JPH11230687A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH11230687A JPH11230687A JP10031047A JP3104798A JPH11230687A JP H11230687 A JPH11230687 A JP H11230687A JP 10031047 A JP10031047 A JP 10031047A JP 3104798 A JP3104798 A JP 3104798A JP H11230687 A JPH11230687 A JP H11230687A
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- Japan
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- heat transfer
- heat exchanger
- fluid
- heating fluid
- transfer tube
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-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 arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-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 arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
- F28D7/1623—Heat-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 arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
- F28D21/001—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for thermal power plants or industrial processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0282—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry of conduit ends, e.g. by using inserts or attachments for modifying the pattern of flow at the conduit inlet or outlet
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】加熱流体上流側の伝熱管メタル温度を低下させ
ることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚高
温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の高
信頼性を維持することができる熱交換器を提供する。 【解決手段】高温の加熱流体を一方向に流通させるダク
ト１２と、ダクトを加熱流体の流通方向と直交する方向
に沿って貫通し、かつダクト内の加熱流体流通方向に間
隔的に配置された被加熱流体流通用の複数の伝熱管２３
とを備える。伝熱管の加熱流体流通方向で隣接する２以
上のものを組としてダクト外部のヘッダ２４にそれぞれ
連結して複数のパスを構成する。ダクトの加熱流体下流
側に位置するパスから同ダクトの加熱流体上流側に位置
するパスへと被加熱流体を順次に流通させて熱交換を行
わせる。ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パス
に属する２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のもの
と下流側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量
差設定手段を設ける。
ることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚高
温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の高
信頼性を維持することができる熱交換器を提供する。 【解決手段】高温の加熱流体を一方向に流通させるダク
ト１２と、ダクトを加熱流体の流通方向と直交する方向
に沿って貫通し、かつダクト内の加熱流体流通方向に間
隔的に配置された被加熱流体流通用の複数の伝熱管２３
とを備える。伝熱管の加熱流体流通方向で隣接する２以
上のものを組としてダクト外部のヘッダ２４にそれぞれ
連結して複数のパスを構成する。ダクトの加熱流体下流
側に位置するパスから同ダクトの加熱流体上流側に位置
するパスへと被加熱流体を順次に流通させて熱交換を行
わせる。ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パス
に属する２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のもの
と下流側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量
差設定手段を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば石炭間接焚
コンバインドサイクル発電プラントの石炭焚高温炉等と
して適用される熱交換器に関する。
コンバインドサイクル発電プラントの石炭焚高温炉等と
して適用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、世界的なエネルギ需要が増加する
傾向にあり、資源の有効活用の面から石炭の需要は大き
く伸びると予想されている。石炭を燃料とする場合、環
境と調和した効率的な発電システムを構築することが必
要であり、石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラン
トは、これに応えるものとして、注目されている。
傾向にあり、資源の有効活用の面から石炭の需要は大き
く伸びると予想されている。石炭を燃料とする場合、環
境と調和した効率的な発電システムを構築することが必
要であり、石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラン
トは、これに応えるものとして、注目されている。
【０００３】図１２は、このような石炭間接焚コンバイ
ンドサイクル発電プラントの系統構成例を示しているこ
のプラントは、石炭燃焼によって加熱される高温空気を
駆動ガスとするガスタービン系統１と、このガスタービ
ン系統１の排熱を利用する蒸気タービン系統２とを備え
ている。
ンドサイクル発電プラントの系統構成例を示しているこ
のプラントは、石炭燃焼によって加熱される高温空気を
駆動ガスとするガスタービン系統１と、このガスタービ
ン系統１の排熱を利用する蒸気タービン系統２とを備え
ている。
【０００４】ガスタービン系統１では、駆動ガス源とな
る空気ａ０を圧縮機３で加圧し、圧縮空気ａ１として石
炭焚高温炉４内の管路に通すようになっている。この石
炭焚高温炉４に、燃料としての石炭ｂと空気予熱器５で
予熱した燃焼用空気ａ２とを導いて燃焼を行わせ、この
石炭焚高温炉４内で発生する燃焼ガスによって、圧縮空
気ａ１を間接的に加熱するようになっている。
る空気ａ０を圧縮機３で加圧し、圧縮空気ａ１として石
炭焚高温炉４内の管路に通すようになっている。この石
炭焚高温炉４に、燃料としての石炭ｂと空気予熱器５で
予熱した燃焼用空気ａ２とを導いて燃焼を行わせ、この
石炭焚高温炉４内で発生する燃焼ガスによって、圧縮空
気ａ１を間接的に加熱するようになっている。
【０００５】石炭焚高温炉４で加熱されて高温となった
高温圧縮空気ａ３は、ガスタービン６に送られて発電機
７駆動用の仕事に供され、次いで排熱回収ボイラ８に導
かれ、蒸気タービン系統２の蒸気発生源として用いられ
た後、空気予熱器５に供給されて燃焼用空気ａ２の予熱
に用いられ、この後煙突７へと至る。
高温圧縮空気ａ３は、ガスタービン６に送られて発電機
７駆動用の仕事に供され、次いで排熱回収ボイラ８に導
かれ、蒸気タービン系統２の蒸気発生源として用いられ
た後、空気予熱器５に供給されて燃焼用空気ａ２の予熱
に用いられ、この後煙突７へと至る。
【０００６】一方、蒸気タービン系統２では、排熱回収
ボイラ８で発生した蒸気ｄが蒸気タービン９に導かれ、
発電機１０駆動用の仕事に供された後、復水器１１で復
水となり、排熱回収ボイラ８に還流される。
ボイラ８で発生した蒸気ｄが蒸気タービン９に導かれ、
発電機１０駆動用の仕事に供された後、復水器１１で復
水となり、排熱回収ボイラ８に還流される。
【０００７】また、石炭焚高温炉４で石炭ｂの燃焼によ
って発生した燃焼ガスｅは、駆動ガス源としての圧縮空
気ａ１の加熱後、石炭焚高温炉４から排熱回収ボイラ６
に送られて蒸気発生に用いられ、その煙突７へと至る。
って発生した燃焼ガスｅは、駆動ガス源としての圧縮空
気ａ１の加熱後、石炭焚高温炉４から排熱回収ボイラ６
に送られて蒸気発生に用いられ、その煙突７へと至る。
【０００８】上述した石炭焚高温炉４は、燃焼ガスｅと
圧縮空気ａ１との熱交換を行う熱交換器であり、加熱流
体である燃焼ガスｅは１５００℃を超える高温ガスであ
ること、および被加熱流体である圧縮空気ａ１は圧縮機
３で約３ＭＰａに圧縮された高圧空気となっていること
から、一般に圧縮空気ａ１は直管またはＵ字管状の伝熱
管内に流通させて熱交換を行っている。
圧縮空気ａ１との熱交換を行う熱交換器であり、加熱流
体である燃焼ガスｅは１５００℃を超える高温ガスであ
ること、および被加熱流体である圧縮空気ａ１は圧縮機
３で約３ＭＰａに圧縮された高圧空気となっていること
から、一般に圧縮空気ａ１は直管またはＵ字管状の伝熱
管内に流通させて熱交換を行っている。
【０００９】図１３は、このような石炭焚高温炉４とし
て適用される熱交換器の構成例を示している。
て適用される熱交換器の構成例を示している。
【００１０】この熱交換器４Ａは、高温の加熱流体であ
る燃焼ガスｅを一方向（矢印ｅ方向）に流通させるダク
ト１２と、このダクト１２を燃焼ガス流通方向ｅと直交
する方向（矢印ｆ方向）に沿って貫通し、かつダクト１
２内の燃焼ガス流通方向ｅに間隔的に配置され、被加熱
流体である圧縮空気ａ１を流通させる複数の伝熱管１３
とを備えた構成となっている。
る燃焼ガスｅを一方向（矢印ｅ方向）に流通させるダク
ト１２と、このダクト１２を燃焼ガス流通方向ｅと直交
する方向（矢印ｆ方向）に沿って貫通し、かつダクト１
２内の燃焼ガス流通方向ｅに間隔的に配置され、被加熱
流体である圧縮空気ａ１を流通させる複数の伝熱管１３
とを備えた構成となっている。
【００１１】そして、燃焼ガス流通方向ｅで隣接する例
えば３本ずつの伝熱管１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）
が、ダクト１２の外部に設けたヘッダ１４（１４ａ〜１
４ｌ）に連結され、これら３本１組の管群を例えば２組
ずつ組合せて３つのパス（イ，ロ，ハ）が構成してあ
る。この各パス（イ，ロ，ハ）を構成する伝熱管１３ａ
〜１３ｃのヘッダ１４ａ〜１４ｌが、マニホールド１６
を介してヘッダ集合管１５（１５ａ〜１５ｄ）に連結さ
れ、これにより、分岐・統合を繰り返す一連の圧縮空気
流通用の並列的流路が構成されている。なお、１７は伝
熱管１３とヘッダ１４とを連結するスタブチューブであ
る。また、各伝熱管１３は、図１３の紙面厚さ方向に沿
って多数並列に配置されてチューブパネルを構成してい
る。さらに、伝熱管１３、スタブチューブ１７、ヘッダ
１４、マニホールド１６およびヘッダ集合管１５は、溶
接により一体化されている。
えば３本ずつの伝熱管１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）
が、ダクト１２の外部に設けたヘッダ１４（１４ａ〜１
４ｌ）に連結され、これら３本１組の管群を例えば２組
ずつ組合せて３つのパス（イ，ロ，ハ）が構成してあ
る。この各パス（イ，ロ，ハ）を構成する伝熱管１３ａ
〜１３ｃのヘッダ１４ａ〜１４ｌが、マニホールド１６
を介してヘッダ集合管１５（１５ａ〜１５ｄ）に連結さ
れ、これにより、分岐・統合を繰り返す一連の圧縮空気
流通用の並列的流路が構成されている。なお、１７は伝
熱管１３とヘッダ１４とを連結するスタブチューブであ
る。また、各伝熱管１３は、図１３の紙面厚さ方向に沿
って多数並列に配置されてチューブパネルを構成してい
る。さらに、伝熱管１３、スタブチューブ１７、ヘッダ
１４、マニホールド１６およびヘッダ集合管１５は、溶
接により一体化されている。
【００１２】このような構成において、ダクト１２の燃
焼ガス下流側に位置するパス（イ）から中段のパス
（ロ）を介し、燃焼ガス上流側に位置するパス（ハ）へ
と圧縮空気ａ１を順次に流通させて熱交換を行わせるも
のである。
焼ガス下流側に位置するパス（イ）から中段のパス
（ロ）を介し、燃焼ガス上流側に位置するパス（ハ）へ
と圧縮空気ａ１を順次に流通させて熱交換を行わせるも
のである。
【００１３】熱交換作用について詳説する。
【００１４】圧縮空気ａ１は、まず下部のヘッダ集合管
１５ａからマニホールド１６ａを経て下部のヘッダ１４
ａ，１４ｂに分配され、さらにスタブチューブ１７を通
って第１パス（イ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに供給される。これらの伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを流れる圧縮空気ａ１は、ダクト１２内を流
れる燃焼ガスｅの下流側で加熱される。
１５ａからマニホールド１６ａを経て下部のヘッダ１４
ａ，１４ｂに分配され、さらにスタブチューブ１７を通
って第１パス（イ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに供給される。これらの伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを流れる圧縮空気ａ１は、ダクト１２内を流
れる燃焼ガスｅの下流側で加熱される。
【００１５】この第１パス（イ）の伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ内でそれぞれ加熱された圧縮空気ａ１は、ダ
クト１２の上方に配置した上部のスタブチューブ１７を
通って上部のヘッダ１４ｃ，１４ｄに入り、マニホール
ド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｂに至る。
ｂ，１３ｃ内でそれぞれ加熱された圧縮空気ａ１は、ダ
クト１２の上方に配置した上部のスタブチューブ１７を
通って上部のヘッダ１４ｃ，１４ｄに入り、マニホール
ド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｂに至る。
【００１６】上部のヘッダ集合管１５ｂ内の圧縮空気ａ
１は、次に第２パス（ロ）を構成する伝熱管１３ａ，１
３ｂ，１３ｃの上部ヘッダ１４ｅ，１４ｆに分配され、
スタブチューブ１７を通って各伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃに入り、管外を流れる燃焼ガスｅの中間領域で加
熱される。
１は、次に第２パス（ロ）を構成する伝熱管１３ａ，１
３ｂ，１３ｃの上部ヘッダ１４ｅ，１４ｆに分配され、
スタブチューブ１７を通って各伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃに入り、管外を流れる燃焼ガスｅの中間領域で加
熱される。
【００１７】第２パス（ロ）の伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃで加熱された圧縮空気ａ１は、スタブチューブ１
７を通ってそれぞれ下部のヘッダ１４ｇ，１４ｈに流入
し、マニホールド１６を経て下部のヘッダ集合管１５ｃ
に至る。
１３ｃで加熱された圧縮空気ａ１は、スタブチューブ１
７を通ってそれぞれ下部のヘッダ１４ｇ，１４ｈに流入
し、マニホールド１６を経て下部のヘッダ集合管１５ｃ
に至る。
【００１８】このヘッダ集合管１５ｃ内の圧縮空気ａ１
は、第３パス（ハ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃの下部のヘッダ１４ｉ，１４ｊに分配され、
スタブチューブ１７を通って伝熱管１３ａ，１３ｂ，１
３ｃに流入し、管外を流れる燃焼ガスｅの最上流域でさ
らに加熱される。加熱された圧縮空気ａ１はスタブチュ
ーブ１７を通って上部のヘッダ１４ｋ，１４ｌに入り、
マニホールド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｄに至
る。
は、第３パス（ハ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃの下部のヘッダ１４ｉ，１４ｊに分配され、
スタブチューブ１７を通って伝熱管１３ａ，１３ｂ，１
３ｃに流入し、管外を流れる燃焼ガスｅの最上流域でさ
らに加熱される。加熱された圧縮空気ａ１はスタブチュ
ーブ１７を通って上部のヘッダ１４ｋ，１４ｌに入り、
マニホールド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｄに至
る。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した熱
交換器１１のダクト１２内を流れる燃焼ガスｅの温度
は、ダクト１２内の入口１８部で最も高く、伝熱管１３
内の圧縮空気ａ１と熱交換して次第にその温度は低下し
ていく。一方、伝熱管１３内を流れる圧縮空気ａ１の流
量および入口温度は、各パス（イ〜ハ）の伝熱管１３
ａ，１３ｂ，１３ｃに対してほぼ同じであるが、同一パ
