KR20130106314A - Shell and tube type heat exchanger, and assembling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 쉘 앤드 튜브형 열교환기 및 그 조립 방법에 관한 것으로, 특히, 플레이트 핀 코일 내장의 쉘 앤드 튜브형 열교환기 및 그 조립 방법에 있어서의 개선에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a shell and tube type heat exchanger and its assembly method. Specifically, It is related with the improvement in the shell and tube type heat exchanger incorporating a plate fin coil, and its assembly method.
최근, 얇은 사각 형상의 구리, 알루미늄 합금 또는 스테인레스강의 평판에 다수의 구멍을 형성하고, 이들 구멍에 관군을 통과시킨 핀이 구비된 튜브(튜브 번들)를 통 형상의 쉘 내에 수납하고, 쉘 앤드 튜브형 열교환기를 형성하는 것이 실용화되어 있다.In recent years, a number of holes are formed in a flat plate made of thin rectangular copper, aluminum alloy or stainless steel, and a tube (tube bundle) provided with pins through which a tube group passes through these holes is housed in a cylindrical shell, and a shell and tube type It is practical to form a heat exchanger.
그 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 관한 종래 기술의 일례에 대해, 이하 도 9, 10을 참조하면서 설명한다. 도 9는 종래 기술에 관한 가스 냉각기의 모식적 입단면도, 도 10은 도 9의 화살표 D-D를 나타내는 모식적 화살표도이다.An example of the prior art regarding this shell and tube type heat exchanger is demonstrated, referring FIGS. 9 and 10 below. FIG. 9 is a schematic sectional view of a gas cooler according to the prior art, and FIG. 10 is a schematic arrow diagram showing arrow D-D in FIG. 9.
이 종래 기술에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기는, 플레이트 핀 타입의 가스 냉각기이며, 튜브 내에 냉각수를 통과시키고, 튜브 외부를 통과하는 가스와 열교환하여 냉각한다. 가스를 확실하게 열교환부(핀 부분)에 통과시키기 위해서, 도 9, 10에 도시하는 바와 같이, 가스의 고온측과 저온측을 구획하는 얇은 스프링용 스테인레스 강대제품인 시일 플레이트(33 내지 36)가 설치되어 있다. 이들 시일 플레이트(33 내지 36)는, 쉘(30)에 삽입하기 전에 튜브 번들(31)에 장착되고, 튜브 번들(31)와 함께 쉘(30) 내에 삽입 발출된다.The shell-and-tube heat exchanger according to the prior art is a plate fin type gas cooler, which passes through a cooling water in a tube, and heats and cools it with a gas passing through the outside of the tube. 9 and 10,
시일 플레이트(33 내지 36)를 장착한 튜브 번들(31)를 쉘 내에 삽입할 때는, 특히 직경 방향의 시일 플레이트 중에서 삽입 방향을 향해서 절곡되어 있는 시일 플레이트(35)가, 가스 입구 노즐(32)을 통과시에, 가스 입구 노즐(32)의 코너에 걸려서 손상될 경우가 있다. 손상된 경우에는, 일단 튜브 번들(31)를 잡아빼서 시일 플레이트(35)를 교환할 필요가 있지만, 시일 플레이트(35)는 시일 플레이트(33)와 일체가 되어 있기 때문에, 광범위한 시일 플레이트를 교환하지 않으면 안되게 된다. 또한, 손상된 채로 시일 플레이트를 사용하면, 고온 가스가 열교환 되지 않고 저온 가스 측에 누설되어, 가스 냉각기의 냉각 능력이 저하하게 된다.When inserting the
따라서, 본 발명의 목적은, 각종 부재를 적절히 구분하여 사용하는 범용적인 플레이트 핀 타입의 쉘 앤드 튜브형 열교환기 및 그 조립 방법에 있어서, 튜브 번들를 쉘 내에 삽입 발출 할 때에 시일부가 손상하지 않는 구조를 갖는 쉘 앤드 튜브형 열교환기 및 그 조립 방법을 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a shell-and-tube type heat exchanger of a general-purpose plate fin type for properly classifying and using various members, and to have a structure in which the seal portion is not damaged when the tube bundle is inserted into and extracted from the shell. The present invention provides a shell and tube heat exchanger and a method of assembling the same.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 쉘 앤드 튜브형 열교환기는, 양단부에 개구를 갖고, 제1 유체를 공급하는 제1 유체 입구 및 제1 유체를 배출하는 제1 유체 출구가 형성된 대략 통 형상의 쉘과, 이 쉘 내에 삽입되고, 복수의 핀 및 이들 핀을 관통하고, 제2 유체가 통과하는 복수의 관으로 이루어지는 튜브 번들부를 구비하는 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the shell and tube heat exchanger of the present invention has an approximately cylindrical shell having openings at both ends and having a first fluid inlet for supplying a first fluid and a first fluid outlet for discharging the first fluid. And a tube bundle portion inserted into the shell, the tube bundle portion comprising a plurality of fins and a plurality of tubes passing through the fins and through which the second fluid passes.
