JPS59164895A - 弓形じやま板付き高性能多管式熱交換器 - Google Patents

弓形じやま板付き高性能多管式熱交換器

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JPS59164895A
JPS59164895A JP59035481A JP3548184A JPS59164895A JP S59164895 A JPS59164895 A JP S59164895A JP 59035481 A JP59035481 A JP 59035481A JP 3548184 A JP3548184 A JP 3548184A JP S59164895 A JPS59164895 A JP S59164895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
shell
tube
tube heat
tubes
Prior art date
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Pending
Application number
JP59035481A
Other languages
English (en)
Inventor
デイヴイツド・エフ・ギアリ−
カテリ−ヌ・ケ−・フラム
フランク・テ−・モリソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baltimore Aircoil Co Inc
Original Assignee
Baltimore Aircoil Co Inc
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Publication date
Application filed by Baltimore Aircoil Co Inc filed Critical Baltimore Aircoil Co Inc
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (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。

Description

【発明の詳細な説明】 多管式熱交換器の熱伝導係数を向上するため、これまで
いくつかの方法が使用されてきた。簡単にいうと、これ
らの諸方法は、1)代表的な多管式熱交換器における流
速の増大および圧力低下の増大、2)みそ付き管(f 
jutedtube )の使用のような多管式熱交換器
における伝熱面積の増大、3)熱伝導強化のだめ極端に
狭い流路を利用するプレート・フレーム型(plate
 and frame ’)熱交換器のように多管成熱
交換器とは全く異るタイプの熱交換器の使用、によるも
のであった。このように、自業者は占有空間が少くてす
みおよび/またはその多管式熱交換器における流体の広
い流速範囲における高総括伝熱係数を低圧力損失ととも
に実現させる、よシコンパクトな設計の多管式熱交換器
を求め続けている。
本発明は高性能の多管式熱交換器および該多管式熱交換
器において低圧力損失および低流量において高総括伝熱
係数を得る方法に関するものであり、この多管式熱交換
器はその胴(shell )内の管群の線に沿って18
0″′ではない角度、好ましくは約900のようなより
小さい角度で順次に方向づけされた弓形の胴側じやま板
を利用する。まだこの胴内流体の流れの方向に沿って1
80°よりも小さい角度に順次隣接配置されている弓形
じゃま板をもつ多管式熱交換器において溝付き(’fl
uted )または波=形の(’c’、orr’uga
te、d )  管群を使用すると、総括伝熱係数は(
、)胴側じゃま板のない溝付き管群および(b) 18
0°ではない胴体側弓形じゃま板(、segment、
al baffle )  をもつ平滑な管群の使用に
よって得られる改良の和から期待されるよりもはるかに
多く改良されることが分かった。すなわち、18o0c
 に弓形じゃま板をつけた熱交換器よシも上記(a)ま
だは(b)のどちらか−芳を使用する場合、総括伝熱係
数UoまたはKの所定の改良が期待される。
しかし、(a)と(b)との両方を同時に使用する場合
、Kについての得られる改良は(a)と(b)との個別
の改良の和よりも大きいことは予期しない発見であった
すなわち、本発明の目的は、多管式熱交換器の胴内の流
体の流れ方向に沿ってたがいに隣接して180°よりも
小さい角度で方向づけされる胴側弓形じゃま板をその中
にもつ多管式熱交換器の使用による多管式熱交換器内の
低圧力損失および低流体速度における高総括伝熱係数を
得ることにある。
さらに本発明の目的は、弓形のじゃま板を利用し、また
よシ良い伝熱緒特性のための溝付き管群をその中に有す
る高性能多管式熱交換器を提供することにある。
さらに本発明の目的は、管支持じゃま板の一司囲すき間
許容量(peri’phe、ral clearan’
cetolerances 、)  に基因して起こる
管の振動を除去捷たは低減した熱交換器を提供すること
である。
本発明をさらによく説明するだめに第1図、第2図およ
び第3図を用いる。
第1図および第2図には代表的な多管式熱交換器の中心
部分が示されている。胴末端密閉用の代表的なフランジ
、入口および出口配管部および管シートまたは管末端壁
はこの図に示されないが、当業者にはよく知られている
。この熱交換器は切断図に示されるように、その中に複
数個の溝付き管3を有するハウジングまたは胴部2から
なる。これらの管は典型的な空間パターンでこの熱交換
器内へ配置でき、管の数およびサイズは使用しようとす
る熱交換器のタイプによって変わるものであ  4る。
冷却されるべき流体まだは物質は、必ずしもそうである
必要はないが、熱交換器1の胴2内を一方向に流れ、一
方、管3内の熱交換を行う流体は逆方向へ流れる。また
管3は各管の末端8を除いて実質的にその長さ全部にわ
たって連続して溝9をつけられており、各管の末端8で
は管の表面は滑らかであシ、外側胴体部分10から金管
末端の外側を密閉ないし密封するだめの管端における固
有の密封まだは分離している管末端壁への管端の取付け
が可能となる。
この多管式熱交換器1の内部には複数の弓形じゃま板4
,5,6.および7がある。これらのじゃま板は第3図
に示すように90’から約340°までの弧をもっ欠円
の形である。
これらのじゃま板は、隣接するじゃま板同志が゛たがい