スであっても圧縮空気ａ１の出口温度は管外を流れる燃
焼ガスｅの温度によって異なり、各パス（イ〜ハ）につ
いて、燃焼ガス上流側の伝熱管１３ａで最も高く、燃焼
ガス下流側の伝熱管１３ｃで最も低いという分布が生じ
る。
交換器１１のダクト１２内を流れる燃焼ガスｅの温度
は、ダクト１２内の入口１８部で最も高く、伝熱管１３
内の圧縮空気ａ１と熱交換して次第にその温度は低下し
ていく。一方、伝熱管１３内を流れる圧縮空気ａ１の流
量および入口温度は、各パス（イ〜ハ）の伝熱管１３
ａ，１３ｂ，１３ｃに対してほぼ同じであるが、同一パ
スであっても圧縮空気ａ１の出口温度は管外を流れる燃
焼ガスｅの温度によって異なり、各パス（イ〜ハ）につ
いて、燃焼ガス上流側の伝熱管１３ａで最も高く、燃焼
ガス下流側の伝熱管１３ｃで最も低いという分布が生じ
る。
【００２０】圧縮空気ａ１は伝熱管１３内を流れる間に
加熱されて温度上昇して、その伝熱管壁のメタル温度は
燃焼ガスｅおよび圧縮空気ａ１の温度によって決まるの
で、通常は燃焼ガス温度が高く、かつ圧縮機空気温度が
高いほど、高温となる。
加熱されて温度上昇して、その伝熱管壁のメタル温度は
燃焼ガスｅおよび圧縮空気ａ１の温度によって決まるの
で、通常は燃焼ガス温度が高く、かつ圧縮機空気温度が
高いほど、高温となる。
【００２１】このため、最もメタル温度が高くなる部位
は、燃焼ガス入口１８側のパス、即ち、第３パス（ハ）
の最も燃焼ガス入口１８側の伝熱管１３ａで、しかも圧
縮空気出口側（上端側）であり、この部位は最も厳しい
温度条件に晒される。
は、燃焼ガス入口１８側のパス、即ち、第３パス（ハ）
の最も燃焼ガス入口１８側の伝熱管１３ａで、しかも圧
縮空気出口側（上端側）であり、この部位は最も厳しい
温度条件に晒される。
【００２２】一般に、温度が高くなると、材料の許容応
力は急激に低下するので、伝熱管１３のメタル温度をで
きるだけ低減することが必要である。また、許容応力低
下を補償するために伝熱管１３の肉厚を増大させると、
負荷変化などの過渡運転時に伝熱管１３の周壁に大きな
温度勾配が生じて伝熱管１３に過大な熱応力が発生し、
破損の原因となるので、肉厚の増大は避けなければなら
ない。
力は急激に低下するので、伝熱管１３のメタル温度をで
きるだけ低減することが必要である。また、許容応力低
下を補償するために伝熱管１３の肉厚を増大させると、
負荷変化などの過渡運転時に伝熱管１３の周壁に大きな
温度勾配が生じて伝熱管１３に過大な熱応力が発生し、
破損の原因となるので、肉厚の増大は避けなければなら
ない。
【００２３】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、加熱流体上流側の伝熱管メタル温度を低下さ
せることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚
高温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の
高信頼性を維持することができる熱交換器を提供するこ
とを目的とする。
たもので、加熱流体上流側の伝熱管メタル温度を低下さ
せることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚
高温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の
高信頼性を維持することができる熱交換器を提供するこ
とを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、高温の加熱流体を一方向に流
通させるダクトと、このダクトを前記加熱流体の流通方
向と直交する方向に沿って貫通し、かつ前記ダクト内の
前記加熱流体流通方向に間隔的に配置された被加熱流体
流通用の複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管の加熱流体
流通方向で隣接する２以上のものを組としてダクト外部
のヘッダにそれぞれ連結して複数のパスを構成し、前記
ダクトの加熱流体下流側に位置するパスから同ダクトの
加熱流体上流側に位置するパスへと前記被加熱流体を順
次に流通させて熱交換を行わせる熱交換器において、前
記ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パスに属す
る２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のものと下流
側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量差設定
手段を設けたことを特徴とする熱交換器を提供する。
め、請求項１の発明では、高温の加熱流体を一方向に流
通させるダクトと、このダクトを前記加熱流体の流通方
向と直交する方向に沿って貫通し、かつ前記ダクト内の
前記加熱流体流通方向に間隔的に配置された被加熱流体
流通用の複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管の加熱流体
流通方向で隣接する２以上のものを組としてダクト外部
のヘッダにそれぞれ連結して複数のパスを構成し、前記
ダクトの加熱流体下流側に位置するパスから同ダクトの
加熱流体上流側に位置するパスへと前記被加熱流体を順
次に流通させて熱交換を行わせる熱交換器において、前
記ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パスに属す
る２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のものと下流
側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量差設定
手段を設けたことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００２５】請求項２の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられたオリフィスであり、このオリフィ
スによって被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置
する伝熱管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿っ
て次第に小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提
供する。
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられたオリフィスであり、このオリフィ
スによって被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置
する伝熱管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿っ
て次第に小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提
供する。
【００２６】請求項３の発明では、請求項２記載の熱交
換器において、オリフィスの開口径を、加熱流体上流に
位置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に小さく設定し、またはオリフィスの枚数を、加熱
流体上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に多く設定し、もしくは前記開口径と枚数の両
条件を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
換器において、オリフィスの開口径を、加熱流体上流に
位置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に小さく設定し、またはオリフィスの枚数を、加熱
流体上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に多く設定し、もしくは前記開口径と枚数の両
条件を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
【００２７】請求項４の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられた多孔板であり、この多孔板によっ
て被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置する伝熱
管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に
小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられた多孔板であり、この多孔板によっ
て被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置する伝熱
管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に
小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００２８】請求項５の発明では、請求項４記載の熱交
換器において、多孔板の開口面積を、加熱流体上流に位
置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に小さく設定し、または多孔板の枚数を、加熱流体上
流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に多く設定し、もしくは前記開口面積と枚数の両条件
を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
換器において、多孔板の開口面積を、加熱流体上流に位
置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に小さく設定し、または多孔板の枚数を、加熱流体上
流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に多く設定し、もしくは前記開口面積と枚数の両条件
を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００２９】請求項６の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管の外表面に設
けられた熱交換用のフィンであり、このフィンによって
管外側熱伝達係数を、加熱流体上流側に位置する伝熱管
で低く設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に高く
設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管の外表面に設
けられた熱交換用のフィンであり、このフィンによって
管外側熱伝達係数を、加熱流体上流側に位置する伝熱管
で低く設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に高く
設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００３０】請求項７の発明では、請求項６記載の熱交
換器において、フィンの突出長さを、加熱流体上流側に
位置する伝熱管で小さく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に大きく設定し、またはフィンの枚数を、加熱流体
上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に多く設定し、もしくは前記高さと枚数の両条件を
備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
換器において、フィンの突出長さを、加熱流体上流側に
位置する伝熱管で小さく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に大きく設定し、またはフィンの枚数を、加熱流体
上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に多く設定し、もしくは前記高さと枚数の両条件を
備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００３１】請求項８の発明では、請求項６または７記
載の熱交換器において、フィンの突出長さを伝熱管の被
加熱流体入口部で大きくするとともに、被加熱流体の流
れ方向に沿って次第に小さくし、かつ被加熱流体出口部
で最も小さくしたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
載の熱交換器において、フィンの突出長さを伝熱管の被
加熱流体入口部で大きくするとともに、被加熱流体の流
れ方向に沿って次第に小さくし、かつ被加熱流体出口部
で最も小さくしたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００３２】請求項９の発明では、請求項６から８まで
のいずれかに記載の熱交換器において、伝熱管の長さ方
向に沿う単位長さあたりのフィン枚数を、被加熱流体入
口部で最も多くするとともに、被加熱流体の流れ方向に
沿って次第に少なくし、被加熱流体出口部で最も少なく
したことを特徴とする熱交換器を提供する。
のいずれかに記載の熱交換器において、伝熱管の長さ方
向に沿う単位長さあたりのフィン枚数を、被加熱流体入
口部で最も多くするとともに、被加熱流体の流れ方向に
沿って次第に少なくし、被加熱流体出口部で最も少なく
したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００３３】請求項１０の発明では、請求項１から９ま
でのいずれかに記載の熱交換器において、受熱量差設定
手段は、ダクトの加熱流体入口部に最も近い配置の伝熱
管以外の伝熱管に設けたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
でのいずれかに記載の熱交換器において、受熱量差設定
手段は、ダクトの加熱流体入口部に最も近い配置の伝熱
管以外の伝熱管に設けたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱交換器の実
施形態を図１〜図１０を参照して説明する。なお、以下
の実施形態は石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラ
ントに適用したものであり、全体的な構成については図
１２および図１３に示したものと同様であるから、全体
構成の説明は省略する。
施形態を図１〜図１０を参照して説明する。なお、以下
の実施形態は石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラ
ントに適用したものであり、全体的な構成については図
１２および図１３に示したものと同様であるから、全体
構成の説明は省略する。
【００３５】第１実施形態（図１，図２） 図１は本発明に係る熱交換器の第１実施形態を示す概略
断面図である。なお、図１では加熱流体上流側のパスを
構成する複数組の伝熱管のうちの一部を拡大して示して
いる。
断面図である。なお、図１では加熱流体上流側のパスを
構成する複数組の伝熱管のうちの一部を拡大して示して
いる。
【００３６】図１に示すように、本実施形態の熱交換器
２１では、高温の加熱流体である燃焼ガスｅを一方向
（矢印ｅ方向）に流通させるダクト２２と、このダクト
２２を燃焼ガス流通方向と直交する方向（矢印ｆ方向）
に沿って貫通する被加熱流体としての圧縮空気ａ１流通
用の伝熱管２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）とを備えて
いる。これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ダク
ト２２外部のヘッダ２４にスタブチューブ２５を介して
連結されている。
２１では、高温の加熱流体である燃焼ガスｅを一方向
（矢印ｅ方向）に流通させるダクト２２と、このダクト
２２を燃焼ガス流通方向と直交する方向（矢印ｆ方向）
に沿って貫通する被加熱流体としての圧縮空気ａ１流通
用の伝熱管２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）とを備えて
いる。これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ダク
ト２２外部のヘッダ２４にスタブチューブ２５を介して
連結されている。
【００３７】圧縮空気ａ１は、ヘッダ２４からスタブチ
ューブ２５を介して各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに
流入し、これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流
れる間に、ダクト２２内を流れる伝熱管２４外部の燃焼
ガスｅと熱交換される。
ューブ２５を介して各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに
流入し、これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流
れる間に、ダクト２２内を流れる伝熱管２４外部の燃焼
ガスｅと熱交換される。
【００３８】このような構成において、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃの圧縮空気入口部内面に、管壁への
受熱量差設定手段として、それぞれオリフィス２６（２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ）が取り付けられている。このう
ち、燃焼ガス上流側に位置する伝熱管２４ａ内のオリフ
ィス２６ａの開口径が最も大きく、これに隣接する燃焼
ガス下流側の伝熱管２３ｂ内のオリフィス２６ｂ、さら
