JPH11337273A - Contact type heat exchanger - Google Patents

Contact type heat exchanger

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JPH11337273A
JPH11337273A JP14914098A JP14914098A JPH11337273A JP H11337273 A JPH11337273 A JP H11337273A JP 14914098 A JP14914098 A JP 14914098A JP 14914098 A JP14914098 A JP 14914098A JP H11337273 A JPH11337273 A JP H11337273A
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JP
Japan
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liquid
heat exchanger
gas
plate
direct contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14914098A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomiki Hasegawa
直幹 長谷川
Masahisa Fujimoto
雅久 藤本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively manufacture a contact type heat exchanger having a high heat transfer performance and a compact constitution by providing guide plates disposed in a propeller shape to guide a falling liquid around a shaft disposed toward a vertical direction in a container. SOLUTION: A liquid such as a cooling water or the like sequentially falling by forming a liquid film 12 from an oblique plate 31 of an upper stage to an oblique plate 31 of next stage falls according to an inclination of the plate 31 without stopping to freely drop between the upper and lower plates 31. A distance between the plates 31 is shortened to regulate a falling speed so as not to largely vary. A heat transfer between the falling liquid and the plate 31 has high heat transfer characteristics because of a stream and a thin liquid film, and a rear surface of the plate 31 having no liquid stream also becomes an effective heat exchange surface. Accordingly, a wasteful space is eliminated, and a size and a manufacturing cost can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は発電プラント、冷却
設備、化学プラント等に組み入れられて使用される接触
式の熱交換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact heat exchanger used in a power plant, a cooling facility, a chemical plant, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来これらの各種プラントにおいて使用
に供されている直接接触式熱交換器又は凝縮器につい
て、図9乃至図14に基づいて以下説明する。
2. Description of the Related Art A direct contact heat exchanger or condenser conventionally used in various plants will be described below with reference to FIGS.

【0003】図9に示す充填塔式直接接触式熱交換器
は、熱交換槽01の内部に金属、磁器、又はプラスチッ
ク等の材料で作られたラシヒリング、レッシングリン
グ、十字バージョンリング、三重スパイラルリング、二
重スパイラルリング、インタコックスサドル、ベルルサ
ドル、一重スパイラルリング、又はテラレットリング等
と称呼される種々の表面形状をした小粒状の充填物04
を、下方の充填物支持板08と上方の充填物おさえ09
との間に充填して構成され、この熱交換槽01の上部か
ら液入口02、液分配器02aを経て供給された冷却水
等の液体を前記充填物04の表面を流下しつつ槽下部の
ガス入口05から供給されるガスと接触して熱交換を行
い、冷却したガスを槽上部のガス出口03から取り出す
ようにしたものである。
A packed tower type direct contact heat exchanger shown in FIG. 9 has a Raschig ring, a lessing ring, a cross version ring, and a triple spiral ring made of a material such as metal, porcelain, or plastic inside a heat exchange tank 01. , A double spiral ring, an intercox saddle, a Berl saddle, a single spiral ring, a teralet ring, etc.
The lower filler support plate 08 and the upper filler hold 09
The liquid such as cooling water supplied from the upper part of the heat exchange tank 01 through the liquid inlet 02 and the liquid distributor 02a flows down the surface of the filler 04 while filling the lower part of the tank. The heat exchange is performed by contact with the gas supplied from the gas inlet 05, and the cooled gas is taken out from the gas outlet 03 in the upper part of the tank.

【0004】この形式の直接接触式熱交換器は、熱交換
槽01の胴01aに充填する前記充填物04の大きさに
もよるが、熱交換槽単位容積あたりの気液界面面積が大
きい特徴を持っている。
A direct contact heat exchanger of this type has a large gas-liquid interface area per unit volume of the heat exchange tank, though it depends on the size of the packing 04 filled in the body 01a of the heat exchange tank 01. have.

【0005】しかし、充填物04の形状が液の流下及び
ガスの上昇からみると複雑であり、いずれの流速も大き
く変動するし、また、流下する液は充填物04により滞
留することはないが、その表面を流れたり自由落下した
りと複雑であり、上昇するガスも充填物04に阻まれて
流れることになるために、流下液、上昇ガスとも速度変
動が大きく転向も多い。
However, the shape of the filling 04 is complicated in view of the flow of the liquid and the rise of the gas, and the flow velocity of each of them is largely fluctuated, and the flowing liquid does not stay in the filling 04. Since the rising gas is also blocked by the filling material 04 and flows, the falling liquid and the rising gas have large speed fluctuations and many turns.

【0006】この結果ガス側の圧力損失が大きいこと
と、液側のについてはフラッヂングと称して液が流下せ
ずに槽上部に溢れて運転を継続できない現象が発生する
おそれがある。
[0006] As a result, there is a possibility that the pressure loss on the gas side is large, and on the liquid side, a phenomenon called overflowing occurs in which the liquid overflows to the upper portion of the tank without flowing down and the operation cannot be continued.

【0007】それと共にこの方式のもう一つの問題点と
しては、流下液が偏って流下することであり、この対策
として液再分配器07が必要となるので、全体構成の大
型化、複雑化、高額化ということが挙げられる。
Another problem with this method is that the flowing liquid flows down unevenly, and a liquid redistributor 07 is required as a countermeasure. Therefore, the overall structure becomes large and complicated. It is expensive.

