JPH09184691A - 複数基を一体とした,直交流型スパイラル式熱交換器 - Google Patents

複数基を一体とした,直交流型スパイラル式熱交換器

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JPH09184691A
JPH09184691A JP20018295A JP20018295A JPH09184691A JP H09184691 A JPH09184691 A JP H09184691A JP 20018295 A JP20018295 A JP 20018295A JP 20018295 A JP20018295 A JP 20018295A JP H09184691 A JPH09184691 A JP H09184691A
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JP
Japan
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cooling water
spiral
spiral heat
heat transfer
condensed
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Pending
Application number
JP20018295A
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English (en)
Inventor
Takao Miyajima
孝夫 宮島
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    • 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
    • F28D7/04Heat-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 spirally coiled

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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】 大容量の蒸気の凝縮器,又は液の再沸器とし
て使用される、直交流型スパイラル式熱交換器の複数基
を、1基として提供する。 【構成】 複数基のスパイラル伝熱部本体1を、一つの
円筒型外装タンク2の中に設置し,全体をまとめて1基
として機能させる構造とする。 【効果】 1基として,制作上の伝熱面積の制約を解消
し、据え付けスペースを少なくして接続する配管を単純
化し、熱交換する両流体の圧力損失を、適切に設定出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、大容量の蒸気の凝
縮,又は液体の蒸発に使用される直交流型スパイラル式
熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スパイラル式熱交換器の伝熱部本体1
は、その伝熱板巾の寸法制限と制作上の制約から、1基
としての最大伝熱面積は300乃至400mが限度と
されている。従って、直交流型スパイラル式熱交換器を
用いて,大容量の蒸気を凝縮,液化させる表面凝縮器と
して設計する場合,1基で所定の能力を満足出来ないと
きは、図7に示す様に復数基を並列に連結するか,又は
図8に示す様に2基以上の、スパイラル伝熱部本体1を
直列に積み重ねて使用する事になる。同様に大容量の液
体を内部循環させて、これを蒸発させる再沸器として使
用する場合も、複数基の直交流型スパイラル式熱交換器
を、並列に配して使用されている。
【0003】
【解決しようとする課題】図7に示す様に,複数基のス
パイラル式熱交換器を並列に使用する場合は、処理する
蒸気の導入配管も複数に分岐する事になり、各基に導入
される蒸気,及び冷却水は,偏流を起し易く,更に全体
としての据え付け面積も大きくなる。又図8に示す様
に,複数のスパイラル伝熱部本体1を、直列に積み重ね
て使用する場合は、処理する蒸気側の圧力損失が増大
し,減圧下の大容量の蒸気に使用する事は不適当であ
る.又この様に蒸留塔の頂部に直接設置する,塔頂凝縮
器の場合は、凝縮器としての高さの制約を受ける事が多