にその下流側の伝熱管２３ｃ内のオリフィス２６ｃで
は、順に開口径が小さくなっている。なお、上記構成
は、燃焼ガス温度が高く、メタル温度低減が必要なパス
に適用されるが、そのうち、燃焼ガス最上流側に位置す
るパスの先頭の伝熱管には、オリフィスは取り付けられ
ない。
ａ，２３ｂ，２３ｃの圧縮空気入口部内面に、管壁への
受熱量差設定手段として、それぞれオリフィス２６（２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ）が取り付けられている。このう
ち、燃焼ガス上流側に位置する伝熱管２４ａ内のオリフ
ィス２６ａの開口径が最も大きく、これに隣接する燃焼
ガス下流側の伝熱管２３ｂ内のオリフィス２６ｂ、さら
にその下流側の伝熱管２３ｃ内のオリフィス２６ｃで
は、順に開口径が小さくなっている。なお、上記構成
は、燃焼ガス温度が高く、メタル温度低減が必要なパス
に適用されるが、そのうち、燃焼ガス最上流側に位置す
るパスの先頭の伝熱管には、オリフィスは取り付けられ
ない。
【００３９】次に、本実施形態の作用を詳しく説明す
る。
る。
【００４０】上述したように、ヘッダ２４内の被加熱流
体である圧縮空気ａ１は、スタブチューブ２５およびオ
リフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経て、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに入る。この際、各オリフィス２６
ａ，２６ｂ，２６ｃでは、燃焼ガス下流側に向って開口
径が順次小さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱
管２３ａに流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流
量が最も多く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流
入する圧縮空気流量が次第に少なくなるように分配され
る。
体である圧縮空気ａ１は、スタブチューブ２５およびオ
リフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経て、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに入る。この際、各オリフィス２６
ａ，２６ｂ，２６ｃでは、燃焼ガス下流側に向って開口
径が順次小さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱
管２３ａに流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流
量が最も多く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流
入する圧縮空気流量が次第に少なくなるように分配され
る。
【００４１】したがって、各伝熱管２３内を流れる圧縮
空気ａ１は管外を流れる燃焼ガスｅにより加熱されて温
度上昇するが、上流側の伝熱管２３ａでは、オリフィス
を設けない場合に比べて圧縮空気ａ１の流量が減少する
ので、その伝熱管２３ａ内からの管壁への受熱量が減少
し、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順に少量の
圧縮空気ａ１が流れることから、さらに管壁への受熱量
が減少し、出口温度も低下する。この結果、燃焼ガス上
流側のパスの伝熱管メタル温度の最高値が従来のものよ
りも低下し、メタル温度上昇が抑制される。
空気ａ１は管外を流れる燃焼ガスｅにより加熱されて温
度上昇するが、上流側の伝熱管２３ａでは、オリフィス
を設けない場合に比べて圧縮空気ａ１の流量が減少する
ので、その伝熱管２３ａ内からの管壁への受熱量が減少
し、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順に少量の
圧縮空気ａ１が流れることから、さらに管壁への受熱量
が減少し、出口温度も低下する。この結果、燃焼ガス上
流側のパスの伝熱管メタル温度の最高値が従来のものよ
りも低下し、メタル温度上昇が抑制される。
【００４２】図２は、本実施形態による燃焼ガス上流側
のパスにおける燃焼ガス流れ方向の各伝熱管２３の被加
熱流体出口温度、およびその各伝熱管２３の最高メタル
温度についての分布例を、従来例と比較して示してい
る。
のパスにおける燃焼ガス流れ方向の各伝熱管２３の被加
熱流体出口温度、およびその各伝熱管２３の最高メタル
温度についての分布例を、従来例と比較して示してい
る。
【００４３】この図２に示すように、本実施形態によれ
ば、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより燃焼ガス
ｅと圧縮空気ａ１との温度差に見合った圧縮空気流量を
各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにした
ので、加熱流体入口側における被加熱流体出口温度を従
来よりも低減することができ、これによりメタル温度の
最高値を低くすることができ、かつ温度分布を平準化で
きるので、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼
性を実現することができる。
ば、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより燃焼ガス
ｅと圧縮空気ａ１との温度差に見合った圧縮空気流量を
各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにした
ので、加熱流体入口側における被加熱流体出口温度を従
来よりも低減することができ、これによりメタル温度の
最高値を低くすることができ、かつ温度分布を平準化で
きるので、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼
性を実現することができる。
【００４４】なお、本実施形態では、被加熱流体として
の圧縮空気ａ１が下部のヘッダ２４から、図示しない上
部のヘッダへ上向きに流通する場合について説明した
が、逆に、被加熱流体が上部のヘッダから下部のヘッダ
へ下向きに流通する場合についても、オリフィスを被加
熱流体入口に設置することで同様の効果が得られること
は勿論である。
の圧縮空気ａ１が下部のヘッダ２４から、図示しない上
部のヘッダへ上向きに流通する場合について説明した
が、逆に、被加熱流体が上部のヘッダから下部のヘッダ
へ下向きに流通する場合についても、オリフィスを被加
熱流体入口に設置することで同様の効果が得られること
は勿論である。
【００４５】第２実施形態（図３） 図３は、本発明に係る熱交換器の第２実施形態を示す概
略断面図である。なお、前記第１実施形態と同一または
対応する部分には同一符号を付して説明する。以下の各
実施形態についても同様である。
略断面図である。なお、前記第１実施形態と同一または
対応する部分には同一符号を付して説明する。以下の各
実施形態についても同様である。
【００４６】本実施形態でも、第１実施形態と同様に、
伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取付けられるオリフィ
ス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの開口径を、燃焼ガス上流に
位置する伝熱管２３ａで最も大きく、燃焼ガスの流れ方
向に沿って次第に小さく設定してあるが、第１実施形態
と異なり、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの枚数
を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで少なく、燃焼ガス
の流れ方向に沿って次第に多く設定してある。
伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取付けられるオリフィ
ス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの開口径を、燃焼ガス上流に
位置する伝熱管２３ａで最も大きく、燃焼ガスの流れ方
向に沿って次第に小さく設定してあるが、第１実施形態
と異なり、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの枚数
を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで少なく、燃焼ガス
の流れ方向に沿って次第に多く設定してある。
【００４７】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６
ｃの開口径と枚数の両者で行うことになるため、加熱流
体である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさ
らに容易に行える。
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６
ｃの開口径と枚数の両者で行うことになるため、加熱流
体である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさ
らに容易に行える。
【００４８】したがって、本実施形態によれば、オリフ
ィス開口径と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調
整を行うことができるので、その結果、第１実施形態と
比較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めるこ
とができる。
ィス開口径と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調
整を行うことができるので、その結果、第１実施形態と
比較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めるこ
とができる。
【００４９】なお、本実施形態では、加熱流体下流の伝
熱管ほど、オリフィス開口径を小さくし、オリフィス枚
数を増大したが、必ずしも両条件を同時に備える必要は
なく、プラントに応じて種々変化させてもよい。
熱管ほど、オリフィス開口径を小さくし、オリフィス枚
数を増大したが、必ずしも両条件を同時に備える必要は
なく、プラントに応じて種々変化させてもよい。
【００５０】第３実施形態（図４，図５） 図４は、本発明に係る熱交換器の第３実施形態を示す概
略断面図であり、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４の
Ａ−Ａ線に沿う各伝熱管の拡大断面図である。
略断面図であり、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４の
Ａ−Ａ線に沿う各伝熱管の拡大断面図である。
【００５１】本実施形態は、図４に示すように、各伝熱
管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、前記第１，第２実施形態
のオリフィスに代え、それぞれ孔径の異なる多孔板２７
（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を取り付けたものである。
これにより、ヘッダ２４から圧縮空気ａ１が、スタブチ
ューブ２５および多孔板２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経
て、各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入るようにした
ものである。
管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、前記第１，第２実施形態
のオリフィスに代え、それぞれ孔径の異なる多孔板２７
（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を取り付けたものである。
これにより、ヘッダ２４から圧縮空気ａ１が、スタブチ
ューブ２５および多孔板２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経
て、各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入るようにした
ものである。
【００５２】そして、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示
すように、上流側の伝熱管２３ａの多孔板２７ａの孔径
および総開口面積が最も大きく、以下、燃焼ガス下流側
の伝熱管２３ｂ，２３ｃの多孔板２７ｂ，２７ｃの孔径
および総開口面積が順に小さくなるように設定してあ
る。これら多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口面積
は、それらに穿設される小孔２８（２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ）の径および個数によって設定することができる。
これにより、上流側の伝熱管２３ａに入る圧縮空気流量
が最も多く、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに入る圧縮
空気流量が次第に少なく分配される。
すように、上流側の伝熱管２３ａの多孔板２７ａの孔径
および総開口面積が最も大きく、以下、燃焼ガス下流側
の伝熱管２３ｂ，２３ｃの多孔板２７ｂ，２７ｃの孔径
および総開口面積が順に小さくなるように設定してあ
る。これら多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口面積
は、それらに穿設される小孔２８（２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ）の径および個数によって設定することができる。
これにより、上流側の伝熱管２３ａに入る圧縮空気流量
が最も多く、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに入る圧縮
空気流量が次第に少なく分配される。
【００５３】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに取り付けた多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの開口面積が燃焼ガス下流側に向って順次小
さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａに
流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流量が最も多
く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流入する圧縮
空気流量が次第に少なくなるように分配される。したが
って、各伝熱管２３内を流れる圧縮空気ａ１は管外を流
れる燃焼ガスｅにより加熱されて温度上昇するが、前記
第１実施形態と同様に、上流側の伝熱管２３ａから下流
側の伝熱管２３ｂ，２３ｃにかけて内部からの受熱量が
漸減するため、伝熱管メタル温度の上昇を抑制し、圧縮
空気出口側温度を低下させることができる。
ａ，２３ｂ，２３ｃに取り付けた多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの開口面積が燃焼ガス下流側に向って順次小
さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａに
流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流量が最も多
く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流入する圧縮
空気流量が次第に少なくなるように分配される。したが
って、各伝熱管２３内を流れる圧縮空気ａ１は管外を流
れる燃焼ガスｅにより加熱されて温度上昇するが、前記
第１実施形態と同様に、上流側の伝熱管２３ａから下流
側の伝熱管２３ｂ，２３ｃにかけて内部からの受熱量が
漸減するため、伝熱管メタル温度の上昇を抑制し、圧縮
空気出口側温度を低下させることができる。
【００５４】したがって、本実施形態によっても、加熱
流体である燃焼ガスｅと、被加熱流体である圧縮空気ａ
１との温度差に見合った被加熱流体流量を各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにしたので、加熱流
体入口側における被加熱流体出口温度を従来よりも低減
することができ、これによりメタル温度の最高値を低く
することができ、かつ温度分布を平準化できるので、高
温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現する
ことができる。
流体である燃焼ガスｅと、被加熱流体である圧縮空気ａ
１との温度差に見合った被加熱流体流量を各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにしたので、加熱流
体入口側における被加熱流体出口温度を従来よりも低減
することができ、これによりメタル温度の最高値を低く
することができ、かつ温度分布を平準化できるので、高
温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現する
ことができる。
【００５５】第４実施形態（図６） 図６は、本発明に係る熱交換器の第４実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００５６】図６に示すように、本実施形態でも、第３
実施形態と同様に、伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取
り付けられる多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口量径
