JPS61217698A - 熱交換器の熱遮蔽方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、直管式シェルアンドチューブ形の熱交換器の
熱遮蔽方法に係り、特に加圧ガスを供給して断熱ガス層
を形成する方法で、１次側流体の圧力変動がある場合に
、その断熱ガス層下端の液位を一定に保つのに好適な熱
交換器の熱遮蔽方法に関する。

〔発明の背景〕゛ 直管式シェルアンドチューブ形の熱交換器の従来構造と
その問題点を第２図によシ説明する。

第２図において、１ｒｉ１次側流体入ロノズル２と１次
側流体出ロノズル３を有する外胴、４は上部管板５と一
体化され、上部に２次ｔｉ＋ｔａ体出ロノズル１４ｔ−
有する２次側上部鏡板、９は上部管板５と下部管板６と
の間に装着された伝熱管束、１０は伝熱管束９の外側で
上部管板５に接続された１次−流体の流路を形成する外
部クユラウド、ｌｌは伝熱管束９の内側で上部管板５に
ｔｃ続され１次側流体の流路を形成する内部シュラウド
、１５は伝熱管束９と下降管７との熱膨張差を吸収する
ペロー、８は２次側流体下部プレナム、１２は１次側流
体人口窓、１３は１次側流体出口窓を示す。

第２図の熱交換器においては、高温の１次側流体が１次
側流体人ロノズル２よシ外胴ｌ内に流入し、外部シュラ
ウド１０に設けられた１次側流体入口窓１２よシ外部シ
ュラウド１ｏの内部に入り、直管形の伝熱管束９の管外
を流下し、伝熱管束９の内部を下方から上方に流れる２
次側流体との間で熱交換を行った後、１次側流体出口窓
１３より外部シュラウドｌＯの外部に出て外胴１の１次
側流体出ロノズル３よシ熱交換器外に流出する。

一方、低温側の２次側流体は、下降管７よシ熱交換器内
に流入し、２次側流体下部プレナム８において流れの方
向を反転し、Ｆ部管板６に接続されている伝熱管束９内
を上昇し、２次側上部鏡板４の内部を通シ２次側流体出
口ノズル１４より熱交換器外へ流出する。この場合、低
温の２次ａｍ体が流れる下降管７と、その外部を高温の
１次側流体が流下する伝熱管束９との間に熱膨張差が生
じる念め、その熱膨張差をベロー１５にょシ吸収できる
構造とする必要があり、下降管７と内部シュラウド１１
との間には流動しない１次流体が存在することになる。

以上に述べた従来構造の熱交換器においては、伝熱管束
９０間を流下する１次流体は、下降管７と内部シュラウ
ド１１との間に存在する流動しない１次流体を介して下
１４管７内の２次側流体に熱を奪われるため中心部側の
温度が低下する。このため、伝熱管束９の中心側の伝熱
管の温度が外周側の伝熱管の温度に比べ低温となり、中
心側の伝熱管に圧縮応力が生じ、外周部の伝熱管には圧
縮応力が作用することになシ、上部管板５下部管板６及
び伝熱管の寿命が低下する恐れがあった。

前記の問題を解決する対策として、特開昭５４−−５４
３５７号公報で第３図に示すように、下降管７と内部シ
ュラウド１１との間に、外気に連通ずる断熱用シュラウ
ド１６を設ける構造が提案されている。しかし、この構
造は下降管７の振れを下部管板６のみで支えることにな
）、その接合部に高い応力が生ずる恐れがある。また、
断熱用シュラウド１６はその形状から溶接構造としなけ
ればならず、熱交換ａ表面の溶接線の数が増えることに
なるため、内部流体が漏洩する確率が高くなってしまう
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術における上記の問題を解決し
、上部管板５、下部管板６、内部シュラウド１１及び伝
熱管の熱応力を低減できる熱交換器の熱遮蔽方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、上記目的を達成するために、内部シュ
ラウド１１と下降管７との間に加圧ガスを供給して断熱
ガス層とし、かつ、この断熱ガス層の圧力と上部管板５
−Ｆ面部の圧力とを測定し、その差圧を一定とするよう
に７１０圧ガスを供給または排気できるようにすること
にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図によシ説明する。

前述した従来列と同一構成は同一符号で示し、異なる点
についてのみ以下に述べる。

熱遮蔽用のアルゴンガスは、アルゴンガス洪給管３３に
よシ圧縮機３２に導かれ、加圧された後逆止弁３１．連
絡管３０を通シサージタンク２７に入９、さらに連絡管
２５、止め弁２４を通シ、内部シュラウド１１の上部鏡
板４の上部に突き出した部分に設けられた刀ロ圧ガス供
給ノズル１８から下降ｆ７と内部シュラウド１１との間
に入り、１次１１ＩＪ流体のｇ面を押し丁げ、断熱ガス
層２３を形成する。止め弁２４は通常速＠時ｔ−ｉ開か
れて２す、１次ｍ流体の充填時等の特別なＪｉ！１曾の
み閉じられる。

