JPS6234147Y2 - - Google Patents
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- JPS6234147Y2 JPS6234147Y2 JP11333379U JP11333379U JPS6234147Y2 JP S6234147 Y2 JPS6234147 Y2 JP S6234147Y2 JP 11333379 U JP11333379 U JP 11333379U JP 11333379 U JP11333379 U JP 11333379U JP S6234147 Y2 JPS6234147 Y2 JP S6234147Y2
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本考案は多段圧縮機の圧縮過程で空気等へ与え
られた熱エネルギの回収に当つて熱媒体を高温に
して熱回収をする多段圧縮機の排熱回収装置に関
する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is a multistage compressor that heats a heat medium to a high temperature to recover heat energy given to air etc. during the compression process of the multistage compressor. The present invention relates to an exhaust heat recovery device.
[従来の技術]
圧縮機で空気を圧縮すると、その空気は高温例
えば約130℃又は機種によつて200℃近くにもなる
ことはよく知られている。この高温圧縮空気をそ
のまま利用し得ない場合には、その空気の冷却処
理後に利用装置へ供給される。圧縮機が多段式の
ものである場合にも先行する段で上述の如き高温
の圧縮空気とされるため次段の熱的設計条件との
兼合いによりその高温圧縮空気を冷却し次段へ送
るように構成されている。[Prior Art] It is well known that when air is compressed by a compressor, the air reaches a high temperature, for example, about 130°C, or as high as nearly 200°C depending on the model. If this high-temperature compressed air cannot be used as it is, the air is cooled and then supplied to the utilization device. Even if the compressor is a multi-stage type, the preceding stage produces high-temperature compressed air as described above, so the high-temperature compressed air is cooled and sent to the next stage, taking into account the thermal design conditions of the next stage. It is configured as follows.
すなわち、次段の圧縮機の吸入空気温度が設定
値より大幅に増大すると、圧縮効率が低下するば
かりでなく、サージング現象が生じたり、最悪の
場合には圧縮機の破壊に至ることがある。従つ
て、高温圧縮気体を次段或いは後段の圧縮機の吸
入口側に適する温度まで冷却する必要が生じる。 That is, if the intake air temperature of the next-stage compressor increases significantly above the set value, not only will compression efficiency decrease, but a surging phenomenon may occur, and in the worst case, the compressor may be destroyed. Therefore, it is necessary to cool the high-temperature compressed gas to a temperature suitable for the suction port side of the next or subsequent stage compressor.
このような冷却に用いられている手段は吐出側
に熱交換器を設け、この熱交換器をクーリングタ
ワーへ連通せしめて構成されるものであり、従つ
て熱交換器で冷却媒体へ与えられた熱量はすべ
て、有効利用されずに大気中へ放出されている。 The means used for such cooling consists of a heat exchanger installed on the discharge side and connected to a cooling tower, and therefore the amount of heat given to the cooling medium by the heat exchanger is All of this is released into the atmosphere without being put to good use.
圧縮空気へ与えられる熱エネルギが圧縮機駆動
エネルギの約90%以上にも及んでいることを考慮
すれば、上述のような大気中への放出は省エネル
ギの観点から極めて望ましくないことである。 Considering that the thermal energy given to the compressed air accounts for about 90% or more of the compressor drive energy, the above-mentioned release into the atmosphere is extremely undesirable from the viewpoint of energy conservation.
[考案が解決しようとする問題点]
このことに着目しての排熱回収をなす装置が本
出願人によつて提案されている。この排熱回収装
置は回収しうる排熱総量を如何に大きくするかと
いうことにその目的があり、従つて、排熱を運搬
する熱媒体の温度は比較的に低く、一定もしてい
ない。このような低温回収の場合には、回収され
た熱の利用上制約があり、回収排熱を多目的に使
いたいという要求を満し得ないものである。[Problems to be Solved by the Invention] Taking this into consideration, the applicant has proposed a device for recovering waste heat. The purpose of this waste heat recovery device is to increase the total amount of waste heat that can be recovered, and therefore the temperature of the heat medium that conveys the waste heat is relatively low and not constant. In the case of such low-temperature recovery, there are restrictions on the use of the recovered heat, and the demand for using the recovered waste heat for multiple purposes cannot be met.
そこで、冷媒流量を少くして高温冷媒を得るこ
とも考えられるが、しかし、この場合には高温冷
媒使用系に負荷変動が生じた時に圧縮気体を充分
に冷却できず、圧縮機の連続安定運転が出来ない
危惧が生ずる。 Therefore, it is possible to obtain high-temperature refrigerant by reducing the refrigerant flow rate, but in this case, when load fluctuations occur in the system using high-temperature refrigerant, the compressed gas cannot be sufficiently cooled, resulting in continuous stable operation of the compressor. There is a fear that this will not be possible.
[考案の目的]
本考案は、以上のような問題点に着目し、これ
を有効に解決すべく創案されたものである。[Purpose of the invention] The present invention has been devised to focus on the above-mentioned problems and to effectively solve them.
