JPS5918383A - 直接液−液接触式熱交換器 - Google Patents
直接液−液接触式熱交換器Info
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- JPS5918383A JPS5918383A JP12566282A JP12566282A JPS5918383A JP S5918383 A JPS5918383 A JP S5918383A JP 12566282 A JP12566282 A JP 12566282A JP 12566282 A JP12566282 A JP 12566282A JP S5918383 A JPS5918383 A JP S5918383A
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- media
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
- F28C3/04—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media both being liquids
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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】
本発明は地熱および排熱利用の発電プラントなどに用い
られる直接液−液接触式熱交換器に関するものである。
られる直接液−液接触式熱交換器に関するものである。
従来のこの種熱交換器には容積形並行流方式、容積形対
向流方式および表面接触形方式があシ、これらの熱交換
器は第1図ないし第3図に示すとおりである。すなわち
第1図の容積形並行流方式のものは、高温熱媒体Cの流
入口1aと熱交換後の熱媒高温体Fの流出口ICおよび
低沸点媒体側Eの排出口1bi有する容器1内に低沸点
媒体りの噴出枝管2を設けると共に、任意数の仕切板4
を並行に設置した構成からなる。
向流方式および表面接触形方式があシ、これらの熱交換
器は第1図ないし第3図に示すとおりである。すなわち
第1図の容積形並行流方式のものは、高温熱媒体Cの流
入口1aと熱交換後の熱媒高温体Fの流出口ICおよび
低沸点媒体側Eの排出口1bi有する容器1内に低沸点
媒体りの噴出枝管2を設けると共に、任意数の仕切板4
を並行に設置した構成からなる。
高温媒体流入口1aから容器IA内に流入した力I]熱
側の熱媒体Cは前記噴出枝管2の間を流通し、仕切板4
により形成された全問6で熱交換された後に高温熱媒体
Fとなって流出口ICから排出される。一方、被加熱側
の低沸点媒体りは噴出枝管2の噴出孔3よシ空間6へ噴
出され、この噴出された低沸点媒体りは高温熱媒体Cと
熱交換し、液体から気体へ相変化して蒸気/1815と
なる。この蒸気泡5は空間6中で合体しながら上昇して
液面を離脱して低沸点媒体蒸気Eとして排出口1bよシ
排出される。上記のように仕切板4を設けることにより
、蒸気泡5の合体はその合体範囲および大きさが制約さ
れるため、容器IA内における気泡の片寄りは減少して
均一な密度分布となるから、渦の発生および流れの片、
lを防止して性能の向上をはかることができる。
側の熱媒体Cは前記噴出枝管2の間を流通し、仕切板4
により形成された全問6で熱交換された後に高温熱媒体
Fとなって流出口ICから排出される。一方、被加熱側
の低沸点媒体りは噴出枝管2の噴出孔3よシ空間6へ噴
出され、この噴出された低沸点媒体りは高温熱媒体Cと
熱交換し、液体から気体へ相変化して蒸気/1815と
なる。この蒸気泡5は空間6中で合体しながら上昇して
液面を離脱して低沸点媒体蒸気Eとして排出口1bよシ
排出される。上記のように仕切板4を設けることにより
、蒸気泡5の合体はその合体範囲および大きさが制約さ
れるため、容器IA内における気泡の片寄りは減少して
均一な密度分布となるから、渦の発生および流れの片、
lを防止して性能の向上をはかることができる。
ところが、上述した並行上昇流による熱交換方式では、
低沸点媒体の発生蒸気によシ高温熱媒体を気泡ポンプと
して自然循環させると、ポンプ動力としての消費電力は
少なくてよいが、前記両媒体を強制循環させれば、特に
低沸点媒体側のノズル部における圧力損失が大きいため
、サイクル内での所要動力は大きくなるなどの問題があ
る。
低沸点媒体の発生蒸気によシ高温熱媒体を気泡ポンプと
して自然循環させると、ポンプ動力としての消費電力は
少なくてよいが、前記両媒体を強制循環させれば、特に
低沸点媒体側のノズル部における圧力損失が大きいため
、サイクル内での所要動力は大きくなるなどの問題があ
る。
また低沸点媒体をノズルで初期微粒化する際に、そのノ
ズル部の構造を検討する必要がある。すなわちノズル部
の構造の如何によシ低沸点媒体液滴の分散状態が異なシ
、仕切板4で区切られた各熱交換要素内で伝熱面積を有
効に利用することができない欠点がある。
ズル部の構造を検討する必要がある。すなわちノズル部
の構造の如何によシ低沸点媒体液滴の分散状態が異なシ
、仕切板4で区切られた各熱交換要素内で伝熱面積を有
効に利用することができない欠点がある。
また熱媒体の温度条件および蒸気長(ノズル出口から熱
媒体の自由液面までの距離)の決定の仕方によシ、蒸発
器としての作@に関し問題がある。
媒体の自由液面までの距離)の決定の仕方によシ、蒸発