ベントノズル１７及びこれに接続するベント管１９．２
２及び止め弁２１ｒｉ、１次側流体の充填時に外胴ｌ内
のアルゴンガスを抜くためのもので、止め弁２１ｒｔこ
の１次−流体の充填時にのみ開かｎ、通常運転時は閉じ
られたままと１ｉマイクロコンピユータ３４は、断熱カ
ス１ｌｚａ下端の液位を一定に保つため、圧縮１機ｄ２
の起動・停止及び逃が１弁２８の開閉を制御するための
ものでろり、その機能は次の遡りでろる。

まず、連絡ｆｉ２５に取付けられた圧力計２６により間
接的に測定された断熱ガス層２３の圧力ＰＬと、ベント
管１９に取付けられた圧力計２０により間接的に測定さ
れた外胴１内の上部管板５下面部の１次側流体圧力Ｐ２
とがインプットポート３８を通し信号としてマイクロコ
ンピュータ３４に入力される。マイクロコンピュータ３
４はこれらの圧力の差圧Ｐ、−Ｐ、を計算し、この差圧
ＰＩＰＩが断熱ガス層２３下端の液位を一定に保つため
に予め定められた圧力Ｐｔ　と圧力Ｐ２との差圧ΔＰよ
シ大きい場合はアウトプットポート３９ｔ−通し逃がし
９Ｐ２８ｔ−開く信号勿出す。この信号により逃がしｆ
Ｐｚｓが開き、サージタンク２７の圧力が下が９、断熱
ガス層２３の圧力Ｐ１が下がり、やがて差圧Ｐｔ−Ｐａ
がΔＰと等しくなる。この時点でマイクロコンピュータ
３４が逃がし弁２８を閉じる信号を出し、逃がし弁２８
が閉じると差圧ＰＩ　　Ｐｚが差圧ΔＰと等しい状態で
保持さｎ１従って断熱ガス層２３下端の液位が所定の門
型に保持される。逆に差圧ｆ’ｔ　　Ｐｓが差圧ΔＰよ
シ小さくなった場合は、マイクロコンピュータ３４がア
ウトプットポートを通し圧＃砿３２を機動する信号を出
し、圧縮機３２が起動するとサージタンク２７の圧力が
上がり、断熱ガス層２３の圧力Ｐ、が上がり、やがて差
圧Ｐｔ　　Ｐａが差圧ΔＰと等しくなる。この時点でマ
イクロコンピュータ３４が圧縮機３２を停止する信号を
出し、圧縮機が停止すると差圧Ｐ、−ｐ、が差圧ΔＰと
等しい状態で保持され、従って断熱ガス層２３下端の液
位が所定の位置に保持される。

尚、マイクロコンピュータ３４は周知のもので、基本的
にはＣＰＵ３５、几ＡＭ３６、几０Ｍ３７よシ構成さｎ
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、下降管７と内部シュ２ウド１１とを断
熱ガス層２３によってしきることができ、下降管７を流
下する低温の２次流体によって伝熱管束９の内周側の伝
熱管が冷却されることを阻止できる。その結果、□伝熱
管の軸方向応力を低減できる。　　　　　　°“ □ また、この断熱ガスノー２３の圧力ＰＫが外胴１の上部
管板５の下面部の１次側流体の圧力Ｐ、との差圧が所定
の一足値になるように制御されるので、断熱ガス層２３
下端の液位を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

ｇ１図は本発明の一実施例である熱交換器の熱遮蔽方法
の説明図、７ｓ２図は本発明の前提となる熱交換器の縦
１１９？面図、第３図は本発明との比較のために示す公
知の熱交換器の主要部を示す縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、縦方向に設置した円筒状容器の軸心位置に取付けた
   下降管を介して上方より低温の２次側流体を導入し、前
   記下降管のまわりに配設した複数の伝熱管内を下方から
   上方に上記２次側流体が通過中に、これらの伝熱管外を
   通過中の高温の１次側流体と熱交換するシェルアンドチ
   ューブ形の熱交換器において、上部管板に接合固定され
   １次側流体の流路の内周面を形成する内部シユラウドと
   、前記下降管との間隙に加圧ガスを供給し、前記間隙を
   断熱ガス層とすることを特徴とする熱交換。 の熱遮蔽方法。