本考案の目的は、圧縮気体の冷却性能を確保し
て多段圧縮機の安定運転を確保しつつ温度の高い
熱媒体(温水)を得ることができる多段圧縮機の
排熱回収装置を提供するにある。 The purpose of the present invention is to provide an exhaust heat recovery device for a multi-stage compressor that can obtain high-temperature heat medium (hot water) while ensuring cooling performance of compressed gas and stable operation of the multi-stage compressor. be.
[考案の概要]
上記目的を達成するために、本考案は少くとも
3台以上の圧縮機を、前段の圧縮機の吐出口を後
段の圧縮機の吸入口にそれぞれ結んで多段に接続
した多段圧縮機において、前段の圧縮機の吐出口
と後段の圧縮機の吸入口とを結ぶ各圧縮気体送路
に、これら送路に流れる圧縮気体と熱交換して高
温の顕熱を回収するための第1の熱交換器をそれ
ぞれ設けると共に、該第1の熱交換器の後流側に
上記第1の熱交換器によつて熱交換された上記圧
縮気体をクーリングタワーに連結されて該クーリ
ングタワーから供給される冷却水と熱交換して冷
却するための第2の熱交換器をそれぞれ設けて構
成し、第1の熱交換器で圧縮気体の保有する熱エ
ネルギーを可及的に吸収して第1の熱交換器から
高温の熱媒体(顕熱)を得、第1の熱交換器の後
流側に設けられた第2の熱交換器に、第1の熱交
換器による熱吸収後の、吸収すべき残量に相当す
る冷却能力を負担させることにより、圧縮気体を
後段の圧縮機の吸入口側に適する温度まで冷却す
るようにし、圧縮機の連続安定運転を確保しつつ
高温媒体を得るようにしたことを要旨とする。[Summary of the invention] In order to achieve the above object, the present invention is a multi-stage system in which at least three or more compressors are connected in multiple stages by connecting the discharge port of the previous stage compressor to the suction port of the subsequent stage compressor. In the compressor, each compressed gas passage connecting the discharge port of the front-stage compressor and the suction port of the rear-stage compressor is equipped with a system for exchanging heat with the compressed gas flowing through these passages and recovering high-temperature sensible heat. A first heat exchanger is provided, and the compressed gas heat-exchanged by the first heat exchanger is supplied from the cooling tower to the downstream side of the first heat exchanger. A second heat exchanger is provided for cooling the compressed gas by exchanging heat with the cooling water, and the first heat exchanger absorbs as much thermal energy as possible in the compressed gas, A high temperature heat medium (sensible heat) is obtained from the heat exchanger, and the heat medium (sensible heat) is transferred to the second heat exchanger provided on the downstream side of the first heat exchanger, after the heat is absorbed by the first heat exchanger. By applying a cooling capacity equivalent to the remaining amount to be absorbed, the compressed gas is cooled to a temperature suitable for the suction side of the compressor in the latter stage, and high-temperature medium is obtained while ensuring continuous and stable operation of the compressor. The summary is what we did.
[実施例]
以下、添付図面の参照の下に本考案の好適実施
例を説明する。[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第1図は本考案を実施した3段式圧縮機の排熱
回収装置1を示す。C1,C2及び,C3は
夫々、3段式圧縮機の第1段、第2段及び第3段
である。各圧縮機の前段の吐出口とそれぞれの後
段の圧縮機の吸入口とを連通している圧縮気体送
路(以下、連結路と称す。)C12及びC23に
は高温の顕熱を回収するための第1の熱交換器
(熱媒体加温用熱交換器)E1及びE2が夫々介
設され、この第1の熱交換器E1及びE2の後流
側に第2の熱交換器(インタークーラ)E11及
びE12が夫々、介設されている。又、最終段か
らの圧縮気体送路(以下、吐出管と称する。)C
30にも、吐出圧縮気体温度を一定限界以下に制
限する必要のある場合は第1の熱交換器E3及び
アフタークーラとしての第2の熱交換器E13が
介設される。第1の熱交換器は例えば後述すると
ころから明らかになるように、温水製造用熱交換
器である。また、第2の熱交換器E11及びE1
2は、これらを通る圧縮気体をそれぞれの後段に
位置する圧縮機C2,C3の吸入口側に適する温
度まで冷却する冷却器として作用するものであ
る。 FIG. 1 shows an exhaust heat recovery device 1 for a three-stage compressor embodying the present invention. C1, C2, and C3 are the first, second, and third stages of a three-stage compressor, respectively. The compressed gas feed paths (hereinafter referred to as connection paths) C12 and C23 that communicate the discharge port at the front stage of each compressor and the suction port of the compressor at the rear stage are used to recover high-temperature sensible heat. first heat exchangers (heat exchangers for heating medium) E1 and E2 are interposed, respectively, and a second heat exchanger (intercooler )E11 and E12 are respectively provided. In addition, a compressed gas passage (hereinafter referred to as a discharge pipe) from the final stage C
30 as well, a first heat exchanger E3 and a second heat exchanger E13 as an aftercooler are interposed when it is necessary to limit the temperature of the discharged compressed gas to below a certain limit. The first heat exchanger is, for example, a heat exchanger for producing hot water, as will become clear from what will be described later. In addition, the second heat exchangers E11 and E1
Reference numeral 2 acts as a cooler that cools the compressed gas passing through these to a temperature suitable for the suction ports of the compressors C2 and C3 located in the subsequent stages.