器としての作@に関し問題がある。
例えば熱媒体の温度が低く、蒸発長が小さい場合には、
低沸点媒体が完全に沸騰しないで未沸騰分の低沸点媒体
液滴を含んだ状態となり、容器内における液−液の分離
および気液分離が困難である。
低沸点媒体が完全に沸騰しないで未沸騰分の低沸点媒体
液滴を含んだ状態となり、容器内における液−液の分離
および気液分離が困難である。
さらに二媒体の組合せによっては小過熱度の条件である
と、二媒体がある程度溶解してエマルジョン化する可能
性があるので、本熱交換方式は液−液分、IIに関して
不適格である。逆に熱媒体の温度が高く、蒸発長が大き
い場合には、発生する低沸点媒体蒸気が町なシ過熱され
て熱分解すると共に、不活性ガスを発生する恐れがち嗜
5゜したがって、強制循環方式で二媒体が並行上昇流に
よる熱交換を行うことは、ある限られた運転条件のもと
で、しかも圧力損失の少ない機構のノズルによシ低沸点
媒体の初期微粒化をはかシ、熱媒体容積を有効に利用し
なければ、高い熱交換要素内うろことはそれ程期待でき
ない。
と、二媒体がある程度溶解してエマルジョン化する可能
性があるので、本熱交換方式は液−液分、IIに関して
不適格である。逆に熱媒体の温度が高く、蒸発長が大き
い場合には、発生する低沸点媒体蒸気が町なシ過熱され
て熱分解すると共に、不活性ガスを発生する恐れがち嗜
5゜したがって、強制循環方式で二媒体が並行上昇流に
よる熱交換を行うことは、ある限られた運転条件のもと
で、しかも圧力損失の少ない機構のノズルによシ低沸点
媒体の初期微粒化をはかシ、熱媒体容積を有効に利用し
なければ、高い熱交換要素内うろことはそれ程期待でき
ない。
一方、第2図に示す容積形対流方式のものは、温水への
流入口6と流出口9およびイソブタンBの流入口10と
流出口13を有する容器IB内に複数個の流路6を形成
する仕切板4、複数個のノズル8を有する温水分配室7
および複数個のノズル12を有するイソブタン分配室1
1を設けた構造からなシ、温水Aは流入口6、分配室7
およびノズル8を経て流路6内に流入して下降する。一
方、イソブタンBは流入口10%分配室11およびノズ
ル12を経て流路6内に流入して上昇する。
流入口6と流出口9およびイソブタンBの流入口10と
流出口13を有する容器IB内に複数個の流路6を形成
する仕切板4、複数個のノズル8を有する温水分配室7
および複数個のノズル12を有するイソブタン分配室1
1を設けた構造からなシ、温水Aは流入口6、分配室7
およびノズル8を経て流路6内に流入して下降する。一
方、イソブタンBは流入口10%分配室11およびノズ
ル12を経て流路6内に流入して上昇する。
このように温水AとイソブタンBは流路6内を対向的に
流通して熱交換を行い、水滴のかだまシを生ずることが
ないから、熱交換器の性能低下を防止することができる
ので、小形化をはかシ、発電システムなどに適用可能で
ある。
流通して熱交換を行い、水滴のかだまシを生ずることが
ないから、熱交換器の性能低下を防止することができる
ので、小形化をはかシ、発電システムなどに適用可能で
ある。
しかし、上述の対向流熱交換方式では、第1図に示す並
行流方式のものと同様に仕切板4で仕切られた流路、す
なわち一つの熱交換要素について考察すると種々の問題
点がある。列えは熱交換後の液−液分離まで考えると、
二媒体の比重差を利用した予熱器として使用する際には
問題はない。
行流方式のものと同様に仕切板4で仕切られた流路、す
なわち一つの熱交換要素について考察すると種々の問題
点がある。列えは熱交換後の液−液分離まで考えると、
二媒体の比重差を利用した予熱器として使用する際には
問題はない。
ところが、蒸発器として上述した対同流方式を採用する
と、低沸点媒体であるイソブタンBを容器IBの流入口
10、供給室11およびノズル12を経て流路6内に上
向きに流入する際に、温水Aは流入口6、供給室7およ
びノズル8を経て流路6内に丁向きに流入するので、流
路6内でイソブタンBが液相から気相へ相変化すること
によりボイドを発生する。このため温水の流れ方向とイ
ソブタン蒸気の発生による流れ方向との相違から不安定
な流動を生ずるようになる。
と、低沸点媒体であるイソブタンBを容器IBの流入口
10、供給室11およびノズル12を経て流路6内に上
向きに流入する際に、温水Aは流入口6、供給室7およ
びノズル8を経て流路6内に丁向きに流入するので、流
路6内でイソブタンBが液相から気相へ相変化すること
によりボイドを発生する。このため温水の流れ方向とイ
ソブタン蒸気の発生による流れ方向との相違から不安定
な流動を生ずるようになる。
また対向流方式は並行流方式に比べて二媒体の混合、涜
神作用が激しくなるので、低沸点媒体の発泡は促進され
るが、熱交換容積が大きいときには過熱蒸気を発生し易
くなる欠点がある。また熱交換する二媒体はノズル8.
12によりそれぞれ適宜大きさの液滴に分散されるが、
この際にノズル機構、特に下部のノズル12の圧力損失
全考慮する必要がある。さらに実験条件として、小過熱
度および小蓋気長で二媒体が熱交換を行うと、発生蒸気
による気液分離は容易であるが、二媒体の溶解によるエ
マルジョン化した液−液の分離は困難であシ、未沸騰分
の低沸点媒体液滴の流出は必ず不安定流動を生ずる。
神作用が激しくなるので、低沸点媒体の発泡は促進され
るが、熱交換容積が大きいときには過熱蒸気を発生し易
くなる欠点がある。また熱交換する二媒体はノズル8.
