JPS59139985A - 多段フラツシユ型造水装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 従来の多段フラッシュ型造水装置の概略を第１図に基つ
き説明すると、（１）は複数段の蒸発室を具えた熱放出
部、（２）は複数段の蒸発室を具えた熱回収部を示す。

（３）はブラインヒータて、ここで加熱さｔ７．たブラ
インは第１段蒸発室Ｆ１に導入され、最終段蒸発室ＦＬ
に向って順次各段の蒸発室を流過せしめられる。

また各蒸発室の室内圧力は、第１段蒸発室Ｆ、より、順
次最終段蒸発室ＦＬに向けて低下するよう維持されてい
るので、ブラインは各段の蒸発室を流過する際、各室内
圧力においてフラッシュ蒸発ぜしめられ、このフラッシ
ュ蒸気は各段のコンデンサにでブラインヒータ（３）に
供給さイするブラインを予熱すると共に、自からも凝縮
して液化し、凝縮液は各段のトレイ（８）に受は取られ
、その下段のトレイ（８）を順次経由して最終的に淡水
取り出しライン（１３）より淡水として取り出される。

濃縮されたブラインの１部は最終段蒸発室ＦＬより抜出
され、ポンプ（６）によって海水排出ライン０６）より
ブローダウンされ、残部は熱回収部（２）の最下段のコ
ンデンサＫに送られ、次いでその上段のコンデンサＫを
順次流過して再循環する。

また新しい海水は、冷却海水ライン（力より熱放出部（
１）の最終段のコンデンサＫに導入され、その上段のい
くつかのコンデンサＫを流過した後、熱放出部（１）の
最上段のコンデン＋ｌｌ−により大部分はライン０８）
を経て排出されるが、１部は補給海水として脱酸累塔（
５）を経てポンプ（６）に吸入さ１１．る。ブラインは
熱回収部（２）のコンデンサＫを順次流過する過程にお
いて予熱された後、ブライン加熱器（３）の伝熱管内に
至り、同加熱器（３）内において加熱蒸気ライン（Ｉｔ
））から供給される加熱蒸気によって加熱昇温される。

加熱蒸気はブラインによって冷却されて復水となり、１
炭水ライン（Ｉ（１）から排出される。

次（乙ブライン加熱器（３）において加熱昇温された海
水は、第１殺滅発室Ｆ１に導入さｔＬ、前述のご吉く各
段の蒸発室を流過して最終段蒸発室ＦＬに至る。なお、
（１，５＋はエゼクタを示す。

さて上述した多段フラッシュ型造水装置の高温段の蒸発
室は、第２図に示すように、隔壁（２２）により仕切ら
れており、上段の蒸発室（２１４）と下段の蒸発室（２
１／’）は隔壁（２２）下部の絞り機構（２３）により
連通していて、ここからブライン（４０）が下段の蒸発
室（２１ｂ）下部に設置されたフラッシュ機構（至）内
に流入し、さらにフラッシュ機構」二部の開口部し５）
から流出した後、蒸発室（２１１！’）に流入する。

このような構造において、下段蒸発室（２１／’）内に
流入したブライン（４０）は、前段蒸発室（２１ａ）よ
りも圧力が低下するため、フラッシュ機４１１１．！４
）内でフラッシュ蒸発し、未蒸発ブラインは蒸発室（２
１ｂ）の底板１２６）に沿って水平に流れる間、液表面
から１部フラッシュ蒸発しながら次段へ流出する。

一方、フラッシュ蒸発により発生した蒸気は、′蒸発室
（２１５）の上部に設置しであるデミスタ（２力を通過
し、同デミスタ（２力で蒸気中に同伴されているブライ
ン（４Ｆ＋）のミストを捕集、除去された後、蒸発室底
板（２６）の上を流れているブラインの温度よりも低温
の循環ブラインか内部を流れている伝熱Ｗ　（２ｇ）が
配置さイｔているコンデンサ室し９）に導かれ、前記伝
熱管（２８）内を流れている冷却水（循環ブライン）に
より冷却され、凝縮して製造淡水となる。

