JPS6017647Y2

JPS6017647Y2 - 蒸発器

Info

Publication number: JPS6017647Y2
Application number: JP14928678U
Authority: JP
Inventors: 正臣児安; 康夫小川
Original assignee: 株式会社荏原製作所
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1978-10-30
Publication date: 1985-05-30
Also published as: JPS5569286U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、多管式の伝熱管を有する蒸発器に関するもの
である。

この種の熱交換器においては、従来は、第１図の如くシ
ェル１の中に平行に千鳥状に多数の伝熱管２を配備し、
伝熱管２に冷水蒸気などの加熱流体を導いてシェル１の
中の液体を沸騰せしめて蒸発作用を行なうものである。

蒸発に当たって、下部の伝熱管２の周囲に発生した蒸気
泡は上昇しながら上部の伝熱管２の表面の接触液体に撹
乱を起こし効果的な伝熱を行なわしめる。

しかし上部になるにつれ次第に蒸気量は増し、液体に比
べ熱伝導率の小なる蒸気のために上部におおける伝熱効
果を低下せしめる結果となる。

また、上部の伝熱管２の間の狭い間隙を多量の蒸気が通
過する際の抵抗により、下部の液体の流れも緩やかにな
り伝熱効果が減少し、全体として伝熱効率が劣るもので
あった。

この欠点を改善するために、従来例えば第２図の如く伝
熱管２を配備したものが見られる。

即ち、伝熱管群を上下に分けて下部伝熱管群３と上部伝
熱管群４となし、上部伝熱管群４においては各伝熱管段
の上下方向のピッチを下部伝熱管群３におけるものより
大きくして伝熱管２の相互間の隙間を広くしているので
、上述の欠点は解消される。

しかしながら下部伝熱管群３における例えば伝熱管５，
６．７の中心を結ぶ底辺が水平なる三角形が、扁平な二
等辺三角形状をなしているので、垂直方向に自由な通路
が形成されている。

従って下方から垂直方向い上昇する流体の一部は垂直方
向に自由に通過することとなり下方からの流体による撹
乱作用が少ないので、下部伝熱管群３における伝熱性能
が低下する欠点があった。

また、各伝熱管段の伝熱管水平ピッチを、下段から上段
に向かうに従い次第に大きくする構成のものが見られる
が、垂直方向に対して伝熱管２の配置がそろわないので
、多軸ボール盤が使用できず、管板の穴明は作業が容易
でない欠点があった。

本考案は、上下隣接する伝熱管段の伝熱管相互の相対配
置及び中心距離を、下部伝熱管群に比べて上部伝熱管群
においては所定の条件で広くとることにより、従来のも
のの上記の欠点を除き、伝熱効率が高く、かつ製作が容
易な蒸発器を提供するこを目的とするものである。

本考案は、同一高さに複数の伝熱管を平行に配設して構
成された伝熱管段を複数段備えた蒸発器において、前記
複数段の伝熱管段は、特定の段の伝熱管段以下の伝熱管
により構成される下部伝熱管群と、残部の上部伝熱管群
とにより構成され、伝熱管中心を結ぶ三辺により形成さ
れる底辺が水平な、三角形が、下部伝熱管群においては
底辺長さがｐであるほぼ正三角形であり、上部伝熱管群
においては底辺長さがｐの２倍でである二等辺三角形で
あり、さらに上部伝熱管群では成る段の伝熱管の中心と
その上の段の伝熱管の中心相互間の最短距離がｐ以上で
あり、かつ上部にいくに従って伝熱管の中心相互間が大
きくなるか、または等しいように構成したことを特徴と
する蒸発器である。

本考案を実施例につき図面を用いて説明すれば、第３図
において、伝熱管２は下から上の方へ、第１段、第２段
・・・、第（１−１）段、第１段、第（１＋１）段、・
・・、第ｎ段の複数の伝熱管段を備え、第１段から第（
１−２）段までの伝熱管により下部伝熱管群３が形成さ
れ、第（１−１）段から第ｎ段までの伝熱管により上部
伝熱管群４が形成される。

下部伝熱管群３においては、例えば第１段伝熱管段の相
隣り合う二本の伝熱管８，９の中心と、すぐ上段の第２
段伝熱管段の中の、伝熱管８，９の間の上方にある伝熱
管１０の中心とにより形成される三角形が、ピッチｐを
底辺とする二等辺三角形であり、その頂角θが５０度≦
θ≦７０度となっている。

