JPS59139986A

JPS59139986A - 多段フラツシユ型造水装置

Info

Publication number: JPS59139986A
Application number: JP58015285A
Authority: JP
Inventors: Mitsusato Ogasawara; 小笠原　光聡; Mitsuo Kato; 光雄加藤; Keiji Tanizaki; 桂二谷崎; Kazuo Hattori; 服部　一男; Hideo Iwahashi; 英夫岩橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1984-08-11

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図に基づ
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、ここで加熱されたブライン
は、第１殺滅発室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イ′ムる。

各蒸発室の室内圧力は、第１殺滅発室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せしめられ、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
され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イア、る。

濃縮されたブラインの１部は、最終段蒸発室ＦＬより抜
出されてポンプ（６）によって海水排出ライン０６）よ
りブ（コーダウンされ、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。

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
段のコンデンサにより大部分はラインα８）を経て排出
されるか、１部は補給海水として脱酸素塔（５）を経て
ポンプ（６）に吸入さｔＬ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（１０）から供給さ
れる加熱蒸気によって加熱昇温される。この加熱蒸気は
ブラインによって冷却されて復水となり、復水ライン０
４）から排出される。

次に、ブライン加熱器（３）において加熱昇温されだ海
水は、第１殺滅発室Ｆ１に導入され、前述のとさく各段
の蒸発室を流過して最終段蒸発室ＦＬに至る。なお、０
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（２１ｄ）と下段の蒸発室（２
１１５）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）か下段の蒸発
室（２１１！Ｉ）下部に設置されたフラッシュ機構１２
４Ｊ内に流入し、さらにフラッシュ機構上部の開口部（
２５）から流出した後、蒸発室（２１１！ｌ）に流入す
る。

このような（４造において、下段蒸発室（２１ｈ）内に
流入したブラインは、前段蒸発室（２１ａ）よりも圧力
が低下するため、フラッシュ機構１２４）内でフラッシ
ュ蒸発し、未蒸発ブラインは蒸発室（２１／’）の底板
（２６）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（
２１ｂ）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
のミストを捕集、除去された後、蒸発室底板（２Ｇ）の
上を流イ１．でいるブライン（４０）の温度よりも低温
の循環ブラインが、内部を流れている伝熱管（２８）が
配置されているコンデンサ室（２９）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吉、ブライン流量を調節す
る必要があり、これは絞り機構Ｉ２３）内に配置されて
いる段間絞りオリフィス板（３０）及びフラッシュ機構
（２４Ｊ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（３υ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ｔＬるＯところで最近の多段フラッシュ型造水装置としては、広
範囲の負荷変動運転、例えば定常時の６５〜１３０％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
・匠来は大きな負荷変動ごとに段間差圧（各蒸発室間の
圧力差）、ブライン流量に見合うよう段ＩＨ］絞り機ａ
（第２図のオリフィス板（３０）　）を手動調節して対
処していた。しかしこの方法は運転上きわめて煩雑てあ
り、また連続調節を行なうために外部調整機構を設置す
る例もあったか、コスト的に篩価なものになる欠点があ
った。

従来の多段フラッシュ型造水装置の１つの欠点は、負荷
変動に対する股間絞り機構の手動調整にあった。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が低下し、ついに
はその液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Ｉｉｖ＃）がおこ
り、流体が圧縮性を帯びてくる。このとき気体の比体積
は’ｔ＆体の比体積に比べて著しく太きいため、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の流速の方
が一般に大きく、気液二相間相対速贋が存在しない時よ
り気体の占める流路断面積比（ボイド体積比又はボイド
率）は小さくなる。従って、流速が増大し、流路の抵抗
が増加するため、１次側（！：２次側きの間の圧力差如
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次側の圧力変動が、１次側の圧力に影響し
ない状態になる。一方、第４図に示すよウナヘンチュリ
ノズルを用いてもベンチュリノズルの縮流部で流体は加
速されるため減圧し、それに伴い沸騰がおこる。沸騰か
おこっで蒸気が発生すると、前述のように加速的に減圧
と沸騰が促進されることになる。このような過程で流れ
る蒸気の圧縮性は無視できなくなり、喉部で流速が音速
となる臨界状態吉なる。

このような状態、すなわち臨界状態では、頭の流量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△ＰＯ−Ｐ。

