JPS5924783B2 - 空冷真空復水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービン排蒸気の真空下における空冷復水
器に関するものである。

空冷復水器の管束は一般にフィン管が多層に設けられて
おり、この管束を横切る空気流によって高温の蒸気が冷
却されるが、空気流の温度は空気流の上流側はど最低温
度を示し、よって管内蒸気との温度差が最大となって冷
却能力は最大値を示し、空気流がフィン管を横切って下
流側に進むにつれて、空気流は順次フィン管との熱交換
によって加熱され、管内蒸気との温度差は減少し、これ
によりフィン管の熱移動量が減少する。

多層にフィン管を配列した空冷復水器は、水冷式と異な
ってフィン管を流れる被冷却流体である蒸気と冷却空気
とが十字流配置になっており、かつ冷却空気の温度上昇
については冷却水のようにスケール耐着のだめの制限な
どがないので、冷却空気の最上流側と最下流側との温度
差が比較的太さい。

このことは空冷復水器に必然的に生じる現象である。

このフィン管内流体が単相の気体または液体であればフ
ィン管の出口で各層の流体が混合し有効に使用されたフ
ィン冷却管の冷却能力が示されるものである。

しかしながら、相変化をもたらすような凝縮性気体特に
真空背圧のタービン排蒸気がフィン管を流れる場合は伝
熱の内容が異なってくる。

即ち、フィン管の熱移動量が減少することは直接凝縮蒸
気量の減少を意味し、さらに空気流の上流側のフィン管
では管内蒸気の凝縮に伴って蒸気の流入量は増大するが
、フィン管内部での流動抵抗が犬となって一定量の蒸気
しか流れないので出口に近づくほど蒸気の流れは減少し
、十分な伝熱面積があるにもかかわらず蒸気量が少ない
だめ凝縮水は過冷却する傾向にある。

このだめ上流側と下流側のそれぞれの管内の蒸気圧が変
わり、過冷却された上流側が低くなり、これを均一化す
るだめ下流側から出口ヘッダーを通して蒸気が逆流する
。

この結果、上流側の蒸気に含まれている非凝縮性ガスが
封じ込められ、空気中の０２による腐食を生じさせる事
態がある。

特に最低温度のフィン管でこの傾向が著しい。

このことは蒸気の凝縮に伝熱面積が有効に使用できない
うえに、水蒸気を取扱っている場合は大気温度が冬期に
氷点以下になると凝縮水が著しく過冷却となり凍結する
結果を招来する。

これらの障害を防止するだめ、米国特許第３２２３１５
２号明細書あるいは特公昭４６−３４１４２号公報のよ
うにフィンのピンチを変え、または一部フインを取除い
て裸管を用いたり、またはフィンの巻数、高さを変える
などの工夫がなされているが、たとえ空気量を調整して
も大気温度の変化が大きく流量変動が大きい場合管内圧
力のバランスが崩れ、過冷の現象が生ずる危険があった
。

このような過冷に対しては、米国特許第３９６８８３６
号明細書のように管束を構成する各伝熱管を各々独立し
て閉回路とし、容管ごとにドレンを抜き出して過・冷を
防止する方式や、特公昭５１−４３６１６号公報のよう
に蒸気入ロヘンダーに複数のＵ字管を内外に並設するこ
とによって各々の内圧の差を考慮した方式もあるが、前
者は構造が複雑となり、後者ではフィン管は基本的に水
平管となるためチューブピンチの制限があったり、停止
時にドレンの滞留を招きやすいなどの欠点がなお残され
ている。