【0008】また、従来の他の形式のものとして、図1
0に示す液膜式直接接触式熱交換器が有るが、これは熱
交換器槽01内にその上方から下方にかけて液棚11を
交互に配置し、上下に相隣接する棚11と棚11の間に
液膜12を形成させ、この液膜12と槽下部のガス入口
05からのガスとを直接接触させて熱交換する方式であ
り、構造が単純であることが特徴となるものである。
As another conventional type, FIG.
There is a liquid film type direct contact heat exchanger shown in FIG. 0, in which liquid shelves 11 are arranged alternately from above to below in a heat exchanger tank 01, and the shelves 11 and shelves 11 vertically adjacent to each other are arranged. This is a method in which a liquid film 12 is formed in between, and the liquid film 12 and the gas from a gas inlet 05 at the lower part of the tank are brought into direct contact with each other to exchange heat, and is characterized by a simple structure.

【0009】この液膜式直接接触式熱交換器において
は、液膜12の表面が主な熱交換面となるが図からもわ
かる様に液膜面積は槽容積に比べて少なく、熱交換槽単
位容積当たりの気液界面面積が低くなる。
In this liquid film type direct contact heat exchanger, the surface of the liquid film 12 is the main heat exchange surface, but as can be seen from the figure, the liquid film area is smaller than the tank volume. The gas-liquid interface area per unit volume is reduced.

【0010】また液膜12は自由落下速度で流下するた
め熱交換時間が短くなるが、これは液膜表面では直接接
触式熱交換の特性を持つものの液膜内部への熱伝導は自
由落下により流れがなく非定常熱伝導となり、水の低い
熱伝導率の影響をもろに受け低い熱伝導効率となる。
Although the liquid film 12 flows down at a free falling speed, the heat exchange time is shortened. This is because the liquid film surface has the characteristic of direct contact heat exchange on the liquid film surface, but the heat conduction inside the liquid film is caused by the free fall. There is no flow and unsteady heat conduction occurs, resulting in low heat conduction efficiency affected by the low thermal conductivity of water.

【0011】もう一つの問題点は液膜12を形成するた
めの棚11で液が滞留することであり、滞留水は熱交換
を完了しており熱伝導効率向上には寄与せずデッドスペ
ースとなる。
Another problem is that the liquid stays on the shelf 11 for forming the liquid film 12, and the staying water has completed heat exchange and does not contribute to the improvement of the heat conduction efficiency. Become.

【0012】また、従来の他の形式のものとして、図1
1に示す液柱式直接接触式熱交換器が有るが、これは前
記した液膜式と同様に熱交換器槽01内に、先端に堰板
15bを配設した液棚15を上下方向交互に配置し、液
棚15に設けた多数の開孔部15aから液を液柱16と
して落下させ、同液柱16の液カーテン面積16a、液
棚先端の開口面積15d等の兼ね合いから、液とガスの
接触面積の増大を計った方式である。
FIG. 1 shows another conventional type.
There is a liquid column type direct contact type heat exchanger shown in FIG. 1, which is similar to the liquid film type described above, in which a liquid shelf 15 provided with a weir plate 15b at the tip is alternately arranged in a vertical direction in a heat exchanger tank 01. The liquid is dropped as a liquid column 16 from a large number of openings 15a provided in the liquid shelf 15, and the liquid curtain area 16a of the liquid column 16, the opening area 15d at the tip of the liquid shelf, etc. This method measures the increase in gas contact area.

【0013】この形式のものは流下する液が図10に示
し前記した液膜式直接接触式熱交換器の液膜11から液
柱16に替わったのみであり大きな差異はなく、液柱1
6と液膜11を比較した場合に若干液柱16の方が気液
界面面積をおおきくすることができるという程度のもの
である。
In this type, only the liquid flowing down is changed from the liquid film 11 of the liquid film type direct contact heat exchanger shown in FIG. 10 to the liquid column 16, and there is no significant difference.
When the liquid column 6 is compared with the liquid film 11, the liquid column 16 can slightly increase the gas-liquid interface area.

【0014】また、従来の他の形式のものとして、図1
2に示すトレイ式直接接触式熱交換器が有るが、この方
式は図10の液膜式の液棚11を交互に配置する代わり
にトレイ18を採用したもので、大容量向きである。
FIG. 1 shows another conventional type.
There is a tray type direct contact heat exchanger shown in FIG. 2, but this system employs a tray 18 instead of alternately arranging the liquid film type liquid shelves 11 in FIG. 10 and is suitable for large capacity.

【0015】前記した図10の液膜式直接接触式熱交換
器における諸問題に対して、同トレイ式直接接触式熱交
換器は、トレイ18に滞留水が残ることおよび上昇ガス
の向きが段落ごとに転向し根本的な改善とは言えない
が、トレイ18を密に配置することで比較的高い気液界
面面積として伝熱効率を高くすることができる。
In contrast to the problems of the liquid film type direct contact heat exchanger shown in FIG. 10 described above, the tray type direct contact heat exchanger is characterized in that the remaining water remains on the tray 18 and the direction of the rising gas is reduced. However, the trays 18 are arranged densely so that the heat transfer efficiency can be increased as a relatively high gas-liquid interface area.

【0016】しかしながらこの方式も前記した図9の充
填塔式直接接触式熱交換器と同様に流下液の偏流があ
り、その対策が必要とされるものである。
However, this method also has a drift of the flowing liquid similarly to the packed-column direct-contact heat exchanger of FIG. 9 described above, and a countermeasure is required.

