 6466694 A JP6466694 A JP 6466694A JP 6466694 A JP6466694 A JP 6466694A JP H07243780 A JPH07243780 A JP H07243780A
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JP
Japan
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pressure
refrigerant
heat exchange
liquid
low
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Pending
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JP6466694A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Asada
和彦 浅田
Koichi Ueno
孝一 上野
Shinichiro Kashiwabara
晋一郎 柏原
Shigemi Okamoto
重美 岡本
Katsuo Kurose
克夫 黒瀬
Kazuhiko Kuwabara
和彦 桑原
Kenichiro Mihashi
顕一郎 三橋
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体状の冷媒と液体状の冷媒とが混在する時
期を、プレートフィン熱交換器1に液体状の冷媒が均等
に分配されて供給された後にすることによって、気液分
離器を不要にして熱交換装置のコストダウンおよび小型
化を図る。 【構成】 加圧された液体状の高圧冷媒を所定の圧力に
減圧することにより冷却し、減圧時に一部気化により生
成される気体状の低圧冷媒と液体状の低圧冷媒とを均等
に混在させて熱交換に使用するものである。被冷却流体
を低圧冷媒との熱交換により冷却するプレートフィン熱
交換器1と、加圧された液体状の高圧冷媒を、一部気化
しない程度の中間圧力に減圧するフラッシュバルブ3
と、中間圧力の冷媒を熱交換手段の入口全体に均等に分
配させ、且つ、熱交換手段への供給時に冷媒を中間圧力
から所定の圧力に減圧させる減圧部材6とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体状の冷媒と気体状
の冷媒とを均一に混在させて熱交換に使用する熱交換装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、天然ガス液化に用いられる熱交換
装置は、天然ガス等の被冷却流体と低圧冷媒とを熱交換
器内で流動させ、被冷却流体を熱交換により冷却させる
一方、加圧された高圧冷媒をも冷却液化し、この液体状
の高圧冷媒を断熱膨張により冷却して低圧冷媒として使
用するようになっている。この際、液体状の高圧冷媒が
所定の圧力まで減圧されると、一部気体が生成されるた
め、低圧冷媒は、気体状の冷媒と液体状の冷媒とが熱交
換に使用されることになる。従って、減圧後の低圧冷媒
を直接的に熱交換に使用する場合には、配送中に低圧冷
媒が気体および液体の2相に分離し、不均等な混合状態
で熱交換器に供給されるため、熱交換手段への分配も不
均等になり、熱交換の性能が低下することになる。
【0003】そこで、従来の熱交換装置は、図4に示す
ように、被冷却流体を低圧冷媒との熱交換により冷却す
る熱交換器51と、熱交換後の例えば40Kgf/cm2 の液
体状の高圧冷媒を断熱膨張させるように例えば10Kgf/
cm2 に減圧するフラッシュバルブ52と、断熱膨張によ
り一部気化した冷媒の気液を分離する気液分離器53
と、気液が分離された冷媒を混合して熱交換部内に均一
に放出させる分配器54とを有している。これにより、
熱交換装置は、気液分離器53により冷媒の気液を分離
させた後、分配器54により気液を均一に分配しながら
熱交換部内に放出させ、混合熱交換させることが可能に
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱交換装置では、例えば熱交換器51が複数ある場
合には、熱交換器51の台数に等しい台数の気液分離器
53を備える必要があるため、熱交換装置がコストアッ
プおよび大型化するという問題がある。例えば天然ガス
から液化天然ガスを生成させる熱交換装置は、多数の熱
交換器51を使用するため、上記の問題が顕著になって
いる。この種の熱交換装置においては、複数の熱交換器
51に流入される低圧冷媒の量および気液比率は性能到
達のため、正確にコントロールする必要がある。
【0005】そこで、熱交換装置には、例えば図5に示
すように、複数の熱交換器51…から排出される冷媒を
1台のフラッシュバルブ52に集合させ、このフラッシ
ュバルブ52に接続された気液分離器53において気液
を分離させた後、各熱交換器51…の混合器54…に分
配する構成のものもある。
【0006】ところが、この場合は、複数の熱交換器5
1間への冷媒量および気液比の再分配コントロールとい
うあらたな問題がでてくる。
【0007】従って、本発明は、気液分離器53を不要
にすることによって、熱交換装置のコストダウンおよび
小型化を可能にする熱交換装置を提供しようとするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、加圧された液体状の高圧冷媒を所定の圧力に減圧す
ることにより得る気液混相の低圧冷媒を均一に混在させ
て熱交換に使用する熱交換装置であり、下記の特徴を有
している。
【0009】即ち、熱交換装置は、被冷却流体を低圧冷
媒との熱交換により冷却する熱交換手段と、加圧された
液体状の高圧冷媒を、一部気化しない程度の中間圧力に
減圧する減圧手段と、中間圧力の液体状の冷媒を熱交換
手段の入口全体に均等に分散させ、且つ、熱交換手段へ