−Ｐ、（！：の間に次式が成立する。

Ｗ二αＡＦ「四重）７ここでＷ：重量流量　（ｌＴｇ／　ｓ　ｅ　ｃ　）ｇ：重力加
速度　（７７１，／５２）Ｐｏニー次側圧力　（ｋｇ　／　ｍ、’　）Ｐｏニー次
側飽和圧力　（ｋｇ／　ｍ’）α：係数　（−）ｌ：比重量　（”９７　ｍ’）Ａ：流路面７１責（ｍ’　）第３図に日本機械学会論文集、３９　（８１９）　９６
２（１９７７）の報告しているデータを引用して示す。

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）を使用し、１次側圧力５ｋｇ／ＣＩ＋
！、２次側圧力１　ｋｇ　／ＣＪ　　て、温度１０５°
Ｃの飽オロ水を使用して行なっている。

第３図の結果では、流量と圧力の関係は次式で示さイす
る。

ｗ　＝　０．０１６３　ＪＸフ以上のように、飽和状態の散体を臨界圧力以下で管路か
ら放出（すると、液流量は１次側圧力Ｐ。のみに依存し
、２次側圧力Ｐ２の影響を受けない。

ところで従来文献て報告さイｔているベンチュリノズル
の臨界圧力比（臨界状態となる一次側圧力と二次側圧力
比）は、０．８〜０．８８．Ｔｈなっている。

多段フラッシュ型造水装置の段間の圧力比は、段数フラ
ッシュレンジにより変わるか、場合によっては０．９程
度となり、臨界状態にならないこともある。

そこでそのような設計条件の多段フラッシュ型造水装置
において、ベンチュリノズルを用いて臨界状態で運転す
るためには、前記段間圧力比よりも臨界圧力比が大きい
状態（臨界状態になりやすい）にすることが必要であっ
た。

多段フラッシュ型造水装置で、過飽和水であるブライン
をベンチュリノズルを介して流して臨界状態にすること
を利用するためには、臨界状態をおこりやすく（臨界圧
力比を大きくする）する必要がある。ベンチュリノズル
の臨界状態の発生機構は第５図に示すものか考えられる
。

これを詳細に観察すると、喉部近傍で気泡の発生のおく
れが存在することか知られており、このような気泡の発
生によってチョークか生ずる。臨界状態の発生機構を考
えると、ベンチュリノズルで臨界状態をおこしやすくす
るためには、縮流部で沸騰をおこしやすくするだめの核
となるものを入ｔＬれは良いことか分かる。この核の発
生のためには、ベンチュリノズルの縮流部あるいは喉部
に正負の２つの′”電極を入れてブラインを′酸気分解
し、水素と酸素の気泡をつくる方法か提案さイ］、てい
る。

本発明はこの考え方を、例えば多段フラッシュ型造水装
置に適用しようとするものである。然るにこれを多段フ
ラッシュ型造水装置に適用しようとする場合には、流路
１」が広いこと、ブライン流速が早いことの理由で若干
の工夫か必要であるＯその１方法は第６図及び第７図に
示されるごとく、多数の対電極を底板を貫通して並立す
るものである。次の方法は第８図に示すごとく缶体を一
方の電極とし、他極を底板を貫通して、ベンチュリ板と
対向させる方法であり、缶体側をアースするのが好まし
い。

第９図は第８図と逆の位置に電極例を設置したものであ
るが、これにより底板に量子１を作らなくてすみ、また
電極のリード線を、缶体の適当な位置からまとめて引き
出すことができる。さらに第１０図、第１１図にこれら
の電極（３９）を櫛歯状などに配列した図を示す。この
外にも本発明の趣旨を逸脱しない範囲で多くの変形があ
り得る。

また後述のごとく、本装置から発生する酸素、水素およ
び塩素カスなど量は少ないが、缶体ならびに、特に絞り
機構付近にはこれらに対する防食装置を付しておく方が
得策である。さらに電極は速度の早い水流中に設置され
るので、流動抵抗による変形や、カルマン渦などによる
振動の防止を図る構造とする必要があるが、それは本発
明の趣旨ではないので省略する。

本発明は蒸発室の隔壁下部の底板近傍にベンチユリノズ
ル式の絞り機構を備え、同ベンチュリノズルの縮流部あ
るいは喉部の位置に正吉負の電極を設けると共に、ブラ
インを電気分解させて水素および酸素を発生させる機構
を有す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杏、本発明
の実施例を示す多段フラッシュ型造水装置を第６図及び
第７図に示す。第６図及び第７図において、蒸発室底板
（２Ｇ）にベンチュリノズルの縮少部あるいは喉部（３
８）に対する位置から正吉負の電極（３９）を出す構造
とする。そして正負の電圧は系外の直流′電源（４υか
ら負荷する。また第８図及び第９図の（４２）は絶縁材
である。