【0017】また、従来の他の形式のものとして、図1
3に示すスプレー式直接接触式熱交換器が有るが、この
方式は図示省略の熱交換槽へ液ノズル19より液体を噴
霧する方式であり、噴霧された液滴表面で熱交換するも
ので液滴内部は流れがなく非定常熱伝導特性を持ち、液
滴径が小さいほど高い伝熱性能を示すが、液滴径を小さ
くするには液ノズル19への供給液圧を高くする必要が
あって、ポンプ動力の増加につながり効果的とは言い難
いものである。
FIG. 1 shows another conventional type.
There is a spray-type direct contact heat exchanger shown in FIG. 3, which is a method in which a liquid is sprayed from a liquid nozzle 19 into a heat exchange tank (not shown). The inside of the droplet has no flow and has unsteady heat conduction characteristics, and the smaller the droplet diameter, the higher the heat transfer performance. However, in order to reduce the droplet diameter, it is necessary to increase the pressure of the liquid supplied to the liquid nozzle 19. Therefore, it is difficult to say that it is effective because it increases the pump power.

【0018】またスプレー液滴速度が高く液滴の熱交換
時間が短くなり熱交換器槽の容積当たりの熱交換効率を
高くするのは困難なものである。
Further, the spray droplet speed is high and the heat exchange time of the droplets is short, so that it is difficult to increase the heat exchange efficiency per volume of the heat exchanger tank.

【0019】更にまた、従来の他の形式のものとして、
図14に示すジェット式直接接触式熱交換器が有るが、
この方式は特殊な用途の凝縮器(コンデンサー)に採用
され、複数個のノズルより噴出した冷却水は蒸気を凝縮
せしめると同時に、不凝縮ガスを巻き込み下部より排出
するものであり、この形式の大きな欠点は冷却水量が他
の形式に比し大きいことにある。
Further, as another conventional type,
There is a jet type direct contact heat exchanger shown in FIG.
This method is used in condensers for special purposes. Cooling water ejected from multiple nozzles not only condenses steam but also draws in non-condensable gas and discharges it from the lower part. The disadvantage is that the amount of cooling water is large compared to other types.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】前記したように直接接
触式熱交換器は従来から多種のものが実用に供されてい
るが、それぞれ一長一短あり、全てに亘って満足のいく
ものは残念ながら見当たらない状況にある。
As described above, various types of direct contact heat exchangers have hitherto been put to practical use, but each has its own strengths and weaknesses, and unfortunately, it is difficult to find one that is satisfactory over all. There is no situation.

【0021】本発明はこの様な状況下において、より高
い伝熱性能を持ち、コンパクトな構成を有しかつ低コス
トで製作できる直接接触式熱交換器を得ることを目的と
し、流下液を熱交換槽内で滞留させず、流下液の流下速
度変動を極力抑えると共に自由落下距離を短くし、上昇
ガスの流速および流向は出来る限り一定とし、かつ、流
下液が熱交換槽を万遍なく流下するようにした直接接触
式熱交換器を提供することを課題とするものである。
The object of the present invention is to provide a direct contact heat exchanger which has higher heat transfer performance, has a compact structure and can be manufactured at low cost in such a situation. It does not stay in the exchange tank, minimizes the fluctuation of the falling velocity of the flowing liquid, shortens the free fall distance, keeps the rising gas flow velocity and flow direction as constant as possible, and allows the flowing liquid to flow down the heat exchange tank evenly. It is an object of the present invention to provide a direct contact heat exchanger.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
すべくなされたもので、上方から下方に流下する液体の
入口と同流下する液体に接触しながら下方から上方に流
通する気体の入口とを備えた容器と、同容器内に上下方
向に向けて配置された軸のまわりにプロペラ形状に配列
されて前記流下する液体を案内する案内板とを有してな
る接触式熱交換器を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an inlet for a gas flowing upward from below while in contact with the liquid flowing downward from above. And a guide plate arranged in a propeller shape around an axis arranged vertically in the container, and a guide plate for guiding the flowing liquid. To provide.

【0023】すなわち本発明によれば、液体入口と気体
入口を備えた容器に、案内板を軸まわりにプロペラ形状
に配列した軸を上下方向に向けて配置して接触式熱交換
器を構成しているので、液体入口から容器内に供給され
た液体は案内板の配列の状況に応じて、容器内で滞留せ
ず、流下速度と自由落下距離を調整され、容器内を満遍
なく流下しつつ気体入口から供給された気体の上昇速度
を一定に維持しつつ同気体と向流接触して効果的に熱交
換を行うものである。
That is, according to the present invention, a contact type heat exchanger is constituted by arranging a guide plate arranged in a propeller shape around a shaft in a container provided with a liquid inlet and a gas inlet in a vertical direction. Therefore, the liquid supplied from the liquid inlet into the container does not stay in the container according to the arrangement of the guide plates, the flow speed and free fall distance are adjusted, and the gas flowing down the container evenly While maintaining the rising speed of the gas supplied from the inlet at a constant speed, the gas is brought into countercurrent contact with the gas to effectively exchange heat.