12によりそれぞれ適宜大きさの液滴に分散されるが、
この際にノズル機構、特に下部のノズル12の圧力損失
全考慮する必要がある。さらに実験条件として、小過熱
度および小蓋気長で二媒体が熱交換を行うと、発生蒸気
による気液分離は容易であるが、二媒体の溶解によるエ
マルジョン化した液−液の分離は困難であシ、未沸騰分
の低沸点媒体液滴の流出は必ず不安定流動を生ずる。
上記のような現象を考慮すると、対向流方式の熱交換器
は、低沸点媒体の相変化を伴わない予熱器としては液−
液分離を含めても非常に有用であるが、相変化を伴う蒸
発器として考えた場合には、熱交換後の低沸点媒体蒸気
および未沸点液滴の分離機構として、イソブタンBが流
出口13から流出した後に数段の気液分離器を設ける必
要があるので、実際には熱交換器が小形化されても、そ
の補機類に手間がかかるなどの欠点がある。
は、低沸点媒体の相変化を伴わない予熱器としては液−
液分離を含めても非常に有用であるが、相変化を伴う蒸
発器として考えた場合には、熱交換後の低沸点媒体蒸気
および未沸点液滴の分離機構として、イソブタンBが流
出口13から流出した後に数段の気液分離器を設ける必
要があるので、実際には熱交換器が小形化されても、そ
の補機類に手間がかかるなどの欠点がある。
さらに第3図に示す従来の表面接触方式の熱交換器は、
容器lc内に高温熱媒体槽1゛4および低沸点媒体ノズ
ル16を複数組設けた構造がらなシ、高温熱媒体槽14
内に溜められた高温熱媒体15の自由表面上に、ノズル
16から低沸点媒l71i:17を微細化して噴射する
ことにょシ、高温熱媒体槽14内で二媒体が熱交換する
。この際、壺騰し蒸発した低沸点媒体蒸気Eは、容器l
c内の空間を上昇して外部へ流出する。このように高温
熱媒体15の自由表面上で二媒体が直接に接触する場合
には、低沸点媒体が余分に熱交換されるから、過熱蒸気
が発生する恐れはない。すなわち低沸点媒体は液体から
蒸気へ相変化し、飽和蒸気温度例近い状態で流出する。
容器lc内に高温熱媒体槽1゛4および低沸点媒体ノズ
ル16を複数組設けた構造がらなシ、高温熱媒体槽14
内に溜められた高温熱媒体15の自由表面上に、ノズル
16から低沸点媒l71i:17を微細化して噴射する
ことにょシ、高温熱媒体槽14内で二媒体が熱交換する
。この際、壺騰し蒸発した低沸点媒体蒸気Eは、容器l
c内の空間を上昇して外部へ流出する。このように高温
熱媒体15の自由表面上で二媒体が直接に接触する場合
には、低沸点媒体が余分に熱交換されるから、過熱蒸気
が発生する恐れはない。すなわち低沸点媒体は液体から
蒸気へ相変化し、飽和蒸気温度例近い状態で流出する。
ところが、表面接触方式の熱交換器は過熱蒸気の発生を
防ぎ、気液分1m機構が容易である長所を有する反面、
次に述べるような短所がある。
防ぎ、気液分1m機構が容易である長所を有する反面、
次に述べるような短所がある。
(1)ある限られた高温熱媒体槽14の自由液面と衝突
する低沸点媒体17の接触面積を増加するため、ノズル
部6で低沸点媒体17をかなシ均一に微粒化する必要が
ある。したがって、ノズル16の構造の工夫はもとよシ
、ノズル16部への刀日圧のために、ポンプ吐出圧を上
昇させる問題があるので、ノズル部における圧力損失が
大きいから、ポンプの所内動力は大きくなる欠点がある
。
する低沸点媒体17の接触面積を増加するため、ノズル
部6で低沸点媒体17をかなシ均一に微粒化する必要が
ある。したがって、ノズル16の構造の工夫はもとよシ
、ノズル16部への刀日圧のために、ポンプ吐出圧を上
昇させる問題があるので、ノズル部における圧力損失が
大きいから、ポンプの所内動力は大きくなる欠点がある
。
(2)高温熱媒体槽14の深さと高温熱媒体15の温・
度との条件により熱交換性能へ大きな影響を与える。例
えば高温熱媒体15の深さに関係なく、高温熱媒体温度
の大きな過熱度の場合には、微細化された低沸点媒体液
滴は、例えば高温金属面をはねまわる水滴と同じような
ライデンフロスト影響を生ずる。すなわち高温熱媒体の
自由液面と回転楕円体状の低沸点媒体液滴とは、薄い蒸
気層を介した膜沸騰による熱伝達が起るので、熱伝達率
が小さい上に二媒体の接触面積も液滴下部のみとなシ、
熱移動量および接触時間は小さい。
度との条件により熱交換性能へ大きな影響を与える。例
えば高温熱媒体15の深さに関係なく、高温熱媒体温度
の大きな過熱度の場合には、微細化された低沸点媒体液
滴は、例えば高温金属面をはねまわる水滴と同じような
ライデンフロスト影響を生ずる。すなわち高温熱媒体の
自由液面と回転楕円体状の低沸点媒体液滴とは、薄い蒸
気層を介した膜沸騰による熱伝達が起るので、熱伝達率
が小さい上に二媒体の接触面積も液滴下部のみとなシ、
熱移動量および接触時間は小さい。
(3)高温熱媒体温度の小さな小過熱度の場合には、1
媒体間の熱交換は核沸騰による現象に支配されるため、
低沸点媒体液滴は蒸気層を形成しないからゆるやかな蒸
気爆発的現象を生ずる。したがって、前記膜沸騰の場合
に比べると、接触面積は層別する傾向があるが、その逆
に接触時間が小さくなるので、熱移動量としてはそれ程
大差はない。これをカバーするため、高温熱媒体槽14
内部を有効に利用しようとする場合、第1図および第2
図に示すような容積形直接熱交換器内へ液滴を分散させ
るよシ至難で、高温熱媒体槽内の高温熱媒体の有効利用
は期待できない。
媒体間の熱交換は核沸騰による現象に支配されるため、
低沸点媒体液滴は蒸気層を形成しないからゆるやかな蒸
気爆発的現象を生ずる。したがって、前記膜沸騰の場合
に比べると、接触面積は層別する傾向があるが、その逆
に接触時間が小さくなるので、熱移動量としてはそれ程
大差はない。これをカバーするため、高温熱媒体槽14