그리고, 이 쉘 앤드 튜브형 열교환기는, 상기 쉘의 일단부측의 개구에 접촉되는 동시에, 상기 튜브 번들부의 일단부측에 고정해서 접속된 고정 관판과, 상기 쉘의 타단부측의 개구에 접촉되는 동시에, 상기 튜브 번들부의 타단부측에 대략 수평 방향으로 유동 가능하게 접속된 유동 관판과, 상기 쉘의 일단부측에 있어서, 상기 제2 유체를 도입 도출하기 위한 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구가 형성되고, 상기 고정 관판에 장착된 도입 도출 헤더와, 상기 쉘의 타단부측에 있어서, 상기 튜브 번들부로부터 배출되는 상기 제2 유체를 일단 수용하여, 다시 상기 튜브 번들부에 환류시키기 위해서 상기 유동 관판에 장착된 환류 헤더와, 상기 쉘의 타단부측의 개구에 접촉되고, 상기 환류 헤더를 덮도록 주변 설치된 채널 커버와, 상기 유동 관판의 주변부에 접합되고, 또한 상기 채널 커버의 내주연에 접촉하는 유동 관판 시일을 구비한다.The shell-and-tube heat exchanger is in contact with an opening on one end side of the shell, in contact with a fixed tube plate fixedly connected to one end of the tube bundle part, and in contact with an opening on the other end side of the shell. A flow tube plate fluidly connected to the other end side of the tube bundle portion in a substantially horizontal direction, and at one end side of the shell, a second fluid inlet and a second fluid outlet for introducing and introducing the second fluid are formed; An introduction lead header attached to the fixed tube plate and the second fluid discharged from the tube bundle portion at the other end side of the shell and once attached to the flow tube plate to be returned to the tube bundle portion again; And a channel cover provided to contact the opening of the other end side of the shell and to cover the reflux header, and a peripheral portion of the flow tube plate. And, further comprising a flow tube plate seal in contact with the inner periphery of the channel cover.
상기 구성의 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 따르면, 유동 관판 시일을 무리없이 상기 채널 커버의 내주연에 접촉시킬 수 있어, 시일의 손상이나 간극 발생에 의한 냉각 능력의 저하를 방지할 수 있다.According to the shell-and-tube heat exchanger having the above-described configuration, the flow tube plate seal can be brought into contact with the inner circumference of the channel cover without difficulty, and the degradation of the cooling capacity due to damage of the seal or generation of gaps can be prevented.
상기 구성의 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 있어서, 상기 유동 관판 시일이 분할 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 상기 유동 관판 시일의 장착이 용이하게 되고, 또한, 상기 유동 관판 시일을 채널 커버로 압박했을 때에, 상기 유동 관판 시일이 변형되어 채널 커버와의 사이에 간극이 생기기 어려워진다.In the shell-and-tube heat exchanger of the above configuration, it is preferable that the flow tube plate seal is configured to be divided. This configuration facilitates the mounting of the flow tube plate seal, and when the flow tube plate seal is pressed by the channel cover, the flow tube plate seal is deformed and a gap is hardly formed between the channel cover.
또한, 상기 유동 관판 시일이, 상기 유동 관판에 접합하기 위한 유동 관판 시일 압박판에 의해 상기 유동 관판의 주변부에 주변 설치되는 동시에, 상기 환류 헤더의 외측으로부터 이 유동 관판 시일 압박판에 형성된 복수의 나사 구멍에 볼트를 나사 삽입하여, 상기 유동 관판 시일 압박판, 상기 유동 관판 시일, 상기 유동 관판 및 상기 환류 헤더가 일체적으로 체결되는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 각종 부재를 적절히 구분하여 사용하는 범용적인 플레이트 핀 타입의 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 있어서, 튜브 번들부를 쉘 내에 삽입 발출 할 때에 시일부가 손상하지 않는 삽입 발출이 가능해진다.Further, the flow tube plate seal is provided around the periphery of the flow tube plate by a flow tube plate seal pressing plate for joining to the flow tube plate, and a plurality of screws formed on the flow tube plate seal pressing plate from the outside of the reflux header. It is preferable that the flow tube plate seal pressing plate, the flow tube plate seal, the flow tube plate, and the reflux header are integrally fastened by screwing a bolt into the hole. With this configuration, in the general-purpose plate fin type shell-and-tube heat exchanger using various kinds of members, the insertion and extraction without damaging the seal portion is possible when the tube bundle portion is inserted into and extracted from the shell.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 쉘 앤드 튜브형 열교환기를 조립하는 방법이며, 상기 쉘에 상기 튜브 번들부를 삽입하기 전에, 나중에 상기 유동 관판 시일을 끼움 삽입 가능하도록 상기 유동 관판과 상기 유동 관판 시일 압박판 사이에 간극을 둔 상태에서, 상기 유동 관판 시일 압박판을 상기 유동 관판에 상기 볼트를 삽입하여 임시 고정한다. 이어서, 상기 쉘의 일단부측에서 타단부측을 향하여, 상기 튜브 번들부를 상기 쉘 내에 삽입한 후, 상기 유동 관판 시일을, 상기 유동 관판과 상기 유동 관판 시일 압박판 사이에 형성된 상기 간극에 삽입하고, 상기 유동 관판 시일에 형성된 긴 구멍의 개구를 상기 볼트의 축심 위치에 맞춰서 끼움 삽입하고, 이들 볼트를 상기 환류 헤더의 외측으로부터 체결하여, 상기 유동 관판 시일을 상기 유동 관판에 고정하는 한편, 상기 채널 커버를, 상기 유동 관판 시일의 주변부에 접촉시켜 상기 쉘에 장착한다.In addition, the present invention is a method for assembling a shell and tube heat exchanger having the above configuration, and before the tube bundle portion is inserted into the shell, the flow tube plate and the flow tube plate seal pressing plate are able to be inserted later. With the gap therebetween, the flow tube plate seal pressing plate is temporarily fixed by inserting the bolt into the flow tube plate. Subsequently, after inserting the tube bundle portion into the shell from one end side of the shell to the other end side, the flow tube plate seal is inserted into the gap formed between the flow tube plate and the flow tube plate seal presser, The opening of the elongated hole formed in the flow tube plate seal is inserted into the axial center position of the bolt, and these bolts are fastened from the outside of the reflux header to fix the flow tube plate seal to the flow tube plate, while the channel cover Is mounted on the shell by contacting the periphery of the flow tube plate seal.
