JPS6298189A - Single-pass heat exchanger for multistage flash distilling plant - Google Patents
Single-pass heat exchanger for multistage flash distilling plantInfo
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- JPS6298189A JPS6298189A JP24979386A JP24979386A JPS6298189A JP S6298189 A JPS6298189 A JP S6298189A JP 24979386 A JP24979386 A JP 24979386A JP 24979386 A JP24979386 A JP 24979386A JP S6298189 A JPS6298189 A JP S6298189A
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
1弧へ11
本発明は、脱塩プラントの復水器に関し、特に復水器の
伝熱性をより高くする改良された蒸気流分布を与えるよ
うに構成された直交流式の単流復水器に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a condenser for a desalination plant, and more particularly to a cross-flow condenser configured to provide an improved vapor flow distribution that provides higher heat transfer in the condenser. This relates to a single-current condenser of the formula.
直交流式復水器は、TEMΔ規格において” x ”温
式復水器と呼ばれている普通の形式の復水器である。A cross-flow condenser is a common type of condenser called an "x" hot condenser in the TEMΔ standard.
この復水器の典型的な例を示すと、発電所の表面復水器
、舶用推進システムの表面復水器、並びに、多段フラッ
シュ蒸留器(MSF M発器)の脱塩プラントに用いら
れている復水器、即ち、回収・廃棄部分で用いられてい
るブラインく塩水)加熱器及び復水器等であるにれ等の
復水器は通常は単流型である。Typical examples of this condenser are surface condensers in power plants, surface condensers in marine propulsion systems, and desalination plants in multi-stage flash distillers (MSF M generators). Condensers such as brine (brine, brine) heaters and condensers used in the recovery and disposal section are usually single-flow type.
多段フラッシュ蒸留脱塩プラント向けの直交流復水器に
おいて、冷却材は、管束の低温側端がら復水器の管に入
り、管束の他端即ち高温側端がら復水器を出る。冷却材
は、管束の入口端からその出口端に向かって移動する間
に、直交流蒸気から管面を経て伝達される熱によって漸
進的に加熱される。凝縮によって生じた蒸留水は、ブラ
イン加熱器の復水器の胴の底部に、又は多段フラッシュ
蒸発器の脱塩プラントの回収・廃棄段の復水トレーに集
成される。In a cross-flow condenser for a multi-stage flash distillation desalination plant, the coolant enters the condenser tubes through the cold end of the tube bundle and exits the condenser through the other or hot end of the tube bundle. As the coolant moves from the inlet end of the tube bundle toward its outlet end, it is progressively heated by heat transferred through the tube faces from the cross-flow steam. The distilled water produced by condensation is collected at the bottom of the condenser shell of a brine heater or in the condensate tray of the recovery and disposal stage of a multi-stage flash evaporator desalination plant.
直交流蒸気の温度は、復水器の管束の全長に亘ってほぼ
一定の値となっている。そのため管面を通る熱伝達のた
めの駆動力は、冷却材が管を通って流れ加熱を受ける間
に管束の長さに沿って通常減少する。そのため管束中の
各ペイ (管支持板間の部分)において凝縮する水蒸気
の量は、復水器の低温端から高温端にかけて減少する。The temperature of the cross-flow steam is approximately constant over the entire length of the condenser tube bundle. As such, the driving force for heat transfer through the tube faces typically decreases along the length of the tube bundle while the coolant flows through the tubes and undergoes heating. Therefore, the amount of water vapor condensing in each pay (the area between the tube support plates) in the tube bundle decreases from the cold end to the hot end of the condenser.
水蒸気の入口から非凝縮ガスの出口にかけての圧力降下
は、復水器の各ペイを通る全ての平行流路について同一
であるから、復水器のそれぞれのペイを通る蒸気流量は
、近似的に同一となるはずである。従って、全蒸気流星
が高温端ペイの管表面領域の復水能力を実貫的に丁度利
用し尽くすだけの値であれば、復水器のより低温の下流
側ペイを通る管の表面領域の復水能力は漸進的にその利
用度が低下する。管の表面領域の最小の利用度は、低温
端ペイにおいて見られる。Since the pressure drop from the steam inlet to the non-condensable gas outlet is the same for all parallel paths through each pay of the condenser, the steam flow rate through each pay of the condenser is approximately It should be the same. Therefore, if the total steam meteor is just enough to effectively utilize the condensing capacity of the tube surface area of the hot end pay, then the surface area of the tube passing through the cooler downstream pay of the condenser is Condensate capacity gradually becomes less utilized. The least utilization of tube surface area is found at the cold end pay.
実際に、比絞的低温のペイにおいては、水蒸気が不足し
、非凝縮ガスのポケットが生成する。それは、低温端ペ
イに入る水蒸気の量が凝縮可能な量よりも少ないためで
ある。これ等のガスボケツ1へは、成る管の回りに生成
することが多く、囲まれた熱伝達面の一部を無効にする
。非凝縮ガスの形成は、ガスブランケットとして知られ
、復水器の熱伝達能力を15%も低減させることがある
。In fact, at a relatively low temperature in Pay, there is a lack of water vapor and pockets of non-condensable gas are created. This is because the amount of water vapor entering the cold end pay is less than the amount that can be condensed. These gas pockets 1 often form around the tubes they are made of, disabling part of the enclosed heat transfer surface. The formation of non-condensable gas is known as gas blanketing and can reduce the heat transfer capacity of the condenser by as much as 15%.