内部を有効に利用しようとする場合、第1図および第2
図に示すような容積形直接熱交換器内へ液滴を分散させ
るよシ至難で、高温熱媒体槽内の高温熱媒体の有効利用
は期待できない。
(4)実機への適用を考えてこれらの一要素をモジュー
ル化すると、高温熱媒体14と低沸点媒体ノズル16を
容器IB内に配置する場合、容器IB内の空間利用が適
切でないため、容積形に比べて直接液−液接触式熱交換
器として期待するような小形化は不可能である。
ル化すると、高温熱媒体14と低沸点媒体ノズル16を
容器IB内に配置する場合、容器IB内の空間利用が適
切でないため、容積形に比べて直接液−液接触式熱交換
器として期待するような小形化は不可能である。
本発明は上記にかんがみ高温熱媒体液と低沸点媒体蒸気
との気液分離を容易にすると共に、前記媒体蒸気の過熱
を防止して熱交換効率の向上をはかることを目的とする
もので、容器内に任意数の平板を多段に設置してじくざ
く状流路を形成し、その最上段の平板上に低沸点媒体と
高温熱媒体を供給し、各段の平板上に前記両媒体を薄膜
状態に流して直接に暎触しながら熱交換させるようにし
たことを特徴とするものである。
との気液分離を容易にすると共に、前記媒体蒸気の過熱
を防止して熱交換効率の向上をはかることを目的とする
もので、容器内に任意数の平板を多段に設置してじくざ
く状流路を形成し、その最上段の平板上に低沸点媒体と
高温熱媒体を供給し、各段の平板上に前記両媒体を薄膜
状態に流して直接に暎触しながら熱交換させるようにし
たことを特徴とするものである。
以下本発明の実施例を図面について説明する。
第4図に示す第1実施例において、18は上、下端に低
沸点媒体蒸気Eの排出口19および熱交換後の高温熱媒
体Fの排出口20を有する容器ζ21a〜21rlは容
器1の両側の内壁に交互に突設されて多段に設置された
傾斜板で、これらの傾斜板21a〜21nによシ容器1
8内にその上部から下部に至るじくざく状流路22が形
成されている。23は容器18内の頂部に設置されたデ
ミスタ、24.25はそれぞれ高温熱媒体Cおよび低沸
点媒体りの供給管で、この両供鮒管24゜25は容器1
8の上部に取付けられている。前記供給管24.25の
先端24a、25aは第5図に示すよりに断面が矩形状
に開口され、容器18内に設けた最上段の傾斜板21a
上に重合するように取付けられている。また傾斜板21
a〜21nには第6図に示すように、液流出防止用カバ
ー21Xと液流出誘導板21yが取付けられている。
沸点媒体蒸気Eの排出口19および熱交換後の高温熱媒
体Fの排出口20を有する容器ζ21a〜21rlは容
器1の両側の内壁に交互に突設されて多段に設置された
傾斜板で、これらの傾斜板21a〜21nによシ容器1
8内にその上部から下部に至るじくざく状流路22が形
成されている。23は容器18内の頂部に設置されたデ
ミスタ、24.25はそれぞれ高温熱媒体Cおよび低沸
点媒体りの供給管で、この両供鮒管24゜25は容器1
8の上部に取付けられている。前記供給管24.25の
先端24a、25aは第5図に示すよりに断面が矩形状
に開口され、容器18内に設けた最上段の傾斜板21a
上に重合するように取付けられている。また傾斜板21
a〜21nには第6図に示すように、液流出防止用カバ
ー21Xと液流出誘導板21yが取付けられている。
次に上記のような構成からなる本実施例の作用について
説明する。
説明する。
高温熱媒体Cおよび低沸点媒体りはそれぞれ供給管24
.25の開口24a、25aから最上段の傾斜板21a
上に薄液膜の状態で供給され、その傾斜板21a上を流
通する過程で両媒体C,Dは直接に接触しながら熱交換
を行う。このような熱交換は下段の各傾斜板21b〜2
1rl上においても同様に行われるため、低沸点媒体り
は完全に沸騰して上記傾斜板21a〜21nの傾斜角を
二層液流の流れ方向を支配する角度に設定することによ
シ、二媒体の薄液膜27の流下速度を上昇させることが
できるため、二媒体の接触時間は短かくなるけれども、
二媒体の混合が促進されるから熱交換性能は向上する。
.25の開口24a、25aから最上段の傾斜板21a
上に薄液膜の状態で供給され、その傾斜板21a上を流
通する過程で両媒体C,Dは直接に接触しながら熱交換
を行う。このような熱交換は下段の各傾斜板21b〜2
1rl上においても同様に行われるため、低沸点媒体り
は完全に沸騰して上記傾斜板21a〜21nの傾斜角を
二層液流の流れ方向を支配する角度に設定することによ
シ、二媒体の薄液膜27の流下速度を上昇させることが
できるため、二媒体の接触時間は短かくなるけれども、
二媒体の混合が促進されるから熱交換性能は向上する。
また傾斜板218〜2111の傾斜効果によシ、熱交換
後の高温熱媒体F中に未沸騰分の低沸点媒体液滴が残留
する心配はなく、二層液流の下部方向への流れは安定で
あるので、従来の容積形の熱交換器に比べると、不安定
流動の発生する恐れはない。
後の高温熱媒体F中に未沸騰分の低沸点媒体液滴が残留
する心配はなく、二層液流の下部方向への流れは安定で
あるので、従来の容積形の熱交換器に比べると、不安定
流動の発生する恐れはない。
また第6図に示すように薄液膜状の二媒体27を直接に
接触させて熱交換を行わせると、容器18内の空間を有
効に利用できるばかシでなく、気液分離が容易であるか
ら別個に気液分離装置を設ける必要はない。さらに供給
口24a、2saは断面矩形状に形成されているため、
圧力損失はそれ程大きくないからポンプは二媒体C,D
を供給する供給口24a、25aの位置までの揚程をも
っていればよく、かっ二媒体C,Dが供給口24a、2
5aよシ流出した後、傾斜板21に沿って自由落下する
から所内勤カは小さくてもよい。
