JPS5819032B2 - 抄紙蒸気を含む空気と液体との熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抄紙機乾燥部より排出される紙匹よりの蒸発
水分及び紙粉などの夾雑物を含む高温各界の湿り空気（
こより液体を加熱し、温水製造などを行なうための抄紙
蒸気を含む空気と液体との熱交換器］こ関するものであ
る。

従来、上記の高温湿り空気より排熱回収を行なう場合、
同乾燥部１こ必要な乾燥空気１こより空気対空気の熱交
換１こよる熱回収及び高温湿り空気と水の空気対水の熱
交換ｌこよる熱回収を併用又は単独Ｉこ行ない排熱回収
を行なっていた。

本発明はそのうちの空気対水］こよる熱交換により排熱
を回収する熱交換器に関する発明である。

従来の上記温水製造用熱交換器は竪形塔槽内下部より高
温湿り空気を流入せしめ塔頂より大気へ放出する。

一方水は塔上部よりスプレーノズルを備えた撒水管より
噴霧し高温湿り空気とは向流の形で直接接触（こより熱
交換を行なっていた。

これＩこよると、熱交換効率は比較的良いつＳ１高温湿
り空気中（と含まれる紙粉（紙乾燥時１こ紙匹より遊離
した紙料繊維が空気中１こ浮遊し乾燥部排気Ｉこ混入す
る）が温水中］こ混入し、クリーンな温水とならない。

又この温水製造用熱交換器は塔上部より噴霧された水が
重力］こより落下し、途中、気液接触を良くする為１こ
備えられた充填層を通過し下部温水層ｌこ流下するので
、前記紙粉つ５長期間使用）こより充填層等１こ付着し
熱交換効率の低下、圧力、損失の増大、堆積紙粉の腐敗
１こよる温水の汚れ等が発生し、定期的な塔内清掃の保
守作業を必要とＩＪｃ。

本発明は、夾雑物を含む加熱側気体を鉛直な伝熱管の中
を通し、被加熱側液体を伝熱管の外側を液膜として流下
せしめ、かつ上方ｌこ気体洗滌用の洗滌装置とエリミネ
ータを設けること１こより、従来のものの上記の欠点を
除き、被加熱側液体（こ紙粉などの夾雑物が混入するの
を防ぎ、熱交換効率も高く、また蒸気内ｌこ含まれる夾
雑物の洗滌が容易であり、清掃保守作業も容易となる抄
紙蒸気を含む空気と液体との熱交換器を提供することを
目的とするものである。

本発明は、抄紙より蒸発する水蒸気及び紙粉などの夾雑
物を含む高温の湿り空気を加熱側気体として導入し、被
加熱側流体として液体を導入し、鉛直１こ設けられた複
数本の伝熱管の管内に前記加熱側気体を通過せしめ、前
記伝熱管の外側を前記被加熱側液体を薄膜を形成して流
下せしめて熱交換を行なうよう（こ構成したことを特徴
とする抄紹蒸気を含む空気と液体との熱交換器である。

本発明を実施例）ごつき図面を用いて説明すれば第１図
及び第２図（こおいて、抄紙機乾燥部１より排出された
紙匹よりの蒸発水分を含む高温多湿の湿り空気は空気対
空気熱交換器２を経て（第１図）又は直接（第２図）本
発明の実施例であぬ温水製造用の熱交換器４１こ導入さ
れ、給水管７１こより供給された水を間接加熱して温水
となすよう１こなっている。

３は排気ファン、５は給気ファン、６はダンパーである
。

熱交換器４の詳細は第３図に示す如く、本体は上部管板
１６及び下部管板１１）こより上部チャンバー１７、中
部チャンバー２０及び下部チャンバー１０１こ分けられ
、中部チャンバー２０は仕切壁１３１こより更ｌこ水室
２１及び熱交換室２２１こ分けられている。

上部管板１６と下部管板１１との間には複数本の伝熱管
１２が鉛直に備えられ、上部チャンバー１７と下部チャ
ンバー１０とを連通している。

下部チャンバー１０＋とは加熱側気体である高温湿り空
気の入口８が設けられ、上部チャンバー；こは排気出口
２３が設けられている。

上部チャンバー１７の中Ｉこは、上部管板１６の上方ｌ
こ伝熱管１２の蒸気の出口の上方１こ、複数個のノズル
より成る洗滌装置１９が備えられ、その上方（こはエリ
ミネータ１８が設けられている。

