JPS6262193A - 熱交換機構を有する装置 - Google Patents
熱交換機構を有する装置Info
- Publication number
- JPS6262193A JPS6262193A JP60202946A JP20294685A JPS6262193A JP S6262193 A JPS6262193 A JP S6262193A JP 60202946 A JP60202946 A JP 60202946A JP 20294685 A JP20294685 A JP 20294685A JP S6262193 A JPS6262193 A JP S6262193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- heating fluid
- gaseous heating
- heated
- flow
- 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.)
- Granted
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
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Fuel Cell (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】
〔技術分野〕
本発明は、被加熱体を含む管体の外表面の一部又は全部
を円筒体で包囲し、管体と円筒体との間に形成される間
隙部にガス状加熱流体を流通させて、ガス状加熱流体の
持つ熱量を管体の管壁を通してその管体内の被加熱体に
伝達させる熱交換機構を有する装置に関するものである
。
を円筒体で包囲し、管体と円筒体との間に形成される間
隙部にガス状加熱流体を流通させて、ガス状加熱流体の
持つ熱量を管体の管壁を通してその管体内の被加熱体に
伝達させる熱交換機構を有する装置に関するものである
。
従来、被加熱体を含む管体の外表面を円筒体で包囲し、
管体と円筒体の間に形成される小さな間隙部にガス状加
熱流体を流通させて、ガス状加熱流体の持つ熱量を管体
の管壁を通して被加熱体に伝達させる熱交換機構を備え
た装置は広く利用され、例えば、燃料電池に用いる水素
を製造するための水蒸気改質装置として利用されている
。この水蒸気改質装置は、管体の内部に環状触媒層を設
けた触媒管の一部を円筒体で包囲し、その触媒管と円筒
体との間の間隙部に高温の燃焼ガスを流通させると共に
、触媒管の環状触媒層に、水蒸気と炭化水素ガスを流通
させ、触媒管の管壁を通して触媒管に入ってくる燃焼ガ
スの高温入熱により、水蒸気と炭化水素ガスとを反応さ
せ、水素を含むガスを得る装置である。
管体と円筒体の間に形成される小さな間隙部にガス状加
熱流体を流通させて、ガス状加熱流体の持つ熱量を管体
の管壁を通して被加熱体に伝達させる熱交換機構を備え
た装置は広く利用され、例えば、燃料電池に用いる水素
を製造するための水蒸気改質装置として利用されている
。この水蒸気改質装置は、管体の内部に環状触媒層を設
けた触媒管の一部を円筒体で包囲し、その触媒管と円筒
体との間の間隙部に高温の燃焼ガスを流通させると共に
、触媒管の環状触媒層に、水蒸気と炭化水素ガスを流通
させ、触媒管の管壁を通して触媒管に入ってくる燃焼ガ
スの高温入熱により、水蒸気と炭化水素ガスとを反応さ
せ、水素を含むガスを得る装置である。
しかしながら、このような熱交換機構を有する装置にお
いては、加熱媒体として用いるガスの対流熱伝達能力が
小さく、またガス温度も1000℃前後以下となるため
熱輻射能が小さいこと等の理由により、その熱交換効率
は未だ満足し得るものではなかった。一方、前記触媒管
と円筒体との間隙部に充填物を充填して高温燃焼ガスの
持つ熱量を吸収し活用する方法も考案されているが、燃
焼ガスの圧力損失の割合には十分な効果が得られていな
い。
いては、加熱媒体として用いるガスの対流熱伝達能力が
小さく、またガス温度も1000℃前後以下となるため
熱輻射能が小さいこと等の理由により、その熱交換効率
は未だ満足し得るものではなかった。一方、前記触媒管
と円筒体との間隙部に充填物を充填して高温燃焼ガスの
持つ熱量を吸収し活用する方法も考案されているが、燃
焼ガスの圧力損失の割合には十分な効果が得られていな
い。
本発明は前記した従来の熱交換機能を持つ装置において
、その熱交換効率を向上させることを目的とする。
、その熱交換効率を向上させることを目的とする。
本発明によれば、被加熱体を含む管体の外表面の一部又
は全部を円筒体で包囲し、該管体の外表面と円筒体内表
面との間に形成される間隙部にガス状加熱流体を流通さ
せて、該ガス状加熱流体の持つ熱量を該管体の管壁を通
して被加熱体に伝達させる熱交換機構を有する装置にお
いて、該間隙部内の中間に、該管体の外表面の一部又は