次に作用を説明するさ、ペンチ１１月桐は、第２図で示
す絞り機構Ｕ３）及びフラッシュ機ｍ　Ｃ２４Ｊの代り
に設置している。そして第６図および第７図の構造にお
いて、上段の蒸発室（２１のを流出するブライン、すな
わちベンチュリ（３５１の流入ブライン（＝ＩＯ）は、
蒸発室（２１ｄ）でフラッシュ蒸発して飽和状態になっ
ており、ベンチュリ０５）の断面積最小の喉部（３８）
通過後臨界状態となり、臨界圧力以下に保持されている
下段蒸発室（２１ｂ）へ流入してここでフラッシュ蒸発
する。

この蒸発室（２１ｈ）の底部（２Ｇ）に蒸発促進装置を
設置していない空設の場合には、ベンチュ’）　Ｇ３５
）通過後の噴流のうち表層は蒸発に寄与するが、底層は
フラッシュ蒸発に有効ではなく、高温のまま次の蒸発室
へ流出するため、所謂非平衡温度差が大きくなり、蒸発
効率が悪くなるため、一般には蒸発促進装置を底部（２
６）に設置する。第６図に示す実施例では、堰（３７）
を使用した一例を示している。

さらに、ベンチュリノズルの縮流部あるいは喉部に対す
る位置で、′電気分解による水素あるいは酸素の気泡が
発生ずるため、これを沸騰の核とすることかできる。こ
の沸騰の核のために、ベンチュリノズルの縮流部ての圧
力損失は大きくなり、沸騰は促進される。

このようにして蒸気の発生量が増えて蒸気流速は大きく
なり、その圧縮性が無視てきなくなる。

一般に気体の流速か速くなると、ベンチュリノズルの喉
部で流速が音速になる臨界状悪さなることが知られてお
り、本発明の多段フラッシュ型造水装置のベンチュリノ
ズルにおいても、同様の臨界状態をつくることか可能き
なる。

ベンチュリノズルの縮流部あるいは喉部の位置で電気分
解による気泡を発生させるため、縮流部における圧力損
失を従来の場合に比べて大きくすることができる。この
ため、ベンチュリノズル内の静圧が下がり減圧沸騰かお
こる。減圧沸騰のため蒸気が発生ずると、圧力損失かさ
らにおこり、静圧か下がり減圧沸騰は促進される過程か
続く。

従って、ベンチュリノズルの縮流部あるいは喉部で電気
分解による気泡を発生させ、減圧沸騰を起こし易くする
本発明の装置では、従来の装置と比べて臨界状態を形成
しやすくすることが可能となる。なお、電気分解による
気泡は蒸発の核とするものであり、′電気分解の際の電
力の消費は非常に少ない。

【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３図は
従来のベンチュリノズルを使用した場合の圧力吉流量吉
の関係を示す線図、第４図は第３図に用いるベンチュリ
ノズルの側断面図、第５図は従来のベンチュリノズルの
臨界状態の発生機構のブロック図、第６図は本発明の実
施例を示す遣水装置の蒸発室の内部を示す斜視図、第７
図は第６図におけるベンチュリノズルの正面図、第８図
及び第９図は夫々第７図と異なる実施例を示すベンチュ
リノズルの正面図、第１０図及び第１１図は夫々電極を
櫛歯状とした場合の斜視図である。図の主要部分の説明２１α　・・・上段の蒸発室　２１／）・・・下段の蒸
発室２２・・・隔壁　　　　　　２３・・・絞り機構２
４・・・フラッシュ機構　２６・・・底板３５・・・ベ
ンチュリ　　　３８・・・喉部３９・・・正と負の電極
　　４０・・・　ブライン４１・・直流電源第２図第３図ＷＦ９／ｓｅυ 第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

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、同隔壁下部の底板近傍にベン
チュリノズル式の絞り機構を備え、同ベンチュリノズル
の縮流部あるいは喉部の位置に正古負の電極を設け、ブ
ラインを酸気分解させて水素および酸素を発生さぜる・
膿構を有することを特徴とする多段フラッシュ型造水装
置。