상기 방법에 따르면, 상기 튜브 번들부를 상기 쉘 내에 삽입할 때는 상기 유동 관판 시일을 장착하지 않고, 상기 튜브 번들부를 상기 쉘 내에 삽입 후에 장착하므로, 시일부가 손상하지 않는 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 조립이 가능해진다. 또한, 튜브 번들부의 메인터넌스 시에는, 상기 순서와 완전히 반대의 순서로 해체하면, 상기 유동 관판 시일을 제거한 후에 상기 튜브 번들부를 상기 쉘 내로부터 발출할 수 있으므로, 시일부가 손상하지 않는 열교환 튜브 번들부의 메인터넌스가 가능해진다.According to the method, since the tube bundle portion is not mounted when the tube bundle portion is inserted into the shell, and the tube bundle portion is mounted after the tube bundle portion is inserted into the shell, a shell and tube type heat exchanger in which the seal portion is not damaged can be assembled. Become. In addition, during maintenance of the tube bundle part, if the tube bundle part is removed from the shell after removing the flow tube plate seal, the tube bundle part can be ejected from the shell after the flow tube plate seal is maintained. Becomes possible.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 모식적 입 단면도.
도 2는 도 1의 화살표 A-A를 나타내는 모식적 화살표도.
도 3은 도 1의 화살표 B-B를 나타내는 모식적 화살표도이며, 유동 관판 시일의 상세를 아울러 도시한 도면.
도 4는 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 전의 튜브 번들부로의 조립 작업을 설명하기 위한 모식적 입단면도.
도 5는 도 4의 화살표 C-C를 나타내는 모식적 화살표도.
도 6은 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 직전의 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도.
도 7은 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 직전의 작업 및 삽입 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도.
도 8은 쉘에 튜브 번들부를 삽입한 후의 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도.
도 9는 종래 기술에 관한 가스 냉각기의 모식적 입단면도.
도 10은 도 9의 화살표 D-D를 나타내는 모식적 화살표도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is typical sectional drawing of the shell and tube type heat exchanger which concerns on embodiment of this invention.
FIG. 2 is a schematic arrow diagram illustrating arrow AA in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic arrow diagram showing an arrow BB of FIG. 1, illustrating the flow tube plate seal in detail. FIG.
Fig. 4 is a schematic sectional view for explaining the assembling operation into the tube bundle portion before inserting the tube bundle portion into the shell.
FIG. 5 is a schematic arrow diagram illustrating an arrow CC of FIG. 4. FIG.
Fig. 6 is a schematic partial sectional view for explaining the operation immediately before inserting the tube bundle into the shell.
Fig. 7 is a schematic partial sectional view for explaining the operation just before the insertion of the tube bundle into the shell and the insertion operation;
Fig. 8 is a schematic partial sectional view for explaining the operation after inserting the tube bundle into the shell.
9 is a schematic sectional view of a gas cooler according to the prior art.
FIG. 10 is a schematic arrow diagram illustrating arrow DD of FIG. 9;
우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기를, 첨부 도면 1 내지 3을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 모식적 입단면도, 도 2는 도 1의 화살표 A-A를 나타내는 모식적 화살표도이다. 도 3은 도 1의 화살표 B-B를 나타내는 모식적 화살표도이며, 유동 관판 시일의 상세를 아울러 도시한다.First, the shell and tube heat exchanger which concerns on embodiment of this invention is demonstrated, referring an accompanying drawing. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is typical sectional drawing of the shell and tube type heat exchanger which concerns on embodiment of this invention, and FIG. 2 is a typical arrow diagram which shows arrow A-A of FIG. FIG. 3 is a schematic arrow diagram showing arrow B-B in FIG. 1, showing details of the flow tube plate seal.