水室２１］こおいては、第４図に示すように仕切壁１３
を伝熱管１２が貫通しており、貫通部に設けられた穴は
伝熱管１２の周囲を小間隙２４を隔てて囲んでいる。

仕切壁１．３の外周１こは、せき１４が設けられ給水入
口管１５から導入された被加熱側液体は一度貯留された
後せき１４を越えて水室２１内に入るようになっている
。

仕切壁１３の下側の熱交換室の上部には複数個のノズル
より成る。

洗滌装置２５が設けられている。

第３図における９は温水出口である。

運転に当たっては、下部チャンバー１０の入口８より導
入された高温多湿の湿り空気は伝熱管１２内を上昇する
。

一方給水入口管１５より導入された水はせき１４を越え
て水室２１内）こ入り、仕切壁１３上Ｉこ導かれ、小間
隙２４を通過して均一な薄い液膜となって伝熱管１２の
表面を流下する。

この際に湿り空気の有する熱は伝熱管１２を通して間接
的に液膜１こ伝えられ、水は加熱され温水となり、熱交
換室２２の底に集められ、温水出口９Ｉこて外に取出さ
れる。

一方−上部チャンバー１７１こ入った湿り空気はさらに
上昇し、エリミネータ１８で液滴が除去され排気出口２
３から排出される。

以上の如き動作Ｉこ際して、伝熱管内を通過する高温湿
り空気は水との熱交換１こより水蒸気が露点温度以下と
なって結露する。

結露水は水滴となり伝熱壁を流下するので高温湿り空気
と伝熱管との間Ｉこは一般的な熱伝達の他に物質移動に
よる熱交換が行なわれる事となり、高い熱交換効率が得
られる。

・また結露水が伝熱管内を常１こ流下すること１こより
、高温湿り空気中の汚れが伝熱管内面）こ付着するのを
防ぐことつＳできる。

一方、水は伝熱管外面を均一な液膜を形成し、しかも液
膜厚みは極めて薄くする事ができ、重力の影響を受けて
流下速度も比較的速く、これ等の作用１こより水と伝熱
管との熱伝達も高い値が得られる。

この様な事から本熱交換器は高い熱通過率の熱交換が可
能で、直接接触式の従来の熱交換器と比べてもコンパク
トである。

本熱交換器は伝熱管内を高温湿り空気の低圧ガスが通過
するので、その耐圧性はあまり必要としない。

したがって伝熱管も肉厚を薄くする事が可能であり、特
］こ乾燥部の高温湿り空気は抄紙の種類Ｉこより、結露
したドレンが強い腐食性を有する事から、ステンレス鋼
等の耐食材料としなくてはならないのでこの事は非常に
製作コストを低減する。

同様に水側も大気開放された、もしくは大気圧１こ近い
圧力のチャンバー内１こ設けられた伝熱管群の管外を液
膜を形成して流下するので、特に耐圧性を要求せず、一
般の空気対空気の熱交換器と同程度の耐圧性ｌこて製作
可能である。

この様１こ薄肉の伝熱管（たとえば０．３〜０５１ｎｍ
ｔ）はチューブプレートとの固定方法１こ於いて必要な
気密耐圧を得るの１ご難かしい場合があるが、本熱交換
器は上記の如く管内側Ｉこ高温湿り空気、管外１こ液膜
状の水を流す事より、薄肉伝熱管とチューブプレートと
は簡単な拡管Ｉこて充分使用上差しつかえない構造であ
る。

伝熱管上端のチューブプレートとそのチューブプレート
下近く１こ設けられた仕切壁１こより構成された氷室及
び同ヘッダー内に均一１こ水を分配する為（こ数ケ所１
こ設けられた堰はいずれも大気開放であり圧力室とはな
らない。

次Ｉこ従来の熱交換器はしばしば伝熱壁１こ汚れが、Ｊ
長期使用する間１こつれで付着して熱通過率の低下、圧
力損失の増大等の不都合を生じる場合があるが、本熱交
換器は伝熱管内に付着した汚れを洗滌する為：こ伝熱管
上端に設けられたチューブプレート上部１こ形成された
上部チャンバー内１こ洗滌配管を設−け、同洗滌配管ノ
ズルから定期的に撒水して管内汚れの洗滌を行なってい
る。

このように、汚れる部分は伝熱管内という限られた部分
であり、さらｌこ伝熱管は鉛直Ｉこ配備されかつその内
面は滑らかであり、管内の洗滌水の流シれを妨げるもの
はなく、汚れる可能性のある面金面）こわたって洗滌水
が接触するので洗滌を容易にかつ確実１こ行なうことが
できる。

また、通常の運転時間中であっても、蒸気の一部が凝縮
して常１こ鉛直な管内を流下するので汚れの付着を効果
的１こシ防止することができる。

管外の水側の汚れは本熱交換器の特徴から伝熱管群配列
に左右される事なく洗滌可能な配列とすを事ができる。

したがって管群中１こ液膜流下する仕切壁直下１こ隙間
及び管外面を洗滌する洗滌装置・を設ける事ができる。

前記述の如く熱交換を終り冷却された湿り空気は結露し
たドレンを含み、流速Ｉこより壁面より再飛散したドレ
ンも含む事から、器外へ放出前に上部チャンバー内１こ
設けたエリミネータＩこより水滴・を分離してから放出
している。