全部に沿って金網、セラミックメツシュ等の網状体を配
設したことを特徴とする熱交換機構を有する装置が提供
される。
は全部を円筒体で包囲し、該管体の外表面と円筒体内表
面との間に形成される間隙部にガス状加熱流体を流通さ
せて、該ガス状加熱流体の持つ熱量を該管体の管壁を通
して被加熱体に伝達させる熱交換機構を有する装置にお
いて、該間隙部内の中間に、該管体の外表面の一部又は
全部に沿って金網、セラミックメツシュ等の網状体を配
設したことを特徴とする熱交換機構を有する装置が提供
される。
次に、本発明を図面により説明する。第1図は、本発明
の熱交換機構を備えた水蒸気改質装置の熱交換機構部の
断面説明図を示すもので、■は管体、2は管体1の周囲
に設けられた円筒体を示す。3は管体1と円筒体2との
間に形成される空隙部で、ガス状加熱流体の流路を形成
する。管体1内部の空間部には水蒸気改質触媒が充填さ
れ、触媒層4が形成される。
の熱交換機構を備えた水蒸気改質装置の熱交換機構部の
断面説明図を示すもので、■は管体、2は管体1の周囲
に設けられた円筒体を示す。3は管体1と円筒体2との
間に形成される空隙部で、ガス状加熱流体の流路を形成
する。管体1内部の空間部には水蒸気改質触媒が充填さ
れ、触媒層4が形成される。
本発明においては、ガス状加熱流体の通路を形成する空
隙部3内に、網状体阿を挿入する。この場合、網状体N
は、円筒形のもので、管体1の外表面(被加熱面)に沿
って配設される。
隙部3内に、網状体阿を挿入する。この場合、網状体N
は、円筒形のもので、管体1の外表面(被加熱面)に沿
って配設される。
前記装置においては、空隙部3にはガス状加熱流体(高
温燃焼ガスA)が流通され、一方、改質触媒層4には水
蒸気と炭化水素との混合物Bが流通される。水蒸気と炭
化水素との混合物Bは、改質触媒層4内において反応し
、水素を含む改質ガスが生成される。この反応は高温(
約600〜900℃)の吸熱反応であり、それに必要な
熱量は、空隙部3を流通する高温のガス状加熱流体から
、管体1の管壁を通って管内に入ってくる熱量で賄われ
る。
温燃焼ガスA)が流通され、一方、改質触媒層4には水
蒸気と炭化水素との混合物Bが流通される。水蒸気と炭
化水素との混合物Bは、改質触媒層4内において反応し
、水素を含む改質ガスが生成される。この反応は高温(
約600〜900℃)の吸熱反応であり、それに必要な
熱量は、空隙部3を流通する高温のガス状加熱流体から
、管体1の管壁を通って管内に入ってくる熱量で賄われ
る。
本発明者らの研究によれば、前記のような構造の熱交換
機構においては、その網状体阿の配設により、熱交換効
率が著しく高められることが見出さ汎た。この熱交換効
率の向上は、次のような理由によるものと考えられる。
機構においては、その網状体阿の配設により、熱交換効
率が著しく高められることが見出さ汎た。この熱交換効
率の向上は、次のような理由によるものと考えられる。
即ち、網状体の場合、比表面積が大きく、しかもガス状
加熱流体の通路内に配設されていることから、ガス状加
熱流体により容易に高温に加熱される。そして、この高
温網状体の輻射能は大きいため、管体1の被加熱面は、
ガス状加熱流体による対流加熱に加えて、この網状体か
らの熱輻射による輻射加熱を受け、しかもその熱輻射に
よる熱伝達量は大きい。その結果、ガス状加熱流体から
の管体1の被加熱表面への全体的な熱伝達は、網状体を
用いない場合の熱伝達に比して、著しく大きくなる。ま
た、網状体りは、ガス状加熱流体の流れに乱れを生じさ
せ、このガス状加熱流体流の乱れによっても、ガス状加
熱流体からの被加熱表面への熱伝達は改良されるものと
考えられる。
加熱流体の通路内に配設されていることから、ガス状加
熱流体により容易に高温に加熱される。そして、この高
温網状体の輻射能は大きいため、管体1の被加熱面は、
ガス状加熱流体による対流加熱に加えて、この網状体か
らの熱輻射による輻射加熱を受け、しかもその熱輻射に
よる熱伝達量は大きい。その結果、ガス状加熱流体から
の管体1の被加熱表面への全体的な熱伝達は、網状体を
用いない場合の熱伝達に比して、著しく大きくなる。ま
た、網状体りは、ガス状加熱流体の流れに乱れを生じさ
せ、このガス状加熱流体流の乱れによっても、ガス状加
熱流体からの被加熱表面への熱伝達は改良されるものと
考えられる。
本発明で用いる網状体において、その材質は耐熱性を有
するものであれば任意であるが、一般には、ニッケル・
クロム合金やセラミック等が用いられる。網状体を形成
する素線の線径は、できるだけ細線の方が好ましいが、
一般には、直径5mm以下、好ましくは1〜3mm程度
のものが用いられる。
するものであれば任意であるが、一般には、ニッケル・
クロム合金やセラミック等が用いられる。網状体を形成
する素線の線径は、できるだけ細線の方が好ましいが、
一般には、直径5mm以下、好ましくは1〜3mm程度
のものが用いられる。
網状体の織型としては、平織、綾織、平畳織、綾畳織、