以上のフラッシュ蒸発において、股間差圧（各蒸発室間
の圧力差）は、運転条件等により変化するが、この調節
は両蒸発室のブラインレベル差の変化により吸収される
。しかし、この差が大きくなると、ブライン流量を調節
する必要かあり、これは絞り機構（２３）内に配置され
ている段間絞りオリフィス板（、狗、及びフラッシュ］
幾構（財）上部の開口（２５）に配設されている２次側
オリフィス調節板（３Ｉ）を手動調節して、開口面積を
変化させることにより行なわれる。

ところで、最近の多段フラツシコー型造水装置としては
、広範囲の負荷変動運転、？ｌＪえは定常時の６５〜１
３．０部程度の変動運転が要求されている。

この負荷変動に対して従来は大きな負荷変動ごとに段間
絞り機構（第２図のオリフィス板Ｃ３０）　）を手動調
節して段間差圧（各蒸発室間の圧力差）、ブライン流量
を調節して対処していた。この方法は、運転上きわめて
煩雑であり、また連続調節を行なうために、外部調整機
構を設置する例もあるか、コスト的に筒価なものになる
欠点かあった。

一般に、飽和状態に近い液体を管路から放出する場合、
流動損失の存在によって下流になるほど静圧か低下し、
ついにはその〆夜温の飽和圧力に到達する。さらに下流
では減圧されるので、フラッシュ蒸発（減圧沸騰）がお
こり、流体か圧縮性を帯びてくる。このとき、気体の比
体積は液体の比体積に比べて著しく゛大きいため、次第
に加速され・て流速を増す。

しかし、気液両相間に比重差があるため、気体イド体積
比又はボイド率）は小さくなる。従って流速が増太し、
流路の抵抗か増加するため１次側と２次側との間の圧力
差如何により、２次側圧力をそれ以上下げても流速が増
加しない臨界状態になる。すなわち、２次側の圧力変動
か１次側の圧力に影響しない状態になる。

このような状態、すなわち臨界状態では、液の流量Ｗは
１次側圧力Ｐ。（管路入口圧力）と、１次側液温Ｔ。に
おける飽和蒸気圧Ｐ５　　の差圧△Ｐ　ｃ　”　Ｐ　。

−Ｐ、　　との間に次式が成立するＯ Ｗ−αＡｉコア ここで、Ｗ：重量流量（ｋｙ／５ｅｃ）、！７＝７力加
速度（２ル／５２） Ｐｏニー次側圧力（ｋｇ／ｍ’） α：係数（−） ７：比重量（ｋｙ　／　ｍ”） Ａ：流路面積（ｍｏ） 第３図に日本機械学会論文集、３９　（３１９）　９６
２（１９７７）の報告しているデータを引用して示す。

この場合の実験条件は、第４図に示す形状のベンチュリ
／ノズル（ノズル径４．２φ）を使用シ、１次側圧力５
　’Ｔ９　／　ｃｌ、２次側圧力ｉ　＆ｇ／　ｃｒｌで
、温度］０５°Ｃの飽和水を使用して行なっている。

第８図の結果では、流量吉川力の関係は次式て示される
。

ｗ＝ｏ。０１６３　ｆｉ丁Ｔ 以」二のように、飽和状態の液体を臨界圧力以下で管路
から放出すると、液ＹｆＴ、量はｌ＆＄１１ＬＩ五力Ｐ
。のみに依存し、２次側圧力Ｐ２の影響を受りない。

この現象の応用として、多段フラッシュ型造水装置の絞
り機構に、ベンチュリノズルを適用すると、下段側の蒸
発室の圧力によらず、上流側の圧力条件のみでブライン
の流量か決まる臨界状態を達成てきる。この原理にも吉
づ〈発明はすてに提案されており、こｆＬを第５図に示
す。