いため,積み重ね方式は好ましくなく、並列に設置する
事は、その接続方法に問題がある。本発明は上記観点に
鑑み、複数基の直交流型スパイラル式凝縮器,又は蒸発
器を1基として、その性能を満足する様に創作されたも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め,本発明の要旨は、同寸法の直交流型スパイラル式熱
交換基器のスパイラル伝熱部本体1の複数基を、図1,
図2に示す様に同一高さで,同心円上に等分に配し、こ
れらに冷媒又は加熱媒体の配管を施して、全体を一つの
外装タンク2の内部に収納し,これらを一体として使用
し、所要の性能を満足させる構造とする。各々のスパイ
ラル伝熱部本体1は、その上部外縁において、外装タン
ク2の内部,上位置に設けた隔壁板4を介して、相互に
連結,支持する構造とし、外装タンク2の内部配管その
他の部品は、被凝縮蒸気,又は被蒸発液と接触するた
め、スパイラル伝熱部本体1と同等の耐蝕性を有する材
質を使用す必要がある。即ち、熱交換器の要素として,
スパイラル伝熱部本体1の必要数を、一つの外装タンク
2の内部に設置して、全体を1基として使用できる構造
とする。
【0005】
【作用】大容量の蒸気凝縮器として使用される一例とし
て、図1において蒸気導入口5より、外装タンク2内に
導入された被凝縮蒸気は、複数のスパイラル伝熱部本体
1のスパイラル状開口部上面より、各々の直交流通路に
均等に流入し、低温度のスパイラル伝熱壁面に接して凝
縮し,液滴となって下方に流下し、凝縮液は外装タンク
2の底部に設けた凝縮液出口6より,又未凝縮ガスは、
側面上部に設けられた,非凝縮ガス出口7より抜き出さ
れる.複数のスパイラル伝熱部本体1の各々に供給され
る冷却水は、冷却水導入口12より入り下部環状連結管
10を経て、各々のスパイラル伝熱部本体1の外周にあ
る冷却水入り口8より,上下が閉じられたスパイラル通
路に入り,通路に沿って伝熱壁面を冷却しながら流れ、
各々の中央部に至り、冷却水出口9より上部環状連結管
11に集められて、冷却水出口13より流出する。
【0006】
【実施例】本願発明の実施例を図面に基ずいて説明す
る。
【0007】図1,図2に示すものは第1の実施例であ
って,減圧下で微量の空気を含む,エタノールと水の混
合蒸気,毎時30▲トン▼を、工業用再冷水で冷却凝縮
させるものであり、これを従来より用いられている直交
流型スパイラル式熱交換器で計画すると、図7に示す様
に、制作上1基としてその直径が最大限に近い,伝熱面
積が280mのものを3基並列に,計840mを使
用する事になり、当然の事ながら,蒸気,及び冷却水の
配管も別個に設けるため、全体としての据え付け面積も
大きくなる。これに本発明を適用すると、図1,図2に
示すように,伝熱面積が200mの伝熱部本体1を4
基,計800mを、一つのの外装タンク2の内部に設
置する事によって、前記作用の通り使用して、1基とし
て所要の性能を満足することが出来る。
【0008】第2の実施例として、図3,図4に示すも
のは、ベンゼン蒸留塔の頂部に直接設置する,いわゆる
塔頂凝縮器として計画したもので、減圧下で40℃のベ
ンゼン蒸気,毎時20▲トン▼を、工業用再冷水で冷
却,凝縮させる目的のものであり、従来の直交流型スパ
イラル式熱交換器で計画すると、スパイラル伝熱板のの
巾を、最大寸法の2mとして設計しても、図8に示す様
にスパイラル伝熱部の面積が,300mのものを2段
に積み重ねる方式となるため、伝熱面積は合計600m
となり,凝縮器の全高は6m以上となる.又蒸気側の
圧力損失は70mm水柱となるため、減圧蒸留塔の運転
に影響を及ぼすこ事になる。これを本発明に基ずいて計
画すると、図3,図4に示す様に、その伝熱面積が13
0mのスパイラル伝熱部本体1を4基,計520m
のものを、内経3mの外装タンク2の中に設置する事に
よって、所定の性能を満足する事が出来る。即ち、蒸留
塔頂部より上昇するベンゼン蒸気は、円錐状の蒸気導入
口5より入り、中央部に設けた蒸気上昇管5aを上昇
し,外装タンク2の上部で反転して、4基のスパイラル
伝熱部本体1の、スパイラル状に開放された通路に均等
に下方に向かって流入し、低温の伝熱壁に接して凝縮す
る.壁面を流下した凝縮液は、外装タンク2の底部の凝
縮液出口6より,非凝縮ガスは、側面に設けた非凝縮ガ
ス出口7より流出する.冷却水は前記作用に記載と同様
に、冷却水導入口12より入り、下部環状連結管10を
