JPH07305976A - ヘリカルコイル型熱交換器 - Google Patents

ヘリカルコイル型熱交換器

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Publication number
JPH07305976A
JPH07305976A JP10102094A JP10102094A JPH07305976A JP H07305976 A JPH07305976 A JP H07305976A JP 10102094 A JP10102094 A JP 10102094A JP 10102094 A JP10102094 A JP 10102094A JP H07305976 A JPH07305976 A JP H07305976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
outer cylinder
heat transfer
heat exchanger
temperature fluid
helical coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP10102094A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Kasagi
靖之 笠木
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP10102094A priority Critical patent/JPH07305976A/ja
Publication of JPH07305976A publication Critical patent/JPH07305976A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F28D7/02Heat-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 helically coiled
    • F28D7/024Heat-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 helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration

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  • 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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧損が小さく、非破壊検査装置が挿入しやす
く、高さ寸法をコンパクトにできるヘリカルコイル型熱
交換器を提供する。 【構成】 熱交換器の外筒1内部に設けられたスパイラ
ル状の伝熱管7と、伝熱管7の端部に外筒1の軸線方向
に緩やかな傾斜角α1,α2で接続され外筒1の外部に導
出された連絡管20,21とを備え、連絡管20,21
に直角に近い急な屈曲部がなく、鈍角の緩やかな屈曲部
が存在するだけにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器の外筒内部に
スパイラル状の伝熱管を備えたヘリカルコイル型熱交換
器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高温ガス炉の中間熱交換器、蒸気発生装
置等には、外筒内部にスパイラル状の伝熱管を備えたヘ
リカルコイル型熱交換器が使用されている。
【0003】従来から使用されているヘリカルコイル型
熱交換器の一例を図8の縦断側面図によって説明する
と、中空構造の外筒1の上端には高温流体入口2が形成
されており、外筒1の下端には高温流体出口3が形成さ
れている。
【0004】また、外筒1の下部側面には低温流体入口
4が形成され、外筒1の上部側面には低温流体出口5が
形成されている。
【0005】外筒1の中心軸線上には中空構造の内筒6
が配置されていて、外筒1内部の内筒6の周りにはスパ
イラル状の多数の伝熱管7が設けられている。
【0006】スパイラル状の多数の伝熱管7の下方の端
部にはそれぞれL字状の連絡管8が接続されていて、連
絡管8は低温流体入口4を通って外筒1の外部に導き出
され、連絡管8の端部は、低温流体入口4の内部に設け
た管板9に接続されている。
【0007】多数の伝熱管7の上方の端部にはそれぞれ
倒L字状の連絡管10が接続されていて、連絡管10は
低温流体出口5を通って外筒1の外部に導き出され、連
絡管10の端部は、低温流体出口5の内部に設けた管板
11に接続されている。
【0008】図中12は伝熱管サポートである。
【0009】上述した図8のヘリカルコイル型熱交換器
において、高温流体入口2に高温のヘリウムガス等より
なる高温流体aを供給するとともに、低温流体入口4に
低温のヘリウムガスまたは水等の低温流体bを供給する
と、高温流体aは外筒1の内部空間を上方から下方へ向
かって流通し、また低温流体bは連絡管8を経て、スパ
イラル状の伝熱管7の内部を下方から上方へ向かって流
通する。
【0010】このとき伝熱管7を介し、高温流体aと低
温流体bとの間で熱交換が行われる。
【0011】この熱交換によって温度が上昇した低温流
体bは、連絡管10を経て低温流体出口5から外筒1の
外に取り出される。
【0012】一方、熱交換によって温度が低下した高温
流体aは、高温流体出口3から外筒1の外に取り出され
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヘリカ
ルコイル型熱交換器においては、側面から見た場合に、
図9の要部拡大図に示すように連絡管10は伝熱管7の
端部から外筒1の軸線方向に、曲率半径の小さな直角に
近い屈曲部13を経て垂直に立上がり、上方において再
びほぼ直角の屈曲部14を経て管板9に接続されてい
る。
【0014】また平面的に見た場合には、図10の横断
平面図に示すように、連絡管10は外筒1の直径方向に
設けられていて、伝熱管7の端部に対して水平方向に曲
がる曲率半径の小さなほぼ直角の屈曲部15が形成され
ている。
【0015】これらの曲率半径の小さなほぼ直角の屈曲
部13,14,15のため、従来のヘリカルコイル型熱
交換器は、伝熱管7を流れる低温流体bの圧損が大きく
なる欠点があった。
【0016】また内部の検査を行うため、伝熱管7の中
に非破壊検査装置のフロートを有したプローブを流す際
に、通りにくく引っ掛かかる等して検査が困難になる欠
点があった。
【0017】さらに図11に示すように連絡管10は、
屈曲部13,14の間で垂直に立上がる垂直部16を有
しているため、上下方向の長さを必要として外筒1の高
さ寸法が大きくなる欠点があった。
【0018】同様の欠点は、伝熱管7の下方端部に接続
されている連絡管8(図8参照)においても存在する。
【0019】本発明はこのような欠点を除去し、圧損が
小さく、非破壊検査装置が挿入しやすく、高さ寸法がコ
ンパクトにできるヘリカルコイル型熱交換器を提供する
ことを目的とするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱交換器の外
筒内部に設けられたスパイラル状の伝熱管と、該伝熱管
の端部に外筒の軸線方向に緩やかな傾斜角で接続され前
記外筒の外部に導出された連絡管とを備えたことを特徴
とするヘリカルコイル型熱交換器、また熱交換器の外筒
内部に設けられたスパイラル状の伝熱管と、該伝熱管の
端部に前記スパイラル状の接線方向に接続され前記外筒
の外部に導出された連絡管とを備えたことを特徴とする