본 발명에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기(이하, 단순히 「열교환기」라고도 칭함)는, 대략 통 형상을 한 강제의 쉘(5)을 갖는다. 이 쉘(5)은, 본 발명의 실시 형태에서는, 도 2, 3에 도시하는 바와 같이 양단부에 개구(5a, 5b)를 갖는 직사각형 통 형상인 것을 나타내지만, 이러한 통 형상에 한정하지 않고, 원통 형상이나 타원 통 형상 등에서 양단부에 개구를 갖는 대략 통 형상이어도 된다. 그리고, 쉘(5)의 일단부측(개구(5a)측) 근방에는, 고온 가스(제1 유체)를 공급하는 기체 입구(제1 유체 입구)가, 타단부측(개구(5b)측) 근방에는 저온 가스(제1 유체)를 배출하는 기체 출구(제1 유체 출구)가 형성되어 있다.The shell-and-tube heat exchanger (henceforth simply a "heat exchanger") which concerns on this invention has the
그리고, 쉘(5) 내에는, 판형상 부재로 이루어지는 다수의 플레이트 핀(이하, 단순히 「핀」이라 약칭함)(10)이, 쉘(5)의 축 방향을 따라서 미소 간격을 두고 배치되는 동시에, 이들 핀(10)에 설치된 개공부에, 냉각수(제2 유체)가 통과하는 다수의 관(튜브)(11)이 관통하는 튜브 번들부(1)가 수용되어 있다. 상기 핀(10)이나 관(11)은, 열전도성인 점에서 일반적으로 동제나 알루미늄 합금제인 것이 사용되고 있다.In the
또한, 튜브 번들부(1)의 일단부측에는, 모든 관(11)의 외주에 고정해서 고정 관판(12)이 접속되는 한편, 튜브 번들부(1)의 타단부측에는, 모든 관(11)에 대하여 관 축 방향으로 이동 가능하게 유동 관판(13)이 접속되어 있다. 상기 고정 관판(12)은, 그 주위가 쉘(5)의 축 방향과 대략 수직한 방향으로 돌출되어, 쉘(5)의 일단부측 개구(5a)에 접촉되어 있다.In addition, the
또한, 이 열교환기에는, 쉘(5)의 일단부측에 있어서, 냉각수(제2 유체)를 도입하기 위한 냉각수 입구(제2 유체 입구)(2a) 및 냉각수 출구(제2 유체 출구)(2b)가 형성되고, 고정 관판(12)에 장착된 도입 도출 헤더(2)가 구비되어 있다. 또한, 이 열교환기에는, 쉘(5)의 타단부측에 있어서, 튜브 번들부(1)의 일부의 관(11)으로부터 배출되는 냉각수를 일단 수용하고, 다시 튜브 번들부(1)의 다른 관(11)에 환류시키기 위해서 유동 관판(13)에 장착된 환류 헤더(3)가 구비되어 있다.In addition, the heat exchanger has a coolant inlet (second fluid inlet) 2a and a coolant outlet (second fluid outlet) 2b for introducing a coolant (second fluid) at one end side of the
또한, 도입 도출 헤더(2)의 내부에는, 냉각수 입구(제2 유체 입구)(2a)와 냉각수 출구(제2 유체 출구)(2b)를 구획하는 구획판이 설치되어 있다. 이 구획판에 의해, 냉각수 입구(제2 유체 입구)(2a)로부터 도입된 냉각수(제2 유체)는, 직접, 냉각수 출구(제2 유체 출구)(2b)를 향하는 것이 아니고, 튜브 번들부(1)의 관(11), 환류 헤더(3)의 내부, 다시, 튜브 번들부(1)의 관(11)을 통하여, 냉각수 출구(제2 유체 출구)(2b)를 향하도록 구성되어 있다.Moreover, the partition board which partitions the cooling water inlet (2nd fluid inlet) 2a and the cooling water outlet (2nd fluid outlet) 2b is provided in the inside of the induction | leading-out
동시에, 이 열교환기에는, 쉘(5)의 타단부측의 개구(5b)에 접촉되어, 환류 헤더(3)를 덮도록 주변 설치된 채널 커버(4)와, 유동 관판(13)의 주변에 접합되고, 또한 채널 커버(4)의 내주연에 접촉하는 유동 관판 시일(8)이 구비되어 있다. 환류 헤더(3)와 채널 커버(4) 사이에는, 튜브 번들부(1)의 열팽창 등에 의해, 유동 관판(13)이 대략 수평 방향으로 유동 가능한 스페이스로서, 유동 공간(4a)이 설치되어 있다.At the same time, the heat exchanger is joined to the periphery of the
그리고, 고정 관판(12)은, 도입 도출 헤더(2)와 함께, 볼트 축심(C1)에 장착된 도시하지 않은 볼트·너트에 의해 쉘(5)의 일단부측에 고정되는 한편, 채널 커버(4)는, 볼트 축심(C3)에 삽입된 볼트·너트(도시 생략)에 의해 쉘(5)의 타단부측에 고정된다. 또한, 유동 관판(13)과 환류 헤더(3) 등의 고정 방법에 대해서는 후술한다.And the fixed