を、燃焼ガス上流に位置する伝熱管２６ａで最も大き
く、燃焼ガスの流れ方向に沿って次第に小さく設定して
あるが、第３実施形態と異なり、多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの枚数を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで
少なく、燃焼ガス流れ方向に沿って次第に多く設定して
ある。
実施形態と同様に、伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取
り付けられる多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口量径
を、燃焼ガス上流に位置する伝熱管２６ａで最も大き
く、燃焼ガスの流れ方向に沿って次第に小さく設定して
あるが、第３実施形態と異なり、多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの枚数を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで
少なく、燃焼ガス流れ方向に沿って次第に多く設定して
ある。
【００５７】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの
開口面積と枚数の両者で行うことになるため、加熱流体
である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさら
に容易に行なえる。
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの
開口面積と枚数の両者で行うことになるため、加熱流体
である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさら
に容易に行なえる。
【００５８】したがって、本実施形態によれば、多孔板
開口面積と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調整
を行うことができるので、その結果、第３実施形態と比
較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めること
ができる。
開口面積と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調整
を行うことができるので、その結果、第３実施形態と比
較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めること
ができる。
【００５９】第５実施形態（図７） 図７は、本発明に係る熱交換器の第５実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００６０】本実施形態は、受熱量差設定手段を、伝熱
管２３の外表面に設けられた熱交換用のフィン２９とし
たものである。
管２３の外表面に設けられた熱交換用のフィン２９とし
たものである。
【００６１】即ち、図７に示すように、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃの外表面には、それぞれ突出長さを
異ならせてフィン２９（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ）が設
けてあり、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａのフィン２９
ａの長さが最も小さく、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃ
の外表面のフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さが次第に大
きく設定されている。
ａ，２３ｂ，２３ｃの外表面には、それぞれ突出長さを
異ならせてフィン２９（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ）が設
けてあり、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａのフィン２９
ａの長さが最も小さく、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃ
の外表面のフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さが次第に大
きく設定されている。
【００６２】このような構成によれば、加熱流体温度が
高い上流側の伝熱管２３ａではフィン２９ａの突出長さ
が小さいので、管外側熱伝達係数が低く、下流側の伝熱
管２３ｂ，２３ｃではフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さ
が大きくなるので、これに連れて管外側熱伝達係数が高
くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外側
伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が大
きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
高い上流側の伝熱管２３ａではフィン２９ａの突出長さ
が小さいので、管外側熱伝達係数が低く、下流側の伝熱
管２３ｂ，２３ｃではフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さ
が大きくなるので、これに連れて管外側熱伝達係数が高
くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外側
伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が大
きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
【００６３】したがって、本実施形態によれば、伝熱管
外表面のフィン高さを加熱流体温度に応じて変化させる
ことにより、メタル温度を低減できるので、高温流体を
扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現することがで
きる。
外表面のフィン高さを加熱流体温度に応じて変化させる
ことにより、メタル温度を低減できるので、高温流体を
扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現することがで
きる。
【００６４】第６実施形態（図８） 図８は、本発明に係る熱交換器の第６実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００６５】本実施形態は、第５実施形態の変形例であ
り、伝熱管２３に設けられるフィン２９の数を変化させ
たものである。
り、伝熱管２３に設けられるフィン２９の数を変化させ
たものである。
【００６６】即ち、図８に示すように、本実施形態で
は、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａの外表面のフィン２
９ａについて、その伝熱管２３ａの単位長さあたりのフ
ィン数を少なくし、下流側の熱管２３ｂ，２３ｃの外表
面のフィン２９ｂ，２９ｃについては、それらの伝熱管
２３ｂ，２３ｃ外表面の単位長さあたりのフィン数を順
に多く設定してある。
は、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａの外表面のフィン２
９ａについて、その伝熱管２３ａの単位長さあたりのフ
ィン数を少なくし、下流側の熱管２３ｂ，２３ｃの外表
面のフィン２９ｂ，２９ｃについては、それらの伝熱管
２３ｂ，２３ｃ外表面の単位長さあたりのフィン数を順
に多く設定してある。
【００６７】このような構成によれば、加熱流体温度が
高い燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａでは単位長さあたり
のフィン２９ａの数が少ないので、管外側熱伝達係数は
低く、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順にフィ
ン数が増加するので、これに連れて管外側熱伝達係数は
高くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外
側伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が
大きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
高い燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａでは単位長さあたり
のフィン２９ａの数が少ないので、管外側熱伝達係数は
低く、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順にフィ
ン数が増加するので、これに連れて管外側熱伝達係数は
高くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外
側伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が
大きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
【００６８】よって、本実施形態によっても、伝熱管外
表面の単位長さあたりのフィン数を加熱流体温度に応じ
て変化させることにより、メタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
表面の単位長さあたりのフィン数を加熱流体温度に応じ
て変化させることにより、メタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
【００６９】第７実施形態（図９） 図９は、本発明に係る熱交換器の第７実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００７０】本実施形態は、前述した第６実施形態また
は第７実施形態の変形例であり、最も燃焼ガス上流側の
伝熱管２３ａにはフィンを設けず、裸管としたものであ
る。他の伝熱管２３ｂ，２３ｃには前記同様のフィン２
９ｂ，２９ｃが設けられている。
は第７実施形態の変形例であり、最も燃焼ガス上流側の
伝熱管２３ａにはフィンを設けず、裸管としたものであ
る。他の伝熱管２３ｂ，２３ｃには前記同様のフィン２
９ｂ，２９ｃが設けられている。
【００７１】このような構成の本実施形態によれば、フ
ィンを設けない伝熱管２３ａと、フィン２９ｂ，２９ｃ
を設けた伝熱管２３ｂ，２３ｃとの組合せに、管外側熱
伝達係数を当該パス全体として低くすることができ、第
６実施形態あるいは第７実施形態の場合よりも、さらに
メタル温度を低減することができ、したがって高温流体
を扱う熱交換器の信頼性を一層高めることができる。
ィンを設けない伝熱管２３ａと、フィン２９ｂ，２９ｃ
を設けた伝熱管２３ｂ，２３ｃとの組合せに、管外側熱
伝達係数を当該パス全体として低くすることができ、第
６実施形態あるいは第７実施形態の場合よりも、さらに
メタル温度を低減することができ、したがって高温流体
を扱う熱交換器の信頼性を一層高めることができる。
【００７２】第８実施形態（図１０） 図１０は、本発明に係る熱交換器の第８実施形態を示す
概略断面図であり、単一の伝熱管を示している。
概略断面図であり、単一の伝熱管を示している。
【００７３】本実施形態は、伝熱管２３に設けるフィン
２９の突出長さを、被加熱流体である圧縮空気ａ１の入
口側で最も大きく設定し、被加熱流体出口に向って次第
にフィン２９の長さを小さくしたものである。
２９の突出長さを、被加熱流体である圧縮空気ａ１の入
口側で最も大きく設定し、被加熱流体出口に向って次第
にフィン２９の長さを小さくしたものである。
【００７４】このような構成の本実施形態によれば、フ
ィン２９が伝熱管２３の被加熱流体入口側から出口側に
向って低くなっているので、伝熱管２３の管外側熱伝達
係数が、入口側で最も高く出口側に向って次第に小さく
なる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍にお
いて、加熱流体である燃焼ガスｅと伝熱管２４との温度
差が大きくなり、結果的にメタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
ィン２９が伝熱管２３の被加熱流体入口側から出口側に
向って低くなっているので、伝熱管２３の管外側熱伝達
係数が、入口側で最も高く出口側に向って次第に小さく
なる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍にお
いて、加熱流体である燃焼ガスｅと伝熱管２４との温度
差が大きくなり、結果的にメタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
【００７５】第９実施形態（図１１） 図１１は、本発明に係る熱交換器の第９実施形態を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【００７６】この図１１に示すように、本実施形態で
は、被加熱流体が、伝熱管２３ａに設けられるフィン２
９の伝熱管単位長さあたりのフィン数を、被加熱流体入
口側で最も多く設置し、被加熱流体出口に向って次第に
フィン数を少なくし、被加熱流体出口で最も少なくしも
たのである。
は、被加熱流体が、伝熱管２３ａに設けられるフィン２
９の伝熱管単位長さあたりのフィン数を、被加熱流体入
口側で最も多く設置し、被加熱流体出口に向って次第に
フィン数を少なくし、被加熱流体出口で最も少なくしも
たのである。
【００７７】このような構成によっても、伝熱管２３の
単位長さあたりのフィン数が被加熱流体入口側から出口
側に向って減少しているので、伝熱管２３の管外側熱伝
達係数が入口側で最も高く、出口側に向って次第に小さ
くなる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍に
おいて、加熱流体と伝熱管２３との温度差が大きくな
り、結果的にメタル温度を低減でき、高温流体を扱う熱
交換器に不可欠な高い信頼性を実現することができる。
単位長さあたりのフィン数が被加熱流体入口側から出口
側に向って減少しているので、伝熱管２３の管外側熱伝
達係数が入口側で最も高く、出口側に向って次第に小さ
くなる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍に
おいて、加熱流体と伝熱管２３との温度差が大きくな
り、結果的にメタル温度を低減でき、高温流体を扱う熱
交換器に不可欠な高い信頼性を実現することができる。
【００７８】他の実施形態 以上の実施形態のほか、本発明では各実施形態で示した
構成を相互に組合せる等により、種々の態様での実施が
可能である。
構成を相互に組合せる等により、種々の態様での実施が
可能である。
【００７９】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、伝熱管にオリフィス、多孔板またはフィンを設ける
ことにより、配管メタル温度を低減することができ、こ
れにより、高温流体を扱う熱交換器の信頼性を高めるこ
とができる。また、各構成を組合せて適用することによ
り、さらにメタル温度の低減が可能となり、さらなる熱
交換器の信頼性向上を実現することができる。
ば、伝熱管にオリフィス、多孔板またはフィンを設ける
ことにより、配管メタル温度を低減することができ、こ
れにより、高温流体を扱う熱交換器の信頼性を高めるこ
とができる。また、各構成を組合せて適用することによ
り、さらにメタル温度の低減が可能となり、さらなる熱
交換器の信頼性向上を実現することができる。
【図１】本発明の第１実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図２】本発明の第１実施形態の熱交換器の温度分布
図。
図。
【図３】本発明の第２実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図４】本発明の第３実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４のＡ−Ａ線に沿
う多孔板の拡大断面図。
う多孔板の拡大断面図。
【図６】本発明の第４実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図７】本発明の第５実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図８】本発明の第６実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図９】本発明の第７実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図１０】本発明の第８実施形態の熱交換器を示す概略
断面図。
断面図。
【図１１】本発明の第９実施形態の熱交換器を示す概略
断面図。
断面図。
【図１２】石炭間接焚コンバインドサイクルを示す系統
図。
図。
【図１３】図１２に示した系統における熱交換器の概略
断面図。
断面図。
２１ 熱交換器 ２２ ダクト ２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 伝熱管 ２４ ヘッダ ２５ スタブチューブ ２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ オリフィス ２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 多孔板 ２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 小孔 ２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ フィン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 熱交換器
