JPS5941107B2 - ジヨウハツシキネツコウカンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 蒸発式熱交換器は化学プラントプロセス流体の冷却、凝
縮、空調用冷凍器のコンデンサ、潤滑油クーラー、コン
プレッサーのインタークーラー、アフタークーラーとし
て広い分野に使用されている。

従来の蒸発式熱交換器の代表的な一例を第１図について
説明すると、熱交換器内部には冷却管ａが規則的に配置
されていて、液体または気体の被冷却流体は被冷却流体
人口ｇから冷却管ａ内に入って冷却管ａ内を流れた後、
被冷却流体出口りから出て再び使用機器に送られる。

熱交換器の下部には水槽ｄが設けてあって水が常時保有
されており、この水はポンプＣによって揚水され散水ノ
ズルｂによって冷却管ａ上に均一に散水される。

散水された水は冷却管ａの外周面に水膜を作りながら順
次下方の冷却管ａ上に落下し、水槽ｄに達して再びポン
プＣによって循環される。

一方、冷却用の空気は送風ファンｅによってルーバーｆ
から吸い込まれ、冷却管ａの外周面に形成されている水
膜と接触した後、上方から外部に排出される。

この時、冷却管ａの外周面に形成されている水膜の一部
は蒸発し、その気化潜熱により被冷却流体は冷却される
。

蒸発した水分は送風ファンｅによって吸引された空気と
共に外部に排出される。

このような装置の循環水中には必ずカルシウム、マグネ
シウム等の各種の硬度成分が含まれているため、冷却管
ａの管壁温度が高い場合には長期使用中にこれらの硬度
成分が炭酸カルシウム等のスケールとして冷却管ａの外
表面に析出してくる。

蒸発式熱交換器の場合には冷却管ａ上で水が蒸発するた
め、硬度成分が濃縮されてスケールが激しく生じ、この
スケールは熱伝導率が非常に悪いのでスケールが生ずる
と熱交換性能が大幅に低下する。

このスケールの発生の最大の要因は冷却管ａの管壁温度
であり、通常５０°Ｃ以上になるとスケールの発生が著
しいため、高温流体の冷却に蒸発式熱交換器を使用する
ことは非常に困難であった。

さらにこのような従来装置の第２の欠点は、熱交換器内
での水の蒸発によって空気は飽和湿り空気の状態で器外
に排出されるため、排出空気が冷大気に触れて温度が下
ってくると蒸気成分が凝縮して目に見える蒸気、いわゆ
る可視蒸気となることである。

この可視蒸気は付近の景観を悪くしたり、近くにハイウ
ェイがあるときはその路面を濡らして凍結によるスリッ
プ事故等の原因になることがあった。

本説明は上述したようなスケールや可視蒸気が生じない
ようにしたもので、被冷却流体の流路の上流側に、被冷
却流体を冷却用気体との間接熱交換によって冷却する乾
式熱交換部を設けて、その下流側に、前記被冷却流体を
冷却用液体との間接熱交換によって冷却する湿式熱交換
部を接続し、前記乾式熱交換部と湿式熱交換部とに対し
てそれぞれ別個の空気取入口を設け、前記乾式熱交換部
と湿式熱交換部とを通過した空気を別個に調整可能に備
えたダンパを介して混合して排出するようにしたことを
特徴とする蒸発式熱交換器を要旨とするものである。

次に本発明の一実施例を第２図について説明すると、熱
交換器の内部上方には、２組の規則正しく配置された冷
却管群より成る乾式間接熱交換部１．１が設けられてお
り、これらにそれぞれ接続されている湿式間接熱交換部
２，２がその下方に設けられていて、湿式間接熱交換部
２には通常裸管が使用される。

１３は被冷却流体入口、１４は被冷却流体出口であって
、被冷却流体の流れに対して乾式間接熱交換部１は上流
側に位置し、湿式間接熱交換部２は下流側に位置するこ
とになる。

乾式間接熱交換部１と湿式間接熱交換部２との間にはス
プレーノズル３が設けてあって、熱交換器の底部にある
水槽８にたまっている水がポンプ９で揚水されて散水管
４を通り、このスプレーノズル３から微小水滴となって
湿式間接熱交換部２の冷却管上に散水されるようになっ
ている。

乾式間接熱交換部１の側方には上部空気取入口１０が、
湿式間接熱交換部２の側方には下部空気取入口１１がそ
れぞれ設けてあり、また上方には空気を吸引する送風機
６とファンスタック７が取り付けである。

上部空気取入口１０から入った空気は乾式間接熱交換部
１内を流れる被冷却流体を冷却し、垂直ダンパを通るよ
うになっていてその風量は垂直ダンパ５によって調整さ
れる。

下部空気取入口１１から入った空気は水滴の流れに逆行
して上昇しながら湿式間接熱交換部２内を流れる被冷却
流体を冷却し、散水の蒸発水分と共に水平ダンパ１２を
通るようになっていてその風量は水平ダンパ１２によっ
て調整される。