【0024】また本発明は、前記容器は円筒形とした接
触式熱交換器を提供するものである。すなわち本発明に
よれば、液体入口と気体入口を備え、かつ案内板をプロ
ペラ形状に配列した軸を配置した容器は円筒形をしてい
るので、向流接触する液体と気体は円筒形容器の形状に
従って容器内で適切に分散し、より効果的に熱交換を行
うものである。
The present invention also provides a contact heat exchanger in which the container has a cylindrical shape. That is, according to the present invention, since the container provided with the liquid inlet and the gas inlet, and having the axis where the guide plates are arranged in a propeller shape, has a cylindrical shape, the liquid and the gas that come into countercurrent contact with each other have a cylindrical shape. According to the shape, it is appropriately dispersed in the container to perform heat exchange more effectively.

【0025】更にまた本発明は、前記容器がひとつ又は
複数配置され、前記液体を冷却水とすると共に前記気体
を蒸気として同蒸気を凝縮する接触式熱交換器を提供す
るものである。
Still further, the present invention provides a contact heat exchanger in which one or a plurality of the containers are arranged, and wherein the liquid is used as cooling water and the gas is used as vapor to condense the vapor.

【0026】すなわち本発明によれば、液体入口と気体
入口を備え、かつ案内板をプロペラ形状に配列した軸を
配置した容器は、必要に応じてひとつ又は複数個のもの
が用意されて配設されることにより熱交換容量を選択
し、かつ液体として選ばれた冷却水により気体として選
ばれた蒸気を冷却して凝縮することにより、希望とする
好適な熱交換を行うものである。
That is, according to the present invention, one or a plurality of containers provided with a liquid inlet and a gas inlet and provided with a shaft having guide plates arranged in a propeller shape are prepared and arranged as necessary. Thus, the desired heat exchange is performed by selecting a heat exchange capacity and cooling and condensing steam selected as a gas with cooling water selected as a liquid.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第1形態を図1及
び図2に基づいて説明する。なお、図1は熱交換槽を区
画する容器を省略し、その中に配列される案内板のみを
抜粋して表示し、また、図2は各案内板間を流下する液
体の作用状況を表示したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 1 omits a container for partitioning the heat exchange tank, and only the guide plates arranged therein are extracted and displayed, and FIG. 2 is a view showing the state of action of the liquid flowing between the guide plates. It was done.

【0028】即ち本実施の形態では、図示省略した液体
入口と気体入口を備えた容器の内部に、上下方向に段差
を持って短冊状の傾斜板31を多数配列して傾斜板流下
式直接接触式熱交換器を構成している。
That is, in the present embodiment, a large number of strip-shaped inclined plates 31 are arranged inside a container provided with a liquid inlet and a gas inlet (not shown) with a step in the vertical direction, and the inclined plate is of a falling contact type. It constitutes a heat exchanger.

【0029】なおこの傾斜板31の配列形態は、前記従
来のものとして図12で説明したトレイ式直接接触式熱
交換器におけるトレイの様にこれを配列してもよいが、
これらの配列はマクロ的に見て容器の一端側に軸を想定
し、その軸に沿って上下方向に整列する形状となる。
The arrangement of the inclined plates 31 may be arranged like the trays in the tray type direct contact heat exchanger described with reference to FIG.
These arrangements assume a shaft at one end of the container when viewed macroscopically, and have a shape that is vertically aligned along the axis.

【0030】この様に構成された本実施の形態によれ
ば、上方の入口から供給され、上段の傾斜板31から次
段の傾斜板31へかけて液膜12を形成して順次流下す
る冷却水等の液体は、傾斜板31の傾斜に従って止まる
ことなく流下して上下の傾斜板31、31間は自由落下
となるが、この傾斜板31、31間の距離を短くするこ
とにより流下速度を大きく変動させない様に調節でき
る。
According to the present embodiment configured as described above, the cooling film is supplied from the upper inlet, forms the liquid film 12 from the upper inclined plate 31 to the next inclined plate 31, and flows down sequentially. The liquid such as water flows down without stopping according to the inclination of the inclined plate 31, and falls freely between the upper and lower inclined plates 31, 31. By decreasing the distance between the inclined plates 31, 31, the flowing speed is reduced. It can be adjusted so as not to fluctuate greatly.

【0031】また傾斜板31の傾斜角度を変えることに
よりある範囲で流下速度を所望のレベルに設定出来るの
で、冷却等の熱交換レベルに応じてこれらを調節するこ
とにより好適な熱交換を実施することができる。
By changing the inclination angle of the inclined plate 31, the flow velocity can be set to a desired level in a certain range. Therefore, by adjusting these in accordance with the heat exchange level such as cooling, suitable heat exchange is performed. be able to.

【0032】この様に流下する液体に対向して上昇する
蒸気等のガスは、前記液膜12と直接接触して熱交換す
る位置以外では、傾斜板31により整流され流下液とは
逆の方向で流れて流速はほとんどかわらない。
The gas, such as vapor, rising so as to face the liquid flowing down is rectified by the inclined plate 31 except in the position where it directly contacts the liquid film 12 and exchanges heat with the liquid film 12, in the direction opposite to the flowing liquid. And the flow velocity hardly changes.

【0033】また、傾斜板31の表面を冷却水等の液体
が流下するので、流下液と傾斜板31間の熱伝達は流れ
があることおよび液膜が薄いことにより高い熱伝達特性
を持ち、液体の流れない傾斜板31の裏面も効果的な熱
交換面となり全体として熱交換効率の向上に寄与するこ
とになる。
Further, since a liquid such as cooling water flows down the surface of the inclined plate 31, the heat transfer between the flowing liquid and the inclined plate 31 has a high heat transfer characteristic due to the flow and the thin liquid film. The back surface of the inclined plate 31 through which the liquid does not flow also becomes an effective heat exchange surface, which contributes to improvement of the heat exchange efficiency as a whole.

