JPS61225580A - 加熱器 - Google Patents

加熱器

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JPS61225580A
JPS61225580A JP6773985A JP6773985A JPS61225580A JP S61225580 A JPS61225580 A JP S61225580A JP 6773985 A JP6773985 A JP 6773985A JP 6773985 A JP6773985 A JP 6773985A JP S61225580 A JPS61225580 A JP S61225580A
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JP
Japan
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tube
heating
heating tube
plate
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP6773985A
Other languages
English (en)
Inventor
Morihisa Hidaki
肥田木 盛久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Engineering Corp filed Critical Toyo Engineering Corp
Priority to JP6773985A priority Critical patent/JPS61225580A/ja
Publication of JPS61225580A publication Critical patent/JPS61225580A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally

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】 本発明は高温ガスによって加熱される、二重管構造の加
熱管を持った加熱器の、伝熱をより促進する構造に関す
る。
[従来技術] 上端が開放され下端が閉鎖された加熱管外管中に、この
外管の内径よりも細くかつ下端が開放されている加熱管
内管を上部から挿入した二重管構造の加熱管を、中間に
管板を設けて上部および下部の2室に分離した竪形円筒
状容器中に、その管板を貞いて設置することにより、加
熱管内管の上部は容器上部室に直接開放された状態で、
加熱管の下部は容器下部室に懸垂した状態で位置させる
と共に、容器上部室には被加熱流体の出入口、容器下部
室には加熱用高温ガスの出入口を設け、かつ加熱管内管
の上端は容器上部室に開放することなく、直接容器外へ
通ずるように前記出入口の1つに導通された加熱器は一
般的にしばしば利用されている。
前述の管板の上にもう1つの管板を設け(内管管板)、
内管をこれに取り付けて前記出入口の1つに接続して、
直接容器外に通ずるようにした構造のものもある。(バ
ヨネット型と称されている)これらの加熱器はあまり温
度の高くない範囲内で使用されることが多いが、加熱ガ
スの温度が高くなるとそれに対応した対策を取るのが伝
熱上望ましい。
これらの手段として例えば 特許ya 59−200123  等が示されている。
ガスから固体への伝熱は主として対流と放射によって行
われる。このうち対流伝熱に及ぼす温度の影響はそれ程
大きくはない。一方放射は温度の影響が極めて顕著であ
る。
一般的な流動(強制流動)状態では、常温ないしはそれ
に近い温度では、放射の影響は小さく、対流に比較して
無視できる位置さい。一方温度が高くなると放射伝熱が
著しく大きくなり、対流伝熱は(小さくなったわけでは
ないが)無視できる程になる。
前者の温度範囲は200℃以下程度であり、後者は10
00℃以上程度である。この間の温度範囲では双方の伝
熱は共にかなりあり、無視することはできない。従来こ
れらの場合に用いられた構造を簡単に列記すると、第3
図のようになる。
これらの例において、通常の熱交換器のように流れを加
熱管の軸直角方向に流すことは可能ではあるが、バッフ
ルプレート、ステーボルト等構造が複雑になり、これら
が高温ガスに曝されるので、このような構造の熱交換器
で高温ガスを取り扱うのは不適当である。また加熱ガス
は加熱管の軸方向に流れるのが好ましく、高温ガスに触
れる部分はなるべく複雑でない方がよい。また管配列は
普通に行われている正三角形配列が好ましい。
第3図(1)は単に加熱管が規則正しく配列されている
場合である。この場合は対流伝熱も大きくなく、また放
射もガス層の厚さが厚くないのでそれ程大きくはない。
(n)は各加熱管の外管に縦フィンを取り付けたもので
ある。対流伝熱係数が大きく向上する。放射については
(1)と変りない。
(iii)はフィンの先端を正六角形にして、フィンの
間のデッドスペースをなくしたものである。対流伝熱は
