JPS61134507A - ヒレ付伝熱管 - Google Patents

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】 し発明の技術分野］ 本発明はヒレ付伝熱管の改良に係り、特に多管成員流ボ
イラーに使用して有効なヒレを有する伝熱管に関するも
のである。

［発明の技術的背景とその問題点１ 一般にボイラー等の伝熱管表面には熱伝達を促進する目
的でヒレが取付けられている。

多管式貫流ボイラーにおいても同様で、伝熱効率の向上
を目的として第５図の如く伝熱管としての水管に燃焼ガ
スの流れ方向に対し直角方向にヒレを設ける方法が採用
されていた（直角配列式）。

しかし、この方式ではヒレの下流側に渦流が発生し、燃
焼ガスの圧力損失が大きいといった問題がある。そこで
、近年では伝熱効率の向上をはかるとともに燃焼ガスの
圧力損失の低下を目的として例えば、第６図の（イ）（
平面断面図）（ロ）（（イ）の側面図）に示す如く平板
ヒレを燃焼ガスの流れ方向に平行に設ける方法がとられ
るようになった（平行配列式）。この平行配列式は従前
の直角配列式に比べ、伝熱ヒレの面積の増加による伝熱
効率の向上の割に燃焼ガスの圧力損失が小さいという利
益がある。しかしながら、前記平行配列式においても、
燃焼ガスの流れ方向のヒレの長さが長くなると対流伝熱
における前縁効果を十分利用することができず、伝熱効
率の向上に限界があった。しかも、ヒレと水管との溶接
部が長くなるとヒレと水管との温度差に起因する熱応力
が発生し、この熱応力により管壁に亀裂を沼く危険があ
る。

［発明の目的１ 本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
の目的は対流伝熱におけるヒレの前縁効果を高めること
により、伝熱効率の向上を図り、しかも、ヒレと水管の
温度差に起因する熱応力の発生を防ぎ、管壁の亀裂を防
止したヒレ付伝熱管を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、外表面を流れる
加熱流体により、その内側を流れる流体を加熱するよう
にした伝熱管において、該伝熱管の外表面に多段的に配
した多数の平板状のヒレを設け、このヒレに適用加熱流
体の流れ方向に対して実質上交叉する方向に適当数のス
リットを設けたことを特徴とするヒレ付伝熱管を特徴と
する。

Ｃ本発明の実施例］ 以下、本発明を多管式貫流ボイラーに利用・したときの
実施例について図面に従って説明する。第１図は本発明
におけるヒレ付伝熱管を使用した多管式貫流ボイラーの
縦断面図、第２図は第１図の横断面図、第３図（イ）、
（ロ）は一部拡大横断面図、第４図は第３図の側面図で
ある。上記図面において、上部管寄せ（１）および下部
管寄せ（２）がともに環状に形成されている。上下管寄
せ＜１１．（２）は伝熱管としての垂直木管で連結され
、これら水管は半径方向に間隔をおいた２個の同心円状
の環状本管壁として配列されている。内方の環状水管壁
（３）と外方の環状水管壁（４）との間に燃焼ガス通路
（→が形成されている。上部管寄せ（１）の内側に燃焼
装置（６）が設けられている。（７）は内方の環状水管
壁（３）の内側に形成された燃焼室である。環状水管壁
（３）、（４）の各水管の両端は縮径部（８）になりそ
れぞれ上部管寄せ（１）０管板および下部管寄せ（２）
０管板口め　　　　１込んで溶接されている。内方の環
状水管壁（３）に管の全長にわたる開口部（９）が設け
られ、燃焼室（７）と燃焼ガス通路（９とが連通されて
いる。外方の環状水管壁（４）に管の全長にわたる開口
部側が設けられ、燃焼ガス通路（５）と煙道０１）とが
連通されている。

