JPS5849512Y2

JPS5849512Y2 - 音響振動防止装置

Info

Publication number: JPS5849512Y2
Application number: JP3720181U
Authority: JP
Inventors: 博大石; 光弘渡辺
Original assignee: 株式会社笹倉機械製作所
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1983-11-11
Also published as: JPS5710697U

Description

【考案の詳細な説明】従来、熱交換器における胴体の気柱振動を防止する手段
として胴体に突起物を取付けた装置がすでに提案されて
いるが、処理流体が清浄な場合には有効であるが、汚れ
を考慮して管束を抜き出し伝熱面を清掃する必要のある
場合には、かかる提案は採用できず不十分であり、本考
案はこの不利を回避するためになされたもので゛ある。

弓形邪魔板を備えた多管式熱交換器特に管外側を主とし
て気体が流れる熱交換器において、一般に胴体内に導入
された流体は、複数枚の弓形邪魔板によって蛇行し、伝
熱管を横切るように流れるため、該伝熱管の背後に渦流
ができ、これによって所謂気流変動を生ずる。

この振動数が、胴体を導管と見做した気柱の直径方向の
振動、所謂気柱振動の振動数と一致したとき、音響を伴
う共振が発生する。

この場合音響そのものはもとより、過剰な振動によって
管板と伝熱管との固着部分に弛みが生じて漏洩の原因と
なり、さらにこの状態が続くと疲労により管の管板との
接続部分および管の管支持板または邪魔板貫通部分など
の破断を生ずることになり、さらに甚だしい場合はその
他の部分まで破損することがある。

一例を示すと、第３図、第４図は共に胴体の要部であっ
て、正方形配列錯列の伝熱管の一部のみを示した胴体の
断面説明図である。

図において流体が胴体内を、弓形の邪魔板の作用につい
て矢印方向に流れて伝熱管を横切ると、護管の背後に渦
流を発生して気流変動を生じ、さらに胴体の軸線に対し
て直角方向に気柱振動が発生する。

この気柱振動には第３図に示すように、直径をスパンと
する所謂直径波（第１次振動板をＡ、第２次振動波をＢ
、第３次振動波をＣで示す）と第４図で示すように直径
の約７１％をスパンとする内接四角波りの２種類がある
。

そこで、いま、詳細計算により、ある振動次数の直径波
はあるいは内接四角波が伝熱管背後の渦流による気流変
動数と一致することが予知されたとき、該次数の直径波
、あるいは内接四角波を消すことにより、或は正確に表
現すれば、他の形状の振動数に変えることにより共振を
避けることができる。

仮に、１次振動の直径波の振動数が伝熱管背後の渦流に
よる気流変動の振動数に一致した場合は、１次振動の直
径波を切断する処置を第３図においてＥ位置に設けても
共振を防ぐことができるが、２次振動の直径波の振動数
が共振の原因となる場合には、２次振動の直径波の節に
あたるので効果は皆無である。

また第４図Ｅ′位置に振動波を切断する処置を施しても
、内接四角波の振動数が共振の原因となる場合、その効
果は発揮できない。

これらにより実際の運転、即ち流量、圧力、温度、流体
性状等の変動を余儀なくされる条件下においては、振動
波を切断する処置をそれぞれＦ、Ｆ’（立置に設ければ
、１次、２次、３次振動の直径波および内接四角波をす
べて消し得ることが明らかである。

本考案は、か・る点に着目してなされたものであって、
第３図、第４図に示すようにＦ、Ｆ′位置において直径
波、内接四角波を断ち切ってか・る振動を防止する手段
を提供するものであり、胴体内に弓形の邪魔板を備えた
多管式熱交換器において、その胴体内における管束の伝
熱管の間に、伝熱管の長手方向に延びる板体を、胴体の
横断面を一方が狭く他方が広くなるように２分割する位
置において当該板体が、胴体内の流体が前記弓形邪魔板
によって伝熱管を横切るように流れる方向と略平行とな
るように配設し、該板体を、その伝熱管の長手方向で沿
う両側縁と胴体との間に隙間を形成して管束に取付けて
成る音響振動防止装置に係るものである。

第１図および第２図は一般的熱交換器に本考案を適用し
た場合で、１は多管式熱交換器で、通常のように胴体２
内には、両端が管板に固定された多数の伝熱管３からな
る管束４が設けられ、胴体２の両端に流体人口５、出口
６があり、内部に複数枚の弓形邪魔板７を有し、胴体１
内の流体はこれによって伝熱管３を横切る方向に流れを
変えるようになっており、管板は通常のように伝熱管内
流体の出入口を設けた氷室蓋（図示せず）で覆われてい
る。

８は胴体フランジである。９は管束４における伝熱管３
の間の部分に伝熱管３の長手方向に延びるよう設けられ
た板体で、該板体９は第２図に示すように胴体内への流
体人口５の軸方向と略平行な方向で且つ胴体１内の流体
が前記弓形邪魔板７によって伝熱管３を横切るように流
れる方向と略平行なるように配設されており、胴体２の
内部は該板体９によって、その横断面が一方のＱ部が狭
く他方のＰ部が広くなるように２分割されており、且つ
前記板体９は、その伝熱管３の長手方向に沿う両側縁１
０．１０’と胴体２との間に適当な間隔の隙間を有して
管束４に、例えば邪魔板７又はタイロッドに溶接する等
して取付けられている。