【0034】次に本発明の実施の第2形態について、図
3及び図4に基づいて説明する。なお、図3のものも熱
交換槽を区画する容器を省略し、その中に配列される案
内板とそれを支持する支持装置としての軸を抜粋して表
示し、また、図4はこの様な案内板を製作する過程の状
況を表示したものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 also omits the container that divides the heat exchange tank, and extracts and displays the guide plates arranged therein and a shaft as a supporting device for supporting the guide plates, and FIG. It shows the status of the process of manufacturing a simple guide plate.

【0035】即ち本実施の形態においては、軸となる支
持装置42のまわりにプロペラ状に旋回円板41を配列
し、かつこの旋回円板41は支持装置42の軸方向に適
宜のスペーサを介装して多段に配置されて一連多段旋回
円板式直接接触式熱交換器を構成している。
That is, in the present embodiment, a turning disk 41 is arranged in a propeller shape around a supporting device 42 serving as a shaft, and the turning disk 41 is provided with an appropriate spacer in the axial direction of the supporting device 42. It is arranged in multiple stages and constitutes a series of multistage rotating disk type direct contact heat exchangers.

【0036】そしてこの旋回円板41の製作に際して
は、金属材等の円板の中心に支持棒用孔45を設けると
共に、同円板の放射方向に切断線44に沿って複数の切
れ目を入れ、多数の扇形状部分を作ってその根本をひね
って傾斜を持たせ風車型(プロペラ状)としたものであ
る。
In manufacturing the revolving disk 41, a support rod hole 45 is provided at the center of the disk made of a metal material or the like, and a plurality of cuts are made along the cutting line 44 in the radial direction of the disk. Then, a large number of fan-shaped portions are formed, and the roots thereof are twisted so as to be inclined to form a windmill type (propeller shape).

【0037】この円板の具体的な寸法について一例を挙
げると、旋回円板の大きさは最大300mmφ程度、使
用する流下液およびガスに対して耐食性を有する金属ま
たは合金製でその厚さは0.3から2.0mm程度のも
のが考えられる。
As an example of the specific dimensions of this disk, the size of the rotating disk is about 300 mmφ at the maximum, and it is made of a metal or alloy having corrosion resistance to the flowing liquid and gas to be used, and has a thickness of 0 mm. 0.3 to 2.0 mm is conceivable.

【0038】なお、この傾斜板のひねり角度を15度か
ら45度の範囲で変えることにより、それぞれのひねり
角度に応じて傾斜板上を流下する液体(冷却水)の熱交
換槽内滞留時間が調整されることになる。
By changing the twist angle of this inclined plate in the range of 15 degrees to 45 degrees, the residence time of the liquid (cooling water) flowing down on the inclined plate in the heat exchange tank according to each twist angle is changed. Will be adjusted.

【0039】前記の様に旋回円板41を円筒等の容器に
収納して構成した一連多段旋回円板式直接接触式熱交換
器は、これ自体として使用に供せられることも有るが、
図5に示す様に円筒46に収納した状態で千鳥状に多数
配列された多連なものとして熱交換槽の面積を有効に活
用することもできる。
As described above, a series of multi-stage rotating disk type direct contact heat exchangers in which the rotating disk 41 is housed in a container such as a cylinder may be used as it is.
As shown in FIG. 5, the area of the heat exchange tank can be effectively utilized as a multiple staggered arrangement in a state of being housed in the cylinder 46.

【0040】これらの一連、又は多連の多段旋回円板式
直接接触式熱交換器を同一半径で周方向に切った断面の
展開図は前記実施の第1形態として説明した傾斜板流下
式直接接触式熱交換器の断面図(図2)と実質上同じと
なとなり、前記傾斜板流下式直接接触式熱交換器と同様
に流下液が傾斜板の傾斜により止まることなく流下し上
下傾斜板間は自由落下となるが距離を短くすることによ
り流下速度を大きく変動させず、また傾斜板の傾斜角度
を変えることによりある範囲で流下速度を設定出来る。
A development view of a cross-section of the series or multi-stage multi-stage rotating disk type direct contact heat exchanger cut in the circumferential direction with the same radius is the inclined plate falling type direct contact described as the first embodiment. It becomes substantially the same as the cross-sectional view (FIG. 2) of the type heat exchanger, and the falling liquid flows down without stopping due to the inclination of the inclined plate and flows between the upper and lower inclined plates in the same manner as in the case of the inclined plate direct contact type heat exchanger. Becomes a free fall, but by shortening the distance, the flow velocity does not fluctuate greatly, and the flow velocity can be set within a certain range by changing the inclination angle of the inclined plate.

【0041】そして上昇するガスは傾斜板に整流され流
下液とは逆の方向で流れ、流速はほとんどかわらず、か
つ傾斜板面を液が流下するので流下液と傾斜板間の熱伝
達は流れがあることおよび液膜が薄いことにより高い熱
伝達特性を持つことによって液の流れない傾斜板の裏面
も効果的な熱交換面となり熱交換効率の向上に寄与する
ことができる。
The ascending gas is rectified by the inclined plate and flows in the direction opposite to the flowing liquid, and the flow velocity hardly changes, and the liquid flows down the inclined plate surface, so that the heat transfer between the flowing liquid and the inclined plate flows. Due to the fact that the liquid film is thin and has a high heat transfer characteristic due to the thin liquid film, the back surface of the inclined plate through which the liquid does not flow also becomes an effective heat exchange surface, which can contribute to the improvement of the heat exchange efficiency.