カスブランケットの問題は、発電所の表面復水器のよう
な非常に大形の復水器において存在することが知られて
いる。(通常は径方向流型の)これ等の復水器において
は、管のより低温の部分を通る蒸気の流量を増大さぜる
ことによって非凝縮ガスのプランケット問題の有害な影
響を最小にする構造が用いられている。The problem of scum blanketing is known to exist in very large condensers, such as surface condensers in power plants. In these condensers (usually of the radial flow type), the deleterious effects of the non-condensable gas Plunkett problem are minimized by increasing the flow rate of steam through the cooler section of the tube. A structure is used.
非凝縮ガスのブランケット問題の存在と多段フラッシュ
蒸留器の脱塩プラント向けの復水器においてのその意義
は、当業界では認識されていなかった。従って、カスの
プランクツティングを実貫的に除去して全部の熱伝達面
を活性にする多段フラッシュ蒸留器の直交流復水器の構
造の開発が要望されている。この構造によれば、復水器
の伝熱性が改善され、多段フラッシュ蒸留プラント全体
をコスト的に有利にする。The existence of the non-condensable gas blanket problem and its significance in condensers for multi-stage flash still desalination plants was not recognized in the art. Therefore, there is a need to develop a cross-flow condenser structure for a multi-stage flash distiller that substantially eliminates planking of scum and activates all heat transfer surfaces. This structure improves the heat transfer properties of the condenser and makes the entire multi-stage flash distillation plant cost-effective.
発明の」艷
多段フラッシュ蒸留器の脱塩プラント向けの直交流式単
流復水器は、外側胴部材と、低温側及び高温側の管板の
間に延長する管束とを備えている。The inventive cross-flow single flow condenser for a multi-stage flash still desalination plant includes an outer shell member and a tube bundle extending between cold side and hot side tube sheets.
蒸気は外側胴の人口を通り、管束の全長に亘って管を横
切って導かれる。管を横切る直交流路から非凝縮ガスを
集成しベント出口から排出させる排出手段が設けられて
いる。高温端の管板に近い流路について流量の絞りを大
きくする手段かブム気の流路を横切って配設されている
。それにより低温側の管のペイを通る蒸気流星が増し、
胴側の圧力降下の増加により伝熱性に対して際立った有
害な衝撃が与えられることなく、ガスのプランクツティ
ンク問題がコスト的に有利な態様て低減され、又は除去
される。Steam is directed through the outer shell and across the tubes over the entire length of the tube bundle. Exhaust means are provided for collecting non-condensable gas from the cross-flow path across the tube and discharging it from the vent outlet. Means for enlarging the flow restriction for the flow path near the tube plate at the high temperature end is disposed across the flow path of the boom air. This increases the number of vapor meteors passing through the pipe on the cold side,
The gas planktsk problem is reduced or eliminated in a cost-effective manner without any significant detrimental impact on heat transfer due to the increased pressure drop on the shell side.
吃逍塁ヌ1準腑糞班−
より詳細には、第1図及び第2図には、本発明の原理に
従った多段フラッシュ蒸留もしくは蒸発プラント(図示
せず)のブライン加熱器に使用される丸形の直交流式単
流復水器(熱交換器)10が図示されている。このプラ
ントの廃棄・回収部分において使用するための矩形断面
の同種の凝縮器10Rは、第3図及び第4図に図示され
ている。第1図及び第2図についての以下の説明は、基
本的には、第3図及び第4図にもそのまま適用されるが
、第3図及び第4図においては、第1図及び第2図の符
号にRもしくは−Rを付した符号が、対応した部分を表
わすために用いられている。典型的には、脱塩復水器は
、丸形ならば断面積約4.5+12(50ft2)、直
径約2.4z(8ft)、正方形ならば、2.IX 2
.1x(7X 7 ft) である。復水すべき蒸気
と入口の管側のブライン冷却材との温度差は、約5.5
6℃(10下)である。これと対照的に、大形発電プラ
ントの表面復水器は、典型的には断面が7.5X 7.
5+1(25X 25ft)であり、水蒸気と管側冷却
材との間の温度差は約1668℃(30下)である。More particularly, FIGS. 1 and 2 show a brine heater for use in a multi-stage flash distillation or evaporation plant (not shown) in accordance with the principles of the present invention. A round cross-flow single flow condenser (heat exchanger) 10 is shown. A similar condenser 10R of rectangular cross section for use in the waste and recovery section of the plant is illustrated in FIGS. 3 and 4. The following explanations regarding FIGS. 1 and 2 basically apply as they are to FIGS. 3 and 4, but in FIGS. Reference numbers with R or -R added to the reference numbers in the figures are used to represent corresponding parts. Typically, desalination condensers have a cross-sectional area of about 4.5+12 (50 ft2) if round and about 2.4z (8 ft) diameter if square; IX 2
.. 1x (7X 7 ft). The temperature difference between the steam to be condensed and the brine coolant on the inlet tube side is approximately 5.5
It is 6°C (below 10°C). In contrast, surface condensers in large power plants typically have a 7.5X cross section.
5+1 (25X 25 ft) and the temperature difference between the steam and the tube side coolant is about 1668 degrees Celsius (below 30 degrees).
本明細書において「単流」とは、胴側においても管側に
おいても単流である復水器を意味する。In this specification, "single flow" means a condenser that is single flow both on the shell side and on the tube side.
