JPS61256193A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS61256193A JPS61256193A JP9538685A JP9538685A JPS61256193A JP S61256193 A JPS61256193 A JP S61256193A JP 9538685 A JP9538685 A JP 9538685A JP 9538685 A JP9538685 A JP 9538685A JP S61256193 A JPS61256193 A JP S61256193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shell
- tube
- heat exchanger
- gland
- difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
- F28F9/0239—Header boxes; End plates floating elements floating header boxes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2230/00—Sealing means
Landscapes
- 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。
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、複数個の直管の両端に管板を取付けて成る多
管式熱交換器に係る。
管式熱交換器に係る。
従来の技術
伝熱管（複数個）の両端に管板を有せしめたシェルおよ
びチューブ式多管式熱交換器は工業的に広く使用されて
いるが、管をＵ型とせず直管とならしめた場合はシェル
と管の熱膨張差に基づく熱応力が構造力学上の問題とな
る。一般的にはシェルに膨張継手を取付けることにより
熱膨張差を吸収させる構造が採用されているが、シェル
の厚さイ蚤 が大、即ち、犬ｆ、高圧のシェルに対しては膨張継手の
構造設計が困難とされている。
びチューブ式多管式熱交換器は工業的に広く使用されて
いるが、管をＵ型とせず直管とならしめた場合はシェル
と管の熱膨張差に基づく熱応力が構造力学上の問題とな
る。一般的にはシェルに膨張継手を取付けることにより
熱膨張差を吸収させる構造が採用されているが、シェル
の厚さイ蚤 が大、即ち、犬ｆ、高圧のシェルに対しては膨張継手の
構造設計が困難とされている。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、上記事情にかんがみてなされたもので、膨張
継手の構造設計が困難な熱膨張差の大きい熱交換器てお
いて、その熱膨張差を吸収できる構造を提供することを
目的とする。
継手の構造設計が困難な熱膨張差の大きい熱交換器てお
いて、その熱膨張差を吸収できる構造を提供することを
目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明によれば、両端に管板を取付けた複数個の直管よ
り成る熱交換器において、片側の管板にフローティング
ヘッドを取付け、該フローティングヘッドのノズルをグ
ランド継手でシールすると共に該グランド継手に接続し
た仕切板をシェルに取付けることによりチューブとシェ
ルとの間の熱膨張差をグランドの滑り変位とならしめた
熱交換器が提供される。
り成る熱交換器において、片側の管板にフローティング
ヘッドを取付け、該フローティングヘッドのノズルをグ
ランド継手でシールすると共に該グランド継手に接続し
た仕切板をシェルに取付けることによりチューブとシェ
ルとの間の熱膨張差をグランドの滑り変位とならしめた
熱交換器が提供される。
実施例
第１図は本発明による熱交換器の一例を示したもので、
図中１はシェル、２は複数個の伝熱管、３は上部管板、
４は下部管板、５はフローティングヘッド、６は仕切板
、７はグランド継手、８は下部ヘッド、９は上部ヘッド
、１０は液体Ａ用人ロノズル、１１は液体Ａ用量ロノズ
ル、１２は液体Ｂ用人ロノズル、１３は液体Ｂ用土ロノ
ズルをそれぞれ示している。
図中１はシェル、２は複数個の伝熱管、３は上部管板、
４は下部管板、５はフローティングヘッド、６は仕切板
、７はグランド継手、８は下部ヘッド、９は上部ヘッド
、１０は液体Ａ用人ロノズル、１１は液体Ａ用量ロノズ
ル、１２は液体Ｂ用人ロノズル、１３は液体Ｂ用土ロノ
ズルをそれぞれ示している。
第２図は上部管板３とシェル１の上部における７ランジ
１４との接続の詳細を示すもので、上部管板３はフラン
