JPS6137994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は多管式の熱交換器に係り、特に小型化
を図るのに好適な熱交換器に関する。

一般に、原子力発電プラント等においては、主
復水器から抽出した放射性ガス（以下排ガスと称
す）を水と非凝縮性ガスとに分離して処理するた
め多管式の熱交換器が使用されている。

従来、この種の熱交換器は、第１図に示すよう
に、多数の伝熱管１０が配列されている胴体１内
に間隔をおいて複数個の欠円形邪魔板１１を配置
し、この邪魔板１１により胴体１内を流れる排ガ
スをジグザグ状に流れるようにし、その間におい
て伝熱管１０内を流れる流体と熱交換させるよう
にしている。

この場合、排ガスは通常過熱された蒸気とガス
（主に空気）との混合物としてガス入口２から胴
体１内に入つてくる。そして排ガスは、胴体１に
入つてガス出口３から胴体１を出るまでの間にそ
の状態を変化させるため、通常３つの部分に分け
て熱計算が行なわれる。この３つの部分とは、第
１図に示すように過熱状態から飽和状態になるま
での過熱流体の熱交換部、凝縮による熱交換部
および非凝縮性流体の熱交換部である。これ
らの中で、熱交換部，は熱交換部に比較し
て熱交換効率が非常に低い。これは、過熱流体と
非凝縮性流体の熱通過率が凝縮部の熱通過率に比
べてそれぞれ約1/20、約1/80となるからである。
伝熱量は、熱伝達率α_t、伝熱面積Ａおよび伝熱
管内外の流体の平均温度差△ｔの積で与えられ
る。したがつて計算において各熱交換部で交換す
べき熱量が求められると、熱伝達α_t、伝熱面積
Ａおよび平均温度差△ｔのいずれかあるいはすべ
てを増減して所定の交換熱量が得られるようにす
る。この際平均温度差△ｔは設計条件によつて大
略決定されるので、熱伝達率α_tか伝熱面積Ａを
増減することになる。ところが前述のように熱交
換部，においては熱伝達率α_tが小さいの
で、従来は主として伝熱面積Ａを増減する方法を
採つている。

しかしながらこの種の方法では、熱交換部，
に対して熱交換部に比べて相対的に大きな伝
熱面積が必要とされ、特に熱交換部は前記する
ように熱交換効率が最も悪く、熱交換器の小型化
の大きな障害の１つとなつている。

本考案はかかる従来の難点を解決するために創
案されたもので、その目的とするところは、熱伝
達率を向上させて小型で熱効率の高い熱交換器を
提供するにある。

本考案は、過熱流体に含まれる凝縮性流体の凝
縮部より下流に位置する邪魔板と胴体端部の管板
との間を、軸心位置から胴体内面まで放射状に延
在する仕切板によつて複数の小室に分割し、邪魔
板の切欠部をこの小室に開口すると共に仕切板に
設けた開口部及び小室に設けた流体の出口を胴体
の軸方向に離間して交互に配設し、前記小室に入
る凝縮性流体と分離された非凝縮性流体を、邪魔
板に設けた開口部を介して他の小室を順次通過さ
せて流体の出口に導びき、非凝縮性流体の熱交換
部における流体の管間流速を速めるとともに、流
体の流路の方向と流速とを変化させることによ
り、熱伝達率を向上させ、コンパクトで熱効率の
高い熱交換器を得るようにしたものである。

以上本考案を第２図ないし第５図に示す一実施
例に基づいて説明する。

第２図において１は、長手方向両端位置にガス
入口２およびガス出口３を有し、かつ長手方向中
間部の底部位置にドレン溜４を有する横置き筒状
の胴体であり、この胴体１のガス出口３側の端部
には、管板５を介して冷却水入口室６および冷却
水出口室７がそれぞれ連結されている。冷却水入
口室６と冷却水出口室７とは仕切板１８によつて
相互に独立となつており、各室６，７には冷却水
の入口８および出口９がそれぞれ突設されてい
る。

前記胴体１内には、第２図に示すように両端部
が管板５に支持されて冷却水入口室６と冷却水出
口室７とにそれぞれ連通するＵ字状の多数の伝熱
管１０が配列され、各伝熱管１０は、欠円形の邪
魔板１１により胴体１内に延在する部分が支持さ
れている。この邪魔板１１は、管板５に螺着され
た複数本のタイロツド（図示せず）により、図示
しないスペーサを介して欠円部が隣接する邪魔板
１１間で上下交互になるように等間隔に固定され
ており、この邪魔板１１により、胴体１内を通る
排ガスが第２図に示す矢印のようにジグザグ状に
流れるようになつている。

胴体１内にはまた、第２図に示すようにガス入
口２位置に案内板１２が設けられ、また管板５に
近い位置に邪魔板１３が設けられている。この邪
魔板１３と管板５との間には、第２図ないし第４
図に示すように軸心位置から胴体１の内面まで放
射状に４方向に等間隔で延在する仕切板１４が配
置され、この仕切板１４により、邪魔板１３と管
板５との間が４個の小室１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄに分割されている。