【0042】これに加えて本実施の形態によれば、前記
実施の第1形態における問題点として考えられる事項で
ある; a.流れ方向が液、ガスとも傾斜している為、熱交換槽
を傾斜させるか、傾斜方向を複数段ごとに逆転させる必
要があること。
In addition to this, according to the present embodiment, this is a matter considered as a problem in the first embodiment; a. Since the flow direction is inclined for both liquid and gas, it is necessary to incline the heat exchange tank or to reverse the inclining direction every plural stages.

【0043】b.熱交換槽上部での冷却水の各傾斜板へ
の均一な分配が面倒なこと。 c.流下液の表面張力、傾斜板の縦方向の水平度、ガス
の偏流等が影響して流下液を複数多段の傾斜板に万遍な
く流下させるのは困難であること。等は格別問題となら
ず、好適な直接接触式熱交換器を得るものである。
B. The uniform distribution of cooling water to each inclined plate at the top of the heat exchange tank is troublesome. c. Due to the surface tension of the falling liquid, the vertical horizontality of the inclined plate, the gas drift, etc., it is difficult to make the flowing liquid flow down evenly to the multi-stage inclined plate. And the like do not cause any particular problem, and provide a suitable direct contact heat exchanger.

【0044】なお本実施の形態を含めて、旋回円板方式
のものにおける最大の特徴は液体(冷却水)が旋回しな
がら流下することであり、この場合液体は重力により多
段の旋回円板41の軸方向を流下するが、同旋回円板羽
根の傾きに応じて周方向への運動(流れ)が発生するこ
とがある。
The greatest feature of the rotating disk type, including the present embodiment, is that the liquid (cooling water) flows down while rotating, and in this case, the liquid is multi-stage rotating disk 41 due to gravity. However, a motion (flow) in the circumferential direction may occur in accordance with the inclination of the rotating disk blade.

【0045】この周方向の流れにより遠心力が発生して
液体は外周方向への力を受けるが、円筒に阻まれ主に旋
回円板外周部を流下しようとする。この時外周部を液体
が集中して流下するのを避けるには、旋回円板羽根をす
り鉢状に形成して上部軸方向に傾斜させることによりこ
れを補正することが出来る。
The centrifugal force is generated by this circumferential flow, and the liquid receives a force in the outer circumferential direction. However, the liquid is blocked by the cylinder and tends to flow down mainly on the outer circumferential portion of the rotating disk. At this time, in order to prevent the liquid from concentrating and flowing down on the outer peripheral portion, this can be corrected by forming the swirling disk blade into a mortar shape and inclining in the upper axial direction.

【0046】逆に、必要に応じて液体の流下を外周部に
集中させるには、旋回円板羽根を傘状に形成して下部軸
方向へ傾斜させることにより実行できる。この様な工夫
を必要に応じて適宜織りまぜ、組み合わせることによ
り、液体を多段の旋回円板表面上で万遍なく流下させる
ことが出来る。
Conversely, if necessary, the flow of the liquid can be concentrated on the outer peripheral portion by forming the swirling disk blade in an umbrella shape and inclining it in the lower axial direction. By appropriately weaving and combining such contrivances as needed, the liquid can flow down uniformly on the surfaces of the multi-stage rotating disk.

【0047】なお、本実施の形態において、円筒の上部
に供給される液体は、旋回円板41の中央部への垂れ流
しでも円板特性によりそれぞれの羽根に分配されるので
液分配器を設ける必要はない。また、旋回円板41の中
央部円板は流れがなくデッドゾーンとなることもある
が、旋回円板面積の高々1割以下であり、実働上格別問
題はない。
In the present embodiment, the liquid supplied to the upper part of the cylinder is distributed to the respective blades by the characteristics of the disc even if it drips down to the center of the swirling disc 41. Therefore, it is necessary to provide a liquid distributor. There is no. In addition, the central disk of the revolving disk 41 may have a dead zone because of no flow, but is at most 10% or less of the revolving disk area, and there is no practical problem in practice.

【0048】かくして本実施の形態によれば、前記課題
として掲げた事項をすべて満足した理想的な直接接触式
熱交換器を得ることができたものである。しかも、多段
旋回円板は、一見構造が複雑に見える割には製作が簡便
でプレスによる量産が容易なこと、また組立については
円板中央部に1個または複数個の孔をあけこれに支持棒
を通し上下を固定すれば良く、かつ、円板間の間隔設定
は支持棒にスペーサーを通しておくことにより確実に実
行できるという様に、好適な直接接触式熱交換器を容易
に、しかも安価に得ることができるものである。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to obtain an ideal direct contact heat exchanger which satisfies all of the items mentioned above. Moreover, the multi-stage swivel disk is easy to manufacture and easy to mass-produce, even though the structure looks complicated at first glance, and supports one or more holes at the center of the disk for assembly. A suitable direct contact heat exchanger can be easily and inexpensively manufactured so that the upper and lower sides can be fixed through a rod and the spacing between the discs can be reliably set by passing a spacer through the support rod. What you can get.