한편, 쉘(5)에 형성된 내부 공간, 보다 상세하게는, 쉘(5)의 내면과 복수개의 관(11)의 외면 사이에 형성된 내부 공간의 상부에는 상부 구획판(6)이, 당해 내부 공간의 하부에는 하부 구획판(7)이 배치되어 있다. 상부 구획판(6)은, 상기 내부 공간에 있어서, 튜브 번들부(1)의 상부에 배치된 상부 프레임(14) 상면과, 쉘(5)의 정상부 내면을 축 방향을 따라서 접속하여 시일하고 있다. 또한, 하부 구획판(7)은, 상기 내부 공간에 있어서, 핀(10)의 하부에 배치되어 핀(10)을 지지하는 하부 프레임(15) 하면과, 쉘(5)의 하부 내면을 축 방향을 따라서 접속하여 시일하고 있다.On the other hand, the
이들 상부 및 하부 구획판(6, 7)에 의해, 쉘(5)의 내부 공간이, 기체 입구(21a)가 존재하는 측의 고온 가스측 공간(21)과, 기체 출구(22a)가 존재하는 측의 저온 가스측 공간(22)으로 구획되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기 고온 가스측 공간(21)의 튜브 번들부(1) 상부에 있어서, 쉘(5)의 일단부측에는 기체 입구(21a)가 설치되는 한편, 상기 저온 가스측 공간(22)의 튜브 번들부(1) 상부에 있어서, 쉘(5)의 타단부측에는 기체 출구(22a)가 설치되어 있다.By these upper and
또한, 상기 유동 관판 시일(8)은, 고온 가스측 공간(21)과 유동 공간(4a)을,혹은 저온 가스측 공간(22)과 유동 공간(4a)을 이격시키기 위한 시일 수단이며, 이 유동 관판 시일(8)이 없으면, 고온 가스측 공간(21)의 고온 가스가, 유동 공간(4a)을 거쳐서 저온 가스측 공간(22)으로 쇼트패스 해버린다.Further, the flow
유동 관판 시일(8)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 가늘고 긴 부채형의 형상을 갖는 4개의 판 부재로 분할 가능하게 형성되는 동시에, 볼트에 삽입하기 위해 긴 구멍의 일단부가 개구된 긴 구멍의 개구(8a)가 각각 2개소 설치되어 있다. 이들 유동 관판 시일(8)은 탄성 판재로 이루어지고, 예를 들어 두께 0.1 내지 0.5mm 정도의 스테인레스강, 또는 두께 2 내지 6mm 정도 내열 고무로부터 구성되는 것이, 시일성의 점에서 바람직하다.The flow
또한, 유동 관판 시일(8)을 고정하기 위한 유동 관판 시일 압박판(9)은 직사각형 판 부재이며, 양단부 근방에 상기 볼트를 체결하기 위한 나사 구멍(9a)이 각각 2개소 설치되어 있다. 상기 나사 구멍(9a)의 대체로서, 동일 개소에 관통 구멍을 2개소 형성하여, 유동 관판 시일(8)을 압박하는 면의 반대측 면에 너트를 용접해도 된다.Moreover, the flow tube plate
그리고, 4개의 유동 관판 시일(8)은, 튜브 번들부(1)의 단부에 설치된 대략 직사각형의 유동 관판(13)의 주위(4변)를 둘러싸도록 유동 관판 시일 압박판(9)을 배치하고, 이 유동 관판 시일 압박판(9)의 나사 구멍의 볼트 축심(C2)을 따라, 환류 헤더(3)로부터 삽입된 볼트(도시 생략)에 의해, 유동 관판(13)에 접촉해서 장착된다. 즉, 열교환기의 내측으로부터, 유동 관판 시일 압박판(9), 유동 관판 시일(8), 유동 관판(13) 및 환류 헤더(3)가, 이들 순서로 상기 볼트에 의해 일체적으로 체결된다.The four flow tube plate seals 8 arrange the flow tube plate
그 결과, 이들 유동 관판 시일(8)을 무리 없이 상기 채널 커버(4)의 내주연에 접촉시킬 수 있으므로, 유동 관판 시일(8)의 손상이나 간극 발생에 의한 냉각 능력의 저하를 방지할 수 있다.As a result, since these flow tube plate seals 8 can be brought into contact with the inner circumference of the
또한, 유동 관판 시일(8)은, 장착의 용이함과, 유동 관판 시일(8)을 채널 커버(4)로 압박했을 때에 유동 관판 시일(8)이 변형되어, 채널 커버(4)와의 사이에 빈틈이 생기기 어렵게 하기 위해서, 상기한 바와 같이 복수로 분할하는 것이 바람직하다.In addition, the flow
다음에, 열교환기 내의 유체의 흐름을 설명한다. 우선 냉각수는, 쉘(5)의 일단부측 개구(5a)에 고정 관판(12)을 통해서 장착된 도입 도출 헤더(2)의 냉각수 입구(2a)로부터 공급되고, 튜브 번들부(1) 내의 다수의 관(11) 내를 통과하면서 고온 가스와 열교환하여, 쉘(5)의 타단부측 개구(5b)에 유동 관판(13)을 통해서 장착된 환류 헤더(3)에 도달 후, 도 1에 화살표로 나타내는 바와 같이 다시 관(11) 내를 환류하면서 고온 가스와 열교환하여 도입 도출 헤더(2)로 복귀되고, 냉각수 출구(2b)로부터 열교환기계 외부로 배출된다.Next, the flow of the fluid in the heat exchanger will be described. First, the cooling water is supplied from the cooling
