JPS6151236B2 - - Google Patents
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- JPS6151236B2 JPS6151236B2 JP53126191A JP12619178A JPS6151236B2 JP S6151236 B2 JPS6151236 B2 JP S6151236B2 JP 53126191 A JP53126191 A JP 53126191A JP 12619178 A JP12619178 A JP 12619178A JP S6151236 B2 JPS6151236 B2 JP S6151236B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tubes
- heat transfer
- heat exchanger
- heated steam
- steam
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-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 in parallel spaced relation
- F28D7/163—Heat-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 in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
- F28D7/1653—Heat-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 in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having a square or rectangular shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-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 having a single U-bend
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、湿り蒸気から水分を分離したのち再
加熱するための再熱器に係り、とくに伝熱管内の
凝縮水の流れを改善した再熱器に関する。
加熱するための再熱器に係り、とくに伝熱管内の
凝縮水の流れを改善した再熱器に関する。
上記した再熱器は、通常、原子力発電用の蒸気
タービンプラントに使用される。
タービンプラントに使用される。
沸騰水形原子炉あるいは加圧水形原子炉等の原
子力発電プラントにおいては、原子炉で発生する
蒸気は飽和状態からわずかに過熱された状態であ
る。この蒸気は発電用蒸気タービン中で膨張する
過程で蒸気中の水分が増大するが、このような水
分はタービンの熱効率および安全性の観点から好
ましいものではないので、これを除去する種々の
方法がとられている。その一つの方法として、高
圧タービンで膨張し、湿り度の高くなつた蒸気を
高圧タービンと低圧タービンの連絡管の途中に設
けた、湿分分離装置及び再熱器により蒸気中の水
分を除去し、次いで主蒸気等の高温高圧蒸気を用
いて再加熱をおこなう方法がある。このようにす
れば、低圧タービン内部が水滴によつて侵食され
るのが軽減され、かつタービンの熱効率が改善さ
れる。
子力発電プラントにおいては、原子炉で発生する
蒸気は飽和状態からわずかに過熱された状態であ
る。この蒸気は発電用蒸気タービン中で膨張する
過程で蒸気中の水分が増大するが、このような水
分はタービンの熱効率および安全性の観点から好
ましいものではないので、これを除去する種々の
方法がとられている。その一つの方法として、高
圧タービンで膨張し、湿り度の高くなつた蒸気を
高圧タービンと低圧タービンの連絡管の途中に設
けた、湿分分離装置及び再熱器により蒸気中の水
分を除去し、次いで主蒸気等の高温高圧蒸気を用
いて再加熱をおこなう方法がある。このようにす
れば、低圧タービン内部が水滴によつて侵食され
るのが軽減され、かつタービンの熱効率が改善さ
れる。
このような目的の再熱器は一種の多管式熱交換
器であり、湿分分離装置を出た被加熱蒸気は管外
を流れ、高温高圧の加熱蒸気は管内を流れて被加
熱蒸気と熱交換して凝縮する方式となつている。
器であり、湿分分離装置を出た被加熱蒸気は管外
を流れ、高温高圧の加熱蒸気は管内を流れて被加
熱蒸気と熱交換して凝縮する方式となつている。
このような再熱器においては、ある条件のもと