復水器10は、管12からなる管束を含み、この管束は
、低温側の端板14と高温側の端板16との間に固着さ
れている。冷却材は、入口室18及び低温側の端板14
を経て管12に入り、管12の熱交換面を通って流れ復
水される水蒸気から伝達された熱によって加熱される。Condenser 10 includes a bundle of tubes 12 secured between a cold end plate 14 and a hot end plate 16. The coolant is supplied to the inlet chamber 18 and the end plate 14 on the low temperature side.
It enters tube 12 via the tube 12 and is heated by the heat transferred from the water vapor that flows through the heat exchange surface of the tube 12 and is condensed.
冷却材は、管12を経て、右側から左側へ(第1図及び
第2図)又は左側から右側へ(第3図、第4図)流れ、
高温側の端板16及び出口室20を経て、管12から排
出される。The coolant flows through the tubes 12 from right to left (FIGS. 1 and 2) or from left to right (FIGS. 3 and 4);
It exits the tube 12 via the hot end plate 16 and the outlet chamber 20.
胴(胴部材)13は、ブライン加熱器の管束を収納する
ように、はぼ円筒状の構造を備えている。この場合、胴
13内のスペースに蒸気を導くために1対の蒸気入口(
導入・分配手段)19.21が胴13の頂部側に配設さ
れている(第1図参照)。蒸気は、管12の長さに沿っ
て分配し、管12を構切って下方に、胴13の底部に向
かって流れる。The body (body member) 13 has a substantially cylindrical structure so as to accommodate the tube bundle of the brine heater. In this case, a pair of steam inlets (
Introducing/distributing means) 19, 21 are arranged on the top side of the barrel 13 (see FIG. 1). The steam is distributed along the length of the tube 12 and flows downwardly across the tube 12 towards the bottom of the shell 13.
胴13の囲いは、回収・廃棄部分に用いられている矩形
の管束(第3図、第4図参照)を収納するための形状を
近似的に備えている。この場合、蒸気は、デミスタ−2
1R(除湿装置)を通過した後、全管長に亘って管束に
流入する(第4図参照)。The enclosure of the shell 13 has approximately the shape to accommodate a rectangular tube bundle (see FIGS. 3 and 4) used in the recovery/disposal section. In this case, the steam is transferred to demister 2
After passing through 1R (dehumidifier), it flows into the tube bundle over the entire tube length (see Figure 4).
じゃま板22は、管束の全長に沿って胴13から管束中
に突入しており、ベント・冷却部分から主管束を隔たて
ている。蒸気は基本的に主管束中を下向きの経路に沿っ
て流れ、ベント・冷却部分即ち領域23(ベントノズル
24を経て非凝縮物をベントするために胴13の一側と
じゃま板22とにより画定された領域)を通って流れる
ように、上向きに再び向けられる。蒸気流は、ここに説
明されるように、復水の過冷却を最小にし、又は、復水
蒸気温度を可及的に蒸気の飽和温度に近い温度に保つた
めに一般に上向きに流れる。The baffle plate 22 extends into the tube bundle from the shell 13 along the entire length of the tube bundle, separating the main tube bundle from the venting and cooling section. The steam flows essentially along a downward path through the main pipe bundle and passes through a vent and cooling section or area 23 (defined by one side of the shell 13 and baffle plate 22 for venting non-condensables via a vent nozzle 24). redirected upwards to flow through the area). The steam flow generally flows upward to minimize subcooling of the condensate or to keep the condensate steam temperature as close to the saturation temperature of the steam as possible, as described herein.
管支持板26a−26h(第1図)は、管束の長さに沿
って互いに隔たてられ、胴13の内面に、例えば溶接に
より固着されている。管12は、管支持板26の通孔を
経て延長し、かくして振動しないように支持されている
。胴13の内部の隣接した管支持板26の間の各スペー
スは、ペイと呼ばれる。低温側の端板14と管支持板2
6aとの間のペイは、低温端ペイと呼ばれ、高温側の端
板16と管支持板2611との閂ハ〆ノ1+ 官・田■
Iノし面ばあ2管12を横切って流れる蒸気から復水さ
れた水は、水滴を形成し、これ等は胴13の底部に落下
し、そこでブライン加熱器について符号17によって示
したように流出のために集成されるが、又は、次の低温
の段に向かって床に沿って流れる (第4図参照)。The tube support plates 26a-26h (FIG. 1) are spaced apart from each other along the length of the tube bundle and are secured to the inner surface of the shell 13, for example by welding. The tubes 12 extend through holes in the tube support plate 26 and are thus supported against vibration. Each space between adjacent tube support plates 26 inside the shell 13 is called a pay. Low temperature side end plate 14 and tube support plate 2
6a is called the low-temperature end plate, and is the bar between the end plate 16 on the high temperature side and the tube support plate 2611.
The water condensed from the steam flowing across the two pipes 12 forms droplets which fall to the bottom of the shell 13 where they are heated as indicated by 17 for the brine heater. It collects for outflow or flows along the bed towards the next cold stage (see Figure 4).
前述したように、慣用の直交流型復水器において蒸気入
口から非凝縮物のベント出口まで2つの管支持板26又
は管支持板26と端板14.16によって画定された蒸
気直交流路の圧力降下は、木質的に同一である。先行技
術は、このようにし、て、低温側ペイが「水蒸気が失な
う」こと、即ち、表面積に基づいて復水可能な全量の水
蒸気を復水しえないことを示している。管12の表面領
域の一部分は、熱伝達の観点から本質的に受動態となり
、ごく少量の非凝縮ガスが復水器に入った場合にも、非
凝縮カスの主な集積点となる。As previously mentioned, in a conventional cross-flow condenser, a steam cross-flow path defined by two tube support plates 26 or a tube support plate 26 and an end plate 14.16 from the steam inlet to the non-condensable vent outlet. The pressure drop is woody identical. The prior art has thus shown that the cold side payload is "water vapor lost", ie, cannot condense the full amount of water vapor that it can condense based on its surface area. A portion of the surface area of the tube 12 is essentially passive from a heat transfer point of view and becomes the main collection point for non-condensable scum, even if only a small amount of non-condensable gas enters the condenser.
