JPH11337295A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

Info

Publication number
JPH11337295A
JPH11337295A JP13990198A JP13990198A JPH11337295A JP H11337295 A JPH11337295 A JP H11337295A JP 13990198 A JP13990198 A JP 13990198A JP 13990198 A JP13990198 A JP 13990198A JP H11337295 A JPH11337295 A JP H11337295A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat exchange
tubes
tube
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13990198A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Tsuji
永 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHOUEI KK
Original Assignee
SHOUEI KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHOUEI KK filed Critical SHOUEI KK
Priority to JP13990198A priority Critical patent/JPH11337295A/ja
Publication of JPH11337295A publication Critical patent/JPH11337295A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 それぞれ第1,第2の各熱交換流体流通用の
複数のチューブと、これを包含する単体シェルとより成
るシェル・アンド・チューブ型熱交換器を、例えば第2
の熱交換流体が温泉水や海水等の特殊成分を含有する流
体である場合、各チューブの外面に各特殊成分のスケー
ルが比較的早期に付着/堆積して、熱交換効率を悪化さ
せ、その保守時間/コストが膨大となる問題点を解消す
る。 【解決手段】 このため、前記第1熱交換流体流通用の
各チューブ6を、従来のチタンやステンレス鋼製に代え
て、カーボン繊維補強(CFR)エポキシ樹脂材料製と
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、多管シェル型
(シェル・アンド・チューブ型)熱交換器に、また特
に、所定の熱交換効率を長期的に亘って維持し得る、前
記多管シェル型熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液−液、液−凝縮する流体、液−沸騰す
る流体、沸騰する流体−凝縮する流体等の熱交換に用い
られるこの種のシェル・アンド・チューブ型熱交換器の
うち、従来の最も一般的な多管式用円筒形の固定管板形
熱交換器の一例の概要構成の長手方向断面図を図3に示
す。
【0003】1は円筒状の、例えばステンレス鋼板等の
金属製シェルで、その両端部には熱交換される第1の流
体のそれぞれ入口部材2及び出口部材3、ならびに熱交
換媒体の第2の流体のそれぞれ入口部材4及び出口部材
5が固設されている。
【0004】シェル1の内部には、各両端部をそれぞれ
一対の固定管板7に固定接続された複数の例えばステン
レス鋼等の金属製伝熱管(チューブ)6が、各部材2,
5;3,4を介して取付け固設されている。なお、8
は、長手方向に上/下交互に配設された複数のバッフル
(邪魔板)である。
【0005】以上の各構成部材1〜8は、特殊の場合を
除き、一般的にいずれも金属材料製であり、その熱交換
器の使用条件の熱特性、強度、腐蝕性、加工性及び経済
性等により、炭素鋼,銅及び銅合金等が、また特に耐蝕
用材料としては、ステンレス鋼や、極めて熱伝導性や加
工性に劣るチタンやモネル合金等が用いられることもあ
る。
【0006】前記図3の構成例にあっては、各構成部材
の相互固定は、ボルト/ナット結合部以外は、例えばシ
ェル1と各入口/出口金具4/5との接続、各チューブ
6と各固定板7との接続等には、総て溶接もしくはろう
付け等が用いられる。
【0007】このため、この種の熱交換器構造において
は、上記溶接工数等により、一般的に量産化が困難であ
り、このため比較的高コスト傾向となる。また、シェル
1が耐蝕性を得るためにはステンレス鋼や銅製等の場
合、材料コストが比較的大となり、また熱伝導率が比較
的大きいため、保温性(遮温性)が悪く、熱交換媒体の
熱効率が悪化するという問題点があった。
【0008】また、熱交換される第1流体の入口部材2
から各伝導管チューブ6への導入部には、整流機能手段