ジ１４に植込まれた植込ボルト１５およびナツト１６に
よりガスケット１７を介して固定されている。第３図は
仕切板６とシェル１との接続を示すもので、シェル１の
内壁にはサポート１８が設けられ、これに植込まれた植
込ボルト１９とナツト２０とによって仕切板６がガスケ
ット２１を介して固定されている。第４図はグランド継
手７の詳細を示すもので、フローティングヘッド５のノ
ズル２２は仕切板６の中央部にてグランド２３およびグ
ランド押え２４により支持されている。
１４との接続の詳細を示すもので、上部管板３はフラン
ジ１４に植込まれた植込ボルト１５およびナツト１６に
よりガスケット１７を介して固定されている。第３図は
仕切板６とシェル１との接続を示すもので、シェル１の
内壁にはサポート１８が設けられ、これに植込まれた植
込ボルト１９とナツト２０とによって仕切板６がガスケ
ット２１を介して固定されている。第４図はグランド継
手７の詳細を示すもので、フローティングヘッド５のノ
ズル２２は仕切板６の中央部にてグランド２３およびグ
ランド押え２４により支持されている。
フローティングヘッド５と下部管板４との接続もガスケ
ットを介してボルト締付されている。
ットを介してボルト締付されている。
仕切板６の形状は第１図では平板として示しているが、
差圧の大きさ、径などを考慮して、力学計算上有利な半
球形またはだ円形としてもよい。
差圧の大きさ、径などを考慮して、力学計算上有利な半
球形またはだ円形としてもよい。
第５図は本発明による熱交換器の第２の実施例を示す。
この実施例は第１図のものが、フローティングヘッド５
、仕切板６およびグランド継手７が下部管板４に接続さ
れているのに対し、上部管板３に接続されている。図中
同じ符号は同一要素を示している。なお、符号２５はシ
ェル１内に複数個設けられたバッフルの１つを示してい
る。
、仕切板６およびグランド継手７が下部管板４に接続さ
れているのに対し、上部管板３に接続されている。図中
同じ符号は同一要素を示している。なお、符号２５はシ
ェル１内に複数個設けられたバッフルの１つを示してい
る。
本発明による熱交換器は流体Ａおよび流体Ｂともにガス
状である場合に特に好適である。これは、ガスと固体と
の間の熱伝達係数が液体と固体との間の熱伝達係数に比
し小さく、伝熱管２とシェル１との間の熱膨張差が大き
くなるためである。
状である場合に特に好適である。これは、ガスと固体と
の間の熱伝達係数が液体と固体との間の熱伝達係数に比
し小さく、伝熱管２とシェル１との間の熱膨張差が大き
くなるためである。
また、本発明による熱交換器は流体Ａと液体Ｂとの間の
圧力差が大きくない場合に好適である。
圧力差が大きくない場合に好適である。
これは仕切板６の作用荷重およびグランドのシール性能
の制約からである。
の制約からである。
例えば、流体Ａが流体Ｂより高温である場合、即ち流体
Ａが被冷却ガス、流体Ｂが被加熱ガスであるとした場合
、伝熱管２の管長方向の平均温度はシェル１の胴長方向
の平均温度よりも高くなり、伝熱管２とシェル１との間
に熱膨張差が生じる。
Ａが被冷却ガス、流体Ｂが被加熱ガスであるとした場合
、伝熱管２の管長方向の平均温度はシェル１の胴長方向
の平均温度よりも高くなり、伝熱管２とシェル１との間
に熱膨張差が生じる。
特に、シェル１に低合金鋼、伝熱管２にオーステナイト
系ステンレス鋼を使用した場合にはこの熱膨張差は可成
り大きいものとなる。
系ステンレス鋼を使用した場合にはこの熱膨張差は可成
り大きいものとなる。
本発明を適用することにより大きい効果が得られる熱交
換器の例としては、アンモニア合成用反応器出口ガス冷
却器がありこれを第６図に示す。
換器の例としては、アンモニア合成用反応器出口ガス冷
却器がありこれを第６図に示す。
第６図において、符号２６は本発明による熱交換器、２
７は反応器、２８は触媒をそれぞれ示す。
７は反応器、２８は触媒をそれぞれ示す。
流体Ａは圧力１５０ ｋｇ／ｃｌ Ｇ 、温度４５０℃
で本発明による熱交換器に流入し、温度３２０℃で流出
する。流体Ｂは圧力１５７ ｋｇ／ｃｒｌ Ｇ 、温度
２５０℃で流入し、温度３８０℃で流出する。この圧力
差は熱交換器、配管、反応器（触媒層を有す）の圧損で
ある。
で本発明による熱交換器に流入し、温度３２０℃で流出
する。流体Ｂは圧力１５７ ｋｇ／ｃｒｌ Ｇ 、温度
２５０℃で流入し、温度３８０℃で流出する。この圧力
差は熱交換器、配管、反応器（触媒層を有す）の圧損で
ある。
伝熱管材はアンモニアによる窒化損傷の点からＳＵＳ
３４７ 、シェル材はＳＣＭＶ４を用いる。このような
熱交換器は、単純平均で、伝熱管温度３８５℃およびシ
ェル温度３１５℃からその差７０°Ｃであり、伝熱管と