被冷却流体人口１３から流入した高温の被冷却流体はま
ず乾式間接熱交換部１に入り、ここで上部空気取入口１
０から入って来た空気である程度冷却される。

ここで使用される冷却管は裸管でもよいが、フィン付管
を使用すれば一層効果的である。

この部分では散水が全くないため、管の外表面にスケー
ルを生ずることはない。

乾式間接熱交換部１である程度冷却された流体は次に湿
式間接熱交換部２を通過する。

湿式間接熱交換部２の上部にはスプレーノズル３が設け
てあって散水しているので湿式間接熱交換部２の冷却管
外表面は常に水膜が形成されて濡れており、この水膜の
蒸発気化熱によって冷却管内を流れる被冷却流体は所定
の温度まで冷却される。

湿式間接熱交換部２で使用される冷却管は通常裸管であ
るが、この管外壁の温度が５０℃〜６０°Ｃ以上の高温
である場合には、散水中の硬度成分が管外表面に析出し
てスケールを生じ伝熱効果を著しく低下させるが、乾式
間接熱交換部１においてあらかじめ被冷却流体の温度を
下げておくことにより、湿式間接熱交換部２におけるス
ケールの発生を防ぐことができる。

なお、乾式間接熱交換部１は高温流体の冷却に効果的で
あり、湿式間接熱交換部２は中、低温流体の冷却効果も
すぐれているため、全体としての熱交換特性が非常によ
い。

冷却用の空気は前述したように乾式間接熱交換部１と湿
式間接熱交換部２とに対してそれぞれ独立して吸入され
るようになっていて、上部空気取入口１０より入った空
気は乾式間接熱交換部１を水平に通過し、室１５を経て
外部に排出される。

また下部空気取入口から入った空気は湿式間接熱交換部
２と接触しながら上方に昇り、蒸発水分と共に室１５に
入る。

そして室１５において乾式間接熱交換部１を経て来た空
気と混合して外部に排出される。

このように冷却空気は乾式間接熱交換部１と湿式間接熱
交換部２にそれぞれ並列に吸入されるため、送風機６の
負担する静圧の増大がなく、また乾式間接熱交換部１と
湿式間接熱交換部２はそれぞれ加熱されていない冷大気
によって冷却されるため、効果的な熱交換がなされる。

湿式間接熱交換部２を通った空気は飽和湿り空気の状態
となるが、乾式間接熱交換部１を通過した乾燥した空気
と室１５内で混合され、相対湿度の低い空気になって交
換器の外に排出されるので、可視蒸気の発生を防ぐこと
ができる。

これを第３図の飽和湿度線図で説明すると、大気■の状
態で熱交換器内に入った空気のうち、湿式間接熱交換部
２を通ったものは飽和湿り空気Ｈの状態で室１５に入る
。

一方、乾式間接熱交換部１を通った空気は加熱を受けて
■の状態で室１５に入る。

そして室１５内で状態Ｈの空気と状態■の空気とは混合
され、■の状態となって熱交換器の外に排出される。

大気に排出された空気は次第に冷却されて大気と同じＩ
の状態となるが、■から■への変化線は飽和湿度線と接
触しないので可視蒸気は発生しない。

また、外気温が低いために排出蒸気が可視蒸気（白煙）
になり易いような場合には、ダンパ５，１２の調整によ
り、乾式間接熱交換部１からの乾いた空気と湿式間接熱
交換部２からの湿った空気との混合割合を変えて可視蒸
気の発生を防止することができる。

第４図、第５図は本発明の他の実施例を示すもので第２
図と同一部分には同一符号を付してあり、乾式間接熱交
換部１の冷却管の配列を水平の横型配列にしたものであ
る。

第６図、第７図は本発明のさらに他の実施例を示すもの
で、送風機を設けずに塔の高さを高くして自然通風によ
って冷却風を通すようにしたものであり、第２図と同一
部分には同一符号を付しである。

この実施例においては乾式間接熱交換部１において空気
温度が上昇して比重が小さくなるため、塔の高さを高く
すれば大きな通風力を得ることができる。

本発明は乾式間接熱交換部で高温の被冷却流体は温度を
下げてから湿式間接熱交換部を通すので、湿式間接熱交
換部の管外壁スケールの発生が防止でき、従来困難であ
った高温流体の冷却も行うことができる。

高温流体と冷却された中、低温流体をそれぞれの温度範
囲に適した冷却方式をもつ異なる熱交換部によって効率
的に冷却するため装置全体をコンパクトにでき、また白
い可視蒸気の発生も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例の縦断面図、第２図は本発明の
一実施例の縦断面図、第３図は第２図の装置における飽
和湿度線図、第４図は本発明の他の実施例の縦断面図、
第５図は第４図のｖ−Ｖ線における断面図、第６図は本
発明のさらに他の実施例の縦断面図、第７図は第６図の
■方向から見た断面図である。 １・・・乾式間接熱交換部、２・・・湿式間接熱交換部
、３・・・スプレーノズル、７・・・ファンスタック、
１０・・・上部空気取入口、１１・・・下部空気取入口
、１３・・・被冷却流体入口、１４・・・被冷却流体出
口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被冷却流体の流路の上流側に、被冷却流体を冷却用
   気体との間接熱交換によって冷却する乾式熱交換部を設
   けて、その下流側に、前記被冷却流体を冷却用液体との
   間接熱交換によって冷却する湿式熱交換部を接続し、前
   記乾式熱交換部と湿式熱交換部とに対してそれぞれ別個
   の空気取入口を設け、前記乾式熱交換部と湿式熱交換部
   とを通過した空気を別個に流量調整可能に備えたダンパ
   を介して混合して排出するようにしたことを特徴とする
   蒸発式熱交換器。