がないため、流れを渦を巻いて各チューブ6に均等に流
入されず、熱交換効率が低下するという本質的な問題点
があった。
【0009】以上のような問題点を解消するため、シェ
ルの保温性(熱絶縁性)を向上すると共に、各伝熱管チ
ューブへの流体流れを整流して全体の熱交換効率を向上
し、伝導管チューブ以外の主構成要素に耐熱、耐蝕性合
成樹脂を使用することにより、保温性の向上と共に、工
作性の改善により、量産性が得られ、コスト低下を計る
ことができ、またシェル内部のチューブカートリッジの
清掃や交換等の保守をも容易にし得る手段が本願と同一
発明者/出願人により、特開平9−61071号公報に
より出願公開されている。
【0010】図2にその概要構成図を示す(本図2は、
後述の本発明実施例にも共用するものとする)。図2
は、図3に示した前記従来例の熱交換器に対比して前記
引用発明を実施した一態様例の図3対応図を示し、図3
におけると同一(相当)要素は、同一番号の末尾にa符
号を付して示し、各部の詳細な重複説明は省略する。
【0011】以上のような改良発明構成により、例えば
ポリカーボネート、ポリエチレンサルファイド等の耐
熱、耐蝕性の合成樹脂材料の単体もしくは一体成形等に
より、その熱伝達率は、例えばステンレス鋼等に比し約
1/80であり、かつシェル1aは中間空気層1bを有
する2重壁構造のため、保温(熱絶縁)性が著しく向上
して熱損失が減少し、また、第1の熱交換流体用のチタ
ンまたはステンレス鋼製等の各チューブ6への流入が、
整流板9により均一化されるため、熱交換効率が向上す
る。さらに、前記樹脂の射出一体成形や、各チューブの
固定管7a板鋳型成形等により、従来のような溶接作業
を全廃することができるため、量産性に優れ、生産コス
ト低下にもつながる。
【0012】また、シェル内部のチューブカートリッジ
を取付け、取外し可能にし得るため、清掃、交換等の保
守性が向上するという利点がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
3に示すような従来例は元より、また図2に示すような
前述改良型においては、一般的条件下における使用時の
熱交換効率及び量産性や製造コスト等は、前記従来例に
比して大幅に改善されたが、これらを例えば2次流体と
して温泉水、海水等の特殊成分を含有する流体を使用す
る場合には、両者共その水質により、使用中各チューブ
6の外面に前記各特種成分のスラッジ(スケール)が比
較的短期間に付着/堆積して、本来の固有の熱伝達率
(伝熱係数)値を維持することができず、実質的に総括
的な伝熱係数を著しく低下させて、熱交換効率の悪化と
共に、その清掃やスケール除去等の保守コストが増大す
る欠点は、前記従来例と同様で不可避であった。
【0014】本発明は、以上のような局面にかんがみて
なされたもので、上記のような例えば温泉水等の特殊成
分を含有する2次流体使用時にも、伝熱に有害なスケー
ル等の付着が実質的に極めて僅少で、長期に亘って所定
の総括的な熱交換効率を維持し得ると共に、従来必要と
した大きな保守時間/コスト等を実質的に不要として、
ダウンタイムを大幅に改善し得る手段の提供を目的とし
ている。
【0015】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、以下の各項(1)〜(3)のいずれかに示すシェ
ル・アンド・チューブ型熱交換器の提供により、前記目
的を達成しようとするものである。
【0016】(1)それぞれ第1,第2の各熱交換流体
の内外流通用の複数のチューブと、これを包含する単体
シェルとより成るシェル・アンド・チューブ型熱交換器
において、前記第1の熱交換流体流通用の複数のチュー
ブを、カーボン繊維入り合成樹脂材料で形成したことを
特徴とする熱交換器。
【0017】(2)前記単体シェルを耐熱耐蝕性合成樹
脂材料で形成すると共に、そのシェル壁を中間空気層を
有する二重壁に構成したことを特徴とする前記(1)項
記載の熱交換器。
【0018】(3)前記複数のチューブの前記第1の熱
交換流体の入口部に、前記耐熱耐蝕性合成樹脂材料製の
整流板を設けたことを特徴とする前記(2)項記載の熱
交換器。
【0019】
【作用】以上のような本発明構成により、第2の熱交換
流体が、例えば一般的な温泉水や海水のような特殊成分
を含有する場合にあっても、比較的長期間に亘って、所
定の熱交換効率を実質的に不変に維持することができ、
保守コストやダウンタイム等を大幅に低減することがで
きる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、実
施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
【実施例】(構成) 本発明実施例を、前記従来例の改良型を示した図1を共
用して説明する:図1において、前記従来例図2及びそ
の改良例図1に使用されている第1熱交換流体用の複数