シェルとの熱膨張差が大きく、かつ高圧であるため、従
来のようにシェルに膨張継手を設けるということは不可
能である。
３４７ 、シェル材はＳＣＭＶ４を用いる。このような
熱交換器は、単純平均で、伝熱管温度３８５℃およびシ
ェル温度３１５℃からその差７０°Ｃであり、伝熱管と
シェルとの熱膨張差が大きく、かつ高圧であるため、従
来のようにシェルに膨張継手を設けるということは不可
能である。
熱交換器内の圧損は設計条件によるが、チューブ側の圧
損をｉ ｋｇ／７とした時、仕切板６と上部ヘッド９と
で囲まれた空間の圧力は１４ ｇ ｋ７／ｃｒｄ １仕
切板６の下の空間の圧力は１ ｓ ７ ｋｇ／ｃｒ／ｌ
と考えるべきであるから、該仕切板６の上下の差圧は８
にり／ｄとなる。この程度の圧力差および３２０℃の温
度という条件ではグランド継手７の設計としては特に問
題はない。特に、上部管板３の径をフローティングヘッ
ド５で絞って小径にする程、グランド継手７の設計は容
易となる。何れＫしても、差圧が小さいため、グランド
締付荷重は小とすることが可能であって、これはグラン
ド部の摩擦抵抗を小とならしめ、熱膨張差を容易に滑り
変位に転換することができる。
損をｉ ｋｇ／７とした時、仕切板６と上部ヘッド９と
で囲まれた空間の圧力は１４ ｇ ｋ７／ｃｒｄ １仕
切板６の下の空間の圧力は１ ｓ ７ ｋｇ／ｃｒ／ｌ
と考えるべきであるから、該仕切板６の上下の差圧は８
にり／ｄとなる。この程度の圧力差および３２０℃の温
度という条件ではグランド継手７の設計としては特に問
題はない。特に、上部管板３の径をフローティングヘッ
ド５で絞って小径にする程、グランド継手７の設計は容
易となる。何れＫしても、差圧が小さいため、グランド
締付荷重は小とすることが可能であって、これはグラン
ド部の摩擦抵抗を小とならしめ、熱膨張差を容易に滑り
変位に転換することができる。
上述のように、本発明は高圧熱交換器として有効な構造
を有するシェルおよびチューブ式熱交換器を提供するも
のであるが、本発明はこの特定の実施例に限定されるも
のではなく、諸寸法、圧力、温度、構成材料、流体組成
等は本発明の精神の範囲内において各種変更が可能であ
り、特定はしない。これは工業的に熱交換器は幅広い運
転条件で使用されており、本発明が適用し得る条件範囲
を特定できないからである。
を有するシェルおよびチューブ式熱交換器を提供するも
のであるが、本発明はこの特定の実施例に限定されるも
のではなく、諸寸法、圧力、温度、構成材料、流体組成
等は本発明の精神の範囲内において各種変更が可能であ
り、特定はしない。これは工業的に熱交換器は幅広い運
転条件で使用されており、本発明が適用し得る条件範囲
を特定できないからである。
第１図は本発明による熱交換器の中央縦断面図、第２図
は上部管板の接続を示す要部断面図、第３図は仕切板の
接続を示す要部断面図、第４図はグランド継手を示す要
部断面図、第５図は本発明による熱交換器の変形例を示
す中央縦断面図、第６図は本発明による熱交換器の用途
例を示す図である。 １・・シェル、２・・伝熱管、３・・上部管板、４−−
下ＩＷ［，５−−フローティングヘッド、６・・仕切板
、７・・グランド継手、８・・下部ヘッド、９・ψ上部
ヘッド、１０Φ嘩入ロノズル、１１・争出ロノズル、’
１２−−人口ノズル、１３・・出口ノズル、１４・・７
ランジ、１５φ・植込ボルト、工６・・ナツト、１７・
・ガスケット、１８・串ザボート、１９・・植込ボルト
、２０・―ナツト、２１・−ガスケット、２２会・ノズ
ル、２３・・グランド、２４・・グランド押え、２５−
会バンフル、２６・・熱交換器、２７・・反応器、２８
・・触媒。 （ほか１名） 第１図 第３図 第４図 第６図
は上部管板の接続を示す要部断面図、第３図は仕切板の
接続を示す要部断面図、第４図はグランド継手を示す要
部断面図、第５図は本発明による熱交換器の変形例を示
す中央縦断面図、第６図は本発明による熱交換器の用途
例を示す図である。 １・・シェル、２・・伝熱管、３・・上部管板、４−−
下ＩＷ［，５−−フローティングヘッド、６・・仕切板
、７・・グランド継手、８・・下部ヘッド、９・ψ上部
ヘッド、１０Φ嘩入ロノズル、１１・争出ロノズル、’
１２−−人口ノズル、１３・・出口ノズル、１４・・７
ランジ、１５φ・植込ボルト、工６・・ナツト、１７・
・ガスケット、１８・串ザボート、１９・・植込ボルト
、２０・―ナツト、２１・−ガスケット、２２会・ノズ
ル、２３・・グランド、２４・・グランド押え、２５−
会バンフル、２６・・熱交換器、２７・・反応器、２８
・・触媒。 （ほか１名） 第１図 第３図 第４図 第６図
Claims (1)
- 複数個の直管の両端に管板を取付けて成るシェルおよび
