JPS5889980A - フラツシユ蒸発装置 - Google Patents
フラツシユ蒸発装置Info
- Publication number
- JPS5889980A JPS5889980A JP18778481A JP18778481A JPS5889980A JP S5889980 A JPS5889980 A JP S5889980A JP 18778481 A JP18778481 A JP 18778481A JP 18778481 A JP18778481 A JP 18778481A JP S5889980 A JPS5889980 A JP S5889980A
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- Japan
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- brine
- chamber
- flash
- evaporation chamber
- weirs
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/06—Flash distillation
- B01D3/065—Multiple-effect flash distillation (more than two traps)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主として海水あるいはかん水より淡水を得る
ためのフラッシュ蒸発装置において、蒸発室内における
循環ブラインの非平衡温度差を減少させ、もって効率良
く淡水を製造する装置を提供するものである。
ためのフラッシュ蒸発装置において、蒸発室内における
循環ブラインの非平衡温度差を減少させ、もって効率良
く淡水を製造する装置を提供するものである。
蒸発室内に蒸発促進装置を設置していない空設の蒸発の
様相には２つの型がある。すなわち、フラッシュ室間の
ブライン流通部に設けられたオリフィス入口で発生した
。噴流は、下流にゆくにしたがい幅を°拡大するが、は
とんど液表面には達せずに、室の底部を次段に流出する
。そして一部は出口隔壁より・反転して上層全体にわた
って下流から上流に流れる巻き返し流れを生ずる。沸騰
はこの巻き返し流れの表面で泡立つように起きる。この
ような沸騰を泡立ち沸騰と呼ぶ。他方の型は、オリフィ
スからの流入直後で気泡が発生、成長するため、液が押
しのけられ、激しい２相流の噴流となり、上方に吹き上
げる。このような沸騰をスプラッシュ沸騰と呼ぶ。
様相には２つの型がある。すなわち、フラッシュ室間の
ブライン流通部に設けられたオリフィス入口で発生した
。噴流は、下流にゆくにしたがい幅を°拡大するが、は
とんど液表面には達せずに、室の底部を次段に流出する
。そして一部は出口隔壁より・反転して上層全体にわた
って下流から上流に流れる巻き返し流れを生ずる。沸騰
はこの巻き返し流れの表面で泡立つように起きる。この
ような沸騰を泡立ち沸騰と呼ぶ。他方の型は、オリフィ
スからの流入直後で気泡が発生、成長するため、液が押
しのけられ、激しい２相流の噴流となり、上方に吹き上
げる。このような沸騰をスプラッシュ沸騰と呼ぶ。
このような泡立ち沸騰からスプラッシュ沸騰への遷移は
、温度、流量、フラッシュ温度降下、液位、室長等によ
り相違する。
、温度、流量、フラッシュ温度降下、液位、室長等によ
り相違する。
一般的に、ブライン流量９００〜１５００ｔ／Ｉ］１．
ｈ、液位４００〜６００閣、フラッシュ温度降下１〜６
Ｃ程度では、約４０〜７０Ｃの範囲では泡立ち沸騰、約
７０Ｃ以上でスプラッシュ沸騰となる。
ｈ、液位４００〜６００閣、フラッシュ温度降下１〜６
Ｃ程度では、約４０〜７０Ｃの範囲では泡立ち沸騰、約
７０Ｃ以上でスプラッシュ沸騰となる。
蒸発室間のみを単純なオリフィスで絞った場合には、泡
立ち沸騰では噴流が底部に潜り込み、スプラッシュ沸騰
では絞り直後のスプラッシュ域と表層の一部を除いて沸
騰が発生しない。したがって、蒸発室底部はフラッシュ
蒸発に有効ではなく、底部の流れは液深によって沸騰が
抑えられたまま通り抜けてしまうので、非平衡温度差を