に180’よシも小さい角度で方向づけされるようにし
て熱交換器1の中へ設置される。これらのじゃま板は熱
交換器内に取付けられる複数個の管3に適合するように
孔がつけられており、とのじや差板の方向に流れる流体
にたいして壁となって回転流または回転流と波動流パタ
ーンの組合わせを生じさせて、じゃま板の位置の管の外
側の流体の流れを妨げる。
第2図から分かるように、胴2内を流れる流体がつる巻
き捷たはうす巻きの(helicalspiral )
  形状(15に示すような)を形成して流れるように
、複数のそらせ板4乃至7はだがいに90°の角度の方
向にとりつけられる。つる巻き状の流れ15の形成に加
えてこの流体の一部はまた波状波動パターン(16に示
されるような)で流れ、とのタイプの多管式熱交換器に
高伝熱効・率をもたらすのはこの波状波動パターンとつ
る巻き流パターンとの組み合わせである。
このし・やま板は、たとえは、好ましくはこの中を流れ
る流体−にたいして非腐食性の金属または他の材料のよ
うないかなる材料からでも作製できる。
第2図ではじゃま板がたがいに方向づけされる角度は9
0°として示され、実質的に90゜が好ましい角度では
ある示、当業者は従来のじや1板における180°より
も小さいどのような角度でも良いことを理解されよう。
第2図には90°という特定の角度が示されているか、
これはじゃま板4の直径線の延長である直径線60また
は第3図に示される型のじゃ1板の弦線63を角度の一
辺とし、これに隣接するじゃ1板の直径捷たは弦線(線
61として示される)を−辺とするときの角度であり、
その差のねじれ角度が90°であることが分かる。この
関係はそらせ板5と6についても同様であり、隣接じゃ
1板の直径の延長から得られた角度もまた900である
多管式熱交換器中でこれらのじゃま板はその中を通過す
るどの流体についても自然なつる巻き状および波状流路
を形成させるような間隔をとつそ配置される。。これら
のじゃま板は、じや1板または胴の直径の少くとも0,
7倍であるが胴の直径の6,0倍をこえない距離だけ離
して配置されなければならずまだそこを通過する流体の
つる巻き状および波状パターンの形成が全く困難となる
ほど接近させるかまだは極端に遠く離すことはできない
これらのじゃま板は胴への取付は舎容易にするだめの外
方直径すき壕を有する。しかしながら、このじゃま板は
胴の内壁へ物理的に取り付けられるのではなく、管群に
並行な棒 −(図示しそない)によって軸方向の位置に
保持される点に注意されなければならない。それゆえ、
とのじゃま板はこのすきまの許容度に基因して胴内で振
動する可能性があると考えられる。さらに、180°の
ね、じれ位置における弓形じゃま板は他のいかなる方向
におけるものよりも弓形あ直線切断側に垂直な方向にお
いてより大きな距離にわたっての撮動が起こり得ること
について留意するこ゛とが重要である。しだがって、そ
れぞれの次のじゃま  ′板を180°ではなくて90
°の方向に位置させることにより、この組立て8中で交
互のじゃま板支持での直線縁の方向による振動が防止さ
れる。
第3図には270°の角度の弓形じゃま板が示されてい
るか、このじゃま板角度は論理的には約90°から最高
3400までに変化させてもよく、流体の相対的な諸性
質および物質移動速度に依存して良好な熱移動結果がや
はり得られる。
上記の記述は本発明の説明のだめのものであって、それ
を制限するつもりのものではない。たとえば、本発明は
単一、二重、三重、または任意の多重のじ−やま板構成
要素のよう々いかなる範ちゆ、うのタイプにだいする考
察をも含むものである。本発明に帰する他の諸実施態様
も可能であり、これらの諸実施態様は特許請求の範囲に
含まれることを当業者は理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図はその中に弓形じゃま板をもつ代表的な多管式熱
交換器の切断図であシ、第2図は多管式熱交換器の個別
の管のないし・や、土板および胴体の同じく切断図であ
る。第3図は代表的な270°の弓形じゃま板張角度を
もつ他の実施態様のじゃま板である。 1  ・・一般的な多管式熱交換器の中心部2・・・・
胴部 3・・・・管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 a)  外側の胴; b)該胴内の複数の管; C)一連の弓形じゃま板1これらのじゃ1板は管をとり
    巻き、管のまわりの流体の流れを妨たけ、じゃま板は互
    に隣り合っており隣りのしゃ1板にたいして方向が18
    0゜以下の角度である、           3より
    成ることを特徴とする多管式熱交換器。 2 各隣接じゃま板の一方からの角度は実質的に900
    である特許請求の範囲第1項に記載の多管式熱交換器。 3 管が実質的に溝付きの管である特許請求の範囲第1
    項に記載の多管式熱交換器。 4 じや1板が管外の胴内流域において波動および回転
    つる巻き流の組み合わせを生じさせるものである特許請
    求の範囲第1項に記載の多管式熱交換器。 5 じやま板は弓形であり、またこのじゃま板の直径の
    少くともQ、 7倍ではあるがこのじゃま板の直径の6
    倍よりも大きくない距離だけ離して配置されている特許
    請求の範囲第1項に記載の多管式熱交換器。 6 弓形のじゃ1板が90°から340°までの弧角度
    を有するものである特許請求の範囲第1項に記載の多管
    式熱交換器。
JP59035481A 1983-02-28 1984-02-28 弓形じやま板付き高性能多管式熱交換器 Pending JPS59164895A (ja)

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JP (1) JPS59164895A (ja)
AT (1) ATE30769T1 (ja)
AU (1) AU562526B2 (ja)
BR (1) BR8304340A (ja)
CA (1) CA1218357A (ja)
DE (1) DE3467399D1 (ja)
DK (1) DK157707C (ja)
GR (1) GR79819B (ja)
IE (1) IE55000B1 (ja)
MX (1) MX158862A (ja)
NZ (1) NZ207208A (ja)
ZA (1) ZA841421B (ja)

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