接触させて熱交換を行わせると、容器18内の空間を有
効に利用できるばかシでなく、気液分離が容易であるか
ら別個に気液分離装置を設ける必要はない。さらに供給
口24a、2saは断面矩形状に形成されているため、
圧力損失はそれ程大きくないからポンプは二媒体C,D
を供給する供給口24a、25aの位置までの揚程をも
っていればよく、かっ二媒体C,Dが供給口24a、2
5aよシ流出した後、傾斜板21に沿って自由落下する
から所内勤カは小さくてもよい。
そして供給される二媒体C,Dは小流量で十分に薄液膜
27を形成し、かつ比重の大きな低沸点媒体Df:、上
部から、高温熱媒体Cを下部からそれぞれ供給すること
によシ、二媒体C,Dの混合を促進させることができる
。このため二媒体C,DはIn接に接触して熱交換を行
い、多段の傾斜板21a〜2111上を薄液膜状態27
で流通しながら低沸点媒体りは完全に沸騰するので、最
下段の傾斜板21nを流通した高温熱媒体Cは未沸騰液
滴を含まない状、態で排出される。
27を形成し、かつ比重の大きな低沸点媒体Df:、上
部から、高温熱媒体Cを下部からそれぞれ供給すること
によシ、二媒体C,Dの混合を促進させることができる
。このため二媒体C,DはIn接に接触して熱交換を行
い、多段の傾斜板21a〜2111上を薄液膜状態27
で流通しながら低沸点媒体りは完全に沸騰するので、最
下段の傾斜板21nを流通した高温熱媒体Cは未沸騰液
滴を含まない状、態で排出される。
次に薄液膜の二媒体の熱光換状態を第7図について説明
する。
する。
第7図(→に示すように二媒体C,Dは供給口24a、
25bから流出し、最初は二層状態を保つているが、徐
々に二媒体C,Dの比重差により混合が進行し、その液
−液界面上で気泡26の巻き込みによる発泡が始まる。
25bから流出し、最初は二層状態を保つているが、徐
々に二媒体C,Dの比重差により混合が進行し、その液
−液界面上で気泡26の巻き込みによる発泡が始まる。
そして冷媒内に発生した気泡26は成長し、ついには冷
媒蒸気Eは上部の薄液膜を破って流出し容器内を上昇す
る。この際、上記のような薄液膜27の二層状態での熱
交換方法によれば、第7図(b)に示すように飽和蒸気
温度Tf・に達した冷媒蒸気Eが余分に過熱されること
はないため、蒸気過熱みより低沸点媒体りが熱分解する
心配はない。
媒蒸気Eは上部の薄液膜を破って流出し容器内を上昇す
る。この際、上記のような薄液膜27の二層状態での熱
交換方法によれば、第7図(b)に示すように飽和蒸気
温度Tf・に達した冷媒蒸気Eが余分に過熱されること
はないため、蒸気過熱みより低沸点媒体りが熱分解する
心配はない。
第8図に示す本発明の熱交換器の第2実m例は、各段の
傾斜板を任意数並列に設置してじくざく状流路を複数形
成したものである。すなわち最上段に例えば3個の傾斜
板21a、〜21a3を並列に設置し、これらの傾斜板
21al 〜21a3を下方に第2段目の傾斜板21b
、〜21b、を設け、これより下段も前記と同様に傾斜
板を設置することにより、3個のじくざく流路22a〜
22Cを形成し、かつ最上段の各傾斜板21a、〜21
a、に二媒体C,Dの各供給口24a、25aをそれぞ
れ取付けた構造からなり、その他の構造は第1実施例(
第4図)と同様であるから説明を省略する。このように
構成すれば、容器1内の空間を有効に利用することがで
きるから、第1実施列の熱容器を3台使用する場合にr
ヒヘ゛て容積を大幅に減少することができる利点がある
。
傾斜板を任意数並列に設置してじくざく状流路を複数形
成したものである。すなわち最上段に例えば3個の傾斜
板21a、〜21a3を並列に設置し、これらの傾斜板
21al 〜21a3を下方に第2段目の傾斜板21b
、〜21b、を設け、これより下段も前記と同様に傾斜
板を設置することにより、3個のじくざく流路22a〜
22Cを形成し、かつ最上段の各傾斜板21a、〜21
a、に二媒体C,Dの各供給口24a、25aをそれぞ
れ取付けた構造からなり、その他の構造は第1実施例(
第4図)と同様であるから説明を省略する。このように
構成すれば、容器1内の空間を有効に利用することがで
きるから、第1実施列の熱容器を3台使用する場合にr
ヒヘ゛て容積を大幅に減少することができる利点がある
。
第9図に示す本発明の熱交換器の第3実施例は各段の傾
斜板21a〜21nの各高位側端部上に二媒体供給管2
4.25の供給口24a、25aをそれぞれ設けると共
に、傾斜板21a〜21nの低位側端面には衝突板29
を取付けた構造からなシ、その他の構造は第1実施列と
同様であるから説明を省略する。このように各段毎に一
つの熱交換要素を形成すれば、熱交換距離が短かい範囲
で発泡を開始し、沸騰がほぼ完了するような条件の場合
には、熱交換する二媒体C,Dの流量を増加させること
ができる。したがって本実施例は傾斜板の長さが短かく
ても、低沸点媒体が完全に沸騰する場合に好適であるば
かりでなく、コンパクトとなる利点がある。
斜板21a〜21nの各高位側端部上に二媒体供給管2
4.25の供給口24a、25aをそれぞれ設けると共
に、傾斜板21a〜21nの低位側端面には衝突板29
を取付けた構造からなシ、その他の構造は第1実施列と
同様であるから説明を省略する。このように各段毎に一
つの熱交換要素を形成すれば、熱交換距離が短かい範囲
で発泡を開始し、沸騰がほぼ完了するような条件の場合
には、熱交換する二媒体C,Dの流量を増加させること
ができる。したがって本実施例は傾斜板の長さが短かく
ても、低沸点媒体が完全に沸騰する場合に好適であるば
かりでなく、コンパクトとなる利点がある。
第10図に示す本発明の熱交換器の第4実施列は、容器
48内に設けた最上段に一対の傾斜板” al t
