JPS60232494A - 膜形成部材を備えた流下液膜式熱交換器 - Google Patents

膜形成部材を備えた流下液膜式熱交換器

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JPS60232494A
JPS60232494A JP8620084A JP8620084A JPS60232494A JP S60232494 A JPS60232494 A JP S60232494A JP 8620084 A JP8620084 A JP 8620084A JP 8620084 A JP8620084 A JP 8620084A JP S60232494 A JPS60232494 A JP S60232494A
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heat exchanger
liquid
tube
heat transfer
pipe
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Furanku Aro Binsento
ビンセント フランク アロ
Kuraude Sutanfuoodo Donarudo
ドナルド クラウデ スタンフオード
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Hitachi Zosen CBI KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D3/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits
    • F28D3/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits with tubular conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D3/04Distributing arrangements

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  • 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)

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】 管の上端に内挿管またはキャップを設け、液体を伝熱管
内面に導き、薄い流下膜を形成し、よって熱交換効率を
向上させる改良した熱交換器に関する。
を離しで配設した2つの管板間に伝熱管を配したもので
ある。該胴体には入口と出口を設り、胴体内を適当な熱
交換液体またはガスが循環し、各伝熱管内を流れる液体
の冷却または加熱を行なうことできるようになっている
伝熱管の各端部はある種の工程運転に使用することがで
きるように、開放、即ら暴露したままにしである。別の
工程を行なう場合には、液体保持用の管寄せにより1端
または両端を閉塞しるすることができる。該管寄ぜに取
外式蓋または、点検穴を設4−Jるかどうかは任意であ
る。
多管式熱交換器は一般に、液体を加熱するのに使用され
ているが、該液体を冷却するためにも使用することがで
きる。上;ホした型式の多管式熱交換器は塩水および海
水から真水を精製し、野菜および果実のジュースを濃縮
し、また工業的結晶化工程を行なう冷凍交換器として使
用することかできる。液体が各伝熱管内に流入すると、
十分に冷却され、液体から固体が析出される。液体が各
伝熱管内に流入すると、十分に冷却され、液体から固体
が析出される。従って、海水を冷却すると、氷が形成さ
れ、これを分離し、洗浄し且つ溶解づることによって、
飲料水が得られる。果実または野菜のジュースを同様に
深冷すると、氷が形成され、これを取出して、濃縮ジコ
ースとする。
上述した型式の冷凍熱交換器は胴体側に任意の冷却液体
を使用して、伝熱管内を下方向に流れる液体を冷ノ、1
1づ−ることができる。液体はほぼ一方向に流れる状態
にて冷凍熱交換器の一端から供給し、他端から排出する
ことができる。適当な冷却流体としては、アンモニアお
よびフレオン〈登録商標)のような冷媒ガスがある。
熱交換器を使用して、工程流体を加熱または冷却する何
れの場合でも、各伝熱管内の流下膜の厚みおよび一様性
を制御し得ることが望ましい。一般的に、各伝熱管に対
する液体の供給は、最適な熱交換を行うのに要する流体
量よりもある伝熱管には多く、またある伝熱管には少な
いというように、一様でないことが多いため、単に、各
伝熱管に十分なmの液体を供給するだけでは良好な結果
は1qられない1.従って、工程液体を伝熱管に供給し
、各伝熱管の内面上に形成される流下膜の厚みを一様に
且つ均一に形成し得るようにする装置が必要となる。
下に離間して、水平方向に配設した上部および下部円形
管板に連結した胴体と、縦方向に位置決めし、各々が上
記管板の穴を貫通し月つ該穴に連結した複数の平行な伝
熱管と、熱交換器の胴体側に熱交換液体を供給する手段