本発明Ｉこより、下記の如き極めて優れた効果を有する
抄紙蒸気を含む空気と液体との熱交換器を提供すること
ができる。

即ち、水と高温湿り空気とが直接接触する事が・ないの
で湿り空気中の紙粉等の異物が混入する事なく、クリー
ンな温水が効率良く得られる。

この温水は抄紙機のワイヤーパート、プレスパートのロ
ール及びフェルト等の連続洗滌、白水の加温等］こ利用
可能であり、長期間連続使用しても配管系等■こ詰りか
起こらない。

又冬期室内暖房の熱源として利用可能である。

熱交換効率も伝熱管内を高温湿り空気を通過させ、伝熱
壁面温度を管外の水１こより冷却し、湿り空気露点温度
以下として、湿り空気中の水蒸気が結露する状態として
いる。

したがって管内湿り空気と伝熱壁とは水蒸気の結露水が
直接伝熱器１こ付着しながら物質移動Ｉこよる熱交換が
加味される事から、一般乾き面の熱伝達率よりも数倍の
熱伝達率が得られる。

一方管外側の水は上部チューブプレートとそのチューブ
プレート下側近くに設けられた仕切壁の液膜流下部分の
隙間より均−Ｉこ液膜が形成される様ｌこ数ケ所に設け
られたせき１こより均等１こ、仕切壁土面１こ分配する
事から薄い均一な液膜が形成され、重力作用１こより流
下速度が増大される。

これ等の作用Ｉこより圧力損失もほとんどなく高い熱伝
達率が管外にも得られる。

この様Ｉこして本熱交換器の熱通過率は高い値が得られ
る特徴を備えている。

又高温湿り空気を管内通過させる様１こより流れが均一
！こなり汚れが付着し１こくい。

また、凝縮液が鉛直な管内面を流下すること（こより常
１こ生ずる清浄作用１こよっても汚れが付着しにくい、
さらＩこ、洗滌装置とエリミネータが備えられており伝
熱管が鉛直なので、汚れが付着したとしても容易（（洗
滌が可能であり、洗滌水は管内を流れるのでその流れを
妨げられることなく、汚れる可能性のある面金面１こ接
触して洗滌作用が確実となり、また外部１こドレンが飛
散することもなく、汚れた高温の空気を用いて熱交換を
行なう場合１こおける障害を排除することができる。

ざらに、このよう（こして汚れの付着が有効１こ防止で
きるので、圧力損失も変動が少なく比較的低い事から送
風機の設備容量、運転動力等１こも有利である。

水側は重力落下Ｉこよる流れである事から、その器内で
の圧力損失は無視できるものであり、ポンプの設備容量
、運転動力等が節約でき、管群配列も伝熱性能Ｉこ左右
される事がないので洗滌装置等保守１こ必要なスペース
が容易Ｉことれる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図、第２図は抄紙装
置に用いた場合のフローシート、第３図は断面説明図、
第４図は要部詳細図である。 １・・・・・・抄紙機乾燥部、２・・・・・・空気対空
気熱交換器、３・・・・・・排気ファン、４・・・・・
・空気対水熱交換器、５・・・・・・給気ファン、６・
・・・・・ダンパー、Ｔ・・・・・・給水管、８・・・
・・・入口、９・・・・・・温水出口、１０・・・・・
・下部チャンバー、１１・・・・・・下部管板、１２・
・・・・・伝熱管、１３・・・・・・仕切壁、１４・・
・・・・せき、１５・・・・・・給水入口管、１６・・
・・・・上部管板、１７・・・・・・上部チャンバー、
１８・・・・・・エリミネータ、１９・・曲洗滌装置、
２０・・・・・・中部チャンバー、２１・・・・・・水
室、２２・・・・・・熱交換室、２３・曲・排気出口、
２４・・・・冑ト間隙、２５・・・・・・洗滌装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抄紙より蒸発する水蒸気及び紙粉などの夾雑物を含
   む高温の湿り空気を加熱側気体として導入し、被加熱側
   流体として液体を導入し、前記熱交換器内１こおいては
   、鉛直１こ設けられた複数本の伝熱管の管内に前記加熱
   側気体を通過せしめ、前記伝熱管の外側を前記被加熱側
   液体を薄膜を形成して流下せしめて熱交換を行なうよう
   １こ構成し、前記伝熱管内の気体の出口の上方１こ洗滌
   装置及びエリミネータを設けたことを特徴とする抄紙蒸
   気を含む空気と液体との熱交換器。