2182を適宜空間30を保って突合せ、この空間30
の直下に第2段目の傾斜板21bを設け、以降はこれと
同様に傾斜板を設置することによシー組のじくざく伏流
22a、22bを形成し、前記傾斜板21al、21a
t上に媒体C1Dをそれぞれ供給するようにしたもので
ある。その他の構造は第4図に示す第1実施例と同様で
あるから説明を省略する。
48内に設けた最上段に一対の傾斜板” al t
2182を適宜空間30を保って突合せ、この空間30
の直下に第2段目の傾斜板21bを設け、以降はこれと
同様に傾斜板を設置することによシー組のじくざく伏流
22a、22bを形成し、前記傾斜板21al、21a
t上に媒体C1Dをそれぞれ供給するようにしたもので
ある。その他の構造は第4図に示す第1実施例と同様で
あるから説明を省略する。
このような構成からなる本実施列では、各媒体C,Dは
第1段目の傾斜板21 al、21 al上を単相流と
して流通し、空間30で互に衝突して混合、沸騰を起し
、ついで第2段目の傾斜板21b上に流下する。以後は
各段の傾斜板21b〜2101〜21n、上を流通し、
未沸騰分の冷媒液を含んだ高温熱媒体Cが薄液膜状態2
7で低沸点媒体と直接々触し、最終的に低沸点媒体りは
完全に沸騰される。このように一対の突合せ傾斜板の空
間で衝突効果を増加させることによシ、熱交換性能の向
上をはかることができる。
第1段目の傾斜板21 al、21 al上を単相流と
して流通し、空間30で互に衝突して混合、沸騰を起し
、ついで第2段目の傾斜板21b上に流下する。以後は
各段の傾斜板21b〜2101〜21n、上を流通し、
未沸騰分の冷媒液を含んだ高温熱媒体Cが薄液膜状態2
7で低沸点媒体と直接々触し、最終的に低沸点媒体りは
完全に沸騰される。このように一対の突合せ傾斜板の空
間で衝突効果を増加させることによシ、熱交換性能の向
上をはかることができる。
次に前記各実施例の傾斜板の形状、特にその表面形状の
効果について説明する。
効果について説明する。
第11図ないし第13図に示す傾斜板21は、波状に形
成したものである。この傾斜板21によれば、その表面
上を流下する二層流の流れを攪拌させて混合を促進する
ため、平板状のものに比べて熱交換率が向上する。なお
第12図および第13図に示す傾斜板は第11図に示す
傾斜板に比べて、流水中に渦を発生し易く、圧力損失は
平板のものに比べて多少増加するけれども、その反面、
熱伝達率は向上する。その理由は、上記波状傾斜板では
、二層状の層流を乱す、効果があバかっ衝突による強制
対流熱伝達音生じて局所的に熱伝達率が上昇するからで
ある。
成したものである。この傾斜板21によれば、その表面
上を流下する二層流の流れを攪拌させて混合を促進する
ため、平板状のものに比べて熱交換率が向上する。なお
第12図および第13図に示す傾斜板は第11図に示す
傾斜板に比べて、流水中に渦を発生し易く、圧力損失は
平板のものに比べて多少増加するけれども、その反面、
熱伝達率は向上する。その理由は、上記波状傾斜板では
、二層状の層流を乱す、効果があバかっ衝突による強制
対流熱伝達音生じて局所的に熱伝達率が上昇するからで
ある。
第14図ないし第17図に示す傾斜板21は、板状体2
1′と、この板状体21’面上に、板状体21/の長手
方向に垂直に設けられた円柱棒31、半割れパイプ32
あるいは三角状棒33とによシ構成したものである。こ
のように構成すれば、直接々触する二層液流は傾斜面上
を安定に流れると共に、円柱棒31および半割れパイプ
32の周囲に乱流を繰返し生じ、二媒体の混合を促進す
るから冷媒気泡が発生し易くなる。
1′と、この板状体21’面上に、板状体21/の長手
方向に垂直に設けられた円柱棒31、半割れパイプ32
あるいは三角状棒33とによシ構成したものである。こ
のように構成すれば、直接々触する二層液流は傾斜面上
を安定に流れると共に、円柱棒31および半割れパイプ
32の周囲に乱流を繰返し生じ、二媒体の混合を促進す
るから冷媒気泡が発生し易くなる。
したがって、このような構造の傾斜板を用いると、短か
い熱交換距離内で二媒体の直接々触熱交換を行うことが
できるので、第9図に示す各段の傾斜板にそれぞれ二媒
体の供給口を取付けた実施例に好適である。
い熱交換距離内で二媒体の直接々触熱交換を行うことが
できるので、第9図に示す各段の傾斜板にそれぞれ二媒
体の供給口を取付けた実施例に好適である。
第18図および第19図に示す傾斜板21は、その表面
上に凸部33(上記の実施例では断rftjが三角形状
)をそれぞれ適宜ピッチを保って多数設け、二媒体の混
合促進を向上させたものであろう特に第19図に示す実
施例は、その傾斜板21の表面上に三角形の波34を連
続的に設は短かい熱交換距離内で低沸点媒体の完全沸騰
を行わせるようにしたものである。
上に凸部33(上記の実施例では断rftjが三角形状
)をそれぞれ適宜ピッチを保って多数設け、二媒体の混
合促進を向上させたものであろう特に第19図に示す実
施例は、その傾斜板21の表面上に三角形の波34を連
続的に設は短かい熱交換距離内で低沸点媒体の完全沸騰
を行わせるようにしたものである。
第20図および第21図に示す傾斜板21は、薄い板状
体21′にプレス加工を施して波形状に形成したもので
ある。第22図に示す傾斜板21は、板状体21′のそ
の表面上に長手方向と垂直に角形平板35を多数取付け
たもので、第14図および第17図に示す傾斜板に比べ
ると、二層状の薄液膜流の衝突効果は大であるから、混
合、攪拌作用の増大によシ熱伝達率を向上させることが
できる。
体21′にプレス加工を施して波形状に形成したもので
ある。第22図に示す傾斜板21は、板状体21′のそ
の表面上に長手方向と垂直に角形平板35を多数取付け
たもので、第14図および第17図に示す傾斜板に比べ