の供給時に冷媒を中間圧力から所定の圧力に減圧させる
減圧手段とを有していることを特徴としている。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、低圧冷媒として気体と液
体とが混在する時期は、所定圧力に減圧される時期であ
るため、熱交換手段に液体状の中間圧力冷媒が均等に分
配されて供給された後である。従って、気液が均等に混
合した状態の低圧冷媒を熱交換に使用できるため、気液
分離器が不要となり、熱交換装置のコストダウンおよび
小型化が可能になっている。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図3を用いて
説明する。本実施例に係る熱交換装置は、天然ガス等の
被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却するようになっ
ており、体積に対して大きな熱交換率を有するプレート
フィン熱交換器により熱交換を行うようになっている。
プレートフィン熱交換器は、図3に示すように、波状に
形成されたフィン8…と平板9…とを交互に積層させ、
被冷却流体と冷媒とがフィン8…、平板9…を介して熱
交換するように、隣接する平板9・9間に被冷却流体路
あるいは冷媒路を配置した構成になっている。
【0012】上記のプレートフィン熱交換器1は、図2
に示すように、被冷却流体路が2種類の流体用に区分さ
れており、第1区分および第2区分の被冷却流体路1a
・1bには、被冷却流体および高圧の冷媒がそれぞれ供
給されるようになっている。第2区分の被冷却流体路1
bの出口側は、第1配管2を介してフラッシュバルブ3
に接続されている。第1配管2は、フラッシュバルブ3
に例えば40kgf/cm2に加圧した冷媒を配送するように
なっており、フラッシュバルブ3は、液体状の高圧冷媒
を一部気化させない程度の中間圧力(例えば15kgf/cm
2 )に減圧するようになっている。
【0013】上記のフラッシュバルブ3は、図1に示す
ように、第2配管4を介して分配器5に接続されてい
る。分配器5は、プレートフィン熱交換器1の低圧冷媒
路1cの入口側に接続されている。そして、分配器5
は、液体状の中間圧力冷媒を冷媒路1cの入口全体に均
一に分散させ、且つ、低圧冷媒路1cに放出された冷媒
が中間圧力(例えば15kgf/cm2 )から所望の冷却温度
となる圧力(例えば10kgf/cm2 )に減圧されるよう
に、多数の小孔を有した板やフィン6を圧力抵抗部材お
よび冷媒分散部材として備えている。
【0014】上記の構成において、熱交換装置の動作に
ついて説明する。図2に示すように、被冷却流体がプレ
ートフィン熱交換器1の第1区分の被冷却流体路1aに
供給されると共に、高圧冷媒が第2区分の被冷却流体路
1bに供給されることになる。この冷媒は、被冷却流体
路1bを通過した後、第1配管2を介して40kgf/cm2
の圧力でもってフラッシュバルブ3に到達することにな
り、フラッシュバルブ3により減圧されながら第2配管
4内に放出されることになる。この際、第2配管4内に
放出さた冷媒は、中間圧力(例えば15kgf/cm2 )に減
圧されているため、気化しない程度の断熱膨張による温
度低下となっている。
【0015】第2配管4内の冷媒は、分配器5に配送さ
れることになり、分配器5内に備えられた抵抗部材6の
小孔を通過しながら、プレートフィン熱交換器1の低圧
冷媒路1cの入口全面に均等に分散されることになる。
そして、冷媒は、混合器5の最上部に配置された抵抗部
材6の小孔から冷媒路1cに放出されることになり、冷
媒路1cにおいて中間圧力(例えば15kgf/cm2 )から
冷却圧力(例えば10kgf/cm2 )に減圧されることにな
る。
【0016】これにより、分配器5内において液体状で
あった冷媒は、低圧冷媒路1cにおいて所定の圧力にま
で減圧されるため、一部気化した気体状の冷媒と混在す
ることになるが、混在する時期が低圧冷媒路1cの入口
に液体状の冷媒が均等に分散されて供給された後である
ため、気液が均等に混在した状態で低圧冷媒路1cを進
行することになる。そして、この低圧冷媒路1cを進行
する低圧冷媒が、被冷却流体路1aの被冷却流体および
1bの高圧冷媒を冷却することになる。
【0017】このように、本実施例の熱交換装置は、加
圧された液体状の高圧冷媒を所定の冷却圧力に減圧する
ことにより冷却し、減圧時に一部気化した気体状の低圧
冷媒と液体状の低圧冷媒とを均等に混在させて熱交換に
使用するものであり、被冷却流体を低圧冷媒との熱交換
により冷却する熱交換手段(プレートフィン熱交換器
1)と、加圧された液体状の高圧冷媒を、一部気化しな
い程度の中間圧力に減圧する減圧手段(フラッシュバル
ブ3)と、中間圧力の冷媒を熱交換手段の入口全体に均
一に分配させる分配手段(分配器5)と、熱交換手段へ
の供給時に冷媒を中間圧力から所定の圧力に減圧させる
減圧手段(抵抗部材6)とを有していることを特徴とし
ている。
【0018】これにより、気体状の低圧冷媒と液体状の
低圧冷媒とが混在する時期は、所定の圧力に減圧されて
一部気化する時期であるため、熱交換手段入口に液体状
の冷媒が均等に分散されて供給された後である。従っ
て、従来のように気液分離器を使用した場合と同様に、
気液が均等に混在した状態の冷媒を熱交換に使用できる
ことになり、結果として、気液分離器が不要であるた
め、熱交換装置のコストダウンおよび小型化が可能にな
っている。
【0019】
【発明の効果】本発明は、以上のように、加圧冷却され
た液体状の高圧冷媒を所定の圧力に減圧することにより
冷却し、減圧時に一部気化により生成される気体状の低
圧冷媒と液体状の低圧冷媒とを均等に混在させて熱交換
に使用するものである。そして、被冷却流体を低圧冷媒
との熱交換により冷却する熱交換手段と、加圧された液
体状の高圧冷媒を、一部気化しない程度の中間圧力に減
圧する減圧手段と、中間圧力の冷媒を熱交換手段の入口