ここに、吸入口側に適する温度とは、圧縮機が
サージング等を引起すことなく効率良く運転でき
るための吸入側温度制限値以下の温度をいう。 Here, the temperature suitable for the suction port side refers to a temperature that is below the suction side temperature limit value so that the compressor can operate efficiently without causing surging or the like.
熱媒体供給管(以下被給水管について説明す
る。)W1は温水製造用熱交換器E1の流入口へ
連結され、その流出口は中継管W2を介して熱交
換器E2の流入口へ連結され、その流出口は中継
管W3を介して熱交換器E3の流入口へ連結され
ている。 The heat medium supply pipe (the water supply pipe will be explained below) W1 is connected to the inlet of the hot water production heat exchanger E1, and its outlet is connected to the inlet of the heat exchanger E2 via the relay pipe W2. , its outlet is connected to the inlet of the heat exchanger E3 via a relay pipe W3.
熱交換器E3の流出口は温水供給管W4、そし
て高温水流量調節弁Vを経て高温水利用設備(図
示せず)へ連通されている。又、温水供給管W4
から分岐した配管W5にはオリフイスROが介設
され、このオリフイスの出口は給水タンク又は熱
回収タンク(図示せず)へ連通されている。 The outlet of the heat exchanger E3 is communicated with high temperature water utilization equipment (not shown) via a hot water supply pipe W4 and a high temperature water flow rate control valve V. Also, hot water supply pipe W4
An orifice RO is interposed in the pipe W5 branched from the pipe W5, and the outlet of this orifice is communicated with a water supply tank or a heat recovery tank (not shown).
温水供給管W4には測温体TEが介設されその
出力に信号変換器TTが必要に応じて接続されて
いる。測温体又は信号変換器の出力は温度調節計
TICへ接続され、その出力は高温水流量調節弁V
の制御入力へ接続されている。 A temperature measuring element TE is interposed in the hot water supply pipe W4, and a signal converter TT is connected to the output thereof as necessary. The output of the thermometer or signal converter is a temperature controller.
Connected to TIC, its output is high temperature water flow control valve V
connected to the control input of the
インターラークE11,E12及び必要に応じ
て設けられるアフタークーラE13の流入口へ冷
却水ポンプCWPから冷却水給水管CW1を経て連
結され、そして各クーラの流出口から冷却水送水
管CW2を経て連結されているクーリングタワー
CTの冷却能力は第1の熱交換器がない場合に必
要とされる冷却能力とされる。 The cooling water pump CWP is connected to the inlet of interlarks E11, E12 and an aftercooler E13 provided as necessary via a cooling water supply pipe CW1, and the outlet of each cooler is connected via a cooling water supply pipe CW2. cooling tower
The cooling capacity of the CT is the cooling capacity required in the absence of the first heat exchanger.
以上のように構成される本考案の排熱回収装置
1の動作を以下に説明する。 The operation of the exhaust heat recovery device 1 of the present invention configured as described above will be explained below.
給水管W1を経て温水製造用熱交換器E1へ給
水される水は圧縮機第1段C1における圧縮過程
で空気へ与えられた熱エネルギによつて加温され
る。熱交換器E1の吐出側の空気は第2の熱交換
器E11を経由することにより圧縮機第2段C2
の吸入口側に適する温度まで冷却されている。 Water supplied to the hot water production heat exchanger E1 via the water supply pipe W1 is heated by thermal energy given to the air during the compression process in the first stage C1 of the compressor. The air on the discharge side of the heat exchanger E1 passes through the second heat exchanger E11 to the compressor second stage C2.
It is cooled to a temperature suitable for the inlet side.
熱交換器E1において温められた水は中継管W
2を経て熱交換器E2へ給水されそこにおいて圧
縮機第2段C2からの高温で、より高温の圧縮空
気により更に加温される。この熱交換において温
水へ与えられる熱エネルギは圧縮機第1段C1か
らの圧縮空気を圧縮機第2段C2でより高圧化す
る圧縮過程で再び高温にされた、より高圧の圧縮
空気の保有する熱エネルギである。この熱エネル
ギを温水を与えたより高圧の圧縮空気は第2の熱
交換器E12にて再度冷却され圧縮機第3段C3
の吸入口側に適する温度まで温度降下されて熱交
換器E12の出口から圧縮気体送路C23を経て
圧縮機第3段C3へ給気される。 The water heated in the heat exchanger E1 is transferred to the relay pipe W.
2 to the heat exchanger E2 where it is further heated by hotter compressed air from the second compressor stage C2. Thermal energy given to the hot water in this heat exchange is transferred from the compressed air from the first stage C1 of the compressor to a higher pressure in the second stage C2 of the compressor. It is thermal energy. The higher-pressure compressed air that has been converted into heat energy and hot water is cooled again in the second heat exchanger E12 and then transferred to the third stage of the compressor C3.
The temperature is lowered to a temperature suitable for the inlet side of the compressor, and the air is supplied from the outlet of the heat exchanger E12 to the third stage C3 of the compressor via the compressed gas passage C23.