ると、二層状の薄液膜流の衝突効果は大であるから、混
合、攪拌作用の増大によシ熱伝達率を向上させることが
できる。
第23図に示す傾斜板21は、その表面上に焼結層36
を形成したものであシ、また第24図および第25図に
示す傾斜板21は、焼結金属37および多孔質金属38
自体によシそれぞれ農作したものである。このような傾
斜板では、上部から内部へしみ込んだ液体が下部から下
段の薄液膜上に落下し衝突して直接に熱交換を行う利点
がある。
を形成したものであシ、また第24図および第25図に
示す傾斜板21は、焼結金属37および多孔質金属38
自体によシそれぞれ農作したものである。このような傾
斜板では、上部から内部へしみ込んだ液体が下部から下
段の薄液膜上に落下し衝突して直接に熱交換を行う利点
がある。
上述したように傾斜板を波状に形成し、または傾斜板上
に凹凸部を設け、または傾斜板表面を焼結面を焼結面に
形成して粗な傾斜伝熱面を構成することによシ、液−液
の直接々触熱交換と同時に比重の大きな低沸点媒体液を
前記粗な傾斜、伝熱面に固液接触させて核沸騰させる効
果がある。また前記傾斜板は水−フレオン系で腐食し難
く、かつ熱容量の小さい月質によりs作すればより効果
である。
に凹凸部を設け、または傾斜板表面を焼結面を焼結面に
形成して粗な傾斜伝熱面を構成することによシ、液−液
の直接々触熱交換と同時に比重の大きな低沸点媒体液を
前記粗な傾斜、伝熱面に固液接触させて核沸騰させる効
果がある。また前記傾斜板は水−フレオン系で腐食し難
く、かつ熱容量の小さい月質によりs作すればより効果
である。
以上説明したように本発明によれば、容器内に多段に設
けた傾斜板上に高温熱媒体と低沸点媒体を薄液膜状態に
流すことにより、低沸点媒体を完全に沸騰させることが
できるので、気液分離を容易にすると共に、低沸点媒体
蒸気の過熱を防止して熱交換効率の向上をはかることが
できる。
けた傾斜板上に高温熱媒体と低沸点媒体を薄液膜状態に
流すことにより、低沸点媒体を完全に沸騰させることが
できるので、気液分離を容易にすると共に、低沸点媒体
蒸気の過熱を防止して熱交換効率の向上をはかることが
できる。
第1図ないし第3図は従来の直接液〜液接触式熱交換器
の縦断面図、第4図は本発明の直接液−液接触式熱交換
器の一実施例を示す縦断面図、第5図および第6図は同
実施例の両媒体の供給口の斜視図およびその両供給口を
取付けた傾斜板の斜視図、第7図(a)(b)は傾斜板
上における低沸点媒体の気泡発生状態を示す図および二
媒体の温度状態図、第8図ないし第10図は本発明に係
わる他の実施例の縦断面図、第11図(a)(b)は波
形傾斜板の斜視図および縦断面図、第12図および第1
3図は他の波形傾斜板の縦断面図、第14図ないし第2
2図および第23図ないし第25図はそれぞれ傾斜板の
変形例を示す斜視図および縦断面である。 18−・・容器、21.21 a〜21f’l・・傾斜
板、22.22a〜22C・・・じくざく流路・・・、
24a。 25a・・・供給口、27・・・薄液膜、3o・・・空
間、31.32,33.35・・・凸部、34・・・凹
部、36・・・焼結層、37・・・焼結金属、38・・
・多孔質金属、C・・・高温熱媒体、D川伝沸点媒体。 代理人 弁理士 薄田1伊、 1、j: 、 、、−1 1 1 図 E 小 12図 η 3 図 第 4 図 第 5 図 25人 噺 7 図 (L) (bン 第8図 406− 19 図 第 1θ 図 第 11 図 (tλ、ン 第 77 図 囁2θ図
の縦断面図、第4図は本発明の直接液−液接触式熱交換
器の一実施例を示す縦断面図、第5図および第6図は同
実施例の両媒体の供給口の斜視図およびその両供給口を
取付けた傾斜板の斜視図、第7図(a)(b)は傾斜板
上における低沸点媒体の気泡発生状態を示す図および二
媒体の温度状態図、第8図ないし第10図は本発明に係
わる他の実施例の縦断面図、第11図(a)(b)は波
形傾斜板の斜視図および縦断面図、第12図および第1
3図は他の波形傾斜板の縦断面図、第14図ないし第2
2図および第23図ないし第25図はそれぞれ傾斜板の
変形例を示す斜視図および縦断面である。 18−・・容器、21.21 a〜21f’l・・傾斜
板、22.22a〜22C・・・じくざく流路・・・、
24a。 25a・・・供給口、27・・・薄液膜、3o・・・空
間、31.32,33.35・・・凸部、34・・・凹
部、36・・・焼結層、37・・・焼結金属、38・・
・多孔質金属、C・・・高温熱媒体、D川伝沸点媒体。 代理人 弁理士 薄田1伊、 1、j: 、 、、−1 1 1 図 E 小 12図 η 3 図 第 4 図 第 5 図 25人 噺 7 図 (L) (bン 第8図 406− 19 図 第 1θ 図 第 11 図 (tλ、ン 第 77 図 囁2θ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、各器内で高温熱媒体と低沸点媒体とを直接に接触さ
せて熱交換を行わせ、低沸点媒体を沸騰させる直接液−
液接触式熱交換器において、前記容器内に傾斜板を多段
に設け、これらの各傾斜板上に前記高温熱媒体および低
沸点媒体を薄液膜状態に流すようにしたことを特徴とす
る直接液−液接触式熱交換器。 ”2.多段に設けた傾斜板によりじぐざく流路を形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の直接液
−液接触式熱交換器。 3、各段の傾斜板を並列に任意数設置してじくざく状流
路を任意数形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載の直接液−液接触式熱交換器。 4、各段の傾斜板の各高位側端部上に二媒体の各供給口