増加させる要因となる。
立ち沸騰では噴流が底部に潜り込み、スプラッシュ沸騰
では絞り直後のスプラッシュ域と表層の一部を除いて沸
騰が発生しない。したがって、蒸発室底部はフラッシュ
蒸発に有効ではなく、底部の流れは液深によって沸騰が
抑えられたまま通り抜けてしまうので、非平衡温度差を
増加させる要因となる。
そこで、この部分を取り去れば蒸発性能は向上するとい
う考えから１種々のオリフィス形状あるいは内部構造が
提案されている。
う考えから１種々のオリフィス形状あるいは内部構造が
提案されている。
また、蒸発室長についてみると、例えば室長６ｍの場合
、フラッシュ蒸発はブラインの流打方向に対して、蒸発
室入口から約１〜２ｍの範囲内でほとんど起こっている
。そこで、内部構造物は蒸発室入口から約１〜２ｒＩＬ
程度までに設置した方が効果が大きい。
、フラッシュ蒸発はブラインの流打方向に対して、蒸発
室入口から約１〜２ｍの範囲内でほとんど起こっている
。そこで、内部構造物は蒸発室入口から約１〜２ｒＩＬ
程度までに設置した方が効果が大きい。
また、ブラインを完全に混合させるよりも、流入する熱
い液を冷たい液と混合させずに、液表面近傍に送り出す
ような構造物が効果的である。
い液を冷たい液と混合させずに、液表面近傍に送り出す
ような構造物が効果的である。
これらの蒸発促進のための構造物は、あまり複雑すぎる
と製作コストもかかり、運転トラブルも発生しやすい。
と製作コストもかかり、運転トラブルも発生しやすい。
そこで、従来の装置と製作コストがあまり変わらず、し
かも効率よくフラッシュ蒸発を促進する第１図に、蒸発
室内に内部構造物を設置しない場合の空設のブライン流
動状態を示す。
かも効率よくフラッシュ蒸発を促進する第１図に、蒸発
室内に内部構造物を設置しない場合の空設のブライン流
動状態を示す。
第２図に、蒸発室入口付近に堰を設置した場合の従来の
装置を示す。
装置を示す。
ここで、非平衡温度差とは次のことをいう。蒸発室に流
入するブラインは、蒸発室の圧力の飽和温度Ｔ１よりも
高い温度にあるので、蒸発室に流入した瞬間に過剰の顕
熱をフラッシュ蒸発により発生蒸気に放出して温度降下
する。
入するブラインは、蒸発室の圧力の飽和温度Ｔ１よりも
高い温度にあるので、蒸発室に流入した瞬間に過剰の顕
熱をフラッシュ蒸発により発生蒸気に放出して温度降下
する。
このフラッシュ蒸発が完全に平衡に達した場合のブライ
ン温度Ｔ２は、飽和温度Ｔ１にブラインの沸点上昇Ｔ３
を加えた温度まで降下する。
ン温度Ｔ２は、飽和温度Ｔ１にブラインの沸点上昇Ｔ３
を加えた温度まで降下する。
Ｔ２二Ｔ１＋Ｔ３
しかし、蒸発室幅当たりのブライン流量を増加させた場
合、ブラインの滞留時間が減少し、フラッシュ蒸発が速
やかに行なわれず、蒸発が完了しないまま次段へ流出し
てしまうことになる。このような状態を非平衡状態と称
し、この時の流出ブライン温度Ｔ４と発生蒸気温度Ｔ５
との差を非平衡温度差（Ｎｏｎ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕ
ｍ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ。
合、ブラインの滞留時間が減少し、フラッシュ蒸発が速
やかに行なわれず、蒸発が完了しないまま次段へ流出し
てしまうことになる。このような状態を非平衡状態と称
し、この時の流出ブライン温度Ｔ４と発生蒸気温度Ｔ５
との差を非平衡温度差（Ｎｏｎ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕ
ｍ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ。
以下ＮＥＴＤと略す）と定義する。
ＮＥＴＤ ＝ Ｔ４− Ｔ５
従って、発生蒸気温度Ｔ５はＮＥＴＤが大きくなるほど
小さくなる。
小さくなる。
一般に、凝縮器における伝熱速度式は次式で表わされる
。
。
ここで、ＴＣｌ：冷却水入口温度
Ｔｃ２： ｔｔ 出口温度
Ｔ５：蒸気温度
ＷＣ：冷却水流量
Ｃ１；冷却水の比熱
Ｕ：凝縮器の熱貫流率
Ａ：凝縮器の伝熱面積
Ｑ：熱交換量
以上の関係から、ＮＥＴＤが発生することにより凝縮器