한편, 냉각 대상으로 되는 고온 가스는, 기체 입구(21a)로부터 고온 가스측 공간(21)에 도입되고, 다수의 관(11)이 배치된 튜브 번들부(1) 내부로 유입한다. 그리고, 튜브 번들부(1) 내부로 유입한 고온 가스는, 다수의 관(11) 내를 통과하는 냉각수와 열교환 하면서(냉각되면서) 튜브 번들부(1)를 통과하고, 저온 가스로서 저온 가스측 공간(22)에 이른다. 그 후, 당해 저온 가스는, 기체 출구(22a)에서 열교환기계 외부로 배출된다.On the other hand, the hot gas to be cooled is introduced into the hot
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 따르면, 유동 관판 시일(8)이, 유동 관판(13)의 주변부에 접합하기 위한 유동 관판 시일 압박판(9)에 의해 유동 관판(13)의 주변부에 분할하여 배치되는 동시에, 환류 헤더(3)의 외측으로부터 이 유동 관판 시일 압박판(9)에 형성된 복수의 나사 구멍(9a)에 볼트를 나사 삽입하여, 유동 관판 시일 압박판(9), 유동 관판 시일(8), 유동 관판(13) 및 환류 헤더(3)가 일체적으로 체결된다.As described above, according to the shell and tube type heat exchanger according to the embodiment of the present invention, the flow
그 결과, 각종 부재를 적절히 구분하여 사용하는 범용적인 플레이트 핀 타입의 쉘 앤드 튜브형 열교환기에 있어서, 튜브 번들부(1)를 쉘(5) 내에 삽입할 때에 시일부가 손상하지 않는 조립이 가능해졌다. 또한, 유동 관판 시일(8)이 분할하여 구성되어 있으므로, 유동 관판 시일(8)의 장착이 용이하게 되고, 또, 유동 관판 시일(8)을 채널 커버(4)로 압박했을 때에, 유동 관판 시일(8)이 변형되어 채널 커버(4)와의 사이에 간극이 생기기 어려워졌다.As a result, in the general-purpose plate fin type shell-and-tube heat exchanger using various kinds of members, the assembly is possible in which the seal portion is not damaged when the
다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 주요부 조립 방법에 대해서, 이하 첨부 도 4 내지 8을 참조하면서 설명한다. 도 4는 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 전의 튜브 번들부로의 조립 작업을 설명하기 위한 모식적 입단면도, 도 5는 도 4의 화살표 C-C를 나타내는 모식적 화살표도, 도 6은 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 직전의 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도, 도 7은 쉘에 튜브 번들부를 삽입하기 직전의 작업 및 삽입 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도, 도 8은 쉘에 튜브 번들부를 삽입한 후의 작업을 설명하기 위한 모식적 부분 입단면도이다.Next, the main part assembly method of the shell-and-tube heat exchanger which concerns on embodiment of this invention is demonstrated, referring an accompanying drawing 4-8. Figure 4 is a schematic sectional view for explaining the assembly operation to the tube bundle before inserting the tube bundle into the shell, Figure 5 is a schematic arrow showing the arrow CC of Figure 4, Figure 6 inserts the tube bundle into the shell Fig. 7 is a schematic partial sectional view for explaining the operation immediately before, FIG. 7 is a schematic partial sectional view for explaining the operation and insertion operation just before inserting the tube bundle into the shell, and FIG. It is a schematic partial sectional drawing to demonstrate a later work.