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば石炭間接焚
コンバインドサイクル発電プラントの石炭焚高温炉等と
して適用される熱交換器に関する。
コンバインドサイクル発電プラントの石炭焚高温炉等と
して適用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、世界的なエネルギ需要が増加する
傾向にあり、資源の有効活用の面から石炭の需要は大き
く伸びると予想されている。石炭を燃料とする場合、環
境と調和した効率的な発電システムを構築することが必
要であり、石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラン
トは、これに応えるものとして、注目されている。
傾向にあり、資源の有効活用の面から石炭の需要は大き
く伸びると予想されている。石炭を燃料とする場合、環
境と調和した効率的な発電システムを構築することが必
要であり、石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラン
トは、これに応えるものとして、注目されている。
【０００３】図１２は、このような石炭間接焚コンバイ
ンドサイクル発電プラントの系統構成例を示しているこ
のプラントは、石炭燃焼によって加熱される高温空気を
駆動ガスとするガスタービン系統１と、このガスタービ
ン系統１の排熱を利用する蒸気タービン系統２とを備え
ている。
ンドサイクル発電プラントの系統構成例を示しているこ
のプラントは、石炭燃焼によって加熱される高温空気を
駆動ガスとするガスタービン系統１と、このガスタービ
ン系統１の排熱を利用する蒸気タービン系統２とを備え
ている。
【０００４】ガスタービン系統１では、駆動ガス源とな
る空気ａ０を圧縮機３で加圧し、圧縮空気ａ１として石
炭焚高温炉４内の管路に通すようになっている。この石
炭焚高温炉４に、燃料としての石炭ｂと空気予熱器５で
予熱した燃焼用空気ａ２とを導いて燃焼を行わせ、この
石炭焚高温炉４内で発生する燃焼ガスによって、圧縮空
気ａ１を間接的に加熱するようになっている。
る空気ａ０を圧縮機３で加圧し、圧縮空気ａ１として石
炭焚高温炉４内の管路に通すようになっている。この石
炭焚高温炉４に、燃料としての石炭ｂと空気予熱器５で
予熱した燃焼用空気ａ２とを導いて燃焼を行わせ、この
石炭焚高温炉４内で発生する燃焼ガスによって、圧縮空
気ａ１を間接的に加熱するようになっている。
【０００５】石炭焚高温炉４で加熱されて高温となった
高温圧縮空気ａ３は、ガスタービン６に送られて発電機
７駆動用の仕事に供され、次いで排熱回収ボイラ８に導
かれ、蒸気タービン系統２の蒸気発生源として用いられ
た後、空気予熱器５に供給されて燃焼用空気ａ２の予熱
に用いられ、この後煙突７へと至る。
高温圧縮空気ａ３は、ガスタービン６に送られて発電機
７駆動用の仕事に供され、次いで排熱回収ボイラ８に導
かれ、蒸気タービン系統２の蒸気発生源として用いられ
た後、空気予熱器５に供給されて燃焼用空気ａ２の予熱
に用いられ、この後煙突７へと至る。
【０００６】一方、蒸気タービン系統２では、排熱回収
ボイラ８で発生した蒸気ｄが蒸気タービン９に導かれ、
発電機１０駆動用の仕事に供された後、復水器１１で復
水となり、排熱回収ボイラ８に還流される。
ボイラ８で発生した蒸気ｄが蒸気タービン９に導かれ、
発電機１０駆動用の仕事に供された後、復水器１１で復
水となり、排熱回収ボイラ８に還流される。
【０００７】また、石炭焚高温炉４で石炭ｂの燃焼によ
って発生した燃焼ガスｅは、駆動ガス源としての圧縮空
気ａ１の加熱後、石炭焚高温炉４から排熱回収ボイラ６
に送られて蒸気発生に用いられ、その煙突７へと至る。
って発生した燃焼ガスｅは、駆動ガス源としての圧縮空
気ａ１の加熱後、石炭焚高温炉４から排熱回収ボイラ６
に送られて蒸気発生に用いられ、その煙突７へと至る。
【０００８】上述した石炭焚高温炉４は、燃焼ガスｅと
圧縮空気ａ１との熱交換を行う熱交換器であり、加熱流
体である燃焼ガスｅは１５００℃を超える高温ガスであ
ること、および被加熱流体である圧縮空気ａ１は圧縮機
３で約３ＭＰａに圧縮された高圧空気となっていること
から、一般に圧縮空気ａ１は直管またはＵ字管状の伝熱
管内に流通させて熱交換を行っている。
圧縮空気ａ１との熱交換を行う熱交換器であり、加熱流
体である燃焼ガスｅは１５００℃を超える高温ガスであ
ること、および被加熱流体である圧縮空気ａ１は圧縮機
３で約３ＭＰａに圧縮された高圧空気となっていること
から、一般に圧縮空気ａ１は直管またはＵ字管状の伝熱
管内に流通させて熱交換を行っている。
【０００９】図１３は、このような石炭焚高温炉４とし
て適用される熱交換器の構成例を示している。
て適用される熱交換器の構成例を示している。
【００１０】この熱交換器４Ａは、高温の加熱流体であ
る燃焼ガスｅを一方向（矢印ｅ方向）に流通させるダク
ト１２と、このダクト１２を燃焼ガス流通方向ｅと直交
する方向（矢印ｆ方向）に沿って貫通し、かつダクト１
２内の燃焼ガス流通方向ｅに間隔的に配置され、被加熱
流体である圧縮空気ａ１を流通させる複数の伝熱管１３
とを備えた構成となっている。
る燃焼ガスｅを一方向（矢印ｅ方向）に流通させるダク
ト１２と、このダクト１２を燃焼ガス流通方向ｅと直交
する方向（矢印ｆ方向）に沿って貫通し、かつダクト１
２内の燃焼ガス流通方向ｅに間隔的に配置され、被加熱
流体である圧縮空気ａ１を流通させる複数の伝熱管１３
とを備えた構成となっている。
【００１１】そして、燃焼ガス流通方向ｅで隣接する例
えば３本ずつの伝熱管１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）
が、ダクト１２の外部に設けたヘッダ１４（１４ａ〜１
４ｌ）に連結され、これら３本１組の管群を例えば２組
ずつ組合せて３つのパス（イ，ロ，ハ）が構成してあ
る。この各パス（イ，ロ，ハ）を構成する伝熱管１３ａ
〜１３ｃのヘッダ１４ａ〜１４ｌが、マニホールド１６
を介してヘッダ集合管１５（１５ａ〜１５ｄ）に連結さ
れ、これにより、分岐・統合を繰り返す一連の圧縮空気
流通用の並列的流路が構成されている。なお、１７は伝
熱管１３とヘッダ１４とを連結するスタブチューブであ
る。また、各伝熱管１３は、図１３の紙面厚さ方向に沿
って多数並列に配置されてチューブパネルを構成してい
る。さらに、伝熱管１３、スタブチューブ１７、ヘッダ
１４、マニホールド１６およびヘッダ集合管１５は、溶
接により一体化されている。
えば３本ずつの伝熱管１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）
が、ダクト１２の外部に設けたヘッダ１４（１４ａ〜１
４ｌ）に連結され、これら３本１組の管群を例えば２組
ずつ組合せて３つのパス（イ，ロ，ハ）が構成してあ
る。この各パス（イ，ロ，ハ）を構成する伝熱管１３ａ
〜１３ｃのヘッダ１４ａ〜１４ｌが、マニホールド１６
を介してヘッダ集合管１５（１５ａ〜１５ｄ）に連結さ
れ、これにより、分岐・統合を繰り返す一連の圧縮空気
流通用の並列的流路が構成されている。なお、１７は伝
熱管１３とヘッダ１４とを連結するスタブチューブであ
る。また、各伝熱管１３は、図１３の紙面厚さ方向に沿
って多数並列に配置されてチューブパネルを構成してい
る。さらに、伝熱管１３、スタブチューブ１７、ヘッダ
１４、マニホールド１６およびヘッダ集合管１５は、溶
接により一体化されている。
【００１２】このような構成において、ダクト１２の燃
焼ガス下流側に位置するパス（イ）から中段のパス
（ロ）を介し、燃焼ガス上流側に位置するパス（ハ）へ
と圧縮空気ａ１を順次に流通させて熱交換を行わせるも
のである。
焼ガス下流側に位置するパス（イ）から中段のパス
（ロ）を介し、燃焼ガス上流側に位置するパス（ハ）へ
と圧縮空気ａ１を順次に流通させて熱交換を行わせるも
のである。
【００１３】熱交換作用について詳説する。
【００１４】圧縮空気ａ１は、まず下部のヘッダ集合管
１５ａからマニホールド１６ａを経て下部のヘッダ１４
ａ，１４ｂに分配され、さらにスタブチューブ１７を通
って第１パス（イ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに供給される。これらの伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを流れる圧縮空気ａ１は、ダクト１２内を流
れる燃焼ガスｅの下流側で加熱される。
１５ａからマニホールド１６ａを経て下部のヘッダ１４
ａ，１４ｂに分配され、さらにスタブチューブ１７を通
って第１パス（イ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに供給される。これらの伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを流れる圧縮空気ａ１は、ダクト１２内を流
れる燃焼ガスｅの下流側で加熱される。
【００１５】この第１パス（イ）の伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ内でそれぞれ加熱された圧縮空気ａ１は、ダ
クト１２の上方に配置した上部のスタブチューブ１７を
通って上部のヘッダ１４ｃ，１４ｄに入り、マニホール
ド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｂに至る。
ｂ，１３ｃ内でそれぞれ加熱された圧縮空気ａ１は、ダ
クト１２の上方に配置した上部のスタブチューブ１７を
通って上部のヘッダ１４ｃ，１４ｄに入り、マニホール
ド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｂに至る。
【００１６】上部のヘッダ集合管１５ｂ内の圧縮空気ａ
１は、次に第２パス（ロ）を構成する伝熱管１３ａ，１
３ｂ，１３ｃの上部ヘッダ１４ｅ，１４ｆに分配され、
スタブチューブ１７を通って各伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃに入り、管外を流れる燃焼ガスｅの中間領域で加
熱される。
１は、次に第２パス（ロ）を構成する伝熱管１３ａ，１
３ｂ，１３ｃの上部ヘッダ１４ｅ，１４ｆに分配され、
スタブチューブ１７を通って各伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃに入り、管外を流れる燃焼ガスｅの中間領域で加
熱される。
【００１７】第２パス（ロ）の伝熱管１３ａ，１３ｂ，
１３ｃで加熱された圧縮空気ａ１は、スタブチューブ１
７を通ってそれぞれ下部のヘッダ１４ｇ，１４ｈに流入
し、マニホールド１６を経て下部のヘッダ集合管１５ｃ
に至る。
１３ｃで加熱された圧縮空気ａ１は、スタブチューブ１
７を通ってそれぞれ下部のヘッダ１４ｇ，１４ｈに流入
し、マニホールド１６を経て下部のヘッダ集合管１５ｃ
に至る。
【００１８】このヘッダ集合管１５ｃ内の圧縮空気ａ１
は、第３パス（ハ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃの下部のヘッダ１４ｉ，１４ｊに分配され、
スタブチューブ１７を通って伝熱管１３ａ，１３ｂ，１
３ｃに流入し、管外を流れる燃焼ガスｅの最上流域でさ
らに加熱される。加熱された圧縮空気ａ１はスタブチュ
ーブ１７を通って上部のヘッダ１４ｋ，１４ｌに入り、
マニホールド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｄに至
る。
は、第３パス（ハ）を構成する各伝熱管１３ａ，１３
ｂ，１３ｃの下部のヘッダ１４ｉ，１４ｊに分配され、
スタブチューブ１７を通って伝熱管１３ａ，１３ｂ，１
３ｃに流入し、管外を流れる燃焼ガスｅの最上流域でさ
らに加熱される。加熱された圧縮空気ａ１はスタブチュ
ーブ１７を通って上部のヘッダ１４ｋ，１４ｌに入り、
マニホールド１６を経て上部のヘッダ集合管１５ｄに至
る。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した熱
交換器１１のダクト１２内を流れる燃焼ガスｅの温度
は、ダクト１２内の入口１８部で最も高く、伝熱管１３
内の圧縮空気ａ１と熱交換して次第にその温度は低下し
ていく。一方、伝熱管１３内を流れる圧縮空気ａ１の流
量および入口温度は、各パス（イ〜ハ）の伝熱管１３
ａ，１３ｂ，１３ｃに対してほぼ同じであるが、同一パ
スであっても圧縮空気ａ１の出口温度は管外を流れる燃
焼ガスｅの温度によって異なり、各パス（イ〜ハ）につ
いて、燃焼ガス上流側の伝熱管１３ａで最も高く、燃焼
ガス下流側の伝熱管１３ｃで最も低いという分布が生じ
る。
交換器１１のダクト１２内を流れる燃焼ガスｅの温度
は、ダクト１２内の入口１８部で最も高く、伝熱管１３
内の圧縮空気ａ１と熱交換して次第にその温度は低下し
ていく。一方、伝熱管１３内を流れる圧縮空気ａ１の流
量および入口温度は、各パス（イ〜ハ）の伝熱管１３
ａ，１３ｂ，１３ｃに対してほぼ同じであるが、同一パ
スであっても圧縮空気ａ１の出口温度は管外を流れる燃
焼ガスｅの温度によって異なり、各パス（イ〜ハ）につ
いて、燃焼ガス上流側の伝熱管１３ａで最も高く、燃焼
ガス下流側の伝熱管１３ｃで最も低いという分布が生じ
る。
【００２０】圧縮空気ａ１は伝熱管１３内を流れる間に
加熱されて温度上昇して、その伝熱管壁のメタル温度は
燃焼ガスｅおよび圧縮空気ａ１の温度によって決まるの
で、通常は燃焼ガス温度が高く、かつ圧縮機空気温度が
高いほど、高温となる。
加熱されて温度上昇して、その伝熱管壁のメタル温度は
燃焼ガスｅおよび圧縮空気ａ１の温度によって決まるの
で、通常は燃焼ガス温度が高く、かつ圧縮機空気温度が
高いほど、高温となる。
【００２１】このため、最もメタル温度が高くなる部位
は、燃焼ガス入口１８側のパス、即ち、第３パス（ハ）
の最も燃焼ガス入口１８側の伝熱管１３ａで、しかも圧
縮空気出口側（上端側）であり、この部位は最も厳しい
温度条件に晒される。
は、燃焼ガス入口１８側のパス、即ち、第３パス（ハ）
の最も燃焼ガス入口１８側の伝熱管１３ａで、しかも圧
縮空気出口側（上端側）であり、この部位は最も厳しい
温度条件に晒される。
【００２２】一般に、温度が高くなると、材料の許容応
力は急激に低下するので、伝熱管１３のメタル温度をで
きるだけ低減することが必要である。また、許容応力低
下を補償するために伝熱管１３の肉厚を増大させると、
負荷変化などの過渡運転時に伝熱管１３の周壁に大きな
温度勾配が生じて伝熱管１３に過大な熱応力が発生し、
破損の原因となるので、肉厚の増大は避けなければなら
ない。
力は急激に低下するので、伝熱管１３のメタル温度をで
きるだけ低減することが必要である。また、許容応力低
下を補償するために伝熱管１３の肉厚を増大させると、
負荷変化などの過渡運転時に伝熱管１３の周壁に大きな
温度勾配が生じて伝熱管１３に過大な熱応力が発生し、
破損の原因となるので、肉厚の増大は避けなければなら
ない。
【００２３】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、加熱流体上流側の伝熱管メタル温度を低下さ
せることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚
高温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の
高信頼性を維持することができる熱交換器を提供するこ
とを目的とする。
たもので、加熱流体上流側の伝熱管メタル温度を低下さ
せることにより伝熱管の信頼性向上を図り、特に石炭焚
高温炉として適用する場合の高温条件に対して伝熱管の
高信頼性を維持することができる熱交換器を提供するこ
とを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、高温の加熱流体を一方向に流
通させるダクトと、このダクトを前記加熱流体の流通方
向と直交する方向に沿って貫通し、かつ前記ダクト内の
前記加熱流体流通方向に間隔的に配置された被加熱流体
流通用の複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管の加熱流体
流通方向で隣接する２以上のものを組としてダクト外部
のヘッダにそれぞれ連結して複数のパスを構成し、前記
ダクトの加熱流体下流側に位置するパスから同ダクトの
加熱流体上流側に位置するパスへと前記被加熱流体を順
次に流通させて熱交換を行わせる熱交換器において、前
記ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パスに属す
る２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のものと下流
側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量差設定
手段を設け、この受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱
流体入口部に設けられたオリフィスであり、このオリフ
ィスによって被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位
置する伝熱管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に小さく設定したことを特徴とする熱交換器を
提供する。
め、請求項１の発明では、高温の加熱流体を一方向に流
通させるダクトと、このダクトを前記加熱流体の流通方
向と直交する方向に沿って貫通し、かつ前記ダクト内の
前記加熱流体流通方向に間隔的に配置された被加熱流体
流通用の複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管の加熱流体
流通方向で隣接する２以上のものを組としてダクト外部
