JPS59134491A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS59134491A JPS59134491A JP866783A JP866783A JPS59134491A JP S59134491 A JPS59134491 A JP S59134491A JP 866783 A JP866783 A JP 866783A JP 866783 A JP866783 A JP 866783A JP S59134491 A JPS59134491 A JP S59134491A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- flow
- lower leg
- angle
- tubes
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＵ字管を用いた多管式熱交換器（１関する。
Ｕ字管を用いた多管式熱交換器は、本体胴内を管板でヘ
ッダ部と熱ズ換部とに区画し、その熱交換部（＝多数の
Ｕ字形の伝熱管をその両端７５ζ管板鳴二開口するよう
（−配設し、ヘッダ部内を仕切板で高温流体の入口側と
出口側と（ニス切り、高温流体を入口側からそれぞれの
伝熱管（二連して出口１１ｊｌｉ＝導き、このとき熱交
換Ｓ（二供給されている低温流体との間で熱交換を行な
うよう構成されている。
ッダ部と熱ズ換部とに区画し、その熱交換部（＝多数の
Ｕ字形の伝熱管をその両端７５ζ管板鳴二開口するよう
（−配設し、ヘッダ部内を仕切板で高温流体の入口側と
出口側と（ニス切り、高温流体を入口側からそれぞれの
伝熱管（二連して出口１１ｊｌｉ＝導き、このとき熱交
換Ｓ（二供給されている低温流体との間で熱交換を行な
うよう構成されている。
このような熱交換器（＝おいて、高温側流体をよ、ヘッ
ダ入口側から伝熱管の上部鰹へ流入する際ζ二は、乾き
度が１に近い状態すなわち流入流体の殆んどが蒸気相と
なっているが、下流へ流動する（二したがって管外流体
との間で、伝熱管壁な介して熱交換が発生するため、交
換熱量に応じて蒸気の一部が相変化してドレン（液相）
となる。伝熱管の上部脚の上流側（′″−おいては、蒸
気相と液汁目の流量割合は、蒸気相の方が多いため、蒸
気相の姫速が速い。しかし、下流へ流動して０字管の下
部脚へ流れるＣ二したがって蒸気相の流量はへ少し、液
相の流量割合が多くなる。したがって、伝熱管群の省内
の流体の流動様式は、個々υ伝熱前の熱交換特性と深く
関わ９つつ入口から出口（１到る−までに非常（二複雑
なものとなっている。
ダ入口側から伝熱管の上部鰹へ流入する際ζ二は、乾き
度が１に近い状態すなわち流入流体の殆んどが蒸気相と
なっているが、下流へ流動する（二したがって管外流体
との間で、伝熱管壁な介して熱交換が発生するため、交
換熱量に応じて蒸気の一部が相変化してドレン（液相）
となる。伝熱管の上部脚の上流側（′″−おいては、蒸
気相と液汁目の流量割合は、蒸気相の方が多いため、蒸
気相の姫速が速い。しかし、下流へ流動して０字管の下
部脚へ流れるＣ二したがって蒸気相の流量はへ少し、液
相の流量割合が多くなる。したがって、伝熱管群の省内
の流体の流動様式は、個々υ伝熱前の熱交換特性と深く
関わ９つつ入口から出口（１到る−までに非常（二複雑
なものとなっている。
これまで、数多くの研究が示すところによれは、水平管
内を流！＃する気液二相流の流動様式は、非常に慎雑で
多量で必シ、多くの袂因のもと（二決定されるが、功し
鯛状感を完全（二表わすことがてきるＭｃ−１：ｔつな
ｍり「手法は見出さｇていない。またこの熱交換器のよ
う（二営内２流動１−る蒸気が流動方向に熱交換によっ
て凝縮するために体積流量の変化が大きく変化する場合
（′−は、この泥励現象を−ｊ曽被雑なものとしている
。
内を流！＃する気液二相流の流動様式は、非常に慎雑で
多量で必シ、多くの袂因のもと（二決定されるが、功し
鯛状感を完全（二表わすことがてきるＭｃ−１：ｔつな
ｍり「手法は見出さｇていない。またこの熱交換器のよ
う（二営内２流動１−る蒸気が流動方向に熱交換によっ
て凝縮するために体積流量の変化が大きく変化する場合