で管内の凝縮水が管内を間欠的に充満して流れる
（以下、これを「栓流」と称す。）ことが起り、凝
縮水の過冷却（サブクール）が大きくなり、これ
によつて伝熱管が周期的な組返えし熱応力を受
け、管の安全性を損なう問題を有し、さらには伝
熱特性を悪化してタービンプラントの熱効率を低
下させる問題を有している。
で管内の凝縮水が管内を間欠的に充満して流れる
（以下、これを「栓流」と称す。）ことが起り、凝
縮水の過冷却（サブクール）が大きくなり、これ
によつて伝熱管が周期的な組返えし熱応力を受
け、管の安全性を損なう問題を有し、さらには伝
熱特性を悪化してタービンプラントの熱効率を低
下させる問題を有している。
従来においても上述したような栓流を防止する
種々の方法が提案されており、たとえば、米国特
許第3759319号などがあるが、いずれも構造が複
雑となるもの、あるいは効果が十分でないものな
どで、より一層改善されたものが待望されてい
た。
種々の方法が提案されており、たとえば、米国特
許第3759319号などがあるが、いずれも構造が複
雑となるもの、あるいは効果が十分でないものな
どで、より一層改善されたものが待望されてい
た。
本発明の目的は、かかる要請に応えることにあ
り、再熱器の伝熱管内の凝縮水が栓流となるのを
防止し、かつ構造が簡単で経済的な再熱器を提供
することにある。
り、再熱器の伝熱管内の凝縮水が栓流となるのを
防止し、かつ構造が簡単で経済的な再熱器を提供
することにある。
すなわち、本発明では、被加熱蒸気の温度が低
い側つまり被加熱蒸気の上流側の伝熱管内の凝縮
水の量を過大にならないようにしてこの部分の伝
熱量を少なくし、伝熱管内の凝縮水の栓流を防止
するようにしたものである。これをさらに説明す
れば、加熱蒸気と、これによつて加熱される被加
熱蒸気との温度差の大きい被加熱蒸気の再熱器入
口側の伝熱管の熱通過量を少なくし、凝縮水が伝
熱管全体として平均化して生ずるようにするた
め、この部分には低熱伝導度の伝熱管たとえば平
滑管を使用し、一方、上記温度差の小さい被加熱
蒸気の下流側では、高熱伝導度の伝熱管たとえば
外面フイン付管を使用した複合組合わせの伝熱管
より構成し、伝熱管内の凝縮水の栓流を防止する
ようにしたものである。また、上述した目的は、
上記伝熱管の外面形状を変えることのほか、伝熱
管の材料を変えること、管の肉厚を変えること、
管の直径を変えることなどによつて達成される。
い側つまり被加熱蒸気の上流側の伝熱管内の凝縮
水の量を過大にならないようにしてこの部分の伝
熱量を少なくし、伝熱管内の凝縮水の栓流を防止
するようにしたものである。これをさらに説明す
れば、加熱蒸気と、これによつて加熱される被加
熱蒸気との温度差の大きい被加熱蒸気の再熱器入
口側の伝熱管の熱通過量を少なくし、凝縮水が伝
熱管全体として平均化して生ずるようにするた
め、この部分には低熱伝導度の伝熱管たとえば平
滑管を使用し、一方、上記温度差の小さい被加熱
蒸気の下流側では、高熱伝導度の伝熱管たとえば
外面フイン付管を使用した複合組合わせの伝熱管
より構成し、伝熱管内の凝縮水の栓流を防止する
ようにしたものである。また、上述した目的は、
上記伝熱管の外面形状を変えることのほか、伝熱
管の材料を変えること、管の肉厚を変えること、
管の直径を変えることなどによつて達成される。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図および第２図は、本発明の一実施例にお
ける再熱器の部分切欠斜視図および水平断面図で
ある。
ける再熱器の部分切欠斜視図および水平断面図で
ある。
図に示すように、水平におかれた円筒形容器１
には、その長手方向に沿つた側面に複数個の被加
熱蒸気入口部２があり、その反対側に被加熱蒸気
出口部３がある。この容器１の内部には蒸気入口
部２に面して整流板４が被加熱蒸気の流入方向に
垂直に設けられ、その内側には波板形湿分分離装
置５があり、さらにその内側もしくは蒸気出口部
３のある容器の側面と湿分分離装置５との間に伝
熱管６が多数設置されている。これら整流板４、
湿分分離装置５および伝熱管６は容器１のほぼ全
長にわたつて配置されている。
には、その長手方向に沿つた側面に複数個の被加
熱蒸気入口部２があり、その反対側に被加熱蒸気
出口部３がある。この容器１の内部には蒸気入口
部２に面して整流板４が被加熱蒸気の流入方向に
垂直に設けられ、その内側には波板形湿分分離装
置５があり、さらにその内側もしくは蒸気出口部
３のある容器の側面と湿分分離装置５との間に伝
熱管６が多数設置されている。これら整流板４、
湿分分離装置５および伝熱管６は容器１のほぼ全