一方、多段フラッシュ型造水装置では、蒸発室には必ず
ブラインに液深がある。この液深が深くなると、液深が
浅い場合に比べて、同じ上段と下段の圧力条件にあって
も臨界状態になりにくい。

その状況を以下に説明する。

ベンチュリノズル前後の蒸発室の圧力、温度は、第６図
のようになっているものと仮定する。ここてベンチュリ
ノズルＣ３５）の上段蒸発室（２１Ｃ）では、ブライン
（４０）は混合してほぼ一様な温度ＴＢとなっており、
圧力はＴＢに対する飽和圧力Ｐ、ｄなっている。

一方、ベンチュリノズル（，３つの喉部ｔ３８，１ては
、下段蒸発室（２１／ｌ）の圧力Ｐ、＋１とブラインの
液深Ｈが加わった圧力りなっている。ベンチュリノズル
（３！′ｉ）で臨界状態になるためには、喉部（３８）
ての圧力（Ｐｉ＋１＋Ｈ）に対する飽和温度Ｔ２か、Ｔ
Ｂより低くなり、（Ｔ２＜ＴＢ）沸騰現象かおこってい
ることが必要条件出なる。このため、液深か十分深い（
Ｈが人）場合には、喉部でＴ２＞ＴＢ　　となり、沸騰
は生起せず、従って臨界状態にはならない。逆に液深が
深くても、喉部ての圧力が十分低い、あるいは喉部位置
でＨか小さい場合には、臨界状態を実現することが出来
る。

多段フラッシュ型造水装置で、過飽和水をベンチュリノ
ズルを介して流すことにより臨界状態にすることを利用
するためには、前述のように、喉部での圧力に対する飽
和温度を低くすることが必要となる。このためには、液
深（Ｈ）を小さくするこきか考えられるか、従来の形式
のベンチュリノズルて液深を小さくすると吹き抜は現象
（前段で発生した蒸気か後段蒸発室にオリフィス部を通
って洩れ込む状態）か生ずる虞ｔＬかある。

この対策型して本発明者等は、蒸発室の液深は従来のま
まで、臨界状態に対する液深の影響を小さくてきるよう
に、ベンチュリノズルの喉部を液の上面のレベル近くに
もってくるようなベンチュリノズル形状を考えた。

この考え方によると、ベンチュリノズル喉部位置をフラ
イン液面に近づけることか可能なため、喉部圧力（Ｐｉ
＋＋　＋Ｈ）のＨを小さくすることが可能となり、この
ため喉部圧力に対する飽和温度は下がり、喉部での沸騰
がおこりやすくなり、従って臨界状態か第５図に示す装
置のように底板ｔ２６）付近に喉部時をおいた場合より
もおこりやすくなる。

即ち、本発明は蒸発室の隔壁の下端からブラインの液面
下に他端を持つ流れに平行又は斜行する壁を設け、かつ
底板からブラインの流れに対する堰を設ける。と共に、
前記壁及び堰によりベンチュリノズルを形成し、同ベン
チュリノズルの喉部ラブラインの液面近くに設置するこ
とにより、前記従来の欠点を解消できる多段フラッシュ
型造水装置を提供せんとするものである。

以下本発明の実施例を図面について説明すると、本発明
の実施例を示す多段フラッシュ型造水装置のベンチュリ
ノズルを第７図に示す。第７図においてベンチュリノズ
ル（３つは底板１２Ｇ）から延びた堰（３Ｇ）と隔壁（
２２）の下端からブライン（イ０）の液面下に他端を持
つ流ｔＬに斜行する壁（３９）から構成さｔしている。

ベンチュリノズル（３９を構成する堰（３Ｇ）と壁（３
９）とは、喉部（３８）を底板（２Ｇ）よりある高さを
もってとることが可能となる。なお、（３７）は堰であ
る。また前記壁（刻は流れに平行するように設けられて
いてもよい。