（′−は、この泥励現象を−ｊ曽被雑なものとしている
。
勤様式を有し、圧力も変動も単相流れに比べて大きいと
言われている。凝縮をともなう管内の気液二相流を有す
る多管式熱交換器（二おいては、各伝熱管の伝熱性能と
管内二相流動の圧力損失の関係がバランスするように各
伝熱管内へ流入する蒸気の量が自己平衡的で決定される
。伝熱性能の高い管（−は、多量の蒸気が流入するが、
流入した蒸気が全て凝縮し液単相となると、流動損失が
相対的に少なくなるため、管群全体として生ずるヘッダ
の入口壁間と出口空間との差圧（二よジ、出口空間へ液
が吹き出し、このこと（二よって入口壁間よシ伝熱管へ
びＣ入する蒸気量が増加し、そのことが流動損失の増加
をきたすため、この差圧とバランスするというような不
安定な流動状態も発生する可能性がある。
言われている。凝縮をともなう管内の気液二相流を有す
る多管式熱交換器（二おいては、各伝熱管の伝熱性能と
管内二相流動の圧力損失の関係がバランスするように各
伝熱管内へ流入する蒸気の量が自己平衡的で決定される
。伝熱性能の高い管（−は、多量の蒸気が流入するが、
流入した蒸気が全て凝縮し液単相となると、流動損失が
相対的に少なくなるため、管群全体として生ずるヘッダ
の入口壁間と出口空間との差圧（二よジ、出口空間へ液
が吹き出し、このこと（二よって入口壁間よシ伝熱管へ
びＣ入する蒸気量が増加し、そのことが流動損失の増加
をきたすため、この差圧とバランスするというような不
安定な流動状態も発生する可能性がある。
このような不安定流動は、流量１．や圧力が不安定であ
るということのみに止まらず、伝熱管出口における液温
度が変動する碩因ともなる。この温度差が大きい場合、
熱交換部Ｃ二おける管板と下部脚の伝熱管の接続部のシ
ール溶接部（二は、繰り返し熱応力が発生すること（＝
なｐ、長時間の運転によってこの溶接部が疲労破壊をき
たす場合もある。
るということのみに止まらず、伝熱管出口における液温
度が変動する碩因ともなる。この温度差が大きい場合、
熱交換部Ｃ二おける管板と下部脚の伝熱管の接続部のシ
ール溶接部（二は、繰り返し熱応力が発生すること（＝
なｐ、長時間の運転によってこの溶接部が疲労破壊をき
たす場合もある。
（発明の目的］
本発明の目的は、不安定な流動状態の発生を未然に防止
し、かつこれ（二起因する不具合の発生を防止するよう
にした熱父戻器を提供゛ｒるにある。
し、かつこれ（二起因する不具合の発生を防止するよう
にした熱父戻器を提供゛ｒるにある。
本発明は多ｄ式熱父俣呑において、多数の伝淋盲を百円
の流れにそうて下開きの１頃沙）角を設けて配設したこ
とを待ぜ（とするものてらる。
の流れにそうて下開きの１頃沙）角を設けて配設したこ
とを待ぜ（とするものてらる。
以下本発明を第１図に示す実厖例（二ついて説明する。
本発明の熱交換器１は、本体胴２の内部を管板３で熱交
換部４とヘッダ部５とく１区画し、その熱交換部４（二
多数のＵ字形の伝熱：＃６をその両端が！＃板３に開口
するように支え版１４で支持して配設し、そのヘッダ部
５の内部を仕切板７で鍋温流体人口室８と出口室９と（
１区切ってそれぞれ高温流体入口座１０とドレン出口座
１１とを設け、さらに熱交換部４の本体胴２（二低温流
体入ロ座１２と出口座１３とを設けて多管式（−構成さ
れている。
換部４とヘッダ部５とく１区画し、その熱交換部４（二
多数のＵ字形の伝熱：＃６をその両端が！＃板３に開口
するように支え版１４で支持して配設し、そのヘッダ部
５の内部を仕切板７で鍋温流体人口室８と出口室９と（
１区切ってそれぞれ高温流体入口座１０とドレン出口座
１１とを設け、さらに熱交換部４の本体胴２（二低温流
体入ロ座１２と出口座１３とを設けて多管式（−構成さ
れている。
低温流体は低温流体入口座１２よシネ体胴２内に流人す
る。本体胴２内（二流入した低温流体は、熱交換部４の
長手方向（１広が９つ＼Ｕ字形の伝熱管６群の間（二流
入し、管６群の外を上部に流動しつ＼熱交換し、温度上
昇をともないつつ伝熱管６群の上部（１至９さらに本体
胴２の上部（−設けた低温流体出口座１３から流出する
。
る。本体胴２内（二流入した低温流体は、熱交換部４の
長手方向（１広が９つ＼Ｕ字形の伝熱管６群の間（二流