における有効温度差が小さくなり、熱交換量Ｑが減少し
、その結果流入ブラインからの発生蒸気が減少して所定
の造水量が得られな（なる。
における有効温度差が小さくなり、熱交換量Ｑが減少し
、その結果流入ブラインからの発生蒸気が減少して所定
の造水量が得られな（なる。
従って、目的造水量を得るためには、凝縮器の伝熱面積
Ａを増加することが必要となる。
Ａを増加することが必要となる。
一般に、多段フラッシュ蒸発装置の製作費のうち、凝縮
器の製作費が占める割合は４万ｔ／日の容ｔまでは２５
〜６０％、それ以上の容量では３５〜５５％程度といわ
れており、例えばＮＥＴＤが０．５Ｃ低減できれば、伝
熱面積は１６％程度減少することができ、その結果、前
記した製作費についてみると、４万ｔ／日以下では約５
％、それ以上の場合には６〜９％程度の製作費節減が見
込まれる。
器の製作費が占める割合は４万ｔ／日の容ｔまでは２５
〜６０％、それ以上の容量では３５〜５５％程度といわ
れており、例えばＮＥＴＤが０．５Ｃ低減できれば、伝
熱面積は１６％程度減少することができ、その結果、前
記した製作費についてみると、４万ｔ／日以下では約５
％、それ以上の場合には６〜９％程度の製作費節減が見
込まれる。
このＮＥＴＤは、ブライン流速、フラッシュ温度差、ブ
ラインレベル、ブライン温度等により相違する。た、と
えば、文献（井上節夫：日立評論、５７ （８） １７
（１９７５）によれば、第２図の装置において第７図
に示すようにブライン流速が８００〜１４００ｔ／、□
の場合ＮＥＴＤは０．５〜１．１Ｃの範囲に変化し、第
８図に示すようにフラッシュ温度差が１〜６Ｃ変われば
ＮＥＴＤは０．６〜１．６Ｃも変化する。
ラインレベル、ブライン温度等により相違する。た、と
えば、文献（井上節夫：日立評論、５７ （８） １７
（１９７５）によれば、第２図の装置において第７図
に示すようにブライン流速が８００〜１４００ｔ／、□
の場合ＮＥＴＤは０．５〜１．１Ｃの範囲に変化し、第
８図に示すようにフラッシュ温度差が１〜６Ｃ変われば
ＮＥＴＤは０．６〜１．６Ｃも変化する。
第１図と第２図の装置についてＮＥＴＤを比較すると、
例えばブライン流速１０００ｔ／１１０ｍブライン温度
５０Ｃ、ブラインレベル５００ ｗｌｍ（’）場合、第
１図の９段でＮＥＴＤは約１Ｃ程度に対して、第２図の
堰ではＮＥＴＤが０．７Ｃ程度に下がる。
例えばブライン流速１０００ｔ／１１０ｍブライン温度
５０Ｃ、ブラインレベル５００ ｗｌｍ（’）場合、第
１図の９段でＮＥＴＤは約１Ｃ程度に対して、第２図の
堰ではＮＥＴＤが０．７Ｃ程度に下がる。
この堰は、一般に室長５ｍの場合、蒸発室入口から１ｍ
程度の位置に設けられ、堰の高さは液深により０．６〜
０．５ｍ程度に変えられる。例えば、液深０．５７７１
の場合堰は０．４ｍ程度に設けられる。
程度の位置に設けられ、堰の高さは液深により０．６〜
０．５ｍ程度に変えられる。例えば、液深０．５７７１
の場合堰は０．４ｍ程度に設けられる。
本発明は、この堰の設置を改良し、更にＮＥＴＤを低減
するための装置を提供するものである。
するための装置を提供するものである。
次に本発明の実施態様について、以下の図面に従って説
明する。
明する。
第６図は、本発明を実施した装置の概要を示し、第４図
はその流れ方向の断面図を示す。
はその流れ方向の断面図を示す。
第２図に示、すように、従来の装置では蒸発室の入口か
ら１ｍ程度の位置に、垂直の堰を室の横幅方向全面に対
して設置しているが、この構造の場合には、液の横方向
の攪拌効果がほとんどない。
ら１ｍ程度の位置に、垂直の堰を室の横幅方向全面に対
して設置しているが、この構造の場合には、液の横方向
の攪拌効果がほとんどない。
そこで、本発明で提案したように、堰を千鳥状に設置す
ることにより、更に横方向の流れを発生させ、適度な液
の攪拌を生じることができる。
ることにより、更に横方向の流れを発生させ、適度な液
の攪拌を生じることができる。
堰の設置形態について、第５図および第６図に平面図を
示す。
示す。
第５図は、第６図および第４図で示したように、蒸発室
隔壁に対して平行に堰を設置した場合を示し、第６図は