この問題に対処するために、本発明の好まし7い実施例
によれば、前記領域(集成領域)23の出口部分の上方
の非凝縮ガス除去用の有孔マニポルド28が用いられる
。蒸気人口19からマニホルド28の内部への蒸気直交
流路の圧力降下は、管束の全長に沿った全ての通路につ
いて基本的に同一でなければならない。管束の低温端に
向かって管12の回りにカスのプランクツティングが生
じないように、マニホルドZ8は、管束の長さに沿った
蒸気流分布を制御するなめに、低温端ペイを横切る箇所
を除いて、その全長に沿って、入口板30を備えている
。To address this problem, according to a preferred embodiment of the invention, a perforated manifold 28 is used for the removal of non-condensable gases above the outlet section of the region 23. The pressure drop in the steam cross-flow path from the steam population 19 to the interior of the manifold 28 must be essentially the same for all paths along the entire length of the tube bundle. To avoid planktutting of waste around the tubes 12 toward the cold end of the tube bundle, the manifold Z8 has a section across the cold end payload to control vapor flow distribution along the length of the tube bundle. Except, along its entire length, it is provided with an inlet plate 30.
各ペイについて、入口板30に、成る数の流孔が穿設さ
れている9これ等の流孔は、大きさは同じであるが数が
異なるのが好ましく、各ペイについて管12を横切る均
等に分布された蒸気流を生起させるように入口板30の
全領域に分布されている。For each pail, a number of flow holes are drilled in the inlet plate 30, which holes are preferably of the same size but different in number, and are evenly spaced across the tube 12 for each pey. are distributed over the entire area of the inlet plate 30 to produce a vapor flow that is distributed over the entire area of the inlet plate 30.
低温端ペイを除いた比較的低温のペイに対応した入口板
30の部分に最大数の流孔が形成されているが、その理
由は、ガスのプランクツティングを防止するにはここに
最大量の付加的な直交流が必要となるためである。次の
最大数の流孔は、次の上流側の隣接したペイに設けられ
、以下同様にして、高温端のペイにおいて流孔が最小数
となる。The maximum number of flow holes are formed in the portion of the inlet plate 30 corresponding to the relatively low-temperature pipes, excluding the low-temperature end pipes. This is because additional cross-flow is required. The next highest number of flow holes is provided in the next upstream adjacent pay, and so on, with the lowest number of flow holes in the hot end pay.
入口板30により各ペイについて流量の制限もしくは絞
りを可変としたことの結果として、各ペイに異なった蒸
気の流量が誘起される。特に各ペイにある入口板30の
穿孔によって形成される全流孔は、全部のペイについて
カスのブランケッティングを防止するに足る蒸気流を各
ペイを通って誘起させるように大きさが定められている
6入口板30の各ペイの流孔の数は、選定された開口の
大きさと、個々のヘイについて必要とされる全流孔とに
依存する。As a result of the variable flow restriction or restriction for each paye by the inlet plate 30, a different steam flow rate is induced in each paye. In particular, the total flow holes formed by the perforations in the inlet plate 30 in each pay are sized to induce sufficient vapor flow through each pay to prevent blanketing of debris for all pays. The number of flow holes in each pay of the six inlet plates 30 depends on the selected aperture size and the total flow holes required for each individual hay.
マニホルド28は、前述した低温端ペイを除いた全部の
ペイに沿って延長している。そのため、マニホルド28
の低温端は管支持板Z6aで終端し、低温端ペイに開放
されている。そのため非凝縮物及び残留蒸気(ヘンI・
蒸気)は、付加的な凝縮を受けるように低温端ペイに向
けられる。この付加的な凝縮は、ベントノズル24を経
てベントされる前に、最も低温の管部分の熱伝達面によ
って得られる。Manifold 28 extends along all of the pays except the cold end pay mentioned above. Therefore, manifold 28
The cold end of the tube terminates in the tube support plate Z6a and is open to the cold end pay. Therefore, non-condensables and residual vapors (hen I
steam) is directed to the cold end pay to undergo additional condensation. This additional condensation is obtained by the heat transfer surface of the coldest tube section before being vented via vent nozzle 24.
横じゃま板32は、胴13に固着され、低温端ペイにあ
るマニホルド28の開放端に対し隔てられた関係で、胴
13から内方に延長しているため、マニホルド28の出
口流は、ベントノズル24を通ってベントされるように
外向きに流れる前に、低温端ペイの管表面領域を横切っ
て、内向き加減に向けられる。Lateral baffles 32 are secured to the shell 13 and extend inwardly from the shell 13 in spaced relation to the open end of the manifold 28 in the cold end pay, so that the outlet flow of the manifold 28 is directed to the vent. It is directed inwardly across the tube surface area of the cold end pay before flowing outwardly to be vented through the nozzle 24.
そのためより強力な熱伝達作用が得られる。Therefore, a stronger heat transfer effect can be obtained.