長にわたつて配置されている。
伝熱管６の一端にはヘツダー７が取付けられ、
ヘツダー７は垂直設置の管板１２をそなえ、これ
を貫通して多数の伝熱管６がヘツダー７の内部と
連通している。ヘツダー７は垂直面内で仕切板２
４によつて加熱蒸気室２２と加熱蒸気出口室２３
とに分割され、蒸気室２２には加熱用の高温高圧
蒸気の入口管８が接続されていると共に、出口室
２３にはドレン管９および掃出蒸気排出管１５が
接続されている。ヘツダー７の上部および下部に
はそれぞれ端板１３および１４が設けてある。
ヘツダー７は垂直設置の管板１２をそなえ、これ
を貫通して多数の伝熱管６がヘツダー７の内部と
連通している。ヘツダー７は垂直面内で仕切板２
４によつて加熱蒸気室２２と加熱蒸気出口室２３
とに分割され、蒸気室２２には加熱用の高温高圧
蒸気の入口管８が接続されていると共に、出口室
２３にはドレン管９および掃出蒸気排出管１５が
接続されている。ヘツダー７の上部および下部に
はそれぞれ端板１３および１４が設けてある。
多数の伝熱管６は管支持板２０によつて支持さ
れている。なお、１０，１１は被加熱蒸気の流路
を形成する仕切板、２１はバツフルである。
れている。なお、１０，１１は被加熱蒸気の流路
を形成する仕切板、２１はバツフルである。
上述した構成の再熱器は、伝熱管６内の凝縮水
の栓流および過冷却を小さくするよう配慮されて
いるが、凝縮水の流れをより安定にするために各
各伝熱管６の熱通過量を平均化し、凝縮水の量を
平均化することが有効である。ところが、従来の
伝熱管はすべて同一形状、同一材質にて形成され
ており、各管列ごとに管内凝縮水量は大きく異な
つていた。
の栓流および過冷却を小さくするよう配慮されて
いるが、凝縮水の流れをより安定にするために各
各伝熱管６の熱通過量を平均化し、凝縮水の量を
平均化することが有効である。ところが、従来の
伝熱管はすべて同一形状、同一材質にて形成され
ており、各管列ごとに管内凝縮水量は大きく異な
つていた。
第５図は伝熱管の温度変化図であつて、T1は
加熱蒸気温度、T2は被加熱蒸気温度、ΔTiは再
熱器入口部２に近い側の加熱蒸気と被加熱蒸気の
温度差、ΔToは再熱器出口部３に近い側の加熱
蒸気と被加熱蒸気の温度差を示している。この場
合、加熱蒸気温度T1は、加熱用の飽和蒸気が凝
縮する過程にあるのでほぼ一定温度である。ま
た、T2iは熱交換器に入る前の被加熱蒸気温度、
T2oは熱交換器を出た後の被加熱蒸気温度であつ
て、加熱蒸気によつて次第に加熱されていく状態
を示している。
加熱蒸気温度、T2は被加熱蒸気温度、ΔTiは再
熱器入口部２に近い側の加熱蒸気と被加熱蒸気の
温度差、ΔToは再熱器出口部３に近い側の加熱
蒸気と被加熱蒸気の温度差を示している。この場
合、加熱蒸気温度T1は、加熱用の飽和蒸気が凝
縮する過程にあるのでほぼ一定温度である。ま
た、T2iは熱交換器に入る前の被加熱蒸気温度、
T2oは熱交換器を出た後の被加熱蒸気温度であつ
て、加熱蒸気によつて次第に加熱されていく状態
を示している。
そこで、被加熱蒸気の上流側から下流側に向け
て伝熱管６の列番号を１、２、……ＮLで示す。
その場合、従来の熱交換器における各管列ごとの
管内凝縮水量は、第４図に一点鎖線で示す如くに
なる。すなわち、第４図においてＮLは最終管列
であり、これは全管列数である。このとき、第１
列（Ｎ＝１）の管列は温度差が最大ΔTiである
ため管内凝縮水量が最も多く、最終列では温度差
が最小でΔToであるため凝縮水量は最少とな
り、凝縮水量の最大値と最小値の比はたとえば10
〜20倍になつており、被加熱蒸気の上流側に位置
する伝熱管内の凝縮水量が過大となるため、この
部分で凝縮水の栓流と過冷却が起ることが多い。
て伝熱管６の列番号を１、２、……ＮLで示す。
その場合、従来の熱交換器における各管列ごとの
管内凝縮水量は、第４図に一点鎖線で示す如くに
なる。すなわち、第４図においてＮLは最終管列
であり、これは全管列数である。このとき、第１
列（Ｎ＝１）の管列は温度差が最大ΔTiである
ため管内凝縮水量が最も多く、最終列では温度差
が最小でΔToであるため凝縮水量は最少とな
り、凝縮水量の最大値と最小値の比はたとえば10
〜20倍になつており、被加熱蒸気の上流側に位置
する伝熱管内の凝縮水量が過大となるため、この
部分で凝縮水の栓流と過冷却が起ることが多い。
第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図であつて、伝
熱管６の配列状態を示している。そして、本実施
例においては、被加熱蒸気の上流側に位置し、低
温の被加熱蒸気に接する部分の伝熱管列N1の範
囲の伝熱管６を平滑管から形成し、残部の伝熱管