蒸発室隔壁に対して堰を斜めに設置した場合を示す。
隔壁に対して平行に堰を設置した場合を示し、第６図は
蒸発室隔壁に対して堰を斜めに設置した場合を示す。
ブラインの流れ状態の一例として、
第５図の設置形態における液の流れ状態の概要を第９図
に示す。
に示す。
本図に従って、本装置の効果を説明する。
蒸発室に流入したブラインａは、堰に衝突して上昇流と
なり、越流となって先に進む。隣接した堰の間隙を流れ
るブラインｂは、後列の堰に衝突して上昇流となり、堰
を越流して先に進む。
なり、越流となって先に進む。隣接した堰の間隙を流れ
るブラインｂは、後列の堰に衝突して上昇流となり、堰
を越流して先に進む。
一方、堰の裏側には液の巻込み流Ｃが発生し、底層流を
持ち上げる流れが生じる。この時、隣接した堰の間隙を
流れる底層流の一部ｅを巻き込み、前述した堰の越流ａ
との混合を生じる。
持ち上げる流れが生じる。この時、隣接した堰の間隙を
流れる底層流の一部ｅを巻き込み、前述した堰の越流ａ
との混合を生じる。
また、堰両端の接線近傍に吹下し流れｆが生じ、隣接し
た堰の間隙を流れるブラインｂとの混合を生じる。
た堰の間隙を流れるブラインｂとの混合を生じる。
実際には、これらの状態が複雑にからみ合って発生し、
堰を越流する際にフラッシュ蒸発して液温か低下した液
と、底層の高温液との混合が適度に発生し、七の結果、
ＮＥ−７Ｄが低減する。
堰を越流する際にフラッシュ蒸発して液温か低下した液
と、底層の高温液との混合が適度に発生し、七の結果、
ＮＥ−７Ｄが低減する。
第６図および第４図に従って本発明の詳細な説明する。
蒸発室１は、段間隔壁２により仕切られており、高圧側
蒸発室１ａと隣接する低圧側蒸発室１ｂとは、段間隔壁
２下部のオリフィススリット乙に設けられたオリフィス
プレート４の調整により、股間圧力差を一定に保持され
る。
蒸発室１ａと隣接する低圧側蒸発室１ｂとは、段間隔壁
２下部のオリフィススリット乙に設けられたオリフィス
プレート４の調整により、股間圧力差を一定に保持され
る。
蒸発室底部５には堰６が千鳥状に設けてあ４る。
高圧側蒸発室２ａを流れるブライン７は、オリフィスプ
レート４で開口面積を調整されたオリフィススリット６
を通過して、低圧側蒸発室１ｂに流入する。
レート４で開口面積を調整されたオリフィススリット６
を通過して、低圧側蒸発室１ｂに流入する。
この時、蒸発室の圧力降下によりブラインの一部はフラ
ッシュ蒸発する。ズライ／は、更に堰６を通過する際に
適度の攪拌を繰り返し、液表面の更新をはかりながらフ
ラッシュ蒸発を続け、未蒸発のブラインは更に隣接する
次の低圧側蒸発室１ｃへ流出する。
ッシュ蒸発する。ズライ／は、更に堰６を通過する際に
適度の攪拌を繰り返し、液表面の更新をはかりながらフ
ラッシュ蒸発を続け、未蒸発のブラインは更に隣接する
次の低圧側蒸発室１ｃへ流出する。
上述のように、本発明によれば、従来の装置に比べてブ
ラインの液表面横方向への適度の攪拌が発生するため、
従来の装置よりもフラッシュ蒸発が促進され、その結果
ＮＥＴＤは蒸発条件により異なるが、ブライン流速１０
００ ／ 液深５００ｈ ６ｍ。
ラインの液表面横方向への適度の攪拌が発生するため、
従来の装置よりもフラッシュ蒸発が促進され、その結果
ＮＥＴＤは蒸発条件により異なるが、ブライン流速１０
００ ／ 液深５００ｈ ６ｍ。
鴎、蒸発室入口温度５０Ｃの場合、第２図に示す従来の
装置ではＮＥＴＤ二〇、７Ｃであるのに対して、本願発
明の装置の場合ＮＥＴＤは０．５Ｃ以下に低減すること
ができた。
装置ではＮＥＴＤ二〇、７Ｃであるのに対して、本願発
明の装置の場合ＮＥＴＤは０．５Ｃ以下に低減すること
ができた。
以上、本発明を実施例について説明したが、本発明、は
もちろんこのような実施例だけに限定されるものではな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改
変を施しうるものである。
もちろんこのような実施例だけに限定されるものではな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改
変を施しうるものである。
第１図は、蒸発室内に内部構造物を設置しない場合の空