および熱交換器の胴体側から熱転換液体を排出覆る手段
と、上部管板の」−型に位置する液体分流箱および供給
液体を液体分流箱に供給1゛る手段と、および各伝熱管
の上端内にある部材とを備え、該部材が分流箱から流れ
る液体を伝熱管の内壁に導き且つ伝熱管内に流入する液
体は必ず前記部材を通るようにする手段を備える熱交換
器であるということができる。
液体を伝熱管の内壁に導く上記部材は間隔を離して配設
した複数の穴を備え、該穴の寸法は下方向に流れる液体
の拡散おJ:び分流を行ない、下方に流動づる連続的な
液体層を形成し得るJ、うな値とすることが望ましい。
詳説すれば、上記部材は伝熱管の軸線と水平な面から測
定した場合に、伝熱管の内面に対して、約O°乃至80
°の傾斜角で液体を導くことが望ましい。さらに詳説さ
れば、上記傾斜角度は約20°乃至80’の範囲、特に
現在のところ40’乃至80”の範囲内とすることが最
良と考えられている。
該部材は伝熱管の内壁に液体を導く穴のような手段を除
いて、下端を閉塞された包囲短管とすることができる。
該部材はまた、伝熱管の端部上にある包囲キャップの形
態とし、該キャップが凹形中央部分に放射状の穴を備え
ぬ該穴を通って液体が流入して、伝熱管の内壁と接触し
得るようにすることもできる。上記キャップは下方向に
懸垂する円筒状スカート部分を備え、該スカート部分を
伝熱管の上端周囲に嵌合するようにり−ることもできる
。別の態様として、該スカート部分を伝熱管端部の内面
に嵌合されることもできる。
[実施例の説明] 本発明を添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する
が、添付図面において、妥当と考えられる程度において
、幾多の図面中、同一要素または部品は同一番号で表示
した。
第1図を参照すると、熱交換器10は上記管板14およ
び下部管板16に連結した垂直円筒状の金属製胴体12
を佑えている。該胴体12の下端に連結した円錐形端部
18には出口20を設り、該出口を通って液体は熱交換
器10の伝熱管側から排出されている。
上部管板14の端部から上方向に伸長するのは胴体12
の壁紙長部分28で、該壁紙長部分28が分流箱の仕切
室30を形成する。入口32は壁紙長部分28の開口部
と連通し、該仕切室30内に液体を供給する手段となっ
、ている。
縦方向に位置決めし、平行に配設した複数の伝熱管36
の各々は上部管板14および下部管板16間で伸長し且
つ該管板14および16め縦方向に心合uした穴に連結
されている。
開口22から、冷凍熱交換器10の胴体側に液化冷媒ガ
スを供給することができる。冷媒の蒸気は冷媒の液面2
6より一部または完全に上方に位置する上部間口24か
らは排出される。板40が冷媒用の開口22の下部で胴
体12に取付けである。該板40は伝熱管の外径より直
接の大きい穴/12を備え、該42を通って伝熱管36
が伸長している。上記穴42の寸法が大きいため、各伝
熱管36の周囲には環状の開口が形成され、液体冷媒は
ここを通って下方向に流れ、各伝熱管の外面を湿潤する
。該穴42の寸法は伝熱管の外面に沿って下方向に流下
する液体冷媒が膜を形成し得るような値にしである。冷
媒の一部は気化し、ノズル96から排出される。冷媒の
残部は熱交換器の底部に溜り、ノズル98から排出され
る。上部間口24は穴42の上方から余剰なベーパおよ
び冷媒を排出するのに用いられる。
上述した説明は伝熱管の外面に沿って垂直に流下する冷
−長の股と、伝熱管の内面に沿って垂直に流下するスラ
リー液の膜の組合せに関するものである。伝熱管の内面
に沿って流下する膜用と、胴体側の沸騰器その他の装置
を組み合せることができる。
板50は分流箱の底部を椛成する。該板50は複数の穴
を猫え、該穴を通って、分流管52が伝熱色36と軸合
せした状態で下方向に懸垂している。分流管5Gの外径
は伝熱管36の外径より小さい。このため、分流管52
の下端は伝熱管36の上端内に伸長することができる。
各分流管52の下端は板54で開基しである。各分流管
52の下端には故用状に位置する複数の水平穴56く第
1図および第2図)が形成しである。該穴56を通って
仕切室30内の供給液体は横方向に吐出され、伝熱管3
6の内面に接触層る。液体が下方向に流れる際、急速に
拡散し、伝熱管の内面に沿って、連続的な円周層または
膜を形成し、伝熱管3Gがllltl体側の冷媒と熱交
換するための最大表面積を提供することができる。
各分流管52の穴56の数および司法は伝熱管36に所
望の連続膜を形成し得るような値とする。
供給液体が水で、伝熱管36の直径が約5.08cm 
(2インチ)の場合、各分流管52の穴の数は約10乃
至16とし、その直径を約1.27mm(0,05イン
チ)乃至3.81mm(0,15インチ)とづることが
できる。また、穴を通る液体の流量は仕切室30内の供
給液体の量およびその圧力によっC調節し得ることを理
解リベさである。
第3図および第4図は本発明のもう1つの実施態様を示
したものである。胴体12内には複数の伝熱管3Gが配
設しである。伝熱管36の上端は−L部管板14を貫通
し且つこれに連結されている。