入し、管６群の外を上部に流動しつ＼熱交換し、温度上
昇をともないつつ伝熱管６群の上部（１至９さらに本体
胴２の上部（−設けた低温流体出口座１３から流出する
。
一方尚温流体は、ヘッダ部５の薗ＩＬ流体人口座１０よ
り入口側８４二人９、こ＼から伝熱管群６の容管（−流
入していく。この管群６の上部脚６八内（二流入した蒸
気は、上部脚６ＡからＵペンド部６Ｂを経て下部脚６Ｃ
を流動しつつ熱交換する。この熱交換の過程（二おける
凝縮の潜熱な管６外を流動する低温流体（二放出するた
め、一部がドレンとなり、板層（二は全てが液相となっ
てヘッダ部５の出口室９に流出する。出口室９（二流入
したドレンは、ヘッダ５のドレン出口座１１からヘッダ
部５の外部へ流出せられる。
り入口側８４二人９、こ＼から伝熱管群６の容管（−流
入していく。この管群６の上部脚６八内（二流入した蒸
気は、上部脚６ＡからＵペンド部６Ｂを経て下部脚６Ｃ
を流動しつつ熱交換する。この熱交換の過程（二おける
凝縮の潜熱な管６外を流動する低温流体（二放出するた
め、一部がドレンとなり、板層（二は全てが液相となっ
てヘッダ部５の出口室９に流出する。出口室９（二流入
したドレンは、ヘッダ５のドレン出口座１１からヘッダ
部５の外部へ流出せられる。
不発明においては、多看式熱又換器１において、伝熱管
６（−凝縮液が溜凍るのを防止するため、第２図（二示
すよう（１伝熱管６の下部脚６Ｃをヘッド部６ＢよＩ）
’＠’板３と接合部（−向って下向きの勾配を設けたこ
とを！Ｉｆ徴とするものである。すなわち第２図口おい
て、伝熱管６の上部脚６Ａは、従来と同様（二水乎管と
さｇているが、Ｆ部脚６Ｃはペンド部６Ｂよシ肯板３と
Ｑｊ合部（二向って水平（二対して下向きの角度θだけ
の勾ｉ配を設けている。そしてこの角度θは０．２吸〜
０．３度が最適であることを実１験など（二よってＯ頼
認さ１ｔ−Ｃいる。
６（−凝縮液が溜凍るのを防止するため、第２図（二示
すよう（１伝熱管６の下部脚６Ｃをヘッド部６ＢよＩ）
’＠’板３と接合部（−向って下向きの勾配を設けたこ
とを！Ｉｆ徴とするものである。すなわち第２図口おい
て、伝熱管６の上部脚６Ａは、従来と同様（二水乎管と
さｇているが、Ｆ部脚６Ｃはペンド部６Ｂよシ肯板３と
Ｑｊ合部（二向って水平（二対して下向きの角度θだけ
の勾ｉ配を設けている。そしてこの角度θは０．２吸〜
０．３度が最適であることを実１験など（二よってＯ頼
認さ１ｔ−Ｃいる。
一般（二水平におかオｔに平板上（二水揃を静か（二格
下すると、その水滴は平板上に静止したま葦動かなくな
る。しかし平板を少しても傾けると、水滴は動き出して
低い方へと移動する。これは水滴（二作用する東方の方
向とそれを支える平板の（８）（−歩直な法線の軸が一
致しないため、木簡（＝平板（二平行で、平板の低い方
向への力の成分が替くためである。
下すると、その水滴は平板上に静止したま葦動かなくな
る。しかし平板を少しても傾けると、水滴は動き出して
低い方へと移動する。これは水滴（二作用する東方の方
向とそれを支える平板の（８）（−歩直な法線の軸が一
致しないため、木簡（＝平板（二平行で、平板の低い方
向への力の成分が替くためである。
この力は平板の傾きを堆すにつれて大きくなるが、水滴
を平板上（二静止させておく力は第３図（二示すように
角度θに対してＶｓｉｎθの３剰根の係数を含む式で表
わされる。すなわちθが大きくなると、この静止させて
おく力の値は小さくなり、θが小さいとこの値は無限大
に光￥１．′ｆる慮になる。
を平板上（二静止させておく力は第３図（二示すように
角度θに対してＶｓｉｎθの３剰根の係数を含む式で表
わされる。すなわちθが大きくなると、この静止させて
おく力の値は小さくなり、θが小さいとこの値は無限大
に光￥１．′ｆる慮になる。
この童が無限大の特山水平におかれた場曾に対応するの
で、逆（Ｚこの値が小さくなるということ）Ｌ平板の面
上に水量を静止させておく力の効果が、どの程度小さく
なったかという指標になっている。
で、逆（Ｚこの値が小さくなるということ）Ｌ平板の面
上に水量を静止させておく力の効果が、どの程度小さく
なったかという指標になっている。
弔３図カ・られかるようにこの指漂は、傾斜角θを少し