【0049】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this embodiment.
It goes without saying that various changes may be made to the specific structure within the scope of the present invention.

【0050】例えば、図6としても示す様に、旋回円板
傾斜羽根の先端を折り曲げて流下液ガイドとし流下液が
円板の外へ流出しないように構成することにより、旋回
円板を収納する円筒を不要とすることができる。
For example, as shown in FIG. 6, the tip of the rotating disk inclined blade is bent to form a falling liquid guide so that the flowing liquid does not flow out of the disk, thereby storing the rotating disk. A cylinder can be dispensed with.

【0051】多連多段旋回円板式直接接触式熱交換器を
凝縮器として採用する場合は、ガスは凝縮するので流路
を制限する必要がないこともあって、このような変形は
実際上大いに可能であり、装置のコスト低減化に大きく
寄与することができるものである。
When a multiple-stage, multi-stage rotating disk type direct contact heat exchanger is employed as a condenser, the gas is condensed and there is no need to restrict the flow path. This is possible and can greatly contribute to the reduction in the cost of the apparatus.

【0052】また、多連多段旋回円板式直接接触式熱交
換器を熱交換器として採用する場合には、円筒も熱交換
面としての機能を十分持っていることからして、旋回円
板を収納する円筒と円筒の隙間は簡略なシールでよく、
極端な場合シールなしでもよいので、この様にして装置
のコスト低減化に寄与することもできる。
When a multi-stage multi-stage rotating disk type direct contact heat exchanger is adopted as a heat exchanger, the cylinder also has a sufficient function as a heat exchange surface. The gap between the cylinders to be stored can be a simple seal,
In an extreme case, no seal may be used, thus contributing to a reduction in the cost of the apparatus.

【0053】また、図7としても示す様に、旋回円板の
羽根の形状を鋸状とすれば流下水は乱れ、柱状となって
落下しさらに熱交換性能をアップすることもできる。
Further, as shown in FIG. 7, if the swirling disk blades are formed in a saw-tooth shape, the flowing water becomes turbulent, falls in a columnar shape, and can further improve the heat exchange performance.

【0054】更にまた、図8としても示す様に、旋回円
板羽根の切れ目を渦巻き曲線とし渦巻き方向を段ごとに
切り替えれば一枚の羽根から流下する液が次位以下の段
の複数枚の羽に流下することとなり(図の例では次の段
の3枚以上の羽根に流下する)、より均一な流下を見込
むことが出来る。
Further, as shown in FIG. 8, if the cut of the swirling disk blade is made into a spiral curve and the direction of the spiral is switched for each stage, the liquid flowing down from one blade becomes a plurality of sub-stages. It flows down to the wings (in the example of the figure, it flows down to three or more blades in the next stage), and more uniform downflow can be expected.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上本発明によれば、上方から下方に流
下する液体の入口と同流下する液体に接触しながら下方
から上方に流通する気体の入口とを備えた容器と、同容
器内に上下方向に向けて配置された軸のまわりにプロペ
ラ形状に配列されて前記流下する液体を案内する案内板
とを有して接触式熱交換器を構成しているので、液体入
口から容器内に供給された液体は案内板の配列の状況に
応じて、容器内で滞留せず、流下速度と自由落下距離を
調整され、容器内を満遍なく流下しつつ気体入口から供
給された気体の上昇速度を一定に維持しつつ同気体と向
流接触して効果的に熱交換を行い、以て無駄なスペース
がなく高い気液界面面積を実現し、構造、組立が簡単で
小型化でき、製造コストの低減が達成できる理想的な対
向流の直接接触式熱交換器を得ることができたものであ
る。
As described above, according to the present invention, a container provided with an inlet for a liquid flowing down from above and an inlet for a gas flowing upward from below while contacting the liquid flowing down, and And a guide plate arranged in a propeller shape around an axis arranged in the vertical direction to guide the flowing liquid, so as to constitute a contact heat exchanger. The supplied liquid does not stay in the container according to the arrangement of the guide plate, the falling speed and the free fall distance are adjusted, and the rising speed of the gas supplied from the gas inlet while flowing down the container uniformly is adjusted. While maintaining a constant level, the heat exchange is effectively performed by countercurrent contact with the same gas, thereby realizing a high gas-liquid interface area without wasting space, simplifying structure and assembly, miniaturizing, and reducing manufacturing costs. Ideal counter-current direct contact type that can achieve reduction In which it was possible to obtain the exchanger.

【0056】また請求項2に記載の発明によれば、前記
容器は円筒形として接触式熱交換器を構成しているの
で、向流接触する液体と気体は円筒形容器の形状に従っ
て容器内で適切に分散し、より効果的に熱交換を行い、
前記理想的な対向流の直接接触式熱交換器の実現をより
確実化することができたものである。
According to the second aspect of the invention, since the contact heat exchanger is formed as a cylindrical container, the liquid and the gas that come into countercurrent contact with each other in the container according to the shape of the cylindrical container. Disperse properly, conduct heat exchange more effectively,
It is possible to more reliably realize the ideal counter-flow direct contact heat exchanger.