のヘッダにそれぞれ連結して複数のパスを構成し、前記
ダクトの加熱流体下流側に位置するパスから同ダクトの
加熱流体上流側に位置するパスへと前記被加熱流体を順
次に流通させて熱交換を行わせる熱交換器において、前
記ダクトの加熱流体上流側に配置される同一パスに属す
る２以上の伝熱管のうち、加熱流体上流側のものと下流
側のものとで管壁への受熱量の差を与える受熱量差設定
手段を設け、この受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱
流体入口部に設けられたオリフィスであり、このオリフ
ィスによって被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位
置する伝熱管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に小さく設定したことを特徴とする熱交換器を
提供する。
【００２５】請求項２の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、オリフィスの開口径を、加熱流体上流に
位置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に小さく設定し、またはオリフィスの枚数を、加熱
流体上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に多く設定し、もしくは前記開口径と枚数の両
条件を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
換器において、オリフィスの開口径を、加熱流体上流に
位置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に小さく設定し、またはオリフィスの枚数を、加熱
流体上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿
って次第に多く設定し、もしくは前記開口径と枚数の両
条件を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提
供する。
【００２６】請求項３の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられた多孔板であり、この多孔板によっ
て被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置する伝熱
管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に
小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管内の被加熱流
体入口部に設けられた多孔板であり、この多孔板によっ
て被加熱流体の流量を、加熱流体上流側に位置する伝熱
管で大きく設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に
小さく設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００２７】請求項４の発明では、請求項３記載の熱交
換器において、多孔板の開口面積を、加熱流体上流に位
置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に小さく設定し、または多孔板の枚数を、加熱流体上
流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に多く設定し、もしくは前記開口面積と枚数の両条件
を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
換器において、多孔板の開口面積を、加熱流体上流に位
置する伝熱管で大きく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に小さく設定し、または多孔板の枚数を、加熱流体上
流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次
第に多く設定し、もしくは前記開口面積と枚数の両条件
を備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００２８】請求項５の発明では、請求項１記載の熱交
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管の外表面に設
けられた熱交換用のフィンであり、このフィンによって
管外側熱伝達係数を、加熱流体上流側に位置する伝熱管
で低く設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に高く
設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
換器において、受熱量差設定手段は伝熱管の外表面に設
けられた熱交換用のフィンであり、このフィンによって
管外側熱伝達係数を、加熱流体上流側に位置する伝熱管
で低く設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に高く
設定したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００２９】請求項６の発明では、請求項５記載の熱交
換器において、フィンの突出長さを、加熱流体上流側に
位置する伝熱管で小さく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に大きく設定し、またはフィンの枚数を、加熱流体
上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に多く設定し、もしくは前記高さと枚数の両条件を
備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
換器において、フィンの突出長さを、加熱流体上流側に
位置する伝熱管で小さく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に大きく設定し、またはフィンの枚数を、加熱流体
上流側の伝熱管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って
次第に多く設定し、もしくは前記高さと枚数の両条件を
備えた設定としたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００３０】請求項７の発明では、請求項５または６記
載の熱交換器において、フィンの突出長さを伝熱管の被
加熱流体入口部で大きくするとともに、被加熱流体の流
れ方向に沿って次第に小さくし、かつ被加熱流体出口部
で最も小さくしたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
載の熱交換器において、フィンの突出長さを伝熱管の被
加熱流体入口部で大きくするとともに、被加熱流体の流
れ方向に沿って次第に小さくし、かつ被加熱流体出口部
で最も小さくしたことを特徴とする熱交換器を提供す
る。
【００３１】請求項８の発明では、請求項５から７まで
のいずれかに記載の熱交換器において、伝熱管の長さ方
向に沿う単位長さあたりのフィン枚数を、被加熱流体入
口部で最も多くするとともに、被加熱流体の流れ方向に
沿って次第に少なくし、被加熱流体出口部で最も少なく
したことを特徴とする熱交換器を提供する。
のいずれかに記載の熱交換器において、伝熱管の長さ方
向に沿う単位長さあたりのフィン枚数を、被加熱流体入
口部で最も多くするとともに、被加熱流体の流れ方向に
沿って次第に少なくし、被加熱流体出口部で最も少なく
したことを特徴とする熱交換器を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱交換器の実
施形態を図１〜図１０を参照して説明する。なお、以下
の実施形態は石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラ
ントに適用したものであり、全体的な構成については図
１２および図１３に示したものと同様であるから、全体
構成の説明は省略する。
施形態を図１〜図１０を参照して説明する。なお、以下
の実施形態は石炭間接焚コンバインドサイクル発電プラ
ントに適用したものであり、全体的な構成については図
１２および図１３に示したものと同様であるから、全体
構成の説明は省略する。
【００３３】第１実施形態（図１，図２） 図１は本発明に係る熱交換器の第１実施形態を示す概略
断面図である。なお、図１では加熱流体上流側のパスを
構成する複数組の伝熱管のうちの一部を拡大して示して
いる。
断面図である。なお、図１では加熱流体上流側のパスを
構成する複数組の伝熱管のうちの一部を拡大して示して
いる。
【００３４】図１に示すように、本実施形態の熱交換器
２１では、高温の加熱流体である燃焼ガスｅを一方向
（矢印ｅ方向）に流通させるダクト２２と、このダクト
２２を燃焼ガス流通方向と直交する方向（矢印ｆ方向）
に沿って貫通する被加熱流体としての圧縮空気ａ１流通
用の伝熱管２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）とを備えて
いる。これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ダク
ト２２外部のヘッダ２４にスタブチューブ２５を介して
連結されている。
２１では、高温の加熱流体である燃焼ガスｅを一方向
（矢印ｅ方向）に流通させるダクト２２と、このダクト
２２を燃焼ガス流通方向と直交する方向（矢印ｆ方向）
に沿って貫通する被加熱流体としての圧縮空気ａ１流通
用の伝熱管２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）とを備えて
いる。これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ダク
ト２２外部のヘッダ２４にスタブチューブ２５を介して
連結されている。
【００３５】圧縮空気ａ１は、ヘッダ２４からスタブチ
ューブ２５を介して各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに
流入し、これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流
れる間に、ダクト２２内を流れる伝熱管２４外部の燃焼
ガスｅと熱交換される。
ューブ２５を介して各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに
流入し、これらの伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流
れる間に、ダクト２２内を流れる伝熱管２４外部の燃焼
ガスｅと熱交換される。
【００３６】このような構成において、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃの圧縮空気入口部内面に、管壁への
受熱量差設定手段として、それぞれオリフィス２６（２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ）が取り付けられている。このう
ち、燃焼ガス上流側に位置する伝熱管２４ａ内のオリフ
ィス２６ａの開口径が最も大きく、これに隣接する燃焼
ガス下流側の伝熱管２３ｂ内のオリフィス２６ｂ、さら
にその下流側の伝熱管２３ｃ内のオリフィス２６ｃで
は、順に開口径が小さくなっている。なお、上記構成
は、燃焼ガス温度が高く、メタル温度低減が必要なパス
に適用されるが、そのうち、燃焼ガス最上流側に位置す
るパスの先頭の伝熱管には、オリフィスは取り付けられ
ない。
ａ，２３ｂ，２３ｃの圧縮空気入口部内面に、管壁への
受熱量差設定手段として、それぞれオリフィス２６（２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ）が取り付けられている。このう
ち、燃焼ガス上流側に位置する伝熱管２４ａ内のオリフ
ィス２６ａの開口径が最も大きく、これに隣接する燃焼
ガス下流側の伝熱管２３ｂ内のオリフィス２６ｂ、さら
にその下流側の伝熱管２３ｃ内のオリフィス２６ｃで
は、順に開口径が小さくなっている。なお、上記構成
は、燃焼ガス温度が高く、メタル温度低減が必要なパス
に適用されるが、そのうち、燃焼ガス最上流側に位置す
るパスの先頭の伝熱管には、オリフィスは取り付けられ
ない。
【００３７】次に、本実施形態の作用を詳しく説明す
る。
る。
【００３８】上述したように、ヘッダ２４内の被加熱流
体である圧縮空気ａ１は、スタブチューブ２５およびオ
リフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経て、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに入る。この際、各オリフィス２６
ａ，２６ｂ，２６ｃでは、燃焼ガス下流側に向って開口
径が順次小さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱
管２３ａに流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流
量が最も多く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流
入する圧縮空気流量が次第に少なくなるように分配され
る。
体である圧縮空気ａ１は、スタブチューブ２５およびオ
リフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経て、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに入る。この際、各オリフィス２６
ａ，２６ｂ，２６ｃでは、燃焼ガス下流側に向って開口
径が順次小さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱
管２３ａに流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流
量が最も多く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流
入する圧縮空気流量が次第に少なくなるように分配され
る。
【００３９】したがって、各伝熱管２３内を流れる圧縮
空気ａ１は管外を流れる燃焼ガスｅにより加熱されて温
度上昇するが、上流側の伝熱管２３ａでは、オリフィス
を設けない場合に比べて圧縮空気ａ１の流量が減少する
ので、その伝熱管２３ａ内からの管壁への受熱量が減少
し、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順に少量の
圧縮空気ａ１が流れることから、さらに管壁への受熱量
が減少し、出口温度も低下する。この結果、燃焼ガス上
流側のパスの伝熱管メタル温度の最高値が従来のものよ
りも低下し、メタル温度上昇が抑制される。
空気ａ１は管外を流れる燃焼ガスｅにより加熱されて温
度上昇するが、上流側の伝熱管２３ａでは、オリフィス
を設けない場合に比べて圧縮空気ａ１の流量が減少する
ので、その伝熱管２３ａ内からの管壁への受熱量が減少
し、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順に少量の
圧縮空気ａ１が流れることから、さらに管壁への受熱量
が減少し、出口温度も低下する。この結果、燃焼ガス上
流側のパスの伝熱管メタル温度の最高値が従来のものよ
りも低下し、メタル温度上昇が抑制される。
【００４０】図２は、本実施形態による燃焼ガス上流側
のパスにおける燃焼ガス流れ方向の各伝熱管２３の被加
熱流体出口温度、およびその各伝熱管２３の最高メタル
温度についての分布例を、従来例と比較して示してい
る。
のパスにおける燃焼ガス流れ方向の各伝熱管２３の被加
熱流体出口温度、およびその各伝熱管２３の最高メタル
温度についての分布例を、従来例と比較して示してい
る。
【００４１】この図２に示すように、本実施形態によれ
ば、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより燃焼ガス
ｅと圧縮空気ａ１との温度差に見合った圧縮空気流量を
各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにした
ので、加熱流体入口側における被加熱流体出口温度を従
来よりも低減することができ、これによりメタル温度の
最高値を低くすることができ、かつ温度分布を平準化で
きるので、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼
性を実現することができる。
ば、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより燃焼ガス
ｅと圧縮空気ａ１との温度差に見合った圧縮空気流量を
各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにした
ので、加熱流体入口側における被加熱流体出口温度を従
来よりも低減することができ、これによりメタル温度の
最高値を低くすることができ、かつ温度分布を平準化で
きるので、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼
性を実現することができる。
【００４２】なお、本実施形態では、被加熱流体として
の圧縮空気ａ１が下部のヘッダ２４から、図示しない上
部のヘッダへ上向きに流通する場合について説明した
が、逆に、被加熱流体が上部のヘッダから下部のヘッダ
へ下向きに流通する場合についても、オリフィスを被加
熱流体入口に設置することで同様の効果が得られること
は勿論である。
の圧縮空気ａ１が下部のヘッダ２４から、図示しない上
部のヘッダへ上向きに流通する場合について説明した
が、逆に、被加熱流体が上部のヘッダから下部のヘッダ
へ下向きに流通する場合についても、オリフィスを被加
