JPS6115085A - 流動層熱交換器 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、気流と高温流体、あるいは、気流と低温流体
との熱交換を行う熱交換器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 気流中に固体流子を浮遊流動させる流動層熱交換器では
、従来、反重力方向すなわち垂直上向きの気流中に固体
粒子を浮遊流動させていた。そのため、固体粒子を重力
に逆って気流中に浮遊させるのに消費される気流のエネ
ルギ損失が非常に大きくなるとともに、固体粒子の運動
速度も重力のため抑制され最大でも気流速度と同等にし
かならず、固体粒子を伝熱面に衝突させて、その衝突エ
ネルギで温度境界層を破壊して熱伝達率の向上を図る流
動層熱交換器では、十分な効果を得るには気流の速度を
増加する必要があった。また、このような流動層熱交換
器を、気流と低温流体との熱交換器として用いる場合に
は、伝熱面表面温度が気流の露点温度より低い時に、気
流中の水分が伝熱面表面に凝縮して水滴として付着する
。この水滴も速やかに伝熱面表面から排除されれば問題
ないが、反重力方向の気流と表面張力のため、落下しに
くく、そのため気流の圧力損失を増大させたり、固体粒
子の流動性を悪化させるなどの欠点を有していた。

発明の目的 本発明は、前述の従来の欠点を解消し、熱交換器の小型
高性能化を図ることを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、重力方向の気流
と、この気流中を浮遊流動する固体粒子により流動層を
形成し、上記流動層中に、上記重力方向の気流と熱交換
を行う流体が流動する熱交換器を配設すると共に、上記
熱交換器の風下側に設けた固体粒子回収装置と、上記熱
交換器の風上側に設けた固体粒子供給装置と、上記固体
粒子回収装置で回収した固体粒子を上記固体粒子供給装
置へ供給する固体粒子循環装置を設けて流動層熱交換器
を構成したものである。

実施例の説明 第１図に本発明の流動層熱交換器の一実施例を示す。送
風機１により発生される重力方向の気流と、この気流中
を浮遊流動する多数の固体粒子２により流動層３が形成
され、この流動層３の中に低温流体が流動する多数の管
群４′により構成される熱交換器５が配設されている。

また、上記熱交換器６の風下側には、金網などの多孔体
よシなる固体粒子回収装置６が設けられ、熱交換器５の
風上側には、固体粒子２を流動層３内に導く固体粒子供
給装置７が設けられており、上記固体粒子回収装置６で
回収した固体粒子２を上記固体粒子供給装置７へ供給す
る固体粒子循環装置８が設けられている。

上記構成において、送風機１および固体粒子循環装置８
を駆動すると、送風機１により発生される重力方向の気
流中に、固体粒子供給装置子より供給される多数の固体
粒子２が浮遊流動し、熱交換器６に導かれる。ここで、
固体粒子２は、熱交換器６の伝熱面に衝突して、伝熱面
にできる温度境界層を破壊するため、非常に高い熱伝達
率が得られ、熱交換器６１に構成する管群４内を流動す
る低温流体と、重力方向の気流との熱交換量も飛躍的に
増大する。このようにして、伝熱促進に寄与した固体粒
子２は、熱交換器６を通過した後、固体粒子回収装置６
で回収され、固体粒子循環装置８により再び固体粒子供
給装置７へ導かれる。

また、熱交換器６を構成する管群４内を流動する低温流
体の温度が低く、伝熱面表面温度が気流の露点温度より
低くなるような運転条件においては、熱交換器６の伝熱
面表面に、気流中の水分が凝縮して、表面張力により水
滴として付着するが気流方向が重力方向であるだめ、そ
の気流により速やかに水滴は伝熱面表面から吹き飛ばさ
れて落下するため、水滴が付着するために気流の圧力損
失が増大するようなこともない。

次に、本発明の他の実施例を第２図により説明する。第
２図において、９は熱交換器であり、低温流体が流動す
る管群１０により構成されている。

この熱交換器９の風下側には固体粒子回収装置１１が、
また風上側には固体粒子供給装置１２が設けられている
。１３ｆｉ固体粒子供給装置１２より上流側の気流の一
部を送風機１４により吸引し、エジェクタ方式により、
固体粒子回収装置１１て回収した固体粒子１５ｆｔ、固
体粒子供給装置１２へ循環させる固体粒子循環装置であ
る。

この実施例構成によれば、熱交換器９を通過する気流は
重力方向となり、この気流中に浮遊流動する固体粒子１
６は、重力の働きにより加速されて、熱交換器９の伝熱
面に衝突するため、伝熱面にできる温度境界層を十分に
破壊することができ非常に高い熱伝達率を得ることがで
きる。また、エジェクタ方式の固体粒子循環装置１３を
採用しているため、固体粒子供給装置１２より供給され
る固体粒子１６の初速を速くすることができ、気流中に
均一に固体粒子１６を浮遊流動させることができるとと
もに、伝熱面に衝突するエネルギも非常に大きくするこ
とができ、伝熱促進の効果も大きなものとなる。

なお、上記実施例においては、熱交換器の管内には低温
流体を流動させていたが、本発明は、これに限らず、高
温流体を流動させても良いことは明らかである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の流動層熱交換
器は、重力方向の気流と、この気流中を浮遊流動する固
体粒子により流動層を形成し、上記流動層中に、上記重
力方向の気流と熱交換を行う流体が流動する熱交換器を
配設すると共に、上記熱交換器の風下側に設けた固体粒
子回収装置と上記熱交換器の風上側に設けた固体粒子供
給装置と、上記固体粒子回収装置で回収した固体粒子を
上記固体粒子供給装置へ供給する固体粒子循環装置を設
けて構成したものであるから、気流速度が低い場合でも
重力方向の気流中を浮遊流動する固体粒子の運動速度を
重力の働きにより大きくすることができ、熱交換器の伝
熱面に衝突するエネルギも大きくなり、伝熱面にできる
温度境界層を十分破壊できるために、非常に高い熱伝達
率が得られ、熱交換量も飛躍的に増大するものである。

１だ、熱交換器の伝熱面表面に水滴が付着するような条
件においても、重力方向の気流が付着した水滴を速やか
に吹き飛ばすために、水滴が付着して気流の圧力損失が
増大するようなことがない。さらに、伝熱促進に寄与し
た固体粒子は回収されて、熱交換器近傍を循環するだけ
であるため、気流通路の他の部分で騒音など悪影響を及
ばずことがなど、実用上多大な効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の流動層熱交換器の構成図、
第２図は本発明の他の実施例の流動層熱交換器の構成図
である。 １・・・・・送風機、２，１６・・・固体粒子、３・・
・・・・流動層、６，９・・・・熱交換器、６，１１・
・・・・固体粒子回収装置、７，１２・・・・・・固体
粒子供給装置、８．１３・・・・固体粒子循環装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重力方向の気流と、この気流中を浮遊流動する固体粒子
   により流動層を形成し、上記流動層中に上記重力方向の
   気流と熱交換を行う流体が流動する熱交換器を配設する
   と共に、上記熱交換器の風下側に設けた固体粒子回収装
   置と、上記熱交換器の風上側に設けた固体粒子供給装置
   と、上記固体粒子回収装置で回収した固体粒子を上記固
   体粒子供給装置へ供給する固体粒子循環装置を設けた流
   動層熱交換器。