本発明は、これらの欠点を改良して、タービン排蒸気の
復水に際し、真空下において熱交換によって生ずる伝熱
管層の復水の蒸気圧を各伝熱管内で均一に保ち、併せて
凝縮水を迅速に抜き出して凍結の防止と伝熱効率の向上
及び腐食防止を企図してなされたものであり、タービン
排蒸気の復水器において、排蒸気が導入される傾斜して
平行に設けられた少なくとも２本１組のフィン管は、入
口側ヘッダーと出口側ヘッダーの間に架渡され、かつ冷
却用空気流を横切って空気流の上流側および下流側に位
置し、中間で交差して上流側下流側を逆転させた主凝縮
用フィン管束と、該出口側ヘッダーを介して連絡する少
なくとも２本１組のフィン管が主凝縮用フィン管に沿っ
て設げられ、中間で交差して上流側下流側を逆転させた
副凝縮用フィン管束と、抽気装置および凝縮水溜を備え
だことを特徴とする空冷真空復水器および副凝縮用フィ
ン管束が、ガス冷却用フィン管に連絡し、該ガス冷却用
フィン管が、主・副凝縮用フィン管束の何れかもしくは
両方の冷却用空気流下流側に位置した上記記載の空冷真
空復水器を要旨とするものであって、これによれば、タ
ービン排蒸気の復水を各凝縮用フィン管束内で均一に保
ち得て、空気を主とする非凝縮性ガスの滞留はなくなり
、空気中の０２による腐食は軽減されるとともに、凝縮
水の迅速な抜き出しによって凍結は防止でき、伝熱効率
が向上する効果を有する。

以下本発明をその実施例を示す添付の図面について説明
するが、本発明は図面および以下の説明によって限定さ
れるものではなく、本発明の技術範囲は特許請求の範囲
の項に示しだとおりである。

図において、１は管束、２は凝縮水溜、３は抽気装置を
示し、プロペラファン４は管束１に対して冷均用空気を
送り、管内流体であるタービン排蒸気を冷却凝縮させる
。

管束１には入口側ヘッダー５と出口側ヘッダー６との間
に主凝縮用として１対のフィン管Ａ、 Ｂが設げられて
おり、蒸気は両フィン管を同じ方向に流れる。

入口側ヘッダー５に近い１対のフィン管のうち空気流の
上流側の部分をＡ′とし、下流側をＢ′とし、中間で位
置を交差して逆転させ、Ｂ／／を上流側に、Ａ”を下流
側に位置させる。

交差する部位Ｉはフィンを除去して配置を容易にし、ま
だこの交差部分を空気流が素通りするのを防ぐだめ適宜
邪魔板（図示せず）等で被覆する。

出口側ヘッダー６には副凝縮用として他の１吋のフィン
管Ｃ，Ｄが前記主凝縮用フィン管Ａ、 Ｂより空気流の
下流側に位置して設けられており、両フィン管Ｃ，Ｄは
中間で交差してその位置が逆転し、共に集合管８に連絡
している。

この集合管８にはガス冷却用フィン管９が設けられてお
り、更に抽気装置３に管１０によって連絡されていて復
水器内は真空に維持されている。

凝縮水溜２は出口側ヘッダー６に管１１によって連絡さ
れ、器底に排出管１２が設けられており、さらに管１３
がガス冷却用フィン管９に連絡されて、凝縮水がここに
集められる。

上記の空冷真空復水器において、タービン排蒸気を管１
４より入口側ヘッダー５に導入する。

蒸気はＡ／、 Ｂ／に流入し、中間で交差して位置を逆
転し、それぞれＡ／、Ｂ“を経て出口側ヘッダー６に至
るが、その間に外部空気流によって冷却凝縮１−１凝縮
水は管１１より凝縮水溜２ＶＣ溜り、管１２から外部に
取出される。

未凝縮の残存蒸気と非凝縮性ガスは次いで副凝縮用フィ
ン管Ｃ，Ｄに入り、中間で交差してその位置を逆転した
のち集合管８に入って混合し、さらにガス冷却用フィン
管９で一層冷却されたのち、蒸気を殆んど含まず非凝縮
性ガスのみ抽気装置３に吸引され、コンデンサ１５を経
たのち管１６．１６’によって大気へ放出される。