各ヘイにおけるマニホルド板(入口板30)の流孔の大
きさを定めるには、2相復水アルゴリズムを用いたコン
ピュータープログラムを使用することか望ましい6準2
次元コンピュータープログラムは、復水器について本発
明を適用しなかった場合の伝熱性の損失又は板開口のど
ちらかを定めるための、そうしたアルゴリズムを用いる
ことができる。Preferably, a computer program using a two-phase condensate algorithm is used to size the flow holes in the manifold plate (inlet plate 30) in each hay.
A dimensional computer program can use such an algorithm to determine either the heat transfer losses or the plate openings that would occur without applying the present invention for a condenser.
対の段を持つ直交流復水器において、横隔板は、低温側
端板14と高温(ItlI端板16との中間に配設され
ている。本発明をこの構成に適用する場合に、有化人口
板30を備えたマニホルド28は、横隔板の上流側及び
下流側の2つの復水器段の各々に配設されている。In a cross-flow condenser with paired stages, the diaphragm is disposed intermediate the cold end plate 14 and the hot (ItlI) end plate 16. When the present invention is applied to this configuration, A manifold 28 with a population plate 30 is disposed in each of the two condenser stages, upstream and downstream of the diaphragm.
゛′X″゛胴式復水器の正確なコンピューターモデルは
、3次元である必要はない。“Xパ胴式復水器は、管支
持板26によって画定された成る数のペイに仕切られて
いる。流れの方向は、これ等の管支持板26のところで
、管12の軸線に対してほぼ直角になる。各ペイは、共
通の境界条件によって結合されている。1つのペイから
の出口冷却水の温度は、隣接ペイへの入口温度であり、
入口から非;切線ガスの取出し口への胴側の圧力降下は
、全部のヘイについて同一である。これは表面復水器の
現用の数値モデルにとって基礎的な想定である。復水器
(の3次元的な性質は、各ペイについての繰返し1次元
又は2次元予測によってモデルされ、これ等の予測法は
、準2次元及び準3次元と呼ばれる。An accurate computer model of an ``X'' barrel condenser need not be three-dimensional. ing. At these tube support plates 26, the direction of flow is approximately perpendicular to the axis of the tubes 12. Each pay is bound by a common boundary condition. The temperature of the exit cooling water from one pay is the inlet temperature to the adjacent pay;
The pressure drop on the shell side from the inlet to the off-line gas outlet is the same for all hays. This is a fundamental assumption for current numerical models of surface condensers. The three-dimensional nature of the condenser is modeled by repeated one-dimensional or two-dimensional predictions for each pay; these prediction methods are called quasi-two-dimensional and quasi-three-dimensional.
コンピュータープログラムに用いる想定は次の通りであ
る。The assumptions used in the computer program are as follows.
i)外部復水熱伝達係数は、全ての水蒸気が復水する点
に到達するまでは非凝縮カスによって影響されない。こ
の点の後は外部熱伝達係数はステップ状に変化して零に
等しくなると想定される。i) The external condensate heat transfer coefficient is not affected by non-condensable scum until a point is reached where all the water vapor has condensed. After this point, the external heat transfer coefficient is assumed to vary stepwise and become equal to zero.
i;)1次元HTIt I熱伝達及び圧力降下の相関は
、2つの管支持板28又は1つの管支持板28と管板と
によって画定された熱交換器の垂直スライスに適用され
る。i;) The one-dimensional HTIt I heat transfer and pressure drop correlation applies to a vertical slice of the heat exchanger defined by two tube support plates 28 or one tube support plate 28 and a tube plate.
iii )各スライス又はペイは、更に12の部分、即
ち、第2図、第4図に示すように、下向き流方向の9つ
の部分と上向き流ベント冷却部分の3つの部分とに細分
される。iii) Each slice or pay is further subdivided into 12 parts, 9 parts in the downflow direction and 3 parts in the upflow vent cooling part, as shown in FIGS.
iv )これ等の重力制御されるHTRT熱伝達及び圧
力アルゴリズムは、上向き流モード又はベント冷却系の
3つの部分(第2図、第4図の領領域23)に対して使
用することができる。iv) These gravity-controlled HTRT heat transfer and pressure algorithms can be used in upflow mode or for three parts of the vent cooling system (area 23 in FIGS. 2 and 4).
V)ブライン加熱器については、管束の上方の分配系に
おける水蒸気の摩擦及び運動量の圧力降下は無視するこ
とができる。V) For brine heaters, the pressure drop of water vapor friction and momentum in the distribution system above the tube bundle can be ignored.
vi)各ペイの頂部に入る全ての蒸気流は、そのペイに
閉じこめられ、ベント冷却部分の出口での蒸気としてか
、又は熱交換器の底部に落下する復水としてのみ離去し
うる。vi) All steam flow entering the top of each pay is confined in that pay and can leave only as steam at the outlet of the vent cooling section or as condensate falling to the bottom of the heat exchanger.
ii)各ペイについてのベントマニホルドへの入口圧力
降下は、単に慣性損失であり、損失係数は(1,/、6
)2であり、速度は、そのペイに対するマニホルド開口
面積に基づいた連続値である。ii) The inlet pressure drop to the vent manifold for each pay is simply an inertial loss, with a loss factor of (1,/,6
)2, and the velocity is a continuous value based on the manifold opening area for that pay.
vi)ベントマニホルドの摩擦圧力降下は、水力直径コ
ンセプト及び平滑壁条件を用いて普通の仕方で計算する
。ベント流がマニホルド28に入る個所のペイについて
は、線形の増大が前提とされ、摩擦ファクターは、その
ペイに対する平均流速に基づいている。vi) The vent manifold friction pressure drop is calculated in the usual way using the hydraulic diameter concept and smooth wall conditions. For the pay where the vent flow enters the manifold 28, a linear increase is assumed and the friction factor is based on the average flow velocity for that pay.