最も大きくなる。放射は(1)と変らず。
(iv)は縦フイン付加熱管をブロック材の中に挿入し
たものである。対流伝熱係数が大きくなると共に、ブロ
ック材が放射体となり、放射伝熱係数も大きくなる。し
かしブロック材が大きいスペースを取り、加熱器容器が
非常に大きくなり経済的でない。
[発明の開示] 本発明は加熱ガスの温度が対流、放射伝熱が共に無視で
きない程度に共存する場合、その双方の伝熱を共に、そ
れ程大きなコスト増を伴わずに大きくする、加熱器の構
造に関するものである。また流路の断面変化が少なく、
直線的に流れるので、高温ガスの圧力降下を低く押える
ことができる。
伝熱性能の面から言えば前述の(膣)は対流、放射伝熱
共に満足すべきものである。しかしブロック材では加熱
器容器が大きくなり過ぎ、適当でないことは前述の通り
である。放射のためのものであるならばブロック材であ
る必要はなく、薄い板で事足りるわけである。しかし板
では(lv)のままでは支持法等に難点がある。
フィン付加熱管の断面形状を(ii)のように正六角形
とし、この加熱管の隙間に薄い板を挿入する、これが発
明者の考え方である。
幅が正六角形の1辺に等しい細長い平板、あるいは1辺
の長さが正六角形の1辺に等しく、120度に折り曲げ
られた樋状の細良い板を放射板として使用するのである
。加熱管の隙間は、板の寸法および板、加熱管の変型答
を考慮して充分な隙間を取ることが望ましい。このよう
にして簡単な構造の放射板付の加熱器ができるのである
この加熱器の断面を第1図に、加熱管の断面を第2図(
1)、(i)に示す。
第1図は被加熱流体が内管から入り、内管の最下部で反
転し外管の環状部を上昇して、上部から流出するもので
、内管は上部の内管管板に取り付けられている、いわゆ
るバヨネット型加熱器である。図は被加熱流体がボイラ
ー水の場合を示している。
第2図は加熱管の断面を示し、(1)は放射板としてフ
ィンで形成される正六角形の1辺に略等しい平板を挿入
したもので、(it)は12011に折り曲げた線型の
放射板を挿入したものである。
この2つのタイプの放射板は加熱管の隙間に丁度適合す
るように過不足なく挿入することができる。加熱管の隙
間に挿入して、下方に落ちるのを防止する止め金で止め
ておけば、それ以上の保持は不要である。
これらはいずれも薄い金属、あるいはセラミック等の耐
熱性材料で作られる。熱伝導のメカニズムとしては、こ
の放射板が高温ガス中に曝され、熱がガスから放射板に
伝わり板がiX温となり、次に放射板から加熱管へ放射
によって熱が伝わる。
ガス放射以外にこの固体放射が加わり、加熱管への放射
伝熱は大いに促進される。一方対流伝熱についてはフィ
ンの効果によって伝熱が非常に良くなるので、両方の伝
熱が最高に促進されることになる。即らこの発明は対流
、放射伝熱が無視できない程度に共存する場合の加熱器
として最も適当なものである。流れる高温ガスの温度は
200〜1000℃が好適である。即ち前にも述べたよ
うに、この温度範囲でこの加熱器は最も能率良く熱を伝
えることができるのである。また装置の耐熱性の点から
も、これ以上の温度はこの装置には不適当である。
以上説明したように、本発明は簡単な構造で伝熱性能の
よい加熱器を提供するものである。この1つの応用例と
して、外管と内管の間の環状部に改質用触媒を充填した
改質装置の加熱管の例を第2図(i)に示す。
例えば炭化水素の水蒸気改質反応あるいはメタノールの
改質反応の場合、これらの反応用触媒を充填し、外部か
らの加熱により反応に必要な熱量を供給する。これらの
反応は大量の熱を必要とする吸熱反応であり、外部から
の伝熱が律速となる。
従って伝熱性能の良い加熱器が、反応器としての性能に
関連して強く求められる。
これらの場合、加熱高温ガスは燃焼ガ支、あるいはプロ
セス中の高温ガスを使用することができる。
例えばアンモニアプラントにおいて、二次リフオーマ−
から流出する高温ガスを用いて、−取水蒸気改質反応を
行わせることができる。
水蒸気改質反応は非常に大きい吸熱反応であるので、−
次リフオーマ−において必要な熱量の全部をまかなうこ
とはできないが、30〜40%程度の反応を行わせるこ
とはできる。高温ガスから得られる熱ωに応じて、改質
反応の程度が変ることになる。
この場合原料ガスは加熱管外管の上部から入り、下部か
ら内管に入り、内管を上昇して外部に流出する。高温ガ
スは約i ooo℃で下から容器内に入り、加熱管の間
を上昇して上部にある出口から流出する。高温ガスと被
加熱ガスの圧力差はそれ程大きくはなく、また加熱管の
温度も普通の一次リフォーマーに比べると低いので、管
の肉厚は薄くてよい。即ちこの両者の加熱管を比較する
と、同じ外形でも内径は本発明のものが大きく取れるの
で、1本の加熱管の触媒容重は太き(なり、従って性能
も大きくなる。
この加熱管において、外管中を下部まで下降し、触ts
層を通り抜けた改質ガスは内管を上昇する間、内管壁を
通じて下降ガスと熱交換する。その交換熱間はそれ程多
くはないが、この熱量を効率良く熱交換させることは改
質反応の促進に大いに役に立つ。このため管、平板ある