【0057】更にまた請求項3に記載の発明によれば、
前記容器がひとつ又は複数配置され、前記液体を冷却水
とすると共に前記気体を蒸気として同蒸気を凝縮するよ
うにして接触式熱交換器を構成しているので、本発明に
よれば、液体入口と気体入口を備え、かつ案内板をプロ
ペラ形状に配列した軸を配置した容器は、必要に応じて
ひとつ又は複数個のものが用意されて配設されることに
より熱交換容量を選択し、かつ液体として選ばれた冷却
水により気体として選ばれた蒸気を冷却して凝縮するこ
とにより、希望とする好適な熱交換を行い、前記各発明
と同様に理想的な対向流の直接接触式熱交換器を得るこ
とができたものである。
According to the third aspect of the present invention,
According to the present invention, one or more of the containers are arranged, and the contact type heat exchanger is configured such that the liquid is used as cooling water and the gas is used as vapor to condense the vapor. And a gas inlet, and a container in which a shaft having guide plates arranged in a propeller shape is arranged, and one or a plurality of containers are prepared and arranged as necessary to select a heat exchange capacity, and By cooling and condensing the vapor selected as a gas by the cooling water selected as a liquid, the desired suitable heat exchange is performed. A vessel was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態に係る傾斜板流下式直
接接触式熱交換器の要部概要を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of an inclined plate falling-down direct contact heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部における作用状況を概略的に示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an operation state in a main part of FIG. 1;

【図3】本発明の実施の第2形態に係る多段旋回円板式
直接接触式熱交換器の要部概要を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a multi-stage rotating disk type direct contact heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の旋回円板の作成過程を概略的に示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a process of making the turning disk of FIG. 3;

【図5】図3のものの応用例として多連多段旋回円板式
直接接触式熱交換器の要部概要を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a multiple-stage multi-stage rotating disk type direct contact heat exchanger as an application example of FIG.

【図6】図3のものの一部の構成を変形した応用例の概
要を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of an application example in which a part of the configuration of FIG. 3 is modified.

【図7】図3のものの一部の構成を変形した他の応用例
の概要を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of another application example in which a part of the configuration of FIG. 3 is modified.

【図8】図3のものの一部の構成を変形した更に他の応
用例の概要を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an outline of still another application example in which a part of the configuration of FIG. 3 is modified.

【図9】従来の充填塔式直接接触式熱交換器の要部概要
を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional packed tower type direct contact heat exchanger.

【図10】従来の液膜式直接接触式熱交換器の要部概要
を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional liquid film type direct contact heat exchanger.

【図11】従来の液柱式直接接触式熱交換器の要部概要
を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional liquid column type direct contact heat exchanger.

【図12】従来のトレイ式直接接触式熱交換器の要部概
要を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional tray-type direct contact heat exchanger.

【図13】従来のスプレー式直接接触式熱交換器の要部
概要を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional spray-type direct contact heat exchanger.

【図14】従来のジェット式直接接触式熱交換器の要部
概要を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an outline of a main part of a conventional jet-type direct contact heat exchanger.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

01 熱交換槽 01a 胴 02 液入口 02a 液分配器 03 ガス出口 04 充填物 05 ガス入口 07 液再分配器 08 充填物支持板 09 充填物おさえ 11 液棚 12 液膜 15 液棚 15a 開孔部 15b 堰板 15d 開口面積 16 液柱 16a 液カーテン面積 18 トレイ 19 液ノズル 31 傾斜板 41 旋回円板 42 支持装置 44 切断線 45 支持棒用孔 46 円筒 47 鋸歯 48 渦巻き曲線 51 フローガイド 01 heat exchange tank 01a body 02 liquid inlet 02a liquid distributor 03 gas outlet 04 filling 05 gas inlet 07 liquid redistributor 08 filling support plate 09 filling holder 11 liquid shelf 12 liquid film 15 liquid shelf 15a opening 15b Weir plate 15d Opening area 16 Liquid column 16a Liquid curtain area 18 Tray 19 Liquid nozzle 31 Inclined plate 41 Revolving disk 42 Support device 44 Cutting line 45 Support rod hole 46 Cylindrical 47 Saw tooth 48 Swirl curve 51 Flow guide

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上方から下方に流下する液体の入口と同
流下する液体に接触しながら下方から上方に流通する気
体の入口とを備えた容器と、同容器内に上下方向に向け
て配置された軸のまわりにプロペラ形状に配列されて前
記流下する液体を案内する案内板とを有してなることを
特徴とする接触式熱交換器。
1. A container having an inlet for a liquid flowing downward from above and an inlet for a gas flowing upward from below while being in contact with the liquid flowing downward, and disposed vertically in the container. And a guide plate arranged in a propeller shape around the shaft and guiding the flowing liquid.
【請求項2】 前記容器は円筒形としたことを特徴とす
る請求項1に記載の接触式熱交換器。
2. The contact type heat exchanger according to claim 1, wherein the container has a cylindrical shape.
【請求項3】 前記容器がひとつ又は複数配置され、前
記液体を冷却水とすると共に前記気体を蒸気として同蒸
気を凝縮することを特徴とする請求項1又は2に記載の
接触式熱交換器。
3. The contact type heat exchanger according to claim 1, wherein one or a plurality of the containers are arranged, and the liquid is used as cooling water and the gas is used as vapor to condense the vapor. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052787A (en) * 2010-08-04 2012-03-15 Toshiba Corp Direct contact type heat exchanger and polymer electrolyte fuel cell system
WO2016113940A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 住友金属鉱山株式会社 Countercurrent type direct-heating heat exchanger

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