第1の想定は、非凝縮ガスを説明するために用いられる
仕方に関連している。復水器の多くの用途にとって、水
蒸気と共に入るか又は漏洩によって入る非凝縮ガスの量
は未知である。しかし、この量は、水蒸気の入口の流量
に比べると非常に僅かである。この条件が存在する場合
、ペイに入る全部の水蒸気が完全に復水する点において
外部熱伝達係数にほぼステップ状の変化が起こる。この
点は、コルバーン−ホウヘン法(Co I bllln
−Houghenmethod)と呼ばれる分析によ
って定められる。The first assumption is related to the way it is used to describe non-condensable gases. For many condenser applications, the amount of non-condensable gas that enters with the water vapor or by leakage is unknown. However, this amount is very small compared to the inlet flow rate of water vapor. When this condition exists, there will be an approximately step change in the external heat transfer coefficient at the point where all the water vapor entering the pay is completely condensed. This point can be solved using the Colburn-Houchen method (Co I bllln method).
-Houghen method).
第6図には、入口側の水蒸気/C02比が1000以上
ならば、全体的な熱伝達係数は、45列目までは、非凝
縮ガス濃度とは殆ど関係なく、その後は2つの槽列の後
に急速に零に近付くことが示されている。Figure 6 shows that if the water vapor/CO2 ratio on the inlet side is 1000 or more, the overall heat transfer coefficient has almost no relation to the non-condensable gas concentration up to the 45th column, and after that, the It is shown that the value rapidly approaches zero after that.
蒸気流量零の点に到達した時に凝縮係数に実質的にステ
ップ状の変化が起こることを実証する分析上の証明及び
実験データが存在している。Analytical proof and experimental data exist that demonstrate that a substantially step change in condensation coefficient occurs when the point of zero steam flow is reached.
次表は、全部のペイの圧力降下が平衡された状態及び平
衡されない状態の両方について熱負荷の測定値と予測値
とを比較した結果を示している。The following table shows the results of comparing the measured and predicted heat loads for both balanced and unbalanced pressure drops across all pays.
平衡された状態について、(誤差的3%の)すぐれた合
致が見られる。この制約条件が無視される場合又は全表
面積が活性の場合には、伝熱性の予測は、約8%の過大
予測である。その場合、非凝縮物のポケットは、伝熱性
の約5%の減少について責任を担っている。平衡状態と
非平衡状態との間の伝熱性の差異は、成る復水器の構成
について約15%にもなることを示すことができる6新
しい方法を用いた
平 衡 2.76
3.56非平衡 7,77 7.68
上表に示された結果は、伝熱性の測定値と予測値との間
の不一致は、流入蒸気が基本的に純粋であったり、熱交
換器に非凝縮ガスがほとんど流入しなかったりしても、
それとは係りなく、非凝縮物のポケットが形成されるこ
とによって説明されることを示している。Excellent agreement (with 3% error) is seen for the balanced condition. If this constraint is ignored or if the entire surface area is active, the heat transfer prediction is about 8% overpredicted. In that case, the non-condensable pockets are responsible for an approximately 5% reduction in heat transfer. It can be shown that the difference in heat transfer between equilibrium and non-equilibrium conditions is as much as about 15% for a condenser configuration consisting of 6 Equilibrium using a new method 2.76
3.56 Non-Equilibrium 7,77 7.68 The results shown in the table above indicate that the discrepancy between the measured and predicted heat transfer is due to the fact that the incoming steam is essentially pure or that the heat exchanger Even if almost no non-condensable gas flows in,
Regardless, it is shown to be explained by the formation of pockets of non-condensable matter.
第7図は、ペイの圧力降下が相等しい場合及び相等しく
ない場合について再循環温度の上昇の変化の予測値を比
較した結果を示している。この第7図は、圧力降下が平
衡された場合に存在する非凝縮物のポケットのためにベ
ント・冷却部分において温度上昇が実質的に減少するこ
とを示している。第7図は更に、管束内の外部の復水熱
伝達係数の変動の効果も示している。主管束の頂部にお
いては、液負荷が小さいことと蒸気のせん断による多・
しの北昇分とのために最大の温度上昇を生ずる。蒸気が
主管束に流下するにつれて温度上昇の大きさ及びその変
分は共に減少する。ベント冷却部分のところ又はその付
近では、温度上昇は、全表面が活性であれば、僅かに上
昇し、ガスのポケットが存在すれは急激に減少する。前
者の場合において、温度上昇は、上昇流のベント冷却部
分における復水9荷の減少の結果である。FIG. 7 shows a comparison of predicted changes in recirculation temperature rise for equal and unequal pay pressure drops. This FIG. 7 shows that the temperature rise is substantially reduced in the vent and cooling section due to the pocket of non-condensable material that exists when the pressure drop is balanced. FIG. 7 also shows the effect of varying the external condensate heat transfer coefficient within the tube bundle. At the top of the main pipe bundle, the liquid load is small and the steam shear
The maximum temperature rise occurs due to the northward rise of the sun. Both the magnitude of the temperature rise and its variation decrease as the steam flows down the main bundle. At or near the vent cooling section, the temperature rise increases slightly if all surfaces are active and decreases rapidly if pockets of gas are present. In the former case, the temperature increase is the result of a reduction in condensate volume in the vent cooling portion of the upflow.