熱流体入口に設置することで同様の効果が得られること
は勿論である。
【００４３】第２実施形態（図３） 図３は、本発明に係る熱交換器の第２実施形態を示す概
略断面図である。なお、前記第１実施形態と同一または
対応する部分には同一符号を付して説明する。以下の各
実施形態についても同様である。
略断面図である。なお、前記第１実施形態と同一または
対応する部分には同一符号を付して説明する。以下の各
実施形態についても同様である。
【００４４】本実施形態でも、第１実施形態と同様に、
伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取付けられるオリフィ
ス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの開口径を、燃焼ガス上流に
位置する伝熱管２３ａで最も大きく、燃焼ガスの流れ方
向に沿って次第に小さく設定してあるが、第１実施形態
と異なり、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの枚数
を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで少なく、燃焼ガス
の流れ方向に沿って次第に多く設定してある。
伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取付けられるオリフィ
ス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの開口径を、燃焼ガス上流に
位置する伝熱管２３ａで最も大きく、燃焼ガスの流れ方
向に沿って次第に小さく設定してあるが、第１実施形態
と異なり、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６ｃの枚数
を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで少なく、燃焼ガス
の流れ方向に沿って次第に多く設定してある。
【００４５】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６
ｃの開口径と枚数の両者で行うことになるため、加熱流
体である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさ
らに容易に行える。
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、オリフィス２６ａ，２６ｂ，２６
ｃの開口径と枚数の両者で行うことになるため、加熱流
体である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさ
らに容易に行える。
【００４６】したがって、本実施形態によれば、オリフ
ィス開口径と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調
整を行うことができるので、その結果、第１実施形態と
比較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めるこ
とができる。
ィス開口径と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調
整を行うことができるので、その結果、第１実施形態と
比較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めるこ
とができる。
【００４７】なお、本実施形態では、加熱流体下流の伝
熱管ほど、オリフィス開口径を小さくし、オリフィス枚
数を増大したが、必ずしも両条件を同時に備える必要は
なく、プラントに応じて種々変化させてもよい。
熱管ほど、オリフィス開口径を小さくし、オリフィス枚
数を増大したが、必ずしも両条件を同時に備える必要は
なく、プラントに応じて種々変化させてもよい。
【００４８】第３実施形態（図４，図５） 図４は、本発明に係る熱交換器の第３実施形態を示す概
略断面図であり、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４の
Ａ−Ａ線に沿う各伝熱管の拡大断面図である。
略断面図であり、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４の
Ａ−Ａ線に沿う各伝熱管の拡大断面図である。
【００４９】本実施形態は、図４に示すように、各伝熱
管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、前記第１，第２実施形態
のオリフィスに代え、それぞれ孔径の異なる多孔板２７
（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を取り付けたものである。
これにより、ヘッダ２４から圧縮空気ａ１が、スタブチ
ューブ２５および多孔板２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経
て、各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入るようにした
ものである。
管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、前記第１，第２実施形態
のオリフィスに代え、それぞれ孔径の異なる多孔板２７
（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を取り付けたものである。
これにより、ヘッダ２４から圧縮空気ａ１が、スタブチ
ューブ２５および多孔板２６ａ，２６ｂ，２６ｃを経
て、各伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入るようにした
ものである。
【００５０】そして、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示
すように、上流側の伝熱管２３ａの多孔板２７ａの孔径
および総開口面積が最も大きく、以下、燃焼ガス下流側
の伝熱管２３ｂ，２３ｃの多孔板２７ｂ，２７ｃの孔径
および総開口面積が順に小さくなるように設定してあ
る。これら多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口面積
は、それらに穿設される小孔２８（２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ）の径および個数によって設定することができる。
これにより、上流側の伝熱管２３ａに入る圧縮空気流量
が最も多く、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに入る圧縮
空気流量が次第に少なく分配される。
すように、上流側の伝熱管２３ａの多孔板２７ａの孔径
および総開口面積が最も大きく、以下、燃焼ガス下流側
の伝熱管２３ｂ，２３ｃの多孔板２７ｂ，２７ｃの孔径
および総開口面積が順に小さくなるように設定してあ
る。これら多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口面積
は、それらに穿設される小孔２８（２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ）の径および個数によって設定することができる。
これにより、上流側の伝熱管２３ａに入る圧縮空気流量
が最も多く、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに入る圧縮
空気流量が次第に少なく分配される。
【００５１】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに取り付けた多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの開口面積が燃焼ガス下流側に向って順次小
さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａに
流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流量が最も多
く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流入する圧縮
空気流量が次第に少なくなるように分配される。したが
って、各伝熱管２３内を流れる圧縮空気ａ１は管外を流
れる燃焼ガスｅにより加熱されて温度上昇するが、前記
第１実施形態と同様に、上流側の伝熱管２３ａから下流
側の伝熱管２３ｂ，２３ｃにかけて内部からの受熱量が
漸減するため、伝熱管メタル温度の上昇を抑制し、圧縮
空気出口側温度を低下させることができる。
ａ，２３ｂ，２３ｃに取り付けた多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの開口面積が燃焼ガス下流側に向って順次小
さくなっているので、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａに
流入する被加熱流体である圧縮空気ａ１の流量が最も多
く、その下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃに流入する圧縮
空気流量が次第に少なくなるように分配される。したが
って、各伝熱管２３内を流れる圧縮空気ａ１は管外を流
れる燃焼ガスｅにより加熱されて温度上昇するが、前記
第１実施形態と同様に、上流側の伝熱管２３ａから下流
側の伝熱管２３ｂ，２３ｃにかけて内部からの受熱量が
漸減するため、伝熱管メタル温度の上昇を抑制し、圧縮
空気出口側温度を低下させることができる。
【００５２】したがって、本実施形態によっても、加熱
流体である燃焼ガスｅと、被加熱流体である圧縮空気ａ
１との温度差に見合った被加熱流体流量を各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにしたので、加熱流
体入口側における被加熱流体出口温度を従来よりも低減
することができ、これによりメタル温度の最高値を低く
することができ、かつ温度分布を平準化できるので、高
温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現する
ことができる。
流体である燃焼ガスｅと、被加熱流体である圧縮空気ａ
１との温度差に見合った被加熱流体流量を各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃに配分するようにしたので、加熱流
体入口側における被加熱流体出口温度を従来よりも低減
することができ、これによりメタル温度の最高値を低く
することができ、かつ温度分布を平準化できるので、高
温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現する
ことができる。
【００５３】第４実施形態（図６） 図６は、本発明に係る熱交換器の第４実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００５４】図６に示すように、本実施形態でも、第３
実施形態と同様に、伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取
り付けられる多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口量径
を、燃焼ガス上流に位置する伝熱管２６ａで最も大き
く、燃焼ガスの流れ方向に沿って次第に小さく設定して
あるが、第３実施形態と異なり、多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの枚数を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで
少なく、燃焼ガス流れ方向に沿って次第に多く設定して
ある。
実施形態と同様に、伝熱管２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取
り付けられる多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの開口量径
を、燃焼ガス上流に位置する伝熱管２６ａで最も大き
く、燃焼ガスの流れ方向に沿って次第に小さく設定して
あるが、第３実施形態と異なり、多孔板２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの枚数を、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａで
少なく、燃焼ガス流れ方向に沿って次第に多く設定して
ある。
【００５５】このような構成によると、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの
開口面積と枚数の両者で行うことになるため、加熱流体
である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさら
に容易に行なえる。
ａ，２３ｂ，２３ｃ内を流れる被加熱流体である圧縮空
気ａ１の流量調整を、多孔板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの
開口面積と枚数の両者で行うことになるため、加熱流体
である燃焼ガスｅの温度分布との整合を図ることがさら
に容易に行なえる。
【００５６】したがって、本実施形態によれば、多孔板
開口面積と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調整
を行うことができるので、その結果、第３実施形態と比
較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めること
ができる。
開口面積と枚数の両者を組合せて被加熱流体の流量調整
を行うことができるので、その結果、第３実施形態と比
較して、熱交換器としての信頼性をより一層高めること
ができる。
【００５７】第５実施形態（図７） 図７は、本発明に係る熱交換器の第５実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００５８】本実施形態は、受熱量差設定手段を、伝熱
管２３の外表面に設けられた熱交換用のフィン２９とし
たものである。
管２３の外表面に設けられた熱交換用のフィン２９とし
たものである。
【００５９】即ち、図７に示すように、各伝熱管２３
ａ，２３ｂ，２３ｃの外表面には、それぞれ突出長さを
異ならせてフィン２９（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ）が設
けてあり、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａのフィン２９
ａの長さが最も小さく、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃ
の外表面のフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さが次第に大
きく設定されている。
ａ，２３ｂ，２３ｃの外表面には、それぞれ突出長さを
異ならせてフィン２９（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ）が設
けてあり、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａのフィン２９
ａの長さが最も小さく、下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃ
の外表面のフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さが次第に大
きく設定されている。
【００６０】このような構成によれば、加熱流体温度が
高い上流側の伝熱管２３ａではフィン２９ａの突出長さ
が小さいので、管外側熱伝達係数が低く、下流側の伝熱
管２３ｂ，２３ｃではフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さ
が大きくなるので、これに連れて管外側熱伝達係数が高
くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外側
伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が大
きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
高い上流側の伝熱管２３ａではフィン２９ａの突出長さ
が小さいので、管外側熱伝達係数が低く、下流側の伝熱
管２３ｂ，２３ｃではフィン２９ｂ，２９ｃの突出長さ
が大きくなるので、これに連れて管外側熱伝達係数が高
くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外側
伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が大
きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
【００６１】したがって、本実施形態によれば、伝熱管
外表面のフィン高さを加熱流体温度に応じて変化させる
ことにより、メタル温度を低減できるので、高温流体を
扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現することがで
きる。
外表面のフィン高さを加熱流体温度に応じて変化させる
ことにより、メタル温度を低減できるので、高温流体を
扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実現することがで
きる。
【００６２】第６実施形態（図８） 図８は、本発明に係る熱交換器の第６実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００６３】本実施形態は、第５実施形態の変形例であ