도 1에 도시한 쉘(5)에 튜브 번들부(1)를 삽입하기 전에, 도 4, 5에 도시하는 바와 같이, 복수의 핀(10)과 관(11)(도시 생략)으로 이루어지는 튜브 번들부(1)의 일단부측의 관(11)의 외주측에, 고정 관판(12)을 납땜 등에 의해 고정하여 접속하는 한편, 유동 관판(13)에 설치하는 관통 구멍의 구멍 직경을 관(11)의 외경보다 약간 크게 형성하고, 튜브 번들부(1)의 타단부측 관(11)을 상기 관통 구멍에 관통해서 , 대략 수평 방향으로 유동 가능하게 유동 관판(13)을 접속한다.Before inserting the
이어서, 튜브 번들부(1)의 하부에 하부 프레임(15)을, 튜브 번들부(1)의 상부에 상부 프레임(14)을 각각 배치하고, 하부 프레임(15)과 상부 프레임(14)에 형성된 로드 구멍(도시 생략)에 복수개의 로드(16)를 관통하여, 로드의 나사에 너트(16a)를 나사 결합하여 체결한다. 이러한 구조에 의해, 열교환기의 운전중의 열 분포에 의해, 상부 프레임(14)이 변형되어 핀(10) 사이에 간극 δ가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Subsequently, the
쉘(5)에 튜브 번들부(1)를 삽입하기 직전에, 나중에 유동 관판 시일(8)을 끼움 삽입 가능하도록, 도 6에 도시하는 바와 같이 유동 관판(13)과 유동 관판 시일 압박판(9) 사이에 간극(23)을 둔(볼트를 헐겁게 한) 상태에서, 유동 관판 시일 압박판(9)을 유동 관판(13)에, 환류 헤더(3)와 함께 볼트 축심(C2)에 볼트(도시 생략)를 삽입하여 임시 고정한다.Immediately before inserting the
이어서, 도 7에 도시하는 바와 같이 상부 구획판(6)을 상부 프레임(14)에, 하부 구획판(7)을 하부 프레임(15)에 각각 사전에 부설한 후, 쉘(5)의 일단부에서 타단부측을 향하여, 튜브 번들부(1)와 동시에 쉘(5) 내에 삽입한다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the
그리고, 튜브 번들부(1) 삽입후는 도 8에 도시하는 바와 같이, 유동 관판 시일(8)을, 유동 관판(13)과 유동 관판 시일 압박판(9) 사이에 형성된 간극(23)에 삽입하고, 유동 관판 시일(8)의 긴 구멍의 개구(8a)를 볼트 축심(C2) 위치의 볼트(도시 생략)에 맞추어 끼움 삽입한 후, 이들 볼트를 환류 헤더(3)의 외측으로부터 삽입하고, 유동 관판 시일 압박판(9)의 나사 구멍{도 3 부호(9a)}에 나사 결합하여 체결하고, 유동 관판 시일(8)을 유동 관판(13)에 고정한다. 마지막으로, 볼트 축심(C2)에 삽입된 볼트(도시 생략)에 의해, 쉘(5)의 타단부측 개구(5b)의 플랜지에 채널 커버(4)를, 유동 관판 시일(8)의 주위에 접촉하도록 장착한다.And after inserting the
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 조립 방법에 따르면, 쉘(5)에 튜브 번들부(1)를 삽입하기 전에, 유동 관판(13)과 유동 관판 시일 압박판(9) 사이에 간극(23)을 둔 상태로, 유동 관판 시일 압박판(9)을 유동 관판(13)에 볼트를 삽입해서 임시 고정하고, 이어서, 쉘(5)의 일단부측에서 타단부측을 향하여, 튜브 번들부(1)를 쉘(5) 내에 삽입한 후, 유동 관판 시일(8)을 간극(23)에 삽입하고, 유동 관판 시일(8)에 형성된 긴 구멍의 개구(8a)를 상기 볼트의 볼트 축심(C2) 위치에 맞춰서 끼움 삽입하고, 이들 볼트를 환류 헤더(3)의 외측으로부터 체결하여, 유동 관판 시일(8)을 유동 관판(13)에 고정하는 한편, 채널 커버(4)를 유동 관판 시일(8)의 주변부에 접촉시켜 쉘(5)에 장착한다.As described above, according to the assembling method of the shell-and-tube heat exchanger according to the embodiment of the present invention, before inserting the
그 결과, 튜브 번들부(1)를 쉘(5) 내에 삽입할 때는 유동 관판 시일(8)을 장착하지 않고, 튜브 번들부(1)를 쉘(5) 내에 삽입후에 장착하기 때문에, 시일부가 손상하지 않는 쉘 앤드 튜브형 열교환기의 조립이 가능해졌다.As a result, when inserting the
또한, 튜브 번들부(1)의 메인터넌스 시에는, 상기 순서와 완전히 반대 순서로 해체하면, 유동 관판 시일(8)을 제거한 후에 튜브 번들부(1)를 쉘(5) 내로부터 발출할 수 있으므로, 시일부가 손상하지 않는 열교환기의 튜브 번들부(1)의 메인터넌스가 가능해졌다.