経て、スパイラル伝熱部本体1の各々の外周部に設け
た,冷却水入り口8より、上下が閉じられたスパイラル
通路に入り、通路に沿って外周より中央に至る間で壁面
を冷却し、各々の中央上部の冷却水出口9より上部環状
連結管11に集められて、冷却水抜き出口13より流出
させる.この様にスパイラル伝熱部本体1を4基並列と
して、束ねて使用されるが、蒸留塔頂部への取り付けは
1基となるため、凝縮器としての全高は3.5mとな
り,蒸気側の圧力損失も前記2段重ねに較べて、20m
m水柱以下となる。
【0009】第3の実施例として、図5,図6に示すも
のは、10%エタノール水溶液を、4気圧の飽和水蒸気
で加熱し、内部自然循環により16%エタノール水蒸気
を、毎時30▲トン▼発生させる,サーモサイフォン蒸
発器として使用する一例である.これを、従来の直交流
型スパイラル式熱交換器で計画すれば、一基の伝熱面積
が170mのものを2基並列に使用する事になる.本
発明に基ずいて設計すれば、スパイラル伝熱部本体1の
伝熱面積が1基100mのものを3基,計300m
を、同心円上に同じ高さに配したものを、外装タンク2
の内部に、上下の隔壁板4,4aを介して設置し、1基
として性能を満足する事が出来る.図5はその断面図
を,図6は図5のX−X断面矢視図を示す.以下にその
作用を説明する。原液即ち,10%エタノール水溶液
は、外装タンク2の下部隔壁板4aで仕切られた底部に
設けた液供給口6より導入され、内部の対流液と混合さ
れながら,3基のスパイラル伝熱部本体1の,スパイラ
ル状の開口部下部より、伝熱部に流入し、高温の伝熱壁
に接して加熱され、一部が蒸発して気液二相流となって
上昇し、スパイラル状開口部の上部に至る.蒸気相は、
上部隔壁板4より上に設定された,沸騰液面より蒸発
し、沸騰液面から充分な高さをもった,外装タンク上カ
バー3に設けられた,蒸発蒸気出口7より流出させる.
液相は、対流により、中央還流管5を降下し、外装タン
ク2の下部で供給原液と混合して、対流循還を行い.循
還液の一部は、液抜き出口6aより抜き出される。一方
加熱水蒸気は、加熱水蒸気導入口12より入り、上部環
状連結管11を経て、各スパイラル伝熱部本体1の外周
に設けられた,加熱水蒸気入口8より、上下端が閉じら
れたスパイラル通路に流入し、外周より中央部に至る間
で伝熱壁面を加熱して凝縮して、中央下部に設けられた
凝縮水出口9より、下部環状連結管10で集められて、
凝縮水抜き出口13より排出される。この様に、同寸法
のスパイラル伝熱部本体1の複数基を、外装タンク2の
内部に効率良く配置して、1基の蒸発器として、使用す
ることが出来る本発明の一例である。
【0010】
【発明の効果】従来の直交流型スパイラル式熱交換器
が、1基で所要の性能を満足し得ない場合、2基以上を
直列又は並列に配して使用する事になるため、その設置
スペースは、高さ方向又は,横に長く採らざるを得な
い.又据え付けてからの配管も複雑となる。更に直列に
積み重ねる場合は直交流側の圧力損失は大きくなる、一
方基数を減らす為に1基の伝熱面積を大きくする事は、
スパイラル通路が長くなり、それに応じてスパイラル流
側の圧力損失も増大する。これらの問題は本発明によ
り、スパイラル伝熱部本体1の必要数を、外装タンク2
内に設置して計画すれば、1基として機能させ,器外の
配管も1基として取り扱う事が出来る。更に、直交流側
もスパイラル側も、その圧力損失を、スパイラル伝熱部
本体1の伝熱板の巾,及び1基としての伝熱面積と,そ
の基数を自在に選ぶ事によって、適切に設定する事が可
能となり、無駄の無い設計とする事ができる。更に、標
準化された小型の直交流型スパイラル式熱交換器の伝熱
部本体1のみを、予め生産し、伝熱器要素としてその必
要数を外装タンク2内に設置し、1基の凝縮器,又は蒸
発器として設計する事によって,その制作期間を短縮す
る事ができるのも、本発明の効用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す縦断面図
【図2】図1のX−X断面矢視図
【図3】本発明の第2の実施例を示す縦断面図
【図4】図3のX−X断面矢視図
【図5】本発明の第3の実施例を示す縦断面図
【図6】図5のX−X断面矢視図
【図7】従来の方法による第1の実施例に対する計画図
【図8】従来の方法による第2の実施例に対する計画図