いはらせん状の板を内管の中に内管と同心的に挿入する
ことが推奨される。これらが放射体あるいは対流伝熱促
進体となって伝熱を促進させるのである。第2図(n)
には内管内に平板を挿入した例を示しである。
メタノールの改質反応は炭化水素のそれに比較すると、
温度がは、るかに低く、300℃以下である。燃焼ガス
によってこの熱量を与える場合、この加熱器は最適であ
る。即ち伝熱は最初放射を主体として行われるが、燃焼
ガス1度が低下してくると対流伝熱が主になる。i84
ガスの熱を徹底的に利用するためには本加熱器のように
対流伝熱性能のよい加熱器が最も適していることは言う
までもない。
この発明の加熱器は、高温ガスの熱を回収してスチーム
を発生させる廃熱ボイラーとしても好適である。高温ガ
スは入口では高温であるが、急速に温度が下る。伝熱の
型式は始めは放射、終りには対流が主流となる。
この高温ガスから熱を効率良く回収するためには、ガス
の温度如何に拘わらず伝熱が良好である必要がある。こ
の発明の加熱器のように対流、放射のいずれをも能率良
く伝える廃熱ボイラーは、廃熱回収設備として最も望ま
しいものである。
前述の二次リフオーマ−から流出し、−取水蒸気改質反
応の加熱に使用された改質ガスはなお600〜700℃
程度の温度があるので、この発明の加熱器(廃熱ボイラ
ー)を用いて効率良く廃熱をスチームとして回収するこ
とができる。即ちこの発明の型式の加熱器を使用するこ
とによって、  d廃熱は余す所なく効率良く回収でき
るのである。
ボイラー水のみならず、各種液体、の蒸発器、リボイラ
ー等としても重器は好適である。
正六角形の縦フイン付管は一般的ではないが、通常の縦
フイン付管の先端を正六角形に削り取ることによって、
製作の困難さは全くない。
加熱管の温度が高温になる場合は、耐熱鋼が使用され、
またボイラーの場合は炭素鋼が使用できるが、いずれも
鋳造あるいは溶接によって容易に製作することができる
放射板の材質は温度およびガスの雰囲気に従って選択す
ればよいのであるが、はとんどの場合金属材料が使用可
能である。この場合金属材料の表面は充分酸化させ、黒
度を大きくしておくことが望ましい。
放射板の挿入、取替等のメンテナンスは、デユープバン
ドルを抜き取ることができるので特に問題はない。
【図面の簡単な説明】
第1図 本発明の加熱器断面図 (廃熱ボイラーとした例) 第2図 (1)加熱管横断面図 (平板の放射板を挿入した例) (il)加熱管横断面図 (線型放・銅板を挿入、加熱管の環状部に□  触媒を
充填、内管内に平板の内管放射板を挿入した例) 第3図 従来の加熱管の例 (1)普通の管 正三角形配列 (i)フィン付管 正三角形配列 (fi)正六角形フィン付管 正三角形配列(′TV)
ブロック材により形成された孔中にフィン付管を挿入し
た例 1 容器下部室   2 容器上部室 3 高温ガス出入口 4 被加熱流体出入口10 容器
本体 11 管板 12 内管管板20 加熱管 21 外管 22 内管 23 フィン24 触媒 2
5 内管放射板 30 放射板 31 平板型放射板 32 樋型放射板40 ブロック
材 出願人  東洋エンジニアリング株式会社才2図(iン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)上端が開放され下端が閉鎖された加熱管外管中に
    、この外管の内径よりも細くかつ下端が開放されている
    加熱管内管を上部から挿入した二重管構造の加熱管を、
    中間に管板を設けて上部および下部の2室に分離した竪
    形円筒状容器中に、その管板を貫いて設置することによ
    り、加熱管内管の上部は容器上部室に直接開放された状
    態で、加熱管の下部は容器下部室に懸垂した状態で位置
    させると共に、容器上部室には被加熱流体の出入口、容
    器下部室には加熱用高温ガスの出入口を設け、かつ加熱
    管内管の上端は容器上部室に開放することなく、直接容
    器外へ通ずるように前記出入口の1つに導通されると共
    に、加熱管外管の外周に管軸に平行な多数のフィンが放
    射状に、かつフィンの先端が、管の中心と中心を同じく
    する正六角形を形成するように、加熱管外管の略大部分
    の長さに亘って取付られ、これらの加熱管は正三角形に
    配列されており、かつ相隣る加熱管のフィンの先端によ
    つて形成される該正六角形が、相接して一定の僅かな隙
    間を有するように管板に取りつけられた構造の加熱器に
    おいて、これらの加熱管相互の隙間の、加熱管外管のフ
    ィンの設けられた長さの部分に、隙間に沿つて放射板が
    挿入されていることを特徴とする加熱器。
  2. (2)加熱管の隙間に挿入する放射板として、幅が該正
    六角形の1辺に略等しい、細長い平板を用いる、特許請
    求の範囲第1項に記載の加熱器。
  3. (3)加熱管の隙間に挿入する放射板として、1辺の長
    さが該正六角形の1辺に略等しく、120度に折り曲げ