In addition, during maintenance of the
Claims (4)
양단부에 개구를 갖고, 제1 유체를 공급하는 제1 유체 입구 및 제1 유체를 배출하는 제1 유체 출구가 형성된 대략 통 형상의 쉘과,
이 쉘 내에 삽입되고, 복수의 핀 및 이들 핀을 관통하고, 제2 유체가 통과하는 복수의 관으로 이루어지는 튜브 번들부와,
상기 쉘의 일단부측의 개구에 접촉되는 동시에, 상기 튜브 번들부의 일단부측에 고정해서 접속된 고정 관판과,
상기 쉘의 타단부측의 개구에 접촉되는 동시에, 상기 튜브 번들부의 타단부측에 대략 수평 방향으로 유동 가능하게 접속된 유동 관판과,
상기 쉘의 일단부측에 있어서, 상기 제2 유체를 도입 도출하기 위한 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구가 형성되고, 상기 고정 관판에 장착된 도입 도출 헤더와,
상기 쉘의 타단부측에 있어서, 상기 튜브 번들부로부터 배출되는 상기 제2 유체를 일단 수용하여, 다시 상기 튜브 번들부에 환류시키기 위해서 상기 유동 관판에 장착된 환류 헤더와,
상기 쉘의 타단부측의 개구에 접촉되고, 상기 환류 헤더를 덮도록 주변 설치된 채널 커버와,
상기 유동 관판의 주변부에 접합되고, 또한 상기 채널 커버의 내주연에 접촉하는 유동 관판 시일을 구비하는, 쉘 앤드 튜브형 열교환기.Shell and tube heat exchanger
A substantially cylindrical shell having openings at both ends and having a first fluid inlet for supplying the first fluid and a first fluid outlet for discharging the first fluid;
A tube bundle portion inserted into the shell, the tube bundle portion comprising a plurality of fins and a plurality of tubes through which the second fluid passes;
A fixed tube plate that is in contact with an opening on one end side of the shell and is fixedly connected to one end side of the tube bundle portion;
A flow tube plate which is in contact with an opening at the other end side of the shell and is connected to the other end side of the tube bundle portion so as to be movable in a substantially horizontal direction;
On one end side of the shell, a second fluid inlet and a second fluid outlet for introducing and introducing the second fluid are formed, and an introduction leading header mounted to the fixed tube plate;
On the other end side of the shell, a reflux header mounted to the flow tube plate for receiving the second fluid discharged from the tube bundle part once and returning it back to the tube bundle part;
A channel cover provided in contact with an opening on the other end side of the shell and covering the reflux header;
And a flow tube plate seal bonded to a periphery of the flow tube plate and in contact with the inner circumference of the channel cover.
상기 유동 관판 시일이 분할 가능하도록 구성되어 있는, 쉘 앤드 튜브형 열교환기.The method of claim 1,
A shell and tube type heat exchanger, wherein the flow tube plate seal is configured to be splittable.
상기 유동 관판 시일이, 상기 유동 관판에 접합하기 위한 유동 관판 시일 압박판에 의해 상기 유동 관판의 주변에 주변 설치되고,
상기 환류 헤더의 외측으로부터 이 유동 관판 시일 압박판에 형성된 복수의 나사 구멍에 볼트를 나사 삽입하여, 상기 유동 관판 시일 압박판, 상기 유동 관판 시일, 상기 유동 관판 및 상기 환류 헤더가 일체적으로 체결되는, 쉘 앤드 튜브형 열교환기.3. The method of claim 2,
The flow tube plate seal is disposed around the flow tube plate by a flow tube plate seal pressing plate for joining to the flow tube plate,
A bolt is inserted into a plurality of threaded holes formed in the flow tube plate seal pressing plate from the outside of the reflux header, so that the flow tube plate seal pressing plate, the flow tube plate seal, the flow tube plate, and the reflux header are integrally fastened. , Shell and tube heat exchanger.
상기 쉘에 상기 튜브 번들부를 삽입하기 전에, 나중에 상기 유동 관판 시일을 끼움 삽입 가능하도록 상기 유동 관판과 상기 유동 관판 시일 압박판 사이에 간극을 둔 상태에서, 상기 유동 관판 시일 압박판을 상기 유동 관판에 상기 볼트를 삽입해서 임시 고정하고,
이어서, 상기 쉘의 일단부측에서 타단부측을 향하여, 상기 튜브 번들부를 상기 쉘 내에 삽입한 후,
상기 유동 관판 시일을, 상기 유동 관판과 상기 유동 관판 시일 압박판 사이에 형성된 상기 간극에 삽입하고, 상기 유동 관판 시일에 형성된 긴 구멍의 개구를 상기 볼트의 축심 위치에 맞춰서 끼움 삽입하고,
이들 볼트를 상기 환류 헤더의 외측으로부터 체결하여, 상기 유동 관판 시일을 상기 유동 관판에 고정하는 한편,
상기 채널 커버를, 상기 유동 관판 시일의 주변에 접촉시켜 상기 쉘에 장착하는, 쉘 앤드 튜브형 열교환기를 조립하는 방법.A method of assembling the shell and tube heat exchanger according to claim 3,
Prior to inserting the tube bundle into the shell, the flow tube plate seal press plate is placed in the flow tube plate with a gap between the flow tube plate and the flow tube plate seal press plate to allow for insertion of the flow tube plate seal later. Insert the bolt to temporarily fix it,
Then, after inserting the tube bundle into the shell from one end side of the shell to the other end side,
Inserting the flow tube plate seal into the gap formed between the flow tube plate and the flow tube plate seal pressing plate, and inserting the opening of the long hole formed in the flow tube plate seal in accordance with the axial center position of the bolt,
These bolts are fastened from the outside of the reflux header to fix the flow tube plate seal to the flow tube plate,
And mounting the channel cover in contact with the periphery of the flow tube plate seal to the shell.
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