薩織、バランス織、ヘリンボーン1織等があり、各細線
間の間隔は、5mm以下、好ましくは1〜3mm程度で
ある。網状体を管体1の被加熱表面に沿って配設する場
合、ガス状加熱流体の圧力損失を増加させないようガス
流路断面積の1/3〜175程度に配設することが好ま
しい。
薩織、バランス織、ヘリンボーン1織等があり、各細線
間の間隔は、5mm以下、好ましくは1〜3mm程度で
ある。網状体を管体1の被加熱表面に沿って配設する場
合、ガス状加熱流体の圧力損失を増加させないようガス
流路断面積の1/3〜175程度に配設することが好ま
しい。
前記空隙部3には、耐火性無機物(セラミックス)のボ
ールやラシッヒリング等の充填材を充填し、これによっ
て伝熱能を高めることも可能であるが、この場合には、
網状体の場合とは異なり、伝熱能を高めようとすると、
ガス状加熱流体が空隙部3を流通する際の圧力損失が大
きくなるという欠点を有する。即ち、伝熱能を高めよう
とすると充填材の粒子径を小さくすることが必要となる
。一方、充填材の粒子径を小さくすると、空隙部3にお
ける充填材の充填は密充填になり、圧力損失が大きくな
る。しかも、空隙部3に充填材を充填した充填層では伝
熱を行うことより円周方向に温度分布が生じ、管体1の
表面に近い方の充填材の温度が低く、管体1の表面から
遠い方の充填材の温度が高くなる。これに対し、網状体
を用いる時には、前記のような欠点は生じない。
ールやラシッヒリング等の充填材を充填し、これによっ
て伝熱能を高めることも可能であるが、この場合には、
網状体の場合とは異なり、伝熱能を高めようとすると、
ガス状加熱流体が空隙部3を流通する際の圧力損失が大
きくなるという欠点を有する。即ち、伝熱能を高めよう
とすると充填材の粒子径を小さくすることが必要となる
。一方、充填材の粒子径を小さくすると、空隙部3にお
ける充填材の充填は密充填になり、圧力損失が大きくな
る。しかも、空隙部3に充填材を充填した充填層では伝
熱を行うことより円周方向に温度分布が生じ、管体1の
表面に近い方の充填材の温度が低く、管体1の表面から
遠い方の充填材の温度が高くなる。これに対し、網状体
を用いる時には、前記のような欠点は生じない。
本発明の装置において、空隙部3には、ガス状加熱流体
の流路の途中に、その流路断面積を狭める1個又は複数
の工作物を設け、空隙部3内を通るガス状加熱流体に乱
れを生じさせ、熱交換効率をさらに向上させることがで
きる。この場合、工作物の配置は、流路断面積を狭める
方法であれば任意であり、例えば、管体1の外表面や、
円筒体2の内表面に隆起物を配設する方法の他、管体1
を包囲する環状リングを配設する方法等がある。
の流路の途中に、その流路断面積を狭める1個又は複数
の工作物を設け、空隙部3内を通るガス状加熱流体に乱
れを生じさせ、熱交換効率をさらに向上させることがで
きる。この場合、工作物の配置は、流路断面積を狭める
方法であれば任意であり、例えば、管体1の外表面や、
円筒体2の内表面に隆起物を配設する方法の他、管体1
を包囲する環状リングを配設する方法等がある。
第2図(a)に、環状リングを空隙部3に配設した場合
の説明断面図を示す。第2図(b)は環状リングの平面
図を示す。
の説明断面図を示す。第2図(b)は環状リングの平面
図を示す。
第2図において、10は環状リングであり、この環状リ
ングは板状連結体11によって各連結されて、空隙部3
内に配設されている。この環状リングの配設により、空
隙部3のガス状加熱流体流路は、それら環状リングの配
設位置において狭くなり、ガス状加熱流体の流れに乱れ
が生じる。この環状リングは網状体の支持体として用い
ることができ、第2図においては、環状リングの内側に
、網状体間は、スポット溶接により固着されている。ま
た、この環状リングは、その空隙部3内への配設が容易
なように、半割又は3つ割部材として配設することも可
能である。なお、第2図には、環状リングの空隙部3内
への固定法については図示されていないが、この環状リ
ングは、管体1上部に支持体を固着し、この支持体にフ
ックを介してその全体を吊り下げたり、あるいは連結体
を介して、環状リングを管体1の表面に固定させる等し
て、空隙部3内に配設することができる。
ングは板状連結体11によって各連結されて、空隙部3
内に配設されている。この環状リングの配設により、空
隙部3のガス状加熱流体流路は、それら環状リングの配
設位置において狭くなり、ガス状加熱流体の流れに乱れ
が生じる。この環状リングは網状体の支持体として用い
ることができ、第2図においては、環状リングの内側に
、網状体間は、スポット溶接により固着されている。ま
た、この環状リングは、その空隙部3内への配設が容易
なように、半割又は3つ割部材として配設することも可
能である。なお、第2図には、環状リングの空隙部3内
への固定法については図示されていないが、この環状リ
ングは、管体1上部に支持体を固着し、この支持体にフ