ヘリカルコイル型熱交換器、さらに熱交換器の外筒内部
に設けられたスパイラル状の伝熱管と、該伝熱管の端部
に外筒の軸線方向に緩やかな傾斜角でしかも前記スパイ
ラル状の接線方向に接続され前記外筒の外部に導出され
た連絡管とを備えたことを特徴とするヘリカルコイル型
熱交換器に係るものである。
【0021】
【作用】請求項1の発明では外筒の軸線方向に小さな曲
率半径でほぼ直角に曲がる屈曲部がなくなり、請求項2
の発明では水平方向に小さな曲率半径でほぼ直角に曲が
る屈曲部がなくなり、請求項3の発明では外筒の軸線方
向と水平方向の両方において小さな曲率半径でほぼ直角
に曲がる屈曲部がなくなる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
【0023】図1は請求項1の発明の一実施例の縦断側
面図であって、従来と同様に中空構造の外筒1の上端に
は高温流体入口2が形成されており、外筒1の下端には
高温流体出口3が形成されている。また、外筒1の下部
側面には低温流体入口4が形成され、外筒1の上部側面
には低温流体出口5が形成されている。外筒1の中心軸
線上には中空構造の内筒6が配置されていて、外筒1の
内部の内筒6の周りにはスパイラル状の多数の伝熱管7
が設けられている。
【0024】多数の伝熱管7の下方の端部にはそれぞれ
外筒1の軸線方向に緩やかな傾斜角α1,α2を持つ直線
状の連絡管20が接続されていて、連絡管20は低温流
体入口4を通って外筒1の外部に導き出され、連絡管2
0の端部は、低温流体入口4の内部に設けた管板9に接
続されている。
【0025】多数の伝熱管7の上方の端部にもそれぞれ
緩やかな傾斜角α1,α2を持つ直線状の連絡管21が接
続されていて、連絡管21は低温流体出口5を通って外
筒1の外部に導き出され、連絡管21の端部は、低温流
体出口5の内部に設けた管板11に接続されている。
【0026】図2の要部拡大図に示すように緩やかな傾
斜角α1,α2の連絡管21の端部は、側面から見てやや
曲がった程度の鈍角の屈曲部22,23で伝熱管7と管
板11とに接続されている。伝熱管7の下方の端部に接
続されている連絡管20も図1で明らかなように、側面
から見てやや曲がった程度の鈍角の屈曲部で伝熱管7と
管板9とに接続されている。
【0027】上述した図1の装置において、高温流体入
口2に高温のヘリウムガス等よりなる高温流体aを供給
するとともに、低温流体入口4に低温のヘリウムガスま
たは水等の低温流体bを供給すると、高温流体aは外筒
1の内部空間を上方から下方へ向かって流通し、また低
温流体bは連絡管20を経て、スパイラル状の伝熱管7
の内部を下方から上方へ向かって流通する。このとき伝
熱管7を介し、高温流体aと低温流体bとの間で熱交換
が行われる。この熱交換によって温度が上昇した低温流
体bは、連絡管10を経て低温流体出口5から外筒1の
外に取り出される。一方、熱交換によって温度が低下し
た高温流体aは、高温流体出口3から外筒1の外に取り
出される。
【0028】図1、図2の実施例では、連絡管20,2
1が外筒1の軸線方向に緩やかな傾斜角α1,α2で接続
されているので、低温流体の圧損が小さくなり、非破壊
検査装置の挿入が容易になり、垂直な立上がり部がなく
なるので外筒1の高さ寸法を小さくすることができる。
【0029】図3は請求項2の発明の一実施例の横断平
面図であって、中空構造の外筒1の中心軸線上には中空
構造の内筒6が配置されており、外筒1の内部の内筒6
の周りにはスパイラル状の多数の伝熱管7が設けられて
いる。
【0030】多数の伝熱管7の下方の端部には、平面的
に見てそれぞれスパイラル状の伝熱管7の接線方向に直
線状の連絡管20が接続されていて、連絡管20は低温
流体入口4を通って外筒1の外部に導き出され、連絡管
20の端部は、低温流体入口4の内部に設けた管板9に
接続されている。図示は省略するが、伝熱管7の上方の
端部にも同様にスパイラル状の伝熱管7の接線方向に直
線状の連絡管が接続されていて、各連絡管の端部は低温
流体出口の内部に設けた管板に接続されている。
【0031】熱交換の状態は、請求項1の発明と変わる
ところはない。
【0032】図3の実施例では連絡管20が水平方向に
おいてスパイラル状の伝熱管7に接線方向から接続され
ているので、急激な屈曲部がなくなり、低温流体の圧損
が小さくなり、非破壊検査装置の挿入が容易になる。
【0033】図4は請求項3の発明の一実施例の縦断側
面図、図5は図4の横断平面図であって、中空構造の外
筒1の上端には高温流体入口2が形成されており、外筒
1の下端には高温流体出口3が形成されている。また、
外筒1の下部側面には低温流体入口4が形成され、外筒
1の上部側面には低温流体出口5が形成されている。外
筒1の中心軸線上には中空構造の内筒6が配置されてい
て、外筒1の内部の内筒6の周りにはスパイラル状の多
数の伝熱管7が設けられている。
【0034】多数の伝熱管7の下方の端部にはそれぞれ
直線状の連絡管20が接続されていて、連絡管20は低
温流体入口4を通って外筒1の外部に導き出され、連絡
管20の端部は、低温流体入口4の内部に設けた管板9
に接続されている。多数の伝熱管7の上方の端部にもそ
れぞれ直線状の連絡管21が接続されていて、連絡管2
1は低温流体出口5を通って外筒1の外部に導き出さ
れ、連絡管21の端部は、低温流体出口5の内部に設け
た管板11に接続されている。
【0035】連絡管21は側面から見ると、図4ならび
に図4の要部を内筒を省略して表した拡大図の図6に示
すように、緩やかな傾斜角α1,α2を持っていて、やや
曲がった程度の鈍角の屈曲部22,23で低温流体出口
5の管板11に接続されている。
【0036】上記の連絡管21を平面的に見ると、図
5、ならびに図6の横断平面図である図7に示すよう
に、それぞれスパイラル状の伝熱管7の接線方向に直線
状の連絡管20が接続されている。
【0037】伝熱管7の下方端部に接続されている連絡
管20も図4、図5に示すように、側面から見ると外筒
1の軸線方向に緩やかな傾斜角α1,α2を持っていて、
やや曲がった程度の鈍角の屈曲部22,23で低温流体
入口4の内部に設けた管板9に接続されており、平面的
に見ると、伝熱管7の接線方向に接続されている。
【0038】請求項3の発明においても、熱交換の状態
は前述した発明と変わるところはない。
【0039】図4〜図7の実施例では外筒1の軸線方向
にも水平方向にも急激な屈曲部を有しないので、低温流
体の圧損が小さく、非破壊検査装置の挿入が容易であ
り、外筒1の高さ寸法が小さくできる。
【0040】
【発明の効果】請求項1、請求項2、請求項3の発明の
ように伝熱管の端部に接続されている連絡管に直角に近
い急な屈曲部をなくして鈍角の緩やかな屈曲部にする
と、低温流体の圧損は小さくなり、伝熱管の中に非破壊
検査装置を挿入しやすく検査が楽になり、連絡管に垂直
の立上がり部がなくなると外筒の高さ寸法が小さくなっ
てコンパクトになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例の縦断側面図であ
る。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】請求項2の発明の一実施例の横断平面図であ
る。
【図4】請求項3の発明の一実施例の縦断側面図であ
る。
【図5】図4の横断平面図である。
【図6】図4の要部拡大図である。
【図7】図6の横断平面図である。
【図8】従来のヘリカルコイル型熱交換器の一例を示す
縦断側面図である。
【図9】図8の要部拡大図である。
【図10】図9の横断平面図である。
【図11】図9の要部を示す側面図である。
【符号の説明】
1 外筒 7 伝熱管 20 連絡管 21 連絡管 α1 傾斜角 α2 傾斜角