なお、外方の環状水管壁（４）の各水管をスペーサーに
よって連結し、内側水管のピッチ角と外側水管のピッチ
角とが同じになるよう構成されている。

内方の環状水管壁（３）および外方の環状水管壁（４）
の燃焼ガス通路（５）に面している部分には平板状のヒ
レ但が燃焼ガスの流れ方向Ａに平行となるように水管の
円周方向に所要間隔をおいて多数取付けられている。こ
れらのヒレは、その１つの好ましい形態を拡大して示す
第３図（ロ）に明らかなように、水管の周面に略平行な
円弧状外周面（１２ａ）と、その両端に連なる端面（１
２ｂ　）　、　　（１２ｃ　）を具えている。

しかも、前記平板状のヒレには燃焼ガスの流れ方向Ａに
対して実質的に直角となる方向に所要量の幅及び長さの
スリット■が設けられている。

上記のような構成においてその作用を説明すると、燃焼
ｖ（′７）で発生した燃焼ガスは、先ず輻射伝熱により
内方の環状水管壁（３）と熱交換を行い、燃焼室（７）
から開口部（９）に向かい分岐し、燃焼ガス通路（５）
を管の全長の長手方向に対しほぼ直角に、すなわち管を
横切る方向Ａに流れ、水管及びヒレと主として対流伝熱
により熱交換をｉテい、開口部■で合流し、煙道ＯＤか
ら外部に排出される。

このとき、燃焼ガス通路に設けた平板状のヒレは燃焼ガ
ス流れに対して平行に配設された状態となるので、燃焼
ガスの通過圧力損失はヒレ枚数が多い割に高くならない
。しかも、平板状ヒレには燃焼ガスの流れ方向に対して
ほぼ直角になるように所要量の幅及び長さのスリットが
欠切されているので、燃焼ガスが平板状ヒレのスリット
部を通過するごとに、平板状ヒレには対流伝熱による前
縁効果が形成され、伝熱効率が大幅に向上する。

さらに平板状ヒレと水管との温度差を主たる要因として
両者間に生じる熱膨張の差は平板状ヒレに設けたスリッ
ト部で吸収・緩和され、ヒレあるいは水管に亀裂や変形
をもたらすような溶接部における熱応力の発生を軽減す
る。

［発明の効果］ 本発明は上述の如く、伝熱管に多数の平板状ヒレを多段
的に取付け、該ヒレに適用加熱流体の流れ方向に対して
実質上交叉する方向に所望の形状（切込み深さ、幅等）
のスリットを設けであるので、対流伝熱の前縁効果によ
り伝熱効率が向上し、しかも、平板状ヒレと伝熱管間の
温度差による熱応力の発生を防ぎヒレや伝熱管の亀裂を
防止することができる。又、平板状ヒレは加熱流体に平
行する状態で伝熱管に設けられるので、平板状ヒレを設
けて伝熱効率が向上する割に加熱流体の通過圧力損失が
小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるヒレ付伝熱管を使用した多管成
員流ボイラーの縦断面図、第２図は第１図の横断面図、
第３図（イ）、（ロ）は一部拡大横断面図、第４図は第
２図の側面図、第５図は従来の実施例（直角配列式）の
説明図、第６図（イ）は従来の他の実施例（平行配列式
）の説明図、第６図（ロ）は第６図（イ）の側面図であ
る。 （１）・・・・・・上部管寄せ　　　（２・・・・・・
下部管寄せ（３）・・・・・・内方の環状水管壁 （４）・・・・・・外方の環状本管壁 （９・・・・・・燃焼ガス通路　　（６）・・・・・・
燃焼装置（７）・・・・・・燃焼室　　　　　（８）・
・・・・・水管の縮径部（９）・・・・・・内方の環状
水管壁の開口部（至）・・・・・・外方の環状水管壁の
開口部０１）・・・・・・煙道　　　　　　面・・・・
・・ヒレ■・・・・・・スリット 第　１　図 第２図 第　４　図 第　３　図　　（イ） 第　３　図　　（ロ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外表面を流れる加熱流体により、その内側を流れる流体
   を加熱するようにした伝熱管において、該伝熱管の外表
   面に多段的に配した多数の平板状のヒレを設け、このヒ
   レに適用加熱流体の流れ方向に対して実質上交叉する方
   向に適当数のスリットを設けたことを特徴とするヒレ付
   伝熱管。