上記の構成を有する多管式熱交換器において、例えば高
温ガスが入口５から流体として胴体２内に導入され、板
体９で２分されたＰ部、Ｑ部に至り、Ｐ部及びＱ部を邪
魔板７によって伝熱管３を横切るように蛇行しながら出
口６に向って流れて出口６から出て行くのであり、前記
板体９は、伝熱管３の長手方向に延びており、且つ胴体
２内の流体が弓形邪魔板７によって伝熱管３を横切るよ
うに流れ方向と略平行になるように配設したので、胴体
２内に導入された流体は板体９に沿って流れることがで
き、流れの妨げとはならないのである。

そしてこの板体９を、胴体２の横断面を一方のＱ部が狭
く他方のＰ部が広くなるように２分割する位置に配設し
たことにより、胴体２内に発生する前記１次、２次、３
次振動の直径波及び内接四角波はＰ部及びＱ部とに板体
９によって分断されるから、例えＰ部、Ｑ部においてま
た別の気柱振動が発生しても、それは著しい共振を発生
させるに十分な程度のエネルギーは有せず、これに伴う
音響、振動を確実に低減できるのである。

なお、板体９は、第２図では１次のみ管束に取付けたが
、２枚対向設置してもよく、また管束の一部分にのみ設
けることもできる。

更に、板体９の伝熱管３の長手方向に沿う両側縁１０．
１０’と胴体２との間に隙間を設けたことにより、この
隙間を介してＰ部及びＱ部における流体が相互に出入す
るから、流体がＰ部又はＱ部に片寄って流れることはな
いのである。

第５図、第６図は本考案の他の実施例を示し、流体人口
５を有するペーパーベルト１１が胴体２の一端を取巻い
て設けられており、板体９′は流体人口５に対して直角
方向に配置され、管束の長手方向にタイロッド１２に固
着され管板にとりつけられていて、ペーパーベルト１１
の開口部１３．１３’を該板体９′の両側縁１０．１０
’に臨ませ、ペーパーベルト１１を通過する流体のＲ部
、Ｑ部への流入を容易にする。

ここで邪魔板１４は両側弓形邪魔板の形状のものを採用
して、中央部１５と上部１６下部１６′で形成され、前
記板体９′は邪魔板の設置個所で長手方向に分割された
形状となっていて、振動防止についての作動は第１図の
場合と同様である。

この場合も板体９′を複列に設け、或は部分的に設ける
こともできる。

なお、本考案は、胴側を気体が流れる多管式熱交換器の
音響振動防止に関するものであるが、非凝縮性気体とは
限らず、凝縮性気体が流れるものにも適用できることは
勿論である。

以上要するに本考案は、胴体内に弓形の邪魔板を備えた
多管式熱交換器において、その胴体内における管束の伝
熱管の間に、伝熱管の長手方向に延びる板体を、胴体の
横断面を一方が狭く他方が広くなるように２分割する位
置において当該板体が、胴体内の流体が前記弓形邪魔板
によって伝熱管を横切るように流れる方向と略平行とな
るように配設し、該板体を、その伝熱管の長手方向に伴
う両側縁と胴体との間に隙間を形成して管束に取付けて
戒る音響振動防止装置であって、胴体内に弓形邪魔板を
備えた多管式熱交換器において、その胴体内の流れを損
うことなく、板体によって胴体内の音響を伴う振動を確
実に防止できるから、熱交換器の騒音の発生がないと共
に、振動に伴う管板と伝熱管との固着部分の弛み、或い
は甚しい場合は疲労による伝熱管の破断等の事故が生ず
るのを防止できるのであり、一方胴体内の流体を板体に
て損うことがないから、板体によって伝熱管に流体の流
れに対してかげの部分ができて、伝熱面積が縮少したり
することは勿論のこと、流体の流れによって別の振動が
発生することがなく、その上、板体によって２分割され
た部分は板体の両側縁と胴体との間の隙間によって連通
しているから、胴体内の流体が板体によって２分割され
た一方に片寄ることなく、伝熱管の面積を阻害すること
がないのである。

更に本考案は前記の板体を、管束に取付けたことにより
管束と共に胴体から引き出すことができるから、胴体内
の流体により伝熱管面が汚れても胴体から引き出して容
易に清掃できて、常に高い熱伝達率を維持できる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例をテーマに準拠して示した説
明図で伝熱管は省略している。第２図は第１図ＩＩ −ＩＩ線線入大断面図第３図、第
４図は気柱振動の説明図、第５図は第１図と同趣旨の他
の実施例の説明図、第６図はそのＶＩ−Ｖｌ線拡大断面
図である。１・・・・・・多管式熱交換器、２・・・・・・胴体、
３・・・・・・伝熱管、４・・・・・・管束、５・・・
・・・流体入口、７・・・・・・邪魔板、８・・・・・
・胴体フランジ、９．９’・・・・・・気柱振動防止用
板体、１０゜１０′・・・・・・板体の側縁、１１・・
・・・・ペーパーベルト、１２゜１２′・・・・・・タ
イロッド、１３．１３’・・・・・開口部、１４・・・
・・・両側弓形邪魔板、１５・・・・・・中央部邪魔板
、１６・・・・・・上部邪魔板、１６′・・・・・・下
部邪魔板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

胴体内に弓形の邪魔板を備えた多管式熱交換器において
、その胴体内における管束の伝熱管の間に、伝熱管の長
手方向に延びる板体を、胴体の横断面を一方が狭く他方
が広くなるように２分割する位置において当該板体が、
胴体内の流体が前記弓形邪魔板によって伝熱管を横切る
ように流れる方向と略平行となるように配設し、該板体
を、その伝熱管の方向に沿う両側縁と胴体との間に隙間
を形成して管束に取付けて成る音響振動防止装置。