【符号の説明】 図1,図2において 図3,図4において 図5,図6において 1 スパイラル伝熱部本体 スパイラル伝熱部本体 スパイラル伝熱部本体 2 外装タンク 外装タンク 外装タンク 3 外装タンク上カバー 外装タンク上カバー 外装タンク上カバー 4 隔壁板 隔壁板 上部隔壁板 4a − − 下部隔壁板 5 蒸気導入口 蒸気導入口 中央還流管 5a − 蒸気上昇管 − 6 凝縮液出口 凝縮液出口 液供給口 6a − − 液抜き出口 7 非凝縮ガス出口 非凝縮ガス出口 蒸発蒸気出口 8 冷却水入り口 冷却水入り口 加熱水蒸気入り口 9 冷却水出口 冷却水出口 凝縮水出口 10 下部環状連結管 下部環状連結管 下部環状連結管 11 上部環状連結管 上部環状連結管 上部環状連結管 12 冷却水導入口 冷却水導入口 加熱水蒸気導入口 13 冷却水抜き出口 冷却水抜き出口 凝縮水抜き出口 図7において 図8において 1 スパイラル伝熱部本体 スパイラル伝熱部本体 5 蒸気導入口 蒸気導入口 6 凝縮液出口 凝縮液出口 7 非凝縮ガス出口 非凝縮ガス出口 8 冷却水入り口 冷却水入り口 9 冷却水出口 冷却水出口 12 冷却水導入口 冷却水導入口 13 冷却水抜き出口 冷却水抜き出口
【手続補正書】
【提出日】平成9年1月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す縦断面図
【図2】 図1のX−X断面矢視図
【図3】 本発明の第2の実施例を示す縦断面図
【図4】 図3のX−X断面矢視図
【図5】 本発明の第3の実施例を示す縦断面図
【図6】 図5のX−X断面矢視図
【図7】 第1の実施例に対する従来の方法による計
画図
【図8】 第2の実施例に対する従来の方法による計
画図
【符号の説明】 1 スパイラル伝熱部本体。 2 外装タンタ 3 外装タンク上カバー 4 隔壁板、 図5,においては上部隔壁板 4a 図5,において下部隔壁板 5 蒸気導入口、 図5,図6においては中央還流
管 5a 図3,図4, 図8おいて蒸気上昇管 6 凝縮液出口、 図5,図6においては液供給口 6a 図5,図6,おいて液抜出口 7 非凝縮ガス出口、図5,においては蒸発蒸気出口 8 冷却水入り口、 図5,図6においては加熱水蒸
気入口 9 冷却水出口、 図5,においては凝縮水出口 10 下部環状連結管 11 上部環状連結管 12 冷却水導入口、 図5,においては加熱水蒸気
導入口 13 冷却水抜き出口、図5,図6においては凝縮水
抜き出口
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直交流型スパイラル式熱交換器におい
    て、複数基のスパイラル伝熱部本体(1)を一つの外装
    タンク(2)の内部に収納し、1基として使用するスパ
    イラル式熱交換器。
JP20018295A 1995-07-03 1995-07-03 複数基を一体とした,直交流型スパイラル式熱交換器 Pending JPH09184691A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20018295A JPH09184691A (ja) 1995-07-03 1995-07-03 複数基を一体とした,直交流型スパイラル式熱交換器

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20018295A JPH09184691A (ja) 1995-07-03 1995-07-03 複数基を一体とした,直交流型スパイラル式熱交換器

Publications (1)

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ID=16420165

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JP (1) JPH09184691A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010000321A (ko) * 2000-09-15 2001-01-05 이한웅 폐수열 냉각장치
JP2008518187A (ja) * 2004-10-25 2008-05-29 コノコフィリップス カンパニー Lng施設のための垂直熱交換器構造

Cited By (3)

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