このように、タービン排蒸気は空気流の上下において均
一に冷却されるから、過冷却によって生ずる低蒸気圧の
生成はなくなり、下流側からの出ロヘソダーを通して蒸
気が逆流することばなく、この結果上流側で非凝縮性ガ
スが封じ込められる恐れはなく０２による腐食は回避で
きる。

図示では、副凝縮用としての１吋のフィン管Ｃ９Ｄが主
凝縮用フィン管Ａ、Ｂより空気流の下流側に位置させた
が、大気温度が余り低くないときは、必ずしも下流側に
置く必要はなく、並行して設置してもよい。

本発明においては、真空下においてタービン排蒸気が平
行して流れる少なくとも２本１組のフィン管束を冷却用
空気流に封して上流側及び下流側に配置し、フィン管束
を中間において交差させてその位置を逆転させだから、
入口側ヘングーに近い箇所でＡ′は最も低温の空気によ
り冷却凝縮され、Ｂ′はＡ′を通過して熱交換後のやや
高温となった空気流によって冷却され、その結果管内流
体の復水の蒸気圧が異なることとなるが、フィン管束の
交差によって空気流に吋する位置が逆転し、Ｂ“が上流
側となってよく冷却され、Ａ′′はやや高温の空気によ
って冷却されることとなってフィン管内の蒸気圧はほぼ
一定となり、従来のように最下層のフィン管が適冷によ
って復水の蒸気圧が低下し、蒸気圧の高い下方フィン管
の非凝縮性ガスが流入して上流側の非凝縮性ガスを封じ
込め空気中（４）２による腐食を発生するという障害、
および過冷却によって復水が凍結するという欠点は回避
できる。

まだ副凝縮用フィン管においても同様に管内の蒸気圧を
一定に保ち得る。

さらに、フィン管束は傾斜して設けだから凝縮水は、管
内に滞留することはなく容易に排出でき、伝熱面積を最
大限に維持でき熱効率を向上できるなど、特に寒冷地に
おけるタービン排蒸気の復水に効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における説明図である。 １・・・管束、２・・・凝縮水溜、３・・・抽気装置、
４・・・プロペラファン、５・・・入口側ヘングー、６
・・・出口側ヘングー、Ａ、Ｂ・・・一対の主凝縮用フ
ィン管、Ａ／、 Ｂ／・・・入口側ヘングーに近くそれ
ぞれ空気流の上流側及び下流側フィン管、Ａ″、Ｂ′４
・・出口側ヘングーに近くそれぞれ空気流の下流側及び
上流側フィン管、７・・・交差する部位、Ｃ，Ｄ・・・
一対の副凝縮用フィン管、８・・・集合管、９・・・ガ
ス冷却用フィン管、１０・・・管、１１・・・管、１２
・・・排出管、１３・・・管、１４・・・導入管、１５
・・・コンデンサ、１６゜１６′・・・管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービン排蒸気の復水器において、排蒸気が導入さ
   れる傾斜して平行に設けられた少なくとも２本１組のフ
   ィン管は、入口側ヘッダーと出口側ヘングーの間に架渡
   され、かつ冷却用空気流を横切って空気流の上流側およ
   び下流側に位置し、中間で交差して上流側下流側を逆転
   させた主凝縮用フィン管束と、該出口側ヘッダーを介し
   て連絡する少なくとも２本１組のフィン管が主凝縮用フ
   ィン管に沿って設けられ、中間で交差して上流側下流側
   を逆転させた副凝縮用フィン管束と、抽気装置および凝
   縮水溜を備えたことを特徴とする空冷真空復水器。 ２ 副凝縮用フィン管束が、ガス冷却用フィン管に連絡
   し、該ガス冷却用フィン管が、主・副凝縮用フィン管束
   の何れかもしくは両方の冷却用空気流下流側に位置した
   第１項記載の空冷真空復水器。