ックを介してその全体を吊り下げたり、あるいは連結体
を介して、環状リングを管体1の表面に固定させる等し
て、空隙部3内に配設することができる。
本発明は、ガス状熱流体の持つ熱量を管体壁を介してそ
の内部の被加熱体へ伝達させる熱交換機構を有する各種
装置として利用されるものであり、このような装置には
前記したような水蒸気改質装置が含まれる他、ガス状加
熱流体の持つ高温熱量を管体1の内部に含まれるガスや
液体、あるいは固体等の被加熱体へ熱伝達を行う各種の
熱交換装置が包含される。
の内部の被加熱体へ伝達させる熱交換機構を有する各種
装置として利用されるものであり、このような装置には
前記したような水蒸気改質装置が含まれる他、ガス状加
熱流体の持つ高温熱量を管体1の内部に含まれるガスや
液体、あるいは固体等の被加熱体へ熱伝達を行う各種の
熱交換装置が包含される。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例
熱交換装置として、スチール製の2重管構造のものを用
いた。この場合、内管は、外径22cm、長さ75cm
のものであり、外管は、内径25cm、長さ75amの
ものである。この2重管構造の熱交換器の内管外表面と
外管内表面との間の間隔は、1.5mmであり、この内
管と外管との空間部には、直径1.1mmの合金鋼製細
線を平織した金!I!I(金属線相互の間隔: 2.5
mm)を直径23.5cmの円筒状に成形して挿入した
。
いた。この場合、内管は、外径22cm、長さ75cm
のものであり、外管は、内径25cm、長さ75amの
ものである。この2重管構造の熱交換器の内管外表面と
外管内表面との間の間隔は、1.5mmであり、この内
管と外管との空間部には、直径1.1mmの合金鋼製細
線を平織した金!I!I(金属線相互の間隔: 2.5
mm)を直径23.5cmの円筒状に成形して挿入した
。
このような2重管構造の熱交換装置に対し、内管に冷空
気を流通させ、外管と内管との間隙部に温度850℃に
加熱した燃焼ガスを種々の速度で流通させ、加熱ガスか
ら内管表面への熱伝達を行わせた。この場合の加熱ガス
からの内管表面への熱伝達を測定し、その結果を、見掛
伝熱係数として表−1に示す。
気を流通させ、外管と内管との間隙部に温度850℃に
加熱した燃焼ガスを種々の速度で流通させ、加熱ガスか
ら内管表面への熱伝達を行わせた。この場合の加熱ガス
からの内管表面への熱伝達を測定し、その結果を、見掛
伝熱係数として表−1に示す。
表−1
〔効 果〕
表−1に示した結果から、本発明の網状体を設置した熱
交換装置は、従来の網状体を設置しない熱交換器に比べ
、加熱ガスから円筒表面への熱伝達速度が著しく向上し
たことがわかる。
交換装置は、従来の網状体を設置しない熱交換器に比べ
、加熱ガスから円筒表面への熱伝達速度が著しく向上し
たことがわかる。
第1図は、水蒸気改質装置の熱交換機構部の断面説明図
である。第2図(a)は、管体と円筒体との間に形成さ
れる空隙部に環状リングを配設した場合の説明断面図で
あり、第2図(b)はその平面図である。 1・・・管体、2・・・円筒体、3・・・空隙部、4・
・・触媒層、10・・・環状リング、11・・・板状連
結体、阿・・・網状体。
である。第2図(a)は、管体と円筒体との間に形成さ
れる空隙部に環状リングを配設した場合の説明断面図で
あり、第2図(b)はその平面図である。 1・・・管体、2・・・円筒体、3・・・空隙部、4・
・・触媒層、10・・・環状リング、11・・・板状連
結体、阿・・・網状体。
Claims (1)
- (1)被加熱体を含む管体の外表面の一部又は全部を円
筒体で包囲し、該管体の外表面と円筒体内表面との間に
形成される間隙部にガス状加熱流体を流通させて、該ガ
ス状加熱流体の持つ熱量を該管体の管壁を通して被加熱
体に伝達させる熱交換機構を有する装置において、該間
隙部内の中間に、該管体の外表面の一部又は全部に沿っ
て網状体を配設したことを特徴とする熱交換機構を有す
る装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60202946A JPH0789033B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 水蒸気改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60202946A JPH0789033B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 水蒸気改質装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6262193A true JPS6262193A (ja) | 1987-03-18 |