熱交換器E2で温度が高められた温水は中継管
W3を経て熱交換器E3へ給水されそこにおいて
圧縮機第3段C3からの高温の最高圧即ち、3段
式圧縮機の所要吐出圧の圧縮空気によつて更に高
温化される。この熱交換における熱源は圧縮機第
1段C1、第2段C2で生成される熱源と同様で
ある。熱交換されて所要温度まで温度降下させら
れた所要吐出圧の圧縮空気は吐出管C30を経て
圧縮空気利用装置(図示せず)へ給気される。 The hot water whose temperature has been raised in the heat exchanger E2 is supplied to the heat exchanger E3 through the relay pipe W3, where it is raised to the high temperature maximum pressure from the third stage C3 of the compressor, that is, the required discharge pressure of the three-stage compressor. The temperature is further increased by compressed air. The heat source in this heat exchange is the same as the heat source generated in the first stage C1 and second stage C2 of the compressor. The compressed air at the required discharge pressure, which has undergone heat exchange and whose temperature has been lowered to the required temperature, is supplied to a compressed air utilization device (not shown) via the discharge pipe C30.
熱交換器E3からの高温水例えば80℃の水はそ
の温度を所定値例えば80℃以上に保つ手段即ち測
温体TE、信号変換器TT、温度指示調節計TIC、
高温水流量調節弁Vの制御の下に、温水供給管W
4を経て高温水利用装置へ給水される。 The high-temperature water from the heat exchanger E3, e.g. 80°C, has means for keeping its temperature at a predetermined value, e.g. 80°C or higher, namely a thermometer TE, a signal converter TT, a temperature indicator controller TIC,
Under the control of the high temperature water flow rate control valve V, the hot water supply pipe W
4, the water is supplied to the high temperature water utilization device.
温水供給管W4を経て給水される高温水の温度
は次のようにして設定温度に保たれる。即ち、温
水給水管W4を流れる高温水の温度は測温体TE
で測定され、その出力は直接に、又は必要に応じ
て信号変換器TTにて温度指示調節系の必要とす
る入力信号レベルに変換されて温度指示調節計
TICへ与えられる。その温度値は、温度指示調節
計TICでそこで予め設定されている設定値と比較
され演算されて温度指示調節計TICからの出力で
高温水流量調節弁Vの弁開度を調節する。この調
節により、給水温度は所定値(温度指示調節計
TICの設定値)以上に保たれる。 The temperature of the high temperature water supplied via the hot water supply pipe W4 is maintained at a set temperature in the following manner. That is, the temperature of the high temperature water flowing through the hot water supply pipe W4 is determined by the temperature measuring element TE.
The output is measured directly or, if necessary, is converted to the input signal level required by the temperature indication control system by a signal converter TT and then sent to the temperature indication controller.
Given to TIC. The temperature value is compared with a preset value and calculated by the temperature indicating controller TIC, and the valve opening degree of the high temperature water flow rate control valve V is adjusted by the output from the temperature indicating controller TIC. Through this adjustment, the supply water temperature will be set to a predetermined value (temperature indicator controller).
TIC setting value) or higher.
このような調節と平行して、オリフイスROか
ら最小必要流量の温水が給水タンク等へ、絶え
ず、流される。この最小必要流量は高温水使用量
の減少時に温水温度が異常に上昇し熱交換器内で
の蒸発を防止しうる流量である。このオリフイス
によつて、高温水使用量の減少時に発生する蒸気
による熱交換器への悪影響は除去出来る。 In parallel with such adjustment, the minimum required flow rate of hot water is constantly flowed from the orifice RO to the water supply tank or the like. This minimum required flow rate is a flow rate that can prevent the hot water temperature from rising abnormally and evaporating in the heat exchanger when the amount of high-temperature water used decreases. This orifice can eliminate the adverse effect on the heat exchanger due to steam generated when the amount of high-temperature water used is reduced.
又、高温水使用量がなくなり、オリフイスRO
からのみ流出する流量が第1の熱交換器E1、E
2及びE3に流れる状態においては、第1の熱交
換器E1、E2及びE3の熱交換能力は低下し、
従つて第1の熱交換器E1、E2及びE3の出口
空気温度はそれぞれの後段側圧縮機の吸入口側に
適する温度の制限値を超えて上昇するに至る。こ
のような場合には、第2の熱交換器E11、E1
2及びE13の熱交換能力すなわち冷却能力を高
めて第2の熱交換器E11、E12、E13の出
口空気温度を制限値以下に保ち、圧縮機の吸入口
側に適する温度とする。 In addition, the amount of high-temperature water used is eliminated, and orifice RO
The flow rate flowing only from the first heat exchanger E1, E
2 and E3, the heat exchange capacity of the first heat exchangers E1, E2, and E3 decreases,
Therefore, the outlet air temperature of the first heat exchangers E1, E2 and E3 rises above the temperature limit value suitable for the suction side of the respective downstream compressors. In such a case, the second heat exchanger E11, E1
The heat exchange capacity, that is, the cooling capacity of the second heat exchangers E11, E12, and E13 is increased to keep the outlet air temperature of the second heat exchangers E11, E12, and E13 below the limit value, and the temperature is suitable for the suction side of the compressor.
その後、再度高温水使用量が増大した時には、
第1の熱交換器E1、E2及びE3での熱交換量
が増大する。従つて、第2の熱交換器E11,E
12及びE13での出口空気温度を制限値以下に
するためにはこれらの熱交換器における熱交換量
を低下させればよい。かくして、第2の熱交換器
の出口空気温度は常時制限値以下にすなわち圧縮
機の吸入口側に適する温度に保たれる。このよう
に、多段圧縮機の圧縮気体の圧縮気体送路に、2
系統の熱交換器を設けることにより主目的たる圧
縮気体の冷却性能を確保して圧縮機の安定運転を
確保しつつ従来では得ることができなかつた温度
の高い温水すなわち高温の顕熱を得ることができ
る。 After that, when the amount of high-temperature water usage increases again,
The amount of heat exchanged in the first heat exchangers E1, E2 and E3 increases. Therefore, the second heat exchanger E11,E
In order to bring the outlet air temperatures at E12 and E13 below the limit value, the amount of heat exchanged in these heat exchangers may be reduced. In this way, the outlet air temperature of the second heat exchanger is always kept below the limit value, that is, at a temperature suitable for the suction side of the compressor. In this way, in the compressed gas passage of the multistage compressor, two
By installing a heat exchanger in the system, the main objective is to maintain the cooling performance of the compressed gas and ensure stable operation of the compressor, while also obtaining high-temperature hot water, that is, high-temperature sensible heat that could not be obtained conventionally. Can be done.
すなわち、このような排熱回収装置の運転は圧
縮機側の運転条件に何らの影響を与えない。そし
て、圧縮機性能にほとんど影響を及ぼすことなく
第1の熱交換器を付設することが可能であるか
ら、既設の圧縮機に装備して本装置の有用性を亨
受出来る。 That is, such operation of the exhaust heat recovery device does not have any influence on the operating conditions of the compressor. Since it is possible to attach the first heat exchanger with almost no effect on the compressor performance, the usefulness of the present device can be greatly enhanced by installing it in an existing compressor.
上記実施例において、第2の熱交換器(インタ
ークーラ)E11、E12及びアフタークーラE
13で熱交換されて暖められた冷却水はクーリン
グタワーCTへ送水され冷却されているが、この
暖められた冷却水はクーリングタワーCTへの送
水に先立つて次の如くして冷却水からの熱回収を
するのがよく、そうすれば、クーリングタワーの
負荷の低減、その動力費の軽減にもなる。 In the above embodiment, the second heat exchangers (intercoolers) E11 and E12 and the aftercooler E
The cooled water heated by heat exchange in step 13 is sent to the cooling tower CT and cooled, but before this warmed cooling water is sent to the cooling tower CT, heat is recovered from the cooling water as follows. Doing so will reduce the load on the cooling tower and reduce its power costs.
第1の熱交換器E1、E2及びE3へ給水され
る水の温度がインタークーラ及びアフタークーラ
出口の冷却水温度に比して或る値例えば10数度以
下の低温である場合には、第2図に示す如くイン
タークーラ及びアフタークーラからの、暖められ
た冷却水は冷却水送水管CW2を経て熱交換器E
10へ給水され、給水管W1を経て熱交換器E1
0中を流れている上記冷却水より低温の水を暖め
る。この暖められた水は給水管W1を経て第1の
熱交換器E1へ送水される。このようにして、熱
交換器E10においても、熱回収が行われる。 If the temperature of the water supplied to the first heat exchangers E1, E2, and E3 is lower than the cooling water temperature at the outlet of the intercooler and aftercooler by a certain value, for example, several tens of degrees, As shown in Figure 2, the warmed cooling water from the intercooler and aftercooler passes through the cooling water supply pipe CW2 to the heat exchanger E.
Water is supplied to the heat exchanger E1 through the water supply pipe W1.
This warms the water at a lower temperature than the cooling water flowing through the cooling water. This warmed water is sent to the first heat exchanger E1 via the water supply pipe W1. In this way, heat recovery is also performed in the heat exchanger E10.
上記実施例においては、第1の熱交換器の各々
が直列に連結された場合について説明したが、第
3図A,Bに示す如く、並−直列に、又並列に連
結してもよい。これらの場合においては、第1図
の直列形式の場合と同じ程度の温度の水を得よう
とする場合には、並列部分の各熱交換器に通水さ
れる流量は第1図の直列形式の場合に比し少なく
する必要がある。 In the above embodiment, the first heat exchangers are connected in series, but they may be connected in parallel-series or in parallel, as shown in FIGS. 3A and 3B. In these cases, if you want to obtain water at the same temperature as in the series type shown in Figure 1, the flow rate of water passed through each heat exchanger in the parallel section will be the same as in the series type shown in Figure 1. It is necessary to reduce the amount compared to the case of .
上記実施例においては、第1の熱交換器及び第
2の熱交換器は別個独立形式のものについて説明
したが、同一シエル内に2組のフインチユーブを
収納して一体形成とした熱交換器でもよい。 In the above embodiment, the first heat exchanger and the second heat exchanger are of separate and independent type, but a heat exchanger in which two sets of finch tubes are housed in the same shell and formed integrally is also used. good.