でもつけるならば静止効果は殆んどなくなることを示し
ている。また０、５度以上の傾斜を支えても効果はあ捷
９変らないことも示している。実際口製品への通用（１
除しては、１′頃斜角θを大きくすると、容器の寸法（
−与える影を暦が太きいため大形化する。製品の設計効
率上から弗３図（−示す指標旧線の１頃斜角θは０．２
度〜０．３度の間（二設定するのが実用上から好ましい
。
でもつけるならば静止効果は殆んどなくなることを示し
ている。また０、５度以上の傾斜を支えても効果はあ捷
９変らないことも示している。実際口製品への通用（１
除しては、１′頃斜角θを大きくすると、容器の寸法（
−与える影を暦が太きいため大形化する。製品の設計効
率上から弗３図（−示す指標旧線の１頃斜角θは０．２
度〜０．３度の間（二設定するのが実用上から好ましい
。
このよう（１伝熱管６の下部脚６Ｃに管板３（二向って
下向きの傾斜角θを設けることによｐ、下部脚６Ｃ内に
溜まる凝縮１夜は、′濱に出口室９へ流動する力を助長
するため、下部脚６Ｃ内に静止した夕、又は仮小な圧力
変動（二より逆流することはない。したがって富に安定
した凝縮液の流れとな９、その流れの乱れによる圧力変
−を生じることがなくなる。
下向きの傾斜角θを設けることによｐ、下部脚６Ｃ内に
溜まる凝縮１夜は、′濱に出口室９へ流動する力を助長
するため、下部脚６Ｃ内に静止した夕、又は仮小な圧力
変動（二より逆流することはない。したがって富に安定
した凝縮液の流れとな９、その流れの乱れによる圧力変
−を生じることがなくなる。
弔４図（二示す他の芙施例は、伝ＰＡ管６の上部脚６Ａ
にもベンド部６Ｂ ｔなわち下流く二そうて下向きの傾
斜角θを設けたものてめる。このよう（二伝熱雪６の上
部脚６Ａ２よび下部ｎ６ｃに傾斜角０を設けたこと（二
より、（ｍ締Ｃ夜の流動は、伝熱管６２ｉ′４＝の全体
（二わたって安定化した確実なものとなる。
にもベンド部６Ｂ ｔなわち下流く二そうて下向きの傾
斜角θを設けたものてめる。このよう（二伝熱雪６の上
部脚６Ａ２よび下部ｎ６ｃに傾斜角０を設けたこと（二
より、（ｍ締Ｃ夜の流動は、伝熱管６２ｉ′４＝の全体
（二わたって安定化した確実なものとなる。
なお図面（二示す案施例ては、Ｕ字形伝熱管を用いた多
省式熱父換器（二ついてあげたが、直線状の伝熱管を用
いたものでもその伝熱管ｔ′−１４ｃ縮赦の流ｒ７の下
流側に向って下向きの１頃斜角（二設けること（二より
、同様の凝縮液を安定して出口室（二流出させることが
できる。
省式熱父換器（二ついてあげたが、直線状の伝熱管を用
いたものでもその伝熱管ｔ′−１４ｃ縮赦の流ｒ７の下
流側に向って下向きの１頃斜角（二設けること（二より
、同様の凝縮液を安定して出口室（二流出させることが
できる。
以上のよう（二本発明（二よれば、多数の伝熱管を管内
の流れの下流側へ下向きの１頃が１を有するよう（二配
設したこと（二より、管内（二溜まる凝商１ｉｄｔま安
定した流れて出口側へ流動すること（二なり、不安定な
流動状態によるトラブルの発生を未然（二防止すること
ができる。
の流れの下流側へ下向きの１頃が１を有するよう（二配
設したこと（二より、管内（二溜まる凝商１ｉｄｔま安
定した流れて出口側へ流動すること（二なり、不安定な
流動状態によるトラブルの発生を未然（二防止すること
ができる。
第１図は不発明（二よる熱父侠器の一実Ｉ−クリを示す
縦１厨正面図、第２図は本発明（二よる伝熱′Ｕの記載
状態を示す正面図、第３図シま不多色明の傾斜角と水滴
を静止させておく力との関係を示′ｆ％注図、第４図は
本開明の伝熱管の池の酷熱状態を７ｆ＜す正−図である
。
縦１厨正面図、第２図は本発明（二よる伝熱′Ｕの記載
状態を示す正面図、第３図シま不多色明の傾斜角と水滴
を静止させておく力との関係を示′ｆ％注図、第４図は
本開明の伝熱管の池の酷熱状態を７ｆ＜す正−図である
。
Claims (4)
- （１） 本体胴内（−多数の伝熱管を配設し、その伝
熱管の高温流体と本体胴内の低温流体との間で熱交換を
行なわせるように構成した熱交換器（二２いて、前記多
数の伝熱管を管内の流れ（二そって下向きの傾がＦ角を
もって配設したことを待似とする熱交換器。 - （２） 上部脚からＵベンド部を経て下部脚（１至るＵ