次に作用を説明すると、本発明による多段フラッシュ型
造水装置のベンチュリノズル（桐では、喉部（３８）を
底板（２６）からある高さく第８図のん、）をもって設
置できる。従って液深をＨとすると、液面から（ＨＡ　
１　）の位置に喉部をもってくることか可能となる。こ
のように液面から喉部（３８）までの距離を短かくする
ことが可能なため、喉部０８）ての沸騰が起こり易くな
る。

多段フラッシュ型造水装置の運転条件で、臨界状態にな
るための必要条件を、液深を５００１ｎｍ　　と２５０
　ｍｍにした場合に比較して第９図に示す。臨界状態に
するための必要条件は、膜圧力（ＰＬ）　　の飽和温度
（Ｔ　Ｂ）がベンチ、ＩＬ　リノズル喉部圧力（Ｐ、、
＋　１＋Ｈ）の飽和温度（Ｔ２）より高くすることにあ
る。

なお、第９図の実線ＴＢは膜温度、一点鎖線Ｔ２は液深
５００　ｍｍの飽和温度、二点鎖線Ｔ２は液深２５０龍
の飽和温度である０ 従って液深５００７ｎｍて運転すると３段と４段の間の
ベンチュリノズルまでしか必要条件（Ｔ２＜ＴＢ）を満
足しないが、本発明によるベンチュリノズル形状を使う
と、液深は５００ｍｒａで、例えば喉部までの高さを２
５０　ｍｒｎの運転か可能となり、第１Ｏ段Ｌｌ１段の
間のベンチュリノズルまて必要条件を満足させることが
できる。

このため、液深５００　ｍｍで従来のベンチュリノズル
を運転すると、４段より上段でしか臨界状態を達成でき
ないが、本発明で例えば喉部の位置を底部より２５０　
ｍｍにする。：、１１段より上段の蒸発まで臨界状態と
することが可能となる。

なお、本発明の主旨は、ベンチュリノズル（３５）の喉
部儲をフライン液面近くにもってくることにある。従っ
て、第７図に示す形状にきられれることなく、第１０図
〜第１６図に示す構成のベンチュリノズル（３ωも考え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多段フラッシュ型造水装置の側断面図、
第２図は第１図における蒸発室の詳細断面図、第８図は
従来提案されたベンチュリノズルを使用しての流量と圧
力との関係を示す線図、第４図は第３図で用いるベンチ
ュリノズルの断面図、第５図は従来提案されたベンチュ
リノズルの１例を示す断面図、第６図は第５図の場合の
圧力、温度を説明するための断面図、第７図は本発明の
実施例を示ずベンチュリノズルの断面図、第８図は第７
図における液深を説明するための断面図、第９図は第８
図の場合の段数と温度との関係を委す線図、第１Ｏ図、
第１１図、第１２図、第１３図、第１４図、第１５図及
び第１６図は夫々第７図と異なる実施例を示すベンチュ
リノズルの断面図である。 図の主要部分の説明 ２１α・・・上段蒸発室　　２１ｂ・・・下段蒸発室２
ｚ　・・・隔壁　　　　　２６・・底板８５・・・ベン
チュリノズル ３６・・・堰　　　　　　３８・・・喉部３９・・・壁
　　　　　　４０・・・ブライン第２図 第３図 Ｗ　（Ｋ９／５ｅｃ） 第４図 第５図 第６図 第７図 ６ 第８図 段　叡　（−） 第１０図 ６ 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 隔壁によって仕切られた複数の蒸発室をもつ多段フラッ
   シュ型造水装置において、凹陥壁の下端からブラインの
   液面下に他端を持つ流れに平行又は斜行する壁を設け、
   かつ底板からブラインの流イｔに対する堰を設けると共
   に、前記壁及び堰によりベンチュリノズルを形成し、同
   ベンチュリノズルの喉部をブラインの数面近くに設置し
   てなるこさを特徴とする多段フラッシュ型造水装置。