第8図は、全部のペイの管圧力損失及び入口蒸気流量比
を示している。入口蒸気流速は、正規化され、又は、全
入口蒸気流の比として表される。FIG. 8 shows the tube pressure drop and inlet steam flow ratio for all pays. Inlet steam flow rate is normalized or expressed as a ratio of total inlet steam flow.
全部の熱伝達面が活性である場合の管束圧力降下の大き
な変分に留意されたい(この場合の変化は6倍の大きさ
になる)。この圧力降下の大きな変化は、第8図に示さ
れた入口流速の大きな変化のために存1′lする。圧力
降下の均等な条件の下では、低温端から高温端にかけて
の入口流量の変化は減少するはずであり、低温端側にあ
る熱交換面の部分は、熱的に不活性となるはずである。Note the large variation in tube bundle pressure drop when all heat transfer surfaces are active (the variation in this case is 6 times as large). This large change in pressure drop exists due to the large change in inlet flow rate shown in FIG. Under conditions of equal pressure drop, the change in inlet flow rate from the cold end to the hot end should decrease, and the portion of the heat exchange surface at the cold end should become thermally inert. .
第5図は 熱交換器の3つの異なった長さにっいて、面
積平均された全熱伝達係数の変化を示している。マニホ
ルド圧力降下は、これ等のパラメーターの43 Wをよ
りはっきりと示すために、この研究では勘案しなかった
。全熱伝達係数は、ベント流量の増大及び管長の減少に
それぞれ伴って増大する。しかし、ベント流の流速の増
大は、過大なベント(蒸気の入口流量の約15%〉が必
要なことから、妥当な解決ではない。熱伝達係数の増大
は、ガスによってブランケットされる表面積の減少だけ
でなく、蒸気せん断によって得られた上昇分にも基因し
ている。Figure 5 shows the variation in the area averaged total heat transfer coefficient for three different lengths of the heat exchanger. Manifold pressure drop was not considered in this study in order to more clearly illustrate the 43 W of these parameters. The total heat transfer coefficient increases with increasing vent flow rate and decreasing tube length, respectively. However, increasing the vent flow rate is not a reasonable solution as it requires excessive venting (approximately 15% of the steam inlet flow rate).Increasing the heat transfer coefficient reduces the surface area blanketed by the gas. This is also due to the increase obtained by steam shear.
第9図は、復水器の伝熱性に対する有孔入口板つきベン
トマニホルドの効果を示している。この第9図は、各ペ
イについて同じ量だけマニホルドの入口面積を減少させ
ることによって得られた熱デユーティもしくは熱負荷の
増大(百分比)を示している。FIG. 9 shows the effect of a vent manifold with a perforated inlet plate on the heat transfer properties of the condenser. This FIG. 9 shows the percentage increase in heat duty or heat load obtained by reducing the manifold inlet area by the same amount for each pay.
同様の結果は、マニホルドの減少断面積(元設計値の半
分の値)についても示される。このように、マニホルド
の圧力降下の付加によって” x ”胴式復水器の伝熱
性が改善される。2つの面積くマニホルドの断面積とマ
ニホルドの入口面積)の変化は、圧力降下を付加し、非
凝縮ガスのプランクツティングは、低温端のペイにより
多くの蒸気を強制的に向(lることによって減少する。Similar results are shown for the reduced cross-sectional area of the manifold (half the original design value). Thus, the heat transfer of the "x" shell condenser is improved by the addition of manifold pressure drop. Changes in the two areas (the cross-sectional area of the manifold and the inlet area of the manifold) add pressure drop, and the pumping of non-condensable gas forces more steam to the cold end. decreases by
しかし、最良の方法は、前述したように各ペイについて
入口マニホルドの面櫃を可変とすることである。その理
由は、圧力降下の帷点が最小となるためである。これは
ブライン加熱器にとって重要てはないが、低温熱回収・
熱廃棄復水器にとっては重要である。However, the best approach is to make the inlet manifold face variable for each pay as described above. The reason is that the pressure drop point is minimized. Although this is not important for brine heaters, low temperature heat recovery
This is important for heat waste condensers.
本発明の好ましい実施例について前述したyI造を使用
することの結果として、マニホルドの資材及び労力のコ
ストが多少付加されると共に、管束の圧力降下が多少付
加される。しかし、本発明によれは、熱伝達面が通常は
多段フラッシュ蒸発器のコストの約40−60%となる
ことによって明確なコストの節減が達成される。熱伝達
面積の5−15%の節減が可能なことによって、非凝縮
ガス取出しマニホルドの資材及び労力コストの付加を太
きく超えたコストの節減か達せられる。圧力損失は増す
か、その増加は伝熱性に対してそれはと大きな影響を及
ぼさない。As a result of using the yI structure described above for the preferred embodiment of the present invention, there is some added cost in manifold material and labor, as well as some added pressure drop in the tube bundle. However, with the present invention, distinct cost savings are achieved as the heat transfer surface is typically about 40-60% of the cost of a multi-stage flash evaporator. By being able to save 5-15% in heat transfer area, cost savings far exceed the added material and labor costs of the non-condensable gas extraction manifold. The pressure drop increases, but its increase does not have a significant effect on heat transfer.