列N2の範囲を外面フイン付管より形成する。こ
のとき、平滑管はフイン付管に比べて伝熱面積が
少ないために熱通過量がたとえば半分以下にな
る。したがつて、このような管の組合わせにする
ことにより、各々の伝熱管列の管内凝縮水量は第
４図の実線に示す如くおおまかに言つて平均化さ
れる。ここで、第４図に示すN1、N2は第３図に
示すものに対応し、通常のプラントではN1は２
〜５列程度とされるが、これは制限的でない。
熱管６の配列状態を示している。そして、本実施
例においては、被加熱蒸気の上流側に位置し、低
温の被加熱蒸気に接する部分の伝熱管列N1の範
囲の伝熱管６を平滑管から形成し、残部の伝熱管
列N2の範囲を外面フイン付管より形成する。こ
のとき、平滑管はフイン付管に比べて伝熱面積が
少ないために熱通過量がたとえば半分以下にな
る。したがつて、このような管の組合わせにする
ことにより、各々の伝熱管列の管内凝縮水量は第
４図の実線に示す如くおおまかに言つて平均化さ
れる。ここで、第４図に示すN1、N2は第３図に
示すものに対応し、通常のプラントではN1は２
〜５列程度とされるが、これは制限的でない。
上述した実施例のほか、被加熱蒸気の低温側、
すなわち第３図のN1列にあたる部分の伝熱管６
を熱伝導度の低い材料から形成し、残部N2列の
伝熱管６はN1列の材料よりも相対的に熱伝導度
の高い材料から形成することによつて、この部分
の伝熱管６の熱通過量を調整することができ、し
たがつて管内凝縮水量が過大になるのを防ぐこと
が可能となる。この場合、管形状は共にフイン付
のもの、あるいは平滑形のもの、さらにはその組
合わせのいずれでもよい。この場合の管材料を具
体例で示すと、N1列の部分はたとえば18−８ス
テンレス鋼（熱伝導率≒14kcal/mh℃）とし、後
続部を低炭素鋼（熱伝導率≒40kcal/mh℃）ある
いは低合金鋼（熱伝導率≒35kcal/mh℃）とする
ことができる。
すなわち第３図のN1列にあたる部分の伝熱管６
を熱伝導度の低い材料から形成し、残部N2列の
伝熱管６はN1列の材料よりも相対的に熱伝導度
の高い材料から形成することによつて、この部分
の伝熱管６の熱通過量を調整することができ、し
たがつて管内凝縮水量が過大になるのを防ぐこと
が可能となる。この場合、管形状は共にフイン付
のもの、あるいは平滑形のもの、さらにはその組
合わせのいずれでもよい。この場合の管材料を具
体例で示すと、N1列の部分はたとえば18−８ス
テンレス鋼（熱伝導率≒14kcal/mh℃）とし、後
続部を低炭素鋼（熱伝導率≒40kcal/mh℃）ある
いは低合金鋼（熱伝導率≒35kcal/mh℃）とする
ことができる。
以上詳述したように、本発明では各伝熱管列の
熱通過量を再熱器の全体にわたり平均化にするよ
うにしているため、伝熱管内凝縮水が栓流となる
のを防止することができる。また、これによつて
再熱器の平均熱負荷率を高くすることができ、再
熱器の小型化が可能となる。
熱通過量を再熱器の全体にわたり平均化にするよ
うにしているため、伝熱管内凝縮水が栓流となる
のを防止することができる。また、これによつて
再熱器の平均熱負荷率を高くすることができ、再
熱器の小型化が可能となる。
第１図および第２図は本発明の一実施例におけ
る再熱器の全体構造を示す部分切欠斜視図および
水平断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、
第４図は伝熱管列毎の凝縮水量比を示すグラフ、
第５図は再熱器の温度変化を示す説明図である。 １……容器、２……被加熱蒸気入口部、３……
被加熱蒸気出口部、４……整流装置、５……湿分
分離装置、６……伝熱管、２１……バツフル、２
２……加熱蒸気入口室、２３……加熱蒸気出口
室、２４……仕切板。
る再熱器の全体構造を示す部分切欠斜視図および
水平断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、
第４図は伝熱管列毎の凝縮水量比を示すグラフ、
第５図は再熱器の温度変化を示す説明図である。 １……容器、２……被加熱蒸気入口部、３……
被加熱蒸気出口部、４……整流装置、５……湿分
分離装置、６……伝熱管、２１……バツフル、２
２……加熱蒸気入口室、２３……加熱蒸気出口
室、２４……仕切板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外側を被加熱蒸気が流れるとともに内側を高
温高圧の加熱蒸気が流れる多数の伝熱管が容器内
に多数列並設され、容器には一側面に被加熱蒸気
入口部が形成され、他の側面に被加熱蒸気の出口
部が形成され、前記入口部から流入した被加熱蒸