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器の外筒内部に設けられたスパイ
    ラル状の伝熱管と、該伝熱管の端部に外筒の軸線方向に
    緩やかな傾斜角で接続され前記外筒の外部に導出された
    連絡管とを備えたことを特徴とするヘリカルコイル型熱
    交換器。
  2. 【請求項2】 熱交換器の外筒内部に設けられたスパイ
    ラル状の伝熱管と、該伝熱管の端部に前記スパイラル状
    の接線方向に接続され前記外筒の外部に導出された連絡
    管とを備えたことを特徴とするヘリカルコイル型熱交換
    器。
  3. 【請求項3】 熱交換器の外筒内部に設けられたスパイ
    ラル状の伝熱管と、該伝熱管の端部に外筒の軸線方向に
    緩やかな傾斜角でしかも前記スパイラル状の接線方向に
    接続され前記外筒の外部に導出された連絡管とを備えた
    ことを特徴とするヘリカルコイル型熱交換器。
JP10102094A 1994-05-16 1994-05-16 ヘリカルコイル型熱交換器 Pending JPH07305976A (ja)

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JP10102094A JPH07305976A (ja) 1994-05-16 1994-05-16 ヘリカルコイル型熱交換器

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021177117A (ja) * 2020-05-05 2021-11-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated コイル巻回熱交換器
WO2022030319A1 (ja) * 2020-08-04 2022-02-10 シャープ株式会社 エバポレータおよび冷却装置

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