JPH0789033B2 JPH0789033B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16465780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60202946A Expired - Lifetime JPH0789033B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 水蒸気改質装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0789033B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01157974U (ja) * | 1988-04-12 | 1989-10-31 | ||
JPH02160077A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 化粧材の製造方法及び製造装置 |
JP2015502842A (ja) * | 2011-11-08 | 2015-01-29 | アルファ・ラバル・コーポレイト・エービー | チューブモジュール |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5833091A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 2重管式熱交換器 |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP60202946A patent/JPH0789033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5833091A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 2重管式熱交換器 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01157974U (ja) * | 1988-04-12 | 1989-10-31 | ||
JPH02160077A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 化粧材の製造方法及び製造装置 |
JP2015502842A (ja) * | 2011-11-08 | 2015-01-29 | アルファ・ラバル・コーポレイト・エービー | チューブモジュール |
US9791074B2 (en) | 2011-11-08 | 2017-10-17 | Alfa Laval Corporate Ab | Tube module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0789033B2 (ja) | 1995-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102447384B1 (ko) | 개질용 촉매 튜브 | |
JPS6023854B2 (ja) | 熱交換反応器 | |
CN101155630A (zh) | 蒸汽重整 | |
JPH04108533A (ja) | 触媒反応用装置 | |
JP2508287B2 (ja) | 反応装置 | |
JPH049198B2 (ja) | ||
JPS6262193A (ja) | 熱交換機構を有する装置 | |
JPH03127A (ja) | 吸熱反応用の反応室における間接的加熱方法およびそれを実施する装置 | |
CN100398900C (zh) | 基于多层管道结构获得高温热流体的方法 | |
JPS62216634A (ja) | 燃料改質器 | |
JP2601707B2 (ja) | 触媒反応装置 | |
JPH08301602A (ja) | 燃料改質器 | |
JPH07223801A (ja) | 燃料改質器 | |
JPH0124533B2 (ja) | ||
JP2517658B2 (ja) | 炭化水素の改質装置 | |
JPS59102804A (ja) | 燃料改質装置 | |
JPS6287240A (ja) | 吸熱反応装置 | |
JP2567048B2 (ja) | 燃料改質装置 | |
JPS62186933A (ja) | 反応装置 | |
JPS58164994A (ja) | 金属水素化物容器 | |
JP3938995B2 (ja) | 改質器 | |
JPH0639794Y2 (ja) | 燃料電池の改質器 | |
JPH0329723B2 (ja) | ||
JPH0222034Y2 (ja) | ||
JPH01315332A (ja) | 反応装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |