JPH09280761A - 伝熱要素板の積層体を備えた熱交換器 - Google Patents

伝熱要素板の積層体を備えた熱交換器

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JPH09280761A
JPH09280761A JP8111132A JP11113296A JPH09280761A JP H09280761 A JPH09280761 A JP H09280761A JP 8111132 A JP8111132 A JP 8111132A JP 11113296 A JP11113296 A JP 11113296A JP H09280761 A JPH09280761 A JP H09280761A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer element
fluid
large wave
laminated body
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JP8111132A
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Kazuo Sekihama
和夫 関浜
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ABB KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来型の伝熱要素板の積層体よりも高い熱伝達
率を有し、且つ耐閉塞性とダスト除去効果の高い伝熱要
素板の積層体を備えた熱交換器を提供する。 【解決手段】(X)部は、大波型8aを流体の流れ方向
4と同じ方向とし、大波型8aの山部および谷部を通っ
て流体の流れ方向4と角度θ(20〜60゜)の螺旋方
向を有する螺旋状リブRを形成したものである。(Y)
部は、大波型8a′を流体の流れ方向4と同じ方向と
し、大波型8a′を片側蛇行幅W(5〜10mm)、ピ
ッチP6(70〜100mm)で蛇行させた伝熱要素板
8と、従来のDU型積層体の小波を有する伝熱要素板2
とを交互に積層して積層体を構成する。(Z)部は、大
波型8a″を流体の流れ方向4と同じ方向とし、大波型
8a″の山部および谷部に高さH6(2〜2.5mm)
の小波を流体の流れ方向と同じ方向に2〜3個有するア
ンジュレーションSを形成した伝熱要素板8と、従来の
DU型積層体の小波を有する伝熱要素板2とを交互に積
層して積層体を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱面を有する伝
熱要素板の複数枚を積層して構成された積層体を備えた
熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱交換器において、流体の流路を
構成する伝熱要素板の積層体の単位体積当たりの熱伝達
率をできるだけ高くし、且つこの流路を通過する流体の
圧力損失をできるだけ低くするための開発がなされてき
た。
【0003】上記開発に見られる技術的傾向として、熱
伝達率を大きくすればする程、積層体の単位体積内に占
める伝熱要素板の密度が大きくなって流路が狭くなり、
その結果、圧力損失が増加したり、流体内に含有される
ダストが流路を閉塞する傾向が増大してくる。
【0004】このような技術的傾向の中にあって、熱伝
達率、圧力損失、流体流れの均等分布性、流路の耐閉塞
性、付着ダストの除去容易性、製造の容易性等の各種性
能を最も釣り合いよく改良した代表的な伝熱要素板の積
層体として、従来からDU型およびFNC型の積層体が
存在しており、以下それらの構造、機能等を述べる。
【0005】図2は従来のDU型の伝熱要素板の一対の
積層体を示すものである。この積層体は伝熱要素板1と
伝熱要素板2を交互に積層して構成されている。該伝熱
要素板1は、大波型1aと小波型1bを有する。該大波
型1aは連続した山部と谷部からなり、そのピッチP1
はその高さH1の5倍以下である。また、上記小波型1
bは大波型1aの中間部にその高さH2の6倍以下のピ
ッチP2で形成されている。上記伝熱要素板2は小波型
2aのみから成り、その高さH3の6倍以下のピッチP
3を有する。交互に積層されたこれらの伝熱要素板1お
よび2の間に形成される流体の流路断面3の水力直径
は、8.5mm以上である。
【0006】上記伝熱要素板1の大波型1aの方向は積
層体へ流入する流体の流入方向4と同一方向に配向され
ている。一方、該伝熱要素板1の小波型1bの方向は流
入方向4′と角度θ1(35゜以下)の傾斜をなした方
向に配向されている。また、上記伝熱要素板2の小波型
2aの方向も同様に流入方向4″と角度θ2(35゜以
下)の傾斜をなした方向に配向されている。
【0007】図3はFNC型の伝熱要素板の一対の積層
体を示すものである。この積層体は伝熱要素体5と伝熱
要素体6を交互に積層して構成されている。各伝熱要素
体5、6は、各々大波型5a、6aと平板部5b、6b
を有する。該大波型5a、6aは山部と谷部を連続して
形成したものであり、その高さH4の7.5倍以下のピ
ッチP4を有する。該山部と谷部の高さはほぼ同じであ
り、その中間位置に平板部5b、6bが形成されてい
る。該平板部5b、6bの幅は上記大波型5a、6aの
幅より広い。上記伝熱要素板5と6はそれらの積層接触
面に関して鏡面対称となっている。このFNC型積層型
は、上記DU型に比べ単位体積当たりの熱伝達率が大き
く、且つ圧力損失が小さい特徴を持った積層体として開
発されたものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、再生式
熱交換器に採用される伝熱要素板の積層体において、単
位体積当たりに有する熱伝達率および圧力損失、流体流
れの均等分布性、積層体の耐閉塞性、製造性等に対する
要求は年々厳しさを増すものがあり、上記従来型の伝熱
要素板の積層体の性能を以ってはそれらを十分に満足さ
せることが出来なくなってきた。
【0009】積層体の熱伝達率を高くすれば、一般的に
拡大伝熱面の形状が複雑となって圧力損失を増すと共
に、流体中のダストによる流路の閉塞性を増し、更に伝
熱要素板の製造性を低める結果をもたらす。また、積層
体の流路を流れる流体の不均等流れによる偏流は、積層
体中に局部的低温部を生じさせて、酸露点による酸凝縮
を生じさせ、排ガスに含有されるダストと酸の発生の基
となるSOxとを十分に混合させて、ダストによるSO
xの吸着による浮遊SOxを低減することができず、結
果的に伝熱要素板の腐蝕をもたらす。
【0010】図2に示す上記DU型の積層体において、
大波型1aの伝熱表面に接して流れる流体は流路断面が
大きいことと、波型の方向が流体の流入方向4と同方向
に配向されているために流れ易く、他の断面より流速が
速くなって熱伝達率が低下し、逆に圧力損失は小さくな
る。一方、小波型1bの伝熱表面に接して流れる流体は
流路断面が小さいことと、波型の方向が流体の流入方向
4′、4″に対してθ1、θ2で傾斜しているため、流
体は乱流を起こし熱伝達率は増加するが、圧力損失も増
加する。従って、大波型1aと小波型1bを流れる流体
は、上記の理由で流体流れの均等分布性がくずれ、理想
的な積層体とは言い難い。
【0011】図3に示す上記FNC型の積層体におい
て、大波型5a、6aの伝熱表面に接して流れる流体は
流体の流れ方向7に対し角度θ3(15〜30゜)の傾
斜を成して通っており、また伝熱要素板5、6間の流路
断面が鏡面対称にとなっているため、流体流れが均等分
布となり熱伝達率に関しては理想的な積層体と言える。
但し、図3に示す如く大波型1が流れ方向に対し角度θ
3の傾斜を成しているため、ダストが閉塞する可能性と
ダストを除去する困難性があり、この点で、必ずしも理
想的な積層体と言えない。
【0012】本発明の目的とするところは、上記従来型
の伝熱要素板の積層体よりも高い熱伝達率を有し、且つ
耐閉塞性とダスト除去効果の高い伝熱要素板の積層体を
備えた熱交換器を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の伝熱要素板の積
層体を備えた熱交換器は、連続した山部と谷部からなり
流体の流入方向に配向して形成された大波型を適宜間隔
に設け、該大波型の間に水板部を設けた第1伝熱要素体
と、該第1伝熱要素体の上記大波型のピッチより短いピ
ッチの連続した波を形成した第2伝熱要素体からなり、
これらの第1および第2伝熱要素体を交互に積層してそ
の間に流体の流路を形成した積層体を備えた熱交換器に
おいて、上記大波型に上記流体の乱れを生じさせる手段
を持たせたことを特徴とする。
【0014】また、本発明の別の伝熱要素板の積層体を
備えた熱交換器は、連続した山部と谷部からなり流体の
流入方向に配向して形成された大波型を適宜間隔に設
け、該大波型の間に小さな山部を形成した小波型を設け
た第1伝熱要素体と、該第1伝熱要素体の上記大波型の
ピッチより短いピッチの連続した波を形成した第2伝熱
要素体からなり、これらの第1および第2伝熱要素体を
交互に積層してその間に流体の流路を形成した積層体を
備えた熱交換器において、上記大波型に上記流体の乱れ
を生じさせる手段を持たせたことを特徴とする。
【0015】上記流体の乱れを生じさせる手段は、上記
大波型に形成した螺旋状リブであったり、また、蛇行状
に形成された大波型であったり、さらにまた、上記大波
型に形成したアンジュレーションであることを特徴とす
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。図1に示す伝熱要素体の積
層体は,上記従来のDU型積層体を基本として、その大
波型に改善を加え、谷部を通過する流体に乱流を生じせ
しめ、熱伝達率を高めるように構成したものである。
【0017】図1の(X)部は、大波型8aを流体の流
れ方向4と同じ方向とし、該大波型8aの山部および谷
部を通って流体の流れ方向4と角度θ(20〜60゜)
の螺旋方向を有する螺旋状リブRを形成したものであ
る。該螺旋状リブRの螺旋ピッチP5は10〜20m
m、高さH5は2〜2.5mmを有する。この伝熱要素
板8と従来のDU型積層体の小波を有する伝熱要素板2
とを交互に積層して積層体を構成する。
【0018】図1の(Y)部は、大波型8a′を流体の
流れ方向4と同じ方向とし、該大波型8a′を片側蛇行
幅W(5〜10mm)、ピッチP6(70〜100m
m)で蛇行させた伝熱要素板8と、従来のDU型積層体
の小波を有する伝熱要素板2とを交互に積層して積層体
を構成する。
【0019】図1の(Z)部は、大波型8a″を流体の
流れ方向4と同じ方向とし、該大波型8a″の山部およ
び谷部に高さH6(2〜2.5mm)の小波を流体の流
れ方向と同じ方向に2〜3個有するアンジュレーション
Sを形成した伝熱要素板8と、従来のDU型積層体の小
波を有する伝熱要素板2とを交互に積層して積層体を構
成する。
【0020】上記図1の上記(X)部、(Y)部および
(Z)部の大波型8a、8a′または8a″は、1枚の
伝熱要素板8に同じ形状の大波型が形成されるが、
(X)部と(Y)部を備えた伝熱要素板8、(Y)部と
(Z)部を備えた伝熱要素板8、(X)部と(Z)部を
備えた伝熱要素板8、あるいは、(X)部と(Y)部と
(Z)部を備えた伝熱要素板8、等いろいろな組み合わ
せを持った伝熱要素板8の構成が可能である。
【0021】同一流路長さを有するDU型、FNC型、
本発明品の各積層体の単位体積当たりの特性比較は、次
のとおりである。
【表1】
【0022】上記の如く、熱伝達率を高め且つ、排ガス
中のダストが流路に閉塞しにくい、又、閉塞付着しても
スートブロー等での除去が容易な伝熱要素体の積層体の
提供が可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明の伝熱要素板の積層体は、熱交換
器の熱交換流体の流路長さを一定とすれば各種形状の伝
熱要素板の積層体の中で流路の耐閉塞性に比べ、最高の
熱伝達率を示し、一方熱交換器の積層体の熱伝達率を一
定とすれば最高の耐閉塞性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層体を構成する伝熱要素体の各実施
例(X)部、(Y)部、(Z)部を示す斜視図である。
【図2】従来のDU型積層体を示す上面図(A)および
断面図(B)である。
【図3】従来のFNC型積層体を示す上面図(A)およ
び断面図(B)である。
【符号の説明】
1 伝熱要素板 1a 大波型 1b 小波型 2 伝熱要素板 2a 小波型 3 流路断面 4、4′、4″ 流入方向 5 伝熱要素板 5a 大波型 5b 小波型 6 伝熱要素板 6a 大波型 6b 小波型 7 流れ方向 8 伝熱要素板 8a、8a′、8a″ 大波型 H1、H2、H3、H4 高さ P、P1、P2、P3、P4 ピッチ R 螺旋状リブ S アンジュレーション θ、θ1、θ2、θ3 傾斜角度

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続した山部と谷部からなり流体の流入方
    向に配向して形成された大波型を適宜間隔に設け、該大
    波型の間に水板部を設けた第1伝熱要素体と、該第1伝
    熱要素体の上記大波型のピッチより短いピッチの連続し
    た波を形成した第2伝熱要素体からなり、これらの第1
    および第2伝熱要素体を交互に積層してその間に流体の
    流路を形成した積層体を備えた熱交換器において、上記
    大波型に上記流体の乱れを生じさせる手段を持たせたこ
    とを特徴とする伝熱要素板の積層体を備えた熱交換器。
  2. 【請求項2】連続した山部と谷部からなり流体の流入方
    向に配向して形成された大波型を適宜間隔に設け、該大
    波型の間に小さな山部を形成した小波型を設けた第1伝
    熱要素体と、該第1伝熱要素体の上記大波型のピッチよ
    り短いピッチの連続した波を形成した第2伝熱要素体か
    らなり、これらの第1および第2伝熱要素体を交互に積
    層してその間に流体の流路を形成した積層体を備えた熱
    交換器において、上記大波型に上記流体の乱れを生じさ
    せる手段を持たせたことを特徴とする伝熱要素板の積層
    体を備えた熱交換器。
  3. 【請求項3】上記流体の乱れを生じさせる手段が、上記
    大波型に形成した螺旋状リブであることを特徴とする上
    記請求項1または2記載の伝熱要素板の積層体を備えた
    熱交換器。
  4. 【請求項4】上記流体の乱れを生じさせる手段が、蛇行
    状に形成された大波型であることを特徴とする上記請求
    項1または2記載の伝熱要素板の積層体を備えた熱交換
    器。
  5. 【請求項5】上記流体の乱れを生じさせる手段が、上記
    大波型に形成したアンジュレーションであることを特徴
    とする上記請求項1または2記載の伝熱要素板の積層体
    を備えた熱交換器。
JP8111132A 1996-04-09 1996-04-09 伝熱要素板の積層体を備えた熱交換器 Pending JPH09280761A (ja)

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