のチューブ(伝熱管)6は、いずれもチタンまたはステ
ンレス鋼(例えばSUS316)等の金属製等であった
のに対して、本発明実施例はこれらに代えてカーボン繊
維補強(CFR)エポキシ樹脂等のCFRエンジニアリ
ングプラスチック製チューブ6Aとしたことを特徴とす
るもので、他の構成要素はそれぞれ図2または図3にお
けると全く同様であるため、重複説明は省略する。
【0022】一般的に、この種の熱交換器はその目的
上、基本的にその熱交換効率が第一義的に重要であり、
下記に前記チタン,ステンレス鋼(S316)及びCF
R樹脂材料の固有の各熱伝達率(伝熱係数)αの概略値
を示す。
【0023】ステンレス鋼(SUS316)α≒350
0Kcal/m2 .h.℃ チタンα≒3500Kcal/m2 .h.℃ CFRエポキシ樹脂α≒3000Kcal/m2 .h.
℃ しかしながら、熱交換用の第2熱交換流体が前記のよう
に特殊成分を含有する温泉水や海水等を実際に利用する
場合には、従来の前記金属材料製チューブは、いずれも
比較的短時間で各チューブ表面に含有成分のスケール等
が付着して、本来固有の伝熱係数が著しく低下して、実
際の総括的な熱交換効率を大幅に低下させるため、その
都度熱交換器を分解してスケールの除去清掃するための
保守時間/コスト等が必要となる。
【0024】これに対して本発明実施例では、比較的伝
熱係数の高い力,カーボンの繊維を含むCFR樹脂材料
を利用して、前記第2熱交換流体による成分スケールの
付着を実質的に防止して、本来固有の伝熱係数の低下を
防止し、前記のような保守時間/コスト等を実質的に不
要にするものである。
【0025】(実証比較試験)以上の効果を実証するた
め、実際の熱交換器のチューブに、それぞれ従来のステ
ンレス鋼SUS316またはチタン及び本発明実施例の
CFRエポキシ樹脂材料を用いて、第2熱交換流体とし
て、表1に示す諸データ及び組成を示す温泉湯を使用し
て、水道水の第1熱交換流体を加熱する同一条件の実稼
働比較試験を一年間に亘って実施した。
【0026】
【表1】
【0027】この比較試験結果の一年間の総括伝熱係数
の平均値の推移比較表を図1に示す。一年実稼働後の両
者の総括伝熱係数の比較は、 2692/2578×100=104.4% であり、ステンレス,チタン材料製より、本発明実施例
のCFRエポキシ樹脂製のチューブ伝達管の方が一年間
を平均すると4.4%熱交換効率が優れていることが実
証された。
【0028】すなわち、従来例のチタンやステンレス製
チューブは比較的早期にスケールの堆積が極めて多く、
総括的に本来固有の伝熱係数を維持することができず、
著しく熱交換効率が低下し、チューブが部分的に閉鎖す
る状態もあるため、スケールの除去のための分解工数等
を要したのに対して、実施例のCFRエポキシ樹脂チュ
ーブへのスケールの付着は実質的に見受けられず、総括
的な熱交換効率の低下を実質的に防止し得ることが実証
された。
【0029】以下に、上記実稼働比較試験に係る主要デ
ータの抜粋を参考のために注記した。
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シェル・アンド・チューブ型熱交換器の第1の熱交換流
体流通用の複数のチューブを、従来のチタンまたはステ
ンレス鋼等の金属製に代えてカーボン繊維補強の合成樹
脂材料製としたため、例えば第2の熱交換流体が温泉水
または海水等のように特殊成分を多く含有する場合に
も、チューブ内外表面にスケール等の堆積が実質的に発
生し難いため、比較的長期に亘って所定の熱交換効率を
維持することができると共に、保守時間/コスト等を大
幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1年間の総括伝熱係数の平均値
【図2】 従来の改良型及び本発明実施例のシェル・ア
ンド・チューブ型熱交換器の一例の概要構成断面図
【図3】 従来のシェル・アンド・チューブ型熱交換器
の一例の概要構成断面図
【符号の説明】 1a シェル 1b 空気層 2a 入口部材(第1流体) 3a 出口部材(第1流体) 4a 入口部材(第2流体) 5a 出口部材(第2流体) 6 チューブ(ステンレス鋼製伝熱管) 6A チューブ(CFRエポキシ樹脂製伝熱管) 7a 固定管板 7b チューブ圧入用穴 7c O−リング 8 バッフル 9 整流板 9a 整流開口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ第1,第2の各熱交換流体の内
    外流通用の複数のチューブと、これを包含する単体シェ
    ルとより成るシェル・アンド・チューブ型熱交換器にお
    いて、 前記第1の熱交換流体流通用の複数のチューブを、カー
    ボン繊維入り合成樹脂材料で形成したことを特徴とする
    熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記単体シェルを耐熱耐蝕性合成樹脂材