次に、第4図に示す如き構造を有する一体形式
の熱変換器を用いて排熱回収する実施例について
説明する。 Next, an embodiment will be described in which exhaust heat is recovered using an integrated type heat converter having a structure as shown in FIG.
第4図において、E2は二冷却水系統式熱交換
器である。10は熱交換器E2の外殻で、その外
殻10内に高温流体通路Sが形成されている。Si
はその入口を、Soは出口を示す。 In FIG. 4, E2 is a two-cooling water system heat exchanger. 10 is an outer shell of the heat exchanger E2, and a high temperature fluid passage S is formed in the outer shell 10. Si
indicates its entrance, and So indicates its exit.
高温流体通路Sは例えば圧縮機の高温空気(ガ
ス)を流通させるものである。この高温空気通路
の上流側の第1の吸熱性熱媒体通路W21が形成
され、この第1の熱媒体通路W21の下流側に第
2の吸熱性熱媒体通路W22が形成されている。
これら第1及び第2の熱媒体通路W21及びW2
2のための仕切壁が11である。 The high-temperature fluid passage S is, for example, a passage through which high-temperature air (gas) from a compressor flows. A first endothermic heat medium passage W21 is formed upstream of this high temperature air passage, and a second endothermic heat medium passage W22 is formed downstream of this first heat medium passage W21.
These first and second heat medium passages W21 and W2
The partition wall for 2 is 11.
仕切壁11の左側即ち上流側が一次クーラE2
1で、その右側即ち、下流側が二次クーラE22
である。 The left side of the partition wall 11, that is, the upstream side is the primary cooler E2.
1, and the right side, that is, the downstream side is the secondary cooler E22.
It is.
第1の熱媒体通路(以下、冷却水通路について
説明する。)E21は冷却水流入口21iから一
次クーラの流入水室E211、そして通水管WP
を経て流出水室W212から冷却水流出口W21
oへ形成されている。 The first heat medium passage (the cooling water passage will be described below) E21 is connected from the cooling water inlet 21i to the inflow water chamber E211 of the primary cooler, and then to the water pipe WP.
From the outflow water chamber W212 through the cooling water outlet W21
It is formed into o.
第2の熱媒体通路(以下、冷却水通路について
説明する。)W22は冷却水流入口W22iから
二次クーラの流入水室W221、そして通水管
WP′を経て流出水室W222から冷却水流出口2
2oへ形成されている。 The second heat medium passage (the cooling water passage will be explained below) W22 is from the cooling water inlet W22i to the inflow water chamber W221 of the secondary cooler, and then to the water pipe.
Cooling water outlet 2 from outflow water chamber W222 via WP'
It is formed into 2o.
又、各クーラの流入水室と流出水室との間に水
返し用水室を形成するために、熱交換器E2の中
央部に水平な仕切り壁Pが設けられている。 Further, in order to form a water return chamber between the inflow water chamber and the outflow water chamber of each cooler, a horizontal partition wall P is provided at the center of the heat exchanger E2.
一次クーラE21ともに冷却水パス数は図示の
如く4パス又はそれ以上に構成する。これは冷却
水流速の低下から来る通水管WP壁の熱伝達率の
低下を補償しつつ通水管内での異物の堆積を防止
するためである。 The number of cooling water passes for both the primary cooler E21 is configured to be four passes or more as shown in the figure. This is to compensate for the decrease in the heat transfer coefficient of the water pipe WP wall due to the decrease in the cooling water flow rate and to prevent the accumulation of foreign matter within the water pipe.
一次クーラの伝熱面積は、第1の冷却水通路W
21を経て流れる水速にもよるが、熱交換器E2
で熱交換される全熱エネルギに予め決められた割
合例えば約半分程度が一次クーラで熱交換される
如き大きさに定められる。これは冷却能力が同等
である従来の一冷却水系統式熱交換器の伝熱面積
の約30%に相当する。 The heat transfer area of the primary cooler is the first cooling water passage W
Depending on the velocity of the water flowing through the heat exchanger E2
The size is determined such that a predetermined proportion, for example, about half, of the total heat energy that is heat exchanged in the primary cooler is heat exchanged in the primary cooler. This corresponds to approximately 30% of the heat transfer area of a conventional single cooling water system heat exchanger with the same cooling capacity.
また、二次クーラの伝熱面積は冷却能力が同等
である従来の一冷却水系統式熱交換器の伝熱面積
の予め決められた割合例えば80%の伝熱面積に定
められる。ここで、冷却能力が同等であるとは入
口温度が同じであり、同流量の高温空気(ガス)
を通過させた場合にその出口温度が同じ温度まで
冷却されることを意味する。 Further, the heat transfer area of the secondary cooler is set to a predetermined ratio, for example 80%, of the heat transfer area of a conventional single cooling water system type heat exchanger having the same cooling capacity. Here, the same cooling capacity means the same inlet temperature and the same flow rate of high-temperature air (gas).
This means that the outlet temperature will be cooled to the same temperature when it passes through.