第1図は、多段フラッシュ蒸発プラントのブライン加熱
器用として本発明の原理に従って構成された丸形の直交
流式単流復水器の一部切欠側面図、第2図は、第1図に
示したブライン加熱器の復水器の横断面図てあり、特に
、1覧1ド器の管の回りに生ずる非凝縮ガスのプランケ
ラl−を減少させるか又は除去するために復水器におい
て使用される非凝縮ガス取出しマニホル1−の構造を示
す図、第3図は、多段フラッシュ蒸発プラントの回収・
廃棄部分用として本発明の原理に従って構成された矩形
の直交流式単流復水器の一部切欠側面図、第4図はその
横断面図、第5図、第6図、第7図、第8図及び第9図
は、伝熱性に対するガスボゲットの効果を説明するため
の線図である。
10・・・復水器(単流熱交換器)
12・・管 13・・・胴(胴部材)14
・・・低温側端板 16・・・高温側端板19.2
1・・・蒸気入口(導入・分配手段)22・・・じヤま
板 23・・・管束の集取領域28・・・マニホ
ルド
出願人 ウェスチングハウス・エレクトリ・ンク・コー
ポレーション
FIG、 4
全a4ム待イト分+ BTU /(h r−F−f t
2)全夕府、伝畝考りの変イヒ
:晶度止耳ぎ
へ44号
FIG、8FIG. 1 is a partially cut away side view of a round cross-flow single flow condenser constructed in accordance with the principles of the invention for use in a brine heater of a multi-stage flash evaporation plant; FIG. 1 is a cross-sectional view of a condenser of a brine heater, which is used in a condenser to reduce or eliminate the non-condensable gas Planchella that forms around the pipes of a condenser. Figure 3 is a diagram showing the structure of the non-condensable gas extraction manifold 1-, which is used for recovery and recovery in a multi-stage flash evaporation plant.
4 is a cross-sectional side view of a rectangular cross-flow single-flow condenser constructed in accordance with the principles of the invention for the waste section; FIGS. FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams for explaining the effect of gas boget on heat conductivity. 10... Condenser (single flow heat exchanger) 12... Pipe 13... Shell (body member) 14
...Low temperature side end plate 16...High temperature side end plate 19.2
1... Steam inlet (introduction/distribution means) 22... Dimension plate 23... Tube bundle collection area 28... Manifold Applicant Westinghouse Electric Corporation FIG, 4 All A4 Waiting time + BTU / (hr-F-ft
2) Zenyufu, change of thinking about Denune: Crystal level stop ear 44 FIG, 8
Claims (1)
て、 a)長い管束と、 b)該管束の両端に固着した低温側端板及び高温側端板
と、 c)前記管束の回りに実質的に配設され、前記低温側端
板及び高温側端板に固着されてそれ等の間に延長してい
る、長い胴部材と、 d)前記管束の長さの少なくとも一部分に亘つて蒸気流
を分配させるような状態で、該管束の管を横切って流れ
るように蒸気を導入するための導入・分配手段と、 e)前記胴部材によって支持され、前記管束の前記一部
分に沿って延長し、前記管束の集収領域を通るように蒸
気の直交流を向けるために、前記胴部材内に配設された
じゃま板と、 f)前記管束の前記一部分に沿って延長し、前記集収領
域からの排出流を受けるように前記胴部材によって部分
的に画定されている、マニホルドと、g)該マニホルド
からガスを排出させる排出手段と、 h)非凝縮ガスによる前記管の熱交換面のブランケッテ
ィングを実質的に避けるに足る蒸気の直交流の変化が管
長に沿って存在する状態で、前記管束の管の低温部分に
、前記管束の管の高温部分における直交流に比較してよ
り大きな蒸気の直交流を生起させるように、前記マニホ
ルドの長さに沿つて可変に該マニホルドへの排出ガスの
流れに抗する抵抗手段と、 を備えて成る多段フラッシュ蒸留プラント向けの単流熱
交換器。[Claims] A single-flow heat exchanger for a multi-stage flash distillation plant, comprising: a) a long tube bundle; b) a cold side end plate and a hot side end plate fixed to both ends of the tube bundle; and c) the above. an elongate body member disposed substantially around the tube bundle and secured to and extending between the cold end plate and the hot end plate; d) at least a portion of the length of the tube bundle; e) introducing and distributing means for introducing steam to flow across the tubes of the tube bundle in such a manner as to distribute the steam flow over the portion of the tube bundle; f) a baffle extending along said portion of said tube bundle and disposed within said shell member for directing a cross flow of steam through a collection area of said tube bundle; a manifold partially defined by said body member for receiving exhaust flow from a collection region; g) exhaust means for exhausting gas from said manifold; and h) a heat exchange surface of said tube with non-condensable gas. with a change in the cross-flow of steam along the length of the tubes sufficient to substantially avoid blanketing of the tubes, such that the colder sections of the tubes of the tube bundle have a greater cross-flow than the cross-flow in the hotter sections of the tubes of the tube bundle. a single flow heat exchanger for a multi-stage flash distillation plant, comprising: resistance means variable along the length of the manifold to resist the flow of exhaust gas into the manifold so as to create a large cross flow of steam. vessel.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US79000485A | 1985-10-22 | 1985-10-22 | |
US790004 | 1985-10-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6298189A true JPS6298189A (en) | 1987-05-07 |
Family
ID=25149361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24979386A Pending JPS6298189A (en) | 1985-10-22 | 1986-10-22 | Single-pass heat exchanger for multistage flash distilling plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6298189A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018009783A (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド | Coating system for heat transfer tube of condenser |
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JPS5770390A (en) * | 1980-10-21 | 1982-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Condenser |
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1986
- 1986-10-22 JP JP24979386A patent/JPS6298189A/en active Pending
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