をそれぞれ設置したことを特許請求の範囲第1項記載の
直接液−液接触式熱交換器。 5、最上段に一対の傾斜板を適宜空間を保って突合せ、
この空間の直Fに次段の傾斜板を設け、以降はこれと同
様に傾斜板を設置することより、−組のじくざく状流路
を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の直接液−液接触式熱交換器。 6、低沸点媒体と高温熱媒の各供給口をそれぞれ断面矩
形状に形成すると共に重合させたことfc特徴とする特
許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか1項記載の
直接液−液接触式熱交換器。 7、傾斜板を波状に形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項なl、−sL!6項のいずれか1項記載の
直接液−液接触式熱交換器。 8、傾斜板の表面に長手方向と垂直に凸部および凹部の
一方または双方を任意数設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項記載の直接
液−液接触式熱交換器。 9、傾斜板の表面に焼結層を形成したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項記載
の直接液−液接触式熱交換器。 10、傾斜板は焼結金属または多孔質金属からなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のいず
れか1項記載の直接液−液接触熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12566282A JPS5918383A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 直接液−液接触式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12566282A JPS5918383A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 直接液−液接触式熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5918383A true JPS5918383A (ja) | 1984-01-30 |
Family
ID=14915548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12566282A Pending JPS5918383A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 直接液−液接触式熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5918383A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4906776A (en) * | 1986-05-21 | 1990-03-06 | Allied Colloids Ltd. | Catalysts and their use in the hydrolysis of nitriles |
KR20010070819A (ko) * | 2001-06-09 | 2001-07-27 | 김영훈 | 냉각탑 |
CN110108135A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-09 | 本真能源科技(上海)有限公司 | 改进型水流动层换热器 |
WO2021235456A1 (ja) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 株式会社ゼネシス | 流体容器及び熱交換装置 |
WO2023162183A1 (ja) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | 株式会社大栄製作所 | 気体置換装置 |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP12566282A patent/JPS5918383A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4906776A (en) * | 1986-05-21 | 1990-03-06 | Allied Colloids Ltd. | Catalysts and their use in the hydrolysis of nitriles |
KR20010070819A (ko) * | 2001-06-09 | 2001-07-27 | 김영훈 | 냉각탑 |
CN110108135A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-09 | 本真能源科技(上海)有限公司 | 改进型水流动层换热器 |
WO2021235456A1 (ja) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 株式会社ゼネシス | 流体容器及び熱交換装置 |
WO2023162183A1 (ja) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | 株式会社大栄製作所 | 気体置換装置 |
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