気は前記伝熱管の間を前記出口部に向つて流れる
際加熱蒸気により加熱され、出口に向うにつれて
昇温し、前記加熱蒸気は被加熱蒸気との熱交換に
より伝熱管内で凝縮する再熱器において、前記伝
熱管の外側を流れる被加熱蒸気の上流部分に位置
する少なくとも一列以上の伝熱管を低熱通過率の
伝熱管より構成すると共に、他の部分に位置する
伝熱管を高熱通過率の伝熱管より構成したことを
特徴とする再熱器。 ２ 低熱通過率の伝熱管を平滑管から構成すると
共に、高熱通過率の伝熱管を外面フイン付管から
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の再熱器。 ３ 低熱通過率の伝熱管を熱伝導率の低い材料の
管から構成すると共に、高熱通過率の伝熱管を熱
伝導率の高い材料の管から構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の再熱
器。 ４ 熱伝導度の低い材料としてステンレス鋼を使
用すると共に、熱伝導度の高い材料として炭素
鋼、低合金鋼、キユプロニツケルのうちから選ば
れる材料を使用したことを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の再熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12619178A JPS5553694A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12619178A JPS5553694A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5553694A JPS5553694A (en) | 1980-04-19 |
| JPS6151236B2 true JPS6151236B2 (ja) | 1986-11-07 |
Family
ID=14928945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12619178A Granted JPS5553694A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5553694A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5835396A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-02 | Hitachi Ltd | 給水加熱器 |
| JPH0350155U (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-16 | ||
| EP1610081A1 (en) * | 2004-06-25 | 2005-12-28 | Haldor Topsoe A/S | Heat exchange process and heat exchanger |
| JP5086836B2 (ja) * | 2008-02-22 | 2012-11-28 | 三菱重工業株式会社 | 湿分分離器 |
| FR2960955A1 (fr) * | 2010-06-04 | 2011-12-09 | Airbus Operations Sas | Dispositif de prechauffage pour un echangeur thermique fluide/fluide d'un aeronef |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4972503A (ja) * | 1973-08-31 | 1974-07-12 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5756064Y2 (ja) * | 1976-06-18 | 1982-12-03 |
-
1978
- 1978-10-16 JP JP12619178A patent/JPS5553694A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4972503A (ja) * | 1973-08-31 | 1974-07-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5553694A (en) | 1980-04-19 |
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