上述の如く一体に形成された二冷却水系統式熱
交換器E2を、例えば圧縮機で圧縮されて高温の
圧縮空気の保有する熱エネルギーの熱交換に用い
た場合を説明する。 A case will be described in which the two-cooling water system heat exchanger E2 integrally formed as described above is used, for example, for heat exchange of thermal energy possessed by high-temperature compressed air compressed by a compressor.
従来公知の一冷却水系統式熱交換器の冷却水入
口温度をTW1とし、その出口温度TW2とし、
入口空気温度Ta1とし、出口空気温度Ta2とす
れば、この熱交換器での対数平均温度差Δtは
で表わされる。 Let the cooling water inlet temperature of a conventionally known cooling water system type heat exchanger be TW1, and the outlet temperature TW2,
If the inlet air temperature is Ta1 and the outlet air temperature is Ta2, the logarithmic average temperature difference Δt in this heat exchanger is It is expressed as
上式1の関係は第5図に示す二冷却水系統式熱
交換器における一次クーラにもそのまま当て嵌ま
る。一次クーラの冷却水入口温度をTw1′とし、
その出口温度をTw2′とし、一次クーラへの入口
空気温度をTa1′とし、その出口温度をTa2′とす
れば、一次クーラでの対数平均温度差Δt′は
と表わされる。 The relationship in Equation 1 above also applies to the primary cooler in the dual cooling water system heat exchanger shown in FIG. The cooling water inlet temperature of the primary cooler is Tw1′,
If the outlet temperature is Tw2′, the inlet air temperature to the primary cooler is Ta1′, and the outlet temperature is Ta2′, then the logarithmic average temperature difference Δt′ at the primary cooler is It is expressed as
式(1)と式(2)において、Ta2′>Ta2であることか
ら、Δt′>Δtである。そして、一次クーラの伝
熱面積を上述の如き大きさにつくり、一次クーラ
へ給水される水量を比較的少量例えば上述の如く
同一の冷却能力を有する一冷却水系統式熱交換器
で必要とする冷却水量の約8%とすれば、利用度
の高い温度例えば80℃の温水が一次クーラE21
から得られる。 In equations (1) and (2), since Ta2'>Ta2, Δt'>Δt. The heat transfer area of the primary cooler is made as large as described above, and a relatively small amount of water is required to be supplied to the primary cooler, for example, in a single cooling water system heat exchanger having the same cooling capacity as described above. If approximately 8% of the cooling water volume is used, hot water at a temperature that is highly utilized, for example 80°C, will be used in the primary cooler E21.
obtained from.
又、このような高温の温水を増水する一次クー
ラで冷却された空気(ガス)は二次クーラE22
で更に冷却され、同等の冷却能力を有する一冷却
水系統式熱交換器がこの出口空気温度と同じ出口
空気温度の空気を第2図の二冷却水系統式熱交換
器E2の上述の如き伝熱面積を有する二次クーラ
の出口から得るためには、二次クーラE22へ通
水されるべき冷却水流量は上述と同様同等の冷却
能力を有する一次冷却水系統式熱交換器で必要と
する冷却水流量の約50%で足りた。 In addition, the air (gas) cooled by the primary cooler that increases such high-temperature hot water is transferred to the secondary cooler E22.
The air having the same outlet air temperature as this outlet air temperature is transferred to the one-cooling water system heat exchanger having the same cooling capacity as described above to the two-cooling water system heat exchanger E2 in FIG. In order to obtain the cooling water flow rate from the outlet of the secondary cooler having a thermal area, the flow rate of cooling water to be passed to the secondary cooler E22 is required by a primary cooling water system type heat exchanger having the same cooling capacity as described above. Approximately 50% of the cooling water flow rate was sufficient.
従つて、熱交換器E2からは高温の温水を得、
然もその出口温度を従来の同等の熱交換器と同程
度に保つにはこの従来の熱交換器で必要とした冷
却水流量の約60%の流量を必要とするに過ぎな
い。 Therefore, high temperature hot water is obtained from the heat exchanger E2,
However, in order to maintain the outlet temperature at the same level as a conventional equivalent heat exchanger, only about 60% of the cooling water flow rate required by this conventional heat exchanger is required.
本考案は圧縮機のオイルクーラ、電動機等の排
熱回収にも応用出来、熱媒体にはブライン、フロ
ン等を用いてもよい。 The present invention can also be applied to waste heat recovery from compressor oil coolers, electric motors, etc., and brine, fluorocarbon, etc. may be used as the heat medium.
[考案の効果]
以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮することができる。[Effects of the invention] In summary, according to the present invention, the following excellent effects can be achieved.
(1) 多段圧縮機の圧縮気体送路に、第1及び第2
の熱交換器を設けて、第1の熱交換機にて高温
の顕熱を回収し、第2の熱交換器にてこの後段
に位置する圧縮機の吸入口側に適する温度まで
圧縮空気を冷却するようにしたので、、圧縮気
体の冷却性能を確保して圧縮機の安定運転を確
保しつつ従来では得ることができなかつた温度
の高い温水等すなわち高温の顕熱を得ることが
でき、しかもその使用量変化が圧縮機等の運転
条件に影響を及ぼすことを防止できる。(1) In the compressed gas passage of the multi-stage compressor, the first and second
The first heat exchanger recovers high-temperature sensible heat, and the second heat exchanger cools the compressed air to a temperature suitable for the suction side of the compressor located in the subsequent stage. As a result, while ensuring the cooling performance of the compressed gas and ensuring stable operation of the compressor, it is possible to obtain high-temperature hot water, that is, high-temperature sensible heat that could not be obtained conventionally. It is possible to prevent changes in the usage amount from affecting the operating conditions of the compressor and the like.