    られた、細長い樋状の放射板を用いる、特許請求の範囲
    第1項に記載の加熱器。
  4. (4)加熱管外管と内管の間の環状部に、炭化水素水蒸
    気改質反応用触媒あるいはメタノール改質反応用触媒が
    充填され、前記反応用原料ガスが加熱管外管上部から供
    給され、加熱管内管の上部から改質ガスが流出する、特
    許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の加
    熱器。
  5. (5)前記第4項において、加熱管内管の内部に管状、
    平板状、あるいはらせん状の放射板が該加熱管内管と同
    心的に、略過熱管外管の長さに亘って挿入されている、
    特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の
    加熱器。
  6. (6)加熱管内管の上部からボイラー水が供給され、加
    熱管外管の上部から水蒸気および水の混合物が流出する
    、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載
    の加熱器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070881A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Kabushiki Kaisha Idx マイクロ波化学反応装置
JP2006181533A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Idx Corp マイクロ波化学反応装置
NO20150073A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-18 A Markussen Holding As Heat exchanger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52120442A (en) * 1976-04-05 1977-10-08 Hitachi Ltd Bayonet-type evaporator
JPS5637489A (en) * 1979-09-05 1981-04-11 Hitachi Ltd Heat exchanger
JPS59173688A (ja) * 1983-03-18 1984-10-01 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニ− 熱交換器およびその操作法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52120442A (en) * 1976-04-05 1977-10-08 Hitachi Ltd Bayonet-type evaporator
JPS5637489A (en) * 1979-09-05 1981-04-11 Hitachi Ltd Heat exchanger
JPS59173688A (ja) * 1983-03-18 1984-10-01 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニ− 熱交換器およびその操作法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070881A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Kabushiki Kaisha Idx マイクロ波化学反応装置
JP2006181533A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Idx Corp マイクロ波化学反応装置
US8138458B2 (en) 2004-12-28 2012-03-20 Kabushiki Kaisha Idx Microwave chemical reaction device
NO20150073A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-18 A Markussen Holding As Heat exchanger
WO2016114673A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 A Markussen Holding As Heat exchanger
NO340559B1 (en) * 2015-01-15 2017-05-15 A Markussen Holding As Heat exchanger
US10739078B2 (en) 2015-01-15 2020-08-11 A Markussen Holding As Heat exchanger

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