即ち、ピッチｐを底辺とするほぼ正三角形をなしている
。

上部伝熱管群４においては、各段とも伝熱管２・の水平
ピッチは２ｐとなっており、下部伝熱管群３の何れかの
伝熱管２の垂直線上に配備されている。

しかして例えば、第（１−１）段目及び第１段目の伝熱
管１１，１２．１３の中心によって形成される三角形は
、底辺長さが２ｐである二等辺三角形で、その頂角θは
ほぼ１４８度であり、９８度≦θ≦１６０度となってい
る。

また、斜辺の長さく最短の管中心距離ａ）は１．０４ｐ
でありｐよりも大となっている。

次の上段の例えば伝熱管１４は、下部伝熱管群３の伝熱
管９の垂直上方にあり、かつ伝熱管１３との間の最短の
管中心距離すが１．０６ｐであり上記の１．０４ｐより
も長くとっである。

さらに伝熱管１４．１５．１６により二等辺三角形が形
成されるが、こ）においても水平ピッチは加あり、頂角
θは郭≦θ≦１６０度なる如く選ばれ、最短の管中心距
離ｃ、ｄ、ｅなどはそれより下段のものに比べ大き
いか又は少なくとも等しくとられる。

このようにして最上段の第ｎ段まで配備される。

伝熱管１４は、伝熱管１２の垂直上刃で、かつ伝熱管１
３．１７から１．０６ｐの距離に選んで、伝熱管１３．
１７．１４により二等辺三角形が形成されるようにして
もよい。

上記の実施例の蒸発器は前述の如き構造となっているの
で下記の如き優れた効果を有する。

（１）伝熱管中心を結ぶ三辺により形成される底辺が水
平な、三角形が、下部伝熱管群においては底辺長さがｐ
であるほぼ正三角形であり、上部伝熱管群においては底
辺長さがｐの２倍である二等辺三角形であり、さらに上
部伝熱管群では成る段の伝熱管の中心とその上の段の伝
熱管の中心相互間の最短距離がｐ以上であり、かつ上部
にいくに従って伝熱管の中心相互間の最短距離が大きく
なるか、または等しいように構成したことにより、上段
部における流体と伝熱管表面との接触を良好にし、蒸発
による閉塞を防ぎ、伝熱管の伝熱面の伝熱性能を改善す
ることができ、熱交換器の小型かつ軽量化をはかること
ができる。

（２）下段部においては伝熱管中心を結び、底辺が
水平な三角形がほぼ正三角形状であるので、下段部にお
いては垂直方向の流体の自由通路がなく、上方に向けて
上昇する流体に対する撹乱作用が大きく伝熱効率が高い
。

（３）上段部の伝熱管の水平ピッチが、下段部の伝熱管
の水平ピッチｐの２倍であり、整数倍であるので、管板
の穴明は作業は多軸ボール盤で使用できるので、熱交換
器の製作が容易となる。

＋４）１−１段と１段目のチューブ中心により構成
される二等辺三角形の頂角が９８度≦θ≦１６０度をな
っているので不等ピッチ管配例方式を採用している割に
は管群全体の面積は、あまり大きくならず蒸発器の大き
さと必要最小限におさえることができる。

本考案により、下部においては上昇する流体に対する撹
乱作用が大であって伝熱効率を高め、上部においては蒸
気量が増大しても伝熱管と液体との接触力寸分行なわれ
、かつ伝熱管の間を蒸気で閉塞して下部の流れを防げた
りすることをなくして伝熱効率を高め、さらに伝熱管の
水平ピッチを、上部は下部の２倍となして整数倍として
いるので管板の穴明は作業が容易となり、熱交換器の製
作が容易となる蒸発器を提供することができ、実用上極
めて大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面説明図、第２図は別の従来例の伝
熱管配置図、第３図は本考案の実施例の伝熱管配置図で
ある。１・・・・・・シェル、２・・・・・・伝熱管、３・・
・・・・下部伝熱管群、４・・・・・・上部伝熱管群、
５，６，７，８゜９．１０，１１，１２，１３，１４，
１５，１６．１７・・・・・・・・・伝熱管。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】同一高さに複数の伝熱管を平行に配設して構成された伝
熱管段を複数段備えた蒸発器において、前記複数段の伝
熱管段は、特定の段の伝熱管段以下の伝熱管により構成
される下部伝熱管群と、残部の上部伝熱管群とにより構
成され、伝熱管中心を結ぶ三辺により形成される、底辺が水平な
、三角形が、下部伝熱管群においては底辺長さがｐであ
るほぼ正三角形であり、上部伝熱管群においては底辺長
さがＰの２倍である二等辺三角形であり、さらに上部伝熱管群では成る段の伝熱管の中心とその上
の段の伝熱管の中心相互間の最短距離がｐ以上であり、
かつ上部にいくに従って伝熱管の中心相互間の最短距離
が大きくなるか、または等しいように構成したことを特徴とする蒸発器。