チューブ式熱交換器において、片側の管板にフローティ
ングヘッドを取付け、該フローティングヘッドのノズル
をグランド継手でシールすると共に該グランド継手に接
続した仕切板をシェルに取付けることにより、チューブ
とシェルとの間の熱膨張差をグランドの滑り変位となら
しめた熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9538685A JPS61256193A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9538685A JPS61256193A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256193A true JPS61256193A (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=14136208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9538685A Pending JPS61256193A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61256193A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596765U (ja) * | 1992-06-06 | 1993-12-27 | 日本ピラー工業株式会社 | チューブ式熱交換器 |
| CN102589324A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-18 | 镇海石化建安工程有限公司 | 一种换热器 |
| CN103486882A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-01 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种具有控温功能圆盘圆环型折流板浮头换热器 |
| CN104896976A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-09-09 | 湖北长江石化设备有限公司 | 一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器 |
| CN106066128A (zh) * | 2015-04-20 | 2016-11-02 | 博格华纳排放系统西班牙有限责任公司 | 热交换装置 |
-
1985
- 1985-05-07 JP JP9538685A patent/JPS61256193A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596765U (ja) * | 1992-06-06 | 1993-12-27 | 日本ピラー工業株式会社 | チューブ式熱交換器 |
| CN102589324A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-18 | 镇海石化建安工程有限公司 | 一种换热器 |
| CN103486882A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-01 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种具有控温功能圆盘圆环型折流板浮头换热器 |
| CN106066128A (zh) * | 2015-04-20 | 2016-11-02 | 博格华纳排放系统西班牙有限责任公司 | 热交换装置 |
| US10495385B2 (en) | 2015-04-20 | 2019-12-03 | Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. | Heat exchange device |
| CN106066128B (zh) * | 2015-04-20 | 2020-05-12 | 博格华纳排放系统西班牙有限责任公司 | 热交换装置 |
| CN104896976A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-09-09 | 湖北长江石化设备有限公司 | 一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器 |
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