字形の多数の伝熱管を配設し、その伝熱管の下部脚に管
内の流れの下流（二そうて下向きの傾斜角を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 - （３）上部脚からＵベンド部を経て下部脚（１至るＵ字
形の多数の伝熱前ヲ配設し、その伝熱管の上部脚および
下部脚に管内の流れじそうて下向きの傾斜角を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 - （４）伝熱管の傾斜角は０．２〜０．３度（二設定した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記
載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP866783A JPS59134491A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP866783A JPS59134491A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59134491A true JPS59134491A (ja) | 1984-08-02 |
Family
ID=11699281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP866783A Pending JPS59134491A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59134491A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010249414A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Tlv Co Ltd | 熱交換器 |
| CN103344138A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-09 | 江苏七政新能源有限公司 | 一种多管式冷却器 |
| WO2016023209A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Covestro Deutschland Ag | Apparatus and method for evaporating liquids containing potentially explosive impurities |
-
1983
- 1983-01-24 JP JP866783A patent/JPS59134491A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010249414A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Tlv Co Ltd | 熱交換器 |
| CN103344138A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-09 | 江苏七政新能源有限公司 | 一种多管式冷却器 |
| WO2016023209A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Covestro Deutschland Ag | Apparatus and method for evaporating liquids containing potentially explosive impurities |
| EP3180578A4 (en) * | 2014-08-14 | 2018-04-25 | Covestro Deutschland AG | Apparatus and method for evaporating liquids containing potentially explosive impurities |
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