全体に均等に分配させ、且つ、熱交換手段への供給時に
冷媒を中間圧力から所定の圧力に減圧させる減圧手段と
を有している構成である。
【0020】これにより、気体状の低圧冷媒と液体状の
低圧冷媒とが混在する時期が、熱交換手段入口に液体状
の中間圧力冷媒が均等に分配されて供給された後で、所
定の圧力に減圧されるため、気液が均等に混在した状態
の低圧冷媒を熱交換に使用できることになり、結果とし
て、気液分離器が不要となって、熱交換装置のコストダ
ウンおよび小型化が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱交換装置における冷媒の圧力状態を示す説明
図である。
【図2】プレートフィン熱交換器の被冷却流体路および
冷媒路を示す説明図である。
【図3】プレートフィン熱交換器の斜視図である。
【図4】熱交換装置における冷媒の圧力状態を示す説明
図である。
【図5】複数の熱交換器に対して1台の気液分離器を有
した熱交換装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 プレートフィン熱交換器 1a 被冷却流体路 1b 被冷却流体路 1c 冷媒路 2 第1配管 3 フラッシュバルブ 4 第2配管 5 混合器 6 抵抗部材
フロントページの続き (72)発明者 岡本 重美 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 黒瀬 克夫 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 桑原 和彦 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 三橋 顕一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加圧された液体状の冷媒を所定の冷却圧
    力に減圧することにより冷却し、減圧時に一部生成され
    る気体と液体を均一に混在させて熱交換に使用する熱交
    換装置において、 被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却する熱交換手段
    と、 加圧された液体を、一部気化しない程度の中間圧力に減
    圧する減圧手段と、 上記中間圧力の冷媒を熱交換手段の入口において全体に
    均一に分散させ、且つ、熱交換手段への供給時に冷媒を
    中間圧力から所定の圧力に減圧させる混合手段とを有し
    ていることを特徴とする熱交換装置。
JP6466694A 1994-03-07 1994-03-07 熱交換装置 Pending JPH07243780A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6466694A JPH07243780A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 熱交換装置

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JP6466694A JPH07243780A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 熱交換装置

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JPH07243780A true JPH07243780A (ja) 1995-09-19

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ID=13264758

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JP6466694A Pending JPH07243780A (ja) 1994-03-07 1994-03-07 熱交換装置

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JP (1) JPH07243780A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105973056A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 天津商业大学 板翅式换热器气液两相流入口结构
CN106017160A (zh) * 2016-07-05 2016-10-12 天津商业大学 高效板翅式换热器
CN106017161A (zh) * 2016-07-05 2016-10-12 天津商业大学 变翅片间距式板翅式换热器
WO2020013319A1 (ja) * 2018-07-13 2020-01-16 株式会社三井E&Sマシナリー 気化器
JP2020012489A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 株式会社三井E&Sマシナリー 気化器

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CN105973056A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 天津商业大学 板翅式换热器气液两相流入口结构
CN106017160A (zh) * 2016-07-05 2016-10-12 天津商业大学 高效板翅式换热器
CN106017161A (zh) * 2016-07-05 2016-10-12 天津商业大学 变翅片间距式板翅式换热器
WO2020013319A1 (ja) * 2018-07-13 2020-01-16 株式会社三井E&Sマシナリー 気化器
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