り、伝熱管２３に設けられるフィン２９の数を変化させ
たものである。
り、伝熱管２３に設けられるフィン２９の数を変化させ
たものである。
【００６４】即ち、図８に示すように、本実施形態で
は、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａの外表面のフィン２
９ａについて、その伝熱管２３ａの単位長さあたりのフ
ィン数を少なくし、下流側の熱管２３ｂ，２３ｃの外表
面のフィン２９ｂ，２９ｃについては、それらの伝熱管
２３ｂ，２３ｃ外表面の単位長さあたりのフィン数を順
に多く設定してある。
は、燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａの外表面のフィン２
９ａについて、その伝熱管２３ａの単位長さあたりのフ
ィン数を少なくし、下流側の熱管２３ｂ，２３ｃの外表
面のフィン２９ｂ，２９ｃについては、それらの伝熱管
２３ｂ，２３ｃ外表面の単位長さあたりのフィン数を順
に多く設定してある。
【００６５】このような構成によれば、加熱流体温度が
高い燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａでは単位長さあたり
のフィン２９ａの数が少ないので、管外側熱伝達係数は
低く、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順にフィ
ン数が増加するので、これに連れて管外側熱伝達係数は
高くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外
側伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が
大きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
高い燃焼ガス上流側の伝熱管２３ａでは単位長さあたり
のフィン２９ａの数が少ないので、管外側熱伝達係数は
低く、また下流側の伝熱管２３ｂ，２３ｃでは順にフィ
ン数が増加するので、これに連れて管外側熱伝達係数は
高くなる。これにより、上流側の伝熱管２３ａでは管外
側伝達係数が低いので、加熱流体とメタルとの温度差が
大きくなり、結果的にメタル温度を低くすることができ
る。
【００６６】よって、本実施形態によっても、伝熱管外
表面の単位長さあたりのフィン数を加熱流体温度に応じ
て変化させることにより、メタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
表面の単位長さあたりのフィン数を加熱流体温度に応じ
て変化させることにより、メタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
【００６７】第７実施形態（図９） 図９は、本発明に係る熱交換器の第７実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【００６８】本実施形態は、前述した第６実施形態また
は第７実施形態の変形例であり、最も燃焼ガス上流側の
伝熱管２３ａにはフィンを設けず、裸管としたものであ
る。他の伝熱管２３ｂ，２３ｃには前記同様のフィン２
９ｂ，２９ｃが設けられている。
は第７実施形態の変形例であり、最も燃焼ガス上流側の
伝熱管２３ａにはフィンを設けず、裸管としたものであ
る。他の伝熱管２３ｂ，２３ｃには前記同様のフィン２
９ｂ，２９ｃが設けられている。
【００６９】このような構成の本実施形態によれば、フ
ィンを設けない伝熱管２３ａと、フィン２９ｂ，２９ｃ
を設けた伝熱管２３ｂ，２３ｃとの組合せに、管外側熱
伝達係数を当該パス全体として低くすることができ、第
６実施形態あるいは第７実施形態の場合よりも、さらに
メタル温度を低減することができ、したがって高温流体
を扱う熱交換器の信頼性を一層高めることができる。
ィンを設けない伝熱管２３ａと、フィン２９ｂ，２９ｃ
を設けた伝熱管２３ｂ，２３ｃとの組合せに、管外側熱
伝達係数を当該パス全体として低くすることができ、第
６実施形態あるいは第７実施形態の場合よりも、さらに
メタル温度を低減することができ、したがって高温流体
を扱う熱交換器の信頼性を一層高めることができる。
【００７０】第８実施形態（図１０） 図１０は、本発明に係る熱交換器の第８実施形態を示す
概略断面図であり、単一の伝熱管を示している。
概略断面図であり、単一の伝熱管を示している。
【００７１】本実施形態は、伝熱管２３に設けるフィン
２９の突出長さを、被加熱流体である圧縮空気ａ１の入
口側で最も大きく設定し、被加熱流体出口に向って次第
にフィン２９の長さを小さくしたものである。
２９の突出長さを、被加熱流体である圧縮空気ａ１の入
口側で最も大きく設定し、被加熱流体出口に向って次第
にフィン２９の長さを小さくしたものである。
【００７２】このような構成の本実施形態によれば、フ
ィン２９が伝熱管２３の被加熱流体入口側から出口側に
向って低くなっているので、伝熱管２３の管外側熱伝達
係数が、入口側で最も高く出口側に向って次第に小さく
なる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍にお
いて、加熱流体である燃焼ガスｅと伝熱管２４との温度
差が大きくなり、結果的にメタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
ィン２９が伝熱管２３の被加熱流体入口側から出口側に
向って低くなっているので、伝熱管２３の管外側熱伝達
係数が、入口側で最も高く出口側に向って次第に小さく
なる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍にお
いて、加熱流体である燃焼ガスｅと伝熱管２４との温度
差が大きくなり、結果的にメタル温度を低減できるの
で、高温流体を扱う熱交換器に不可欠な高い信頼性を実
現することができる。
【００７３】第９実施形態（図１１） 図１１は、本発明に係る熱交換器の第９実施形態を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【００７４】この図１１に示すように、本実施形態で
は、被加熱流体が、伝熱管２３ａに設けられるフィン２
９の伝熱管単位長さあたりのフィン数を、被加熱流体入
口側で最も多く設置し、被加熱流体出口に向って次第に
フィン数を少なくし、被加熱流体出口で最も少なくしも
たのである。
は、被加熱流体が、伝熱管２３ａに設けられるフィン２
９の伝熱管単位長さあたりのフィン数を、被加熱流体入
口側で最も多く設置し、被加熱流体出口に向って次第に
フィン数を少なくし、被加熱流体出口で最も少なくしも
たのである。
【００７５】このような構成によっても、伝熱管２３の
単位長さあたりのフィン数が被加熱流体入口側から出口
側に向って減少しているので、伝熱管２３の管外側熱伝
達係数が入口側で最も高く、出口側に向って次第に小さ
くなる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍に
おいて、加熱流体と伝熱管２３との温度差が大きくな
り、結果的にメタル温度を低減でき、高温流体を扱う熱
交換器に不可欠な高い信頼性を実現することができる。
単位長さあたりのフィン数が被加熱流体入口側から出口
側に向って減少しているので、伝熱管２３の管外側熱伝
達係数が入口側で最も高く、出口側に向って次第に小さ
くなる。したがって、被加熱流体温度が高い出口近傍に
おいて、加熱流体と伝熱管２３との温度差が大きくな
り、結果的にメタル温度を低減でき、高温流体を扱う熱
交換器に不可欠な高い信頼性を実現することができる。
【００７６】他の実施形態 以上の実施形態のほか、本発明では各実施形態で示した
構成を相互に組合せる等により、種々の態様での実施が
可能である。
構成を相互に組合せる等により、種々の態様での実施が
可能である。
【００７７】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、伝熱管にオリフィス、多孔板またはフィンを設ける
ことにより、配管メタル温度を低減することができ、こ
れにより、高温流体を扱う熱交換器の信頼性を高めるこ
とができる。また、各構成を組合せて適用することによ
り、さらにメタル温度の低減が可能となり、さらなる熱
交換器の信頼性向上を実現することができる。
ば、伝熱管にオリフィス、多孔板またはフィンを設ける
ことにより、配管メタル温度を低減することができ、こ
れにより、高温流体を扱う熱交換器の信頼性を高めるこ
とができる。また、各構成を組合せて適用することによ
り、さらにメタル温度の低減が可能となり、さらなる熱
交換器の信頼性向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図２】本発明の第１実施形態の熱交換器の温度分布
図。
図。
【図３】本発明の第２実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図４】本発明の第３実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図４のＡ−Ａ線に沿
う多孔板の拡大断面図。
う多孔板の拡大断面図。
【図６】本発明の第４実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図７】本発明の第５実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図８】本発明の第６実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図９】本発明の第７実施形態の熱交換器を示す概略断
面図。
面図。
【図１０】本発明の第８実施形態の熱交換器を示す概略
断面図。
断面図。
【図１１】本発明の第９実施形態の熱交換器を示す概略
断面図。
断面図。
【図１２】石炭間接焚コンバインドサイクルを示す系統
図。
図。
【図１３】図１２に示した系統における熱交換器の概略
断面図。
断面図。
【符号の説明】 ２１ 熱交換器 ２２ ダクト ２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 伝熱管 ２４ ヘッダ ２５ スタブチューブ ２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ オリフィス ２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 多孔板 ２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 小孔 ２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ フィン
Claims (10)
- 【請求項１】 高温の加熱流体を一方向に流通させるダ
クトと、このダクトを前記加熱流体の流通方向と直交す
る方向に沿って貫通し、かつ前記ダクト内の前記加熱流
体流通方向に間隔的に配置された被加熱流体流通用の複
数の伝熱管とを備え、前記伝熱管の加熱流体流通方向で
隣接する２以上のものを組としてダクト外部のヘッダに
それぞれ連結して複数のパスを構成し、前記ダクトの加
熱流体下流側に位置するパスから同ダクトの加熱流体上
流側に位置するパスへと前記被加熱流体を順次に流通さ
せて熱交換を行わせる熱交換器において、前記ダクトの
加熱流体上流側に配置される同一パスに属する２以上の
伝熱管のうち、加熱流体上流側のものと下流側のものと
で管壁への受熱量の差を与える受熱量差設定手段を設け
たことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器において、受熱
量差設定手段は伝熱管内の被加熱流体入口部に設けられ
たオリフィスであり、このオリフィスによって被加熱流
体の流量を、加熱流体上流側に位置する伝熱管で大きく
設定し、加熱流体の流れ方向に沿って次第に小さく設定
したことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項３】 請求項２記載の熱交換器において、オリ
フィスの開口径を、加熱流体上流に位置する伝熱管で大
きく、加熱流体の流れ方向に沿って次第に小さく設定
し、またはオリフィスの枚数を、加熱流体上流側の伝熱
管で少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次第に多く設
定し、もしくは前記開口径と枚数の両条件を備えた設定
としたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項４】 請求項１記載の熱交換器において、受熱
量差設定手段は伝熱管内の被加熱流体入口部に設けられ
た多孔板であり、この多孔板によって被加熱流体の流量
を、加熱流体上流側に位置する伝熱管で大きく設定し、
加熱流体の流れ方向に沿って次第に小さく設定したこと
を特徴とする熱交換器。 - 【請求項５】 請求項４記載の熱交換器において、多孔
板の開口面積を、加熱流体上流に位置する伝熱管で大き
く、加熱流体の流れ方向に沿って次第に小さく設定し、
または多孔板の枚数を、加熱流体上流側の伝熱管で少な
く、加熱流体の流れ方向に沿って次第に多く設定し、も
しくは前記開口面積と枚数の両条件を備えた設定とした
ことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項６】 請求項１記載の熱交換器において、受熱
量差設定手段は伝熱管の外表面に設けられた熱交換用の
フィンであり、このフィンによって管外側熱伝達係数
を、加熱流体上流側に位置する伝熱管で低く設定し、加
熱流体の流れ方向に沿って次第に高く設定したことを特
徴とする熱交換器。 - 【請求項７】 請求項６記載の熱交換器において、フィ
ンの突出長さを、加熱流体上流側に位置する伝熱管で小
さく、加熱流体の流れ方向に沿って次第に大きく設定
し、またはフィンの枚数を、加熱流体上流側の伝熱管で
少なく、加熱流体の流れ方向に沿って次第に多く設定
し、もしくは前記高さと枚数の両条件を備えた設定とし
たことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項８】 請求項６または７記載の熱交換器におい
て、フィンの突出長さを伝熱管の被加熱流体入口部で大
きくするとともに、被加熱流体の流れ方向に沿って次第
に小さくし、かつ被加熱流体出口部で最も小さくしたこ
とを特徴とする熱交換器。 - 【請求項９】 請求項６から８までのいずれかに記載の
熱交換器において、伝熱管の長さ方向に沿う単位長さあ
たりのフィン枚数を、被加熱流体入口部で最も多くする
とともに、被加熱流体の流れ方向に沿って次第に少なく
し、被加熱流体出口部で最も少なくしたことを特徴とす
る熱交換器。 - 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれかに記載
の熱交換器において、受熱量差設定手段は、ダクトの加
熱流体入口部に最も近い配置の伝熱管以外の伝熱管に設
けたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031047A JP2937988B1 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031047A JP2937988B1 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2937988B1 JP2937988B1 (ja) | 1999-08-23 |
| JPH11230687A true JPH11230687A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12320580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10031047A Expired - Fee Related JP2937988B1 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937988B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008075908A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Noritz Corp | 温水装置 |
| JP2018162917A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 日新製鋼株式会社 | ガス予熱装置の操業方法 |
| WO2021018693A3 (de) * | 2019-07-30 | 2021-04-01 | Aixtron Se | Gasverteiler für einen cvd-reaktor |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP10031047A patent/JP2937988B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008075908A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Noritz Corp | 温水装置 |
| JP2018162917A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 日新製鋼株式会社 | ガス予熱装置の操業方法 |
| WO2021018693A3 (de) * | 2019-07-30 | 2021-04-01 | Aixtron Se | Gasverteiler für einen cvd-reaktor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2937988B1 (ja) | 1999-08-23 |
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