管板14の上方には分流箱62が位置している。
分流箱62は垂直円筒壁64、取外式縣34 d3 J
:ひ管板14の十カには分流箱62が位置しCいる。
分流箱62は垂直円筒壁611、取外式薔34および管
板14で形成され月つ仕切室66を包囲している。入口
32から供給液体が供給され、余剰の供給液体は出口6
8から排出される。この配設により、仕切室内の液体ヘ
ッドは常に一定に保たれ、伝熱管36への供給液体の流
mを調節づることができる。
各伝熱管36の頂部に取付けであるのは供給液体分流キ
ャップ70(第3図および第4図)である。各キ1ノツ
プ70は伝熱管36の頂部を包囲する円形スカート72
および伝熱管36の上端に嵌入する下向き円錐台部分7
4を備えている。該円錐台部分74には放射状に等間隔
で配設した穴76が形成してあり、供給液体を伝熱包・
36の内面に導くことができるようにしである。上記穴
76は伝熱管36の軸線に対して水平な線から−1・方
向に測定して約35°の傾斜角を有している。
本発明による分配キャップのもう1つの実IM態様が第
5図に示しである。第3図および第4図に示した実施態
様と同様、この実施態様においても、分流キャップ80
は上部周縁端を下方向伸長するスカート84に連結し周
囲に空間を空゛′けた円綽台胴体部分82を備え、該ス
カート84は伝熱管36の頂部端縁に定着棚状突起86
を備え−(いる。
スカート84が伝熱管36の上端内に嵌入りる場合であ
っても、該棚状突起86により、分流キャップ80は動
いて伝熱管36内に完全に入ることができない。円錐台
胴体部分82には複数の穴88が放射状に形成され、法
人88は供給液体を伝熱管36の内面に導き、該供給液
体は穴から吐出されて拡散するど、伝熱管36の円周面
を完全にM潤し、表面に付着した状態で下方向に流下す
る。
分流キャップ90のもう1つの実施態様が第6図に示し
である。該キャップ90は両面が平坦で平行なほとんど
円板状をしている。該キレツブ90の上周縁上に設(プ
た棚状突起92により、該キャップを伝熱管内に完全に
嵌入させなくても、伝熱管36の上端に取付けることが
できる。該キャップ90は放射下方向を指向−する等間
隔で配設した複数の穴94を備え、法人94は供給液体
を伝熱管36の内面に導く。
本発明は供給液体の加熱および冷却の何れにも適用する
ことができるが、塩水から飲料水を精製する場合のよう
に、熱交棒器を冷凍熱交換とじて使用ηる場合、特に有
用である。氷は浮遊ツるため、再循環供給液体中の氷は
全て分流箱で液体の上層部分に集まる。氷は第3図に示
したようIcK構造を利用して、余剰供給液体と共に排
出することができる。このようにして、分配ギャップの
穴を通って、供給液体と共に流れる氷のmは最小となり
、よって、穴が詰まるという虞れが少なくなる。
添イ]図面に示した分流キャップの穴の断面は円形であ
るが、四角、三角、長方形または楕円形の断面とするこ
とができる。さらに、法人は伝熱管36の軸線と同一平
面内に形成りる必要はない。
法人は同一または反対方向に勾配をつけ、液体が突出さ
れて伝熱管36の内面に衝突する際に、旋回し、よって
拡散を促進しより迅速に円周膜が形成されるようにする
ことができる。
分流キャップおよび伝熱管は適当な任意の材料で製造す
ることができる。冷凍熱交換器で使用り−る場合には、
金属または重合体材料で製造することができる。また、
機械または成形して、所望の司法および形状にすること
もできる。
供給液体を伝熱管36内に完全に流さヂに、流下膜とす
ることにより、熱交換効率が同士するため、ポンプの液
体突出量は少41<て済み、従って、ポンプの所要馬力
を小さくすることかできる。上述した液体分流手段を用
いることにより、該分流手段の型式そのものは変えずに
、穴の寸法および数を変えれば、処理液体の種類に応じ
て、流下119の流下量を容易に調節することができる
。勿論、分流箱内の供給液体ヘッドおよび圧力を変えて
、伝熱管に沿って流下量る液体けを増加または減少させ
ることもできる。
上述した装置は容易に製造でき、比較的安価でhつ優秀
な月利および構成方法を採用し得る構成要素を備えるこ
とを特徴としている。
上記、詳細な説明は、本発明の主旨を明確に理解し得る
ためにだけ行ったものであり、上記説明はいずれかの限
定を意図するものと考えてはならない。従って、当業者
なら別の実施態様を容易に案出し得ることはいうまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による熱交換器の一部切裁立面部分断面
図、 第2図は第1図に示しIこ熱交換器の上端内に突出嵌入
り−る液体供給分流色を示り゛一部断面拡人立面図、 第3図はスカートが伝熱管の上端外側にある液体分流キ
ャップを示しIζ熱交換器の上部の一部切裁立面部分断
面図、 第4図は第5図に示した液体分流キトツブの拡大図、 第5図はスカートが伝熱管の内側に嵌入した状態を示す
別の実施態様にお()る液体供給分流キトツブの断面図
、および 第6図は伝熱管の上端の上に位置する円盤形状液体供給
分流キャップの縦断面図である1゜′−゛ト【・′・′
;′−゛ 第2図 4 第5図 n