前記邪魔板１３の小室１５ａと対応する位置に
は、第３図および第４図に示すように切欠部１６
が設けられ、ガス入口２から胴体１内に取入れら
れた排ガスは、切欠部１６を介して小室１５ａに
流入するようになつている。そして小室１５ａに
流入した排ガスは、第４図に示すように前記仕切
板１４に設けた開口部１７を介して小室１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄに順次に流入し、小室１５ｄ位置
に設けられたガス出口３から胴体１外に排出させ
るようになつている。前記各開口部１７およびガ
ス出口３は、第４図および第５図に示すように切
欠部１６から小室１５ａに流入した排ガスが最も
遠廻りをしてガス出口３から出ていくように軸方
向の両端部位置近傍に交互に配されている。

次に作用について説明する。

入口８から冷却水入口室６に流入した冷却水
は、伝熱管１０を通つて冷却水出口室７の出口９
から排出される。

一方、ガス入口２から胴体１内に流入した排ガ
スは、案内板１２および邪魔板１１により胴体１
内をジグザグ状に流れ、その間に伝熱管１０内を
流れる冷却水と熱交換を行つて水と非凝縮性ガス
に分離され、水はドレン溜４に集められる。凝縮
により水と分離された非凝縮性ガスは、邪魔板１
３の切欠部１６からまず小室１５ａに導びかれ
る。そして小室１５ａに導びかれた非凝縮性ガス
は、仕切板１４の開口部１７を介して小室１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄに順次導びかれ、ガス出口３
から胴体１外に排出される。非凝縮性ガスは、各
小室１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを通過する
間に伝熱管１０内を流れる冷却水とさらに熱交換
を行なつて所定の設定温度にまで冷却される。

この際、邪魔板１３の切欠部１６、仕切板１４
の開口部１７およびガス出口３は、第５図に示す
ようにガスの流路を長くするような位置に配置さ
れているため、邪魔板１３の切欠部１６を通過し
た後排ガスの流速は高められる。また排ガスの流
路の方向および断面積の変化が大きいため、この
過程で排ガスの流れには乱流が形成される。一
方、熱伝達率はガスが横切る伝熱管１０の管間流
速Ｖのｍ乗、すなわちＶ^m（但しｍは伝熱管１０
の配置によつて決まる係数）に比例し、また乱流
が存在した場合さらに高められるため、同一の伝
熱面積を有する熱交換器における熱効率が向上す
る。

以上説明したように本実施例によれば、非凝縮
性流体の熱交換部に邪魔板と仕切板とで仕切られ
た小室が形成されているので、排ガスの流速が高
められて熱伝達率が向上し、また排ガスの流路の
方向および断面積が大きく変化して排ガスの流れ
に乱流が発生するので熱伝達率がさらに向上し、
熱効率を向上させることができる。特に熱交換効
率が最も悪い非凝縮性流体の熱交換部における熱
伝達率を向上させることができるので、小型化を
図ることができる。また従来のものを一部変更す
るだけでよいので、既存の設備にも適用すること
ができる。

なお前記実施例においては、邪魔板１３、管板
５および仕切板１４によつて４個の小室１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを形成したものについて
説明したが、小室の数は４個に限定されず、これ
以上でもこれ以下でもよい。

以上本考案を好適な実施例に基づいて説明した
が、本考案によれば、熱伝達率を向上させて小型
で熱効率の高い熱交換器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は本考案
の一実施例を示す断面図、第３図は第２図の−
線断面図、第４図は小室部分の斜視図、第５図
は第３図の−線断面図である。 １……胴体、２……ガス入口、３……ガス出
口、５……管板、６……冷却水入口室、７……冷
却水出口室、１０……伝熱管、１１，１３……邪
魔板、１４……仕切板、１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄ……小室、１６……切欠部、１７……
開口部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷却水入口室と冷却水出口室とに端部がそれぞ
   れ開口する伝熱管を、前記両室と管板を介して区
   分された筒状の胴体内に配置し、この胴体内にそ
   の長手方向に等間隔で邪魔板を配置し、胴体内に
   凝縮性流体と非凝縮性流体とが混合した過熱流体
   を流入し、前記邪魔板の切欠部を介してジグザグ
   状に流して前記伝熱管内を流れる冷媒流体と熱交
   換を行なう熱交換器において、前記過熱流体に含
   まれる凝縮性流体の凝縮部より下流に位置する邪
   魔板と前記管板との間を、軸心位置から胴体内面
   まで放射状に延在する仕切板によつて複数の小室
   に分割し、邪魔板の切欠部をこの小室に開口する
   と共に仕切板に設けた開口部及び小室に設けた流
   体の出口を胴体の軸方向に離間して交互に配設
   し、前記小室に入る凝縮性流体と分離された非凝
   縮性流体を、仕切板に設けた開口部を介し他の小
   室を順次通過させて流体の出口に導びくことを特
   徴とする熱交換器。