(2) 上述の如く比較的高温例えば80℃の温水等は
冷却水とは完全に独立した水系統として得られ
るので、温水の多目的利用を招くことが出来
る。(2) As mentioned above, hot water at a relatively high temperature, for example, 80°C, can be obtained as a water system completely independent of cooling water, so hot water can be used for multiple purposes.
例えば、工場での加工製品の洗浄用熱源、暖
房、厨房等への利用である。 For example, it can be used as a heat source for cleaning processed products in factories, for heating, in kitchens, etc.
(3) 高温水の造水のための手段の付設は圧縮機性
能にほとんど影響を与えない。(3) The installation of means for producing high-temperature water has little effect on compressor performance.
(4) (3)の効果が得られる限度において、既設の圧
縮機にも設置可能である。(4) As long as the effect of (3) can be obtained, it can also be installed on an existing compressor.
第1図は3段式圧縮機における本考案の排熱回
収装置を示す構成図、第2図は冷却水からの熱回
収のための手段を示す図、第3図A,Bは夫々、
第1の熱交換器の他の連結型式を示す図、第4図
は一体構造に形成された熱交換器の構造を示す図
である。
図中、C1,C2,C3は3段式圧縮機の第1
段、第2段及び第3段、E1,E2,E3は第1
の熱交換器、E11,E12,E13の第2の熱
交換器、TEは測温体、TICは温度指示調節計、
Vは高温水調節弁、ROはオリフイス、CTはクー
リングタワーである。
Fig. 1 is a block diagram showing the exhaust heat recovery device of the present invention in a three-stage compressor, Fig. 2 is a diagram showing means for recovering heat from cooling water, and Figs. 3A and B are respectively,
FIG. 4 is a diagram showing another connection type of the first heat exchanger, and FIG. 4 is a diagram showing the structure of the heat exchanger formed in an integral structure. In the figure, C1, C2, and C3 are the first
stage, second stage and third stage, E1, E2, E3 are the first
heat exchanger, E11, E12, E13 second heat exchanger, TE is temperature measuring element, TIC is temperature indicating controller,
V is the high temperature water control valve, RO is the orifice, and CT is the cooling tower.
Claims (1)
吐出口を後段の圧縮機の吸入口にそれぞれ結んで
多段に接続した多段圧縮機において、前段の圧縮
機の吐出口と後段の圧縮機の吸入口とを結ぶ各圧
縮気体送路に、これら送路に流れる圧縮気体と熱
交換して高温の顕熱を回収するための第1の熱交
換器をそれぞれ設けると共に、該第1の熱交換器
の後流側に上記第1の熱交換器によつて熱交換さ
れた上記圧縮気体をクーリングタワーに連結され
て該クーリングタワーから供給される冷却水と熱
交換して冷却するための第2の熱交換器をそれぞ
れ設けたことを特徴とする多段圧縮機の排熱回収
装置。 In a multistage compressor in which at least three or more compressors are connected in multiple stages by connecting the discharge port of the first stage compressor to the suction port of the second stage compressor, the discharge port of the first stage compressor and the second stage compressor A first heat exchanger for recovering high-temperature sensible heat by exchanging heat with the compressed gas flowing through these passages is provided in each compressed gas passage connecting the suction port of the first heat exchanger. On the downstream side of the exchanger, a second heat exchanger is connected to a cooling tower to cool the compressed gas heat-exchanged by the first heat exchanger by exchanging heat with cooling water supplied from the cooling tower. An exhaust heat recovery device for a multi-stage compressor, characterized in that each stage is equipped with a heat exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11333379U JPS6234147Y2 (en) | 1979-08-17 | 1979-08-17 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP11333379U JPS6234147Y2 (en) | 1979-08-17 | 1979-08-17 |
Publications (2)
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---|---|
JPS5633489U JPS5633489U (en) | 1981-04-01 |
JPS6234147Y2 true JPS6234147Y2 (en) | 1987-08-31 |
Family
ID=29345626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11333379U Expired JPS6234147Y2 (en) | 1979-08-17 | 1979-08-17 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6234147Y2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106489027A (en) * | 2014-05-16 | 2017-03-08 | 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 | Compressor set and the cooler for this compressor set |
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JP5470064B2 (en) * | 2010-01-27 | 2014-04-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Two-stage compressor |
JP5632700B2 (en) * | 2010-10-19 | 2014-11-26 | 三浦工業株式会社 | Heat recovery system |
JP6347407B2 (en) * | 2014-08-27 | 2018-06-27 | 三浦工業株式会社 | Heat recovery system |
-
1979
- 1979-08-17 JP JP11333379U patent/JPS6234147Y2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106489027A (en) * | 2014-05-16 | 2017-03-08 | 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 | Compressor set and the cooler for this compressor set |
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JPS5633489U (en) | 1981-04-01 |
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