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 上下に離間して水平に配設した上部および下部
    円形管板に連結した胴体と、 各々、上記管板の穴を貫通し且つ前記穴に連結した複数
    の縦方向に位置決めした平行な伝熱管と、熱交換器の胴
    体側に熱交換流体を供給する手段と、 この熱交換器の胴体側から熱交換流体を排出する手段と
    、 上部管板の上方に位置する液体分流箱と、供給液体を前
    記分離箱に供給する手段と、および 各伝熱管の上端に位置する部材とを備え、前記部材は前
    記分流箱から流れる液体を伝熱管の内壁に導き、且つ伝
    熱管に流れる液体は必ず前記部材り2) 流体を伝熱管
    の内壁に導く手段は前記部材に間隔を離して配設した複
    数の穴を備え、前記部材の寸法を下方向に流れる液体を
    拡散し且つ分流して、伝熱管の内壁に沿って流下する連
    続した液換器。。 (3) 前記穴が伝熱管の軸線と平行な面から測定膜式
    熱交換器。
JP8620084A 1984-05-01 1984-05-01 膜形成部材を備えた流下液膜式熱交換器 Granted JPS60232494A (ja)

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JPH0256593B2 JPH0256593B2 (ja) 1990-11-30

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009009341A2 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Dow Global Technologies Inc. Improved efficiency falling film heat exchanger
US8590339B2 (en) 2006-11-22 2013-11-26 Shell Oil Company Method and apparatus for providing uniformity of vapour and liquid phases in a mixed stream
US9545605B2 (en) 2006-12-06 2017-01-17 Shell Oil Company Method and apparatus for passing a mixed vapour and liquid stream and method of cooling a hydrocarbon stream

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WO2009009341A3 (en) * 2007-07-12 2010-01-21 Dow Global Technologies Inc. Improved efficiency falling film heat exchanger

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