    料で形成すると共に、そのシェル壁を中間空気層を有す
    る二重壁に構成したことを特徴とする請求項1記載の熱
    交換器。
  3. 【請求項3】 前記複数のチューブの前記第1の熱交換
    流体の入口部に、前記耐熱耐蝕性合成樹脂材料製の整流
    板を設けたことを特徴とする請求項2記載の熱交換器。
JP13990198A 1998-05-21 1998-05-21 熱交換器 Pending JPH11337295A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13990198A JPH11337295A (ja) 1998-05-21 1998-05-21 熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13990198A JPH11337295A (ja) 1998-05-21 1998-05-21 熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11337295A true JPH11337295A (ja) 1999-12-10

Family

ID=15256267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13990198A Pending JPH11337295A (ja) 1998-05-21 1998-05-21 熱交換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11337295A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008059770A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Kyocera Corp 排熱回収用熱交換器および燃料電池システム
JP2009236323A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Hiro:Kk 熱交換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008059770A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Kyocera Corp 排熱回収用熱交換器および燃料電池システム
JP2009236323A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Hiro:Kk 熱交換装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2622297B1 (en) Waste heat boiler
JP3052121B2 (ja) 熱交換器
JP4517248B1 (ja) 熱交換器
CN1140764C (zh) 缩放管全逆流双壳程轴流式换热器及其换热方法
JPH11337295A (ja) 熱交換器
US20030178185A1 (en) Heat exchanger with reduced fouling
WO2002044641A1 (fr) Nouvel echangeur thermique tubulaire de polyetrafluoroethylene
CN201600062U (zh) 空气源热泵可拆卸完全逆流冷媒对水换热器
CN205843436U (zh) 一种热源多级利用的换热器
CN207006932U (zh) 一种换热器
CN104990432A (zh) 一种换热器管束的使用方法
CN208998602U (zh) 一种玻璃钢换热器
CN207922911U (zh) 一种曝气箱换热器
CN210570111U (zh) 一种微细管全塑换热器
CN218673259U (zh) 一种节能耐腐换热装置
CN201331290Y (zh) 一种高效不锈钢换热管
CN213273874U (zh) 一种纯顺流管壳式换热器
EP3997406B1 (en) Shell and tube heat exchanger with compound tubesheet
CN209230320U (zh) 一种便于维修的螺纹螺旋缠绕管束式列管换热器
CN218864839U (zh) 一种新型翅片管式换热器
CN217844855U (zh) 一种用于中深层地热井的多套管式换热器
CN213179560U (zh) 一种高效的衬氟热交换器
JP2002350090A (ja) 熱交換器および熱交換器の管板への合成樹脂製チューブの固定方法
CN221099457U (zh) 一种列管式石墨换热器
CN2539129Y (zh) 镍磷合金表面改性管换热器

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000815