設の蒸発室構造説明図、第２図は従来使用されている堰
を設置した場合の蒸発室構造説明図、第６図は、本発明
の実施した例の蒸発室構造説明図、第４図は第３図の断
面図、第５図は第６図の平面図、第６図は本発明を実施
した他の例の平面図、第７図はブライン流速のＮＥＴＤ
への影響を示すグラフ、第８図はフラッシュ温度差のＮ
ＥＴＤへの影響を示すグラフ、第９図は本発明における
ブラインの流れ態様説明図である。 １；蒸発室 ２：段間゛隔壁 ６：オリフイススリツト４；オリフィスプレート５：蒸
発室底部 ６：堰 ７：ブライン １ａ：高圧側蒸発室１ｂ：低圧側蒸
発室 １Ｃ：低圧側蒸発室復代理人 弁理士 伊藤
輝 （外２名） 第２図 第３図 第６図 第７園 第８図 フラッシュ温度差 〔０Ｃ〕
設の蒸発室構造説明図、第２図は従来使用されている堰
を設置した場合の蒸発室構造説明図、第６図は、本発明
の実施した例の蒸発室構造説明図、第４図は第３図の断
面図、第５図は第６図の平面図、第６図は本発明を実施
した他の例の平面図、第７図はブライン流速のＮＥＴＤ
への影響を示すグラフ、第８図はフラッシュ温度差のＮ
ＥＴＤへの影響を示すグラフ、第９図は本発明における
ブラインの流れ態様説明図である。 １；蒸発室 ２：段間゛隔壁 ６：オリフイススリツト４；オリフィスプレート５：蒸
発室底部 ６：堰 ７：ブライン １ａ：高圧側蒸発室１ｂ：低圧側蒸
発室 １Ｃ：低圧側蒸発室復代理人 弁理士 伊藤
輝 （外２名） 第２図 第３図 第６図 第７園 第８図 フラッシュ温度差 〔０Ｃ〕
Claims (1)
- 水平方向にブラインが流通するフラッシュ蒸発室の底部
に、該ブラインが衝突する向きに、短冊状の堰を複数個
立設したことを特徴とするフラッシュ蒸発装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18778481A JPS5889980A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | フラツシユ蒸発装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18778481A JPS5889980A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | フラツシユ蒸発装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5889980A true JPS5889980A (ja) | 1983-05-28 |
Family
ID=16212157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18778481A Pending JPS5889980A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | フラツシユ蒸発装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5889980A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008136924A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Hitachi Zosen Corp | 多段フラッシュ式造水装置 |
-
1981
- 1981-11-25 JP JP18778481A patent/JPS5889980A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008136924A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Hitachi Zosen Corp | 多段フラッシュ式造水装置 |
| JP4651607B2 (ja) * | 2006-12-01 | 2011-03-16 | 日立造船株式会社 | 多段フラッシュ式造水装置 |
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