JPH0318113B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0318113B2 JPH0318113B2 JP58170265A JP17026583A JPH0318113B2 JP H0318113 B2 JPH0318113 B2 JP H0318113B2 JP 58170265 A JP58170265 A JP 58170265A JP 17026583 A JP17026583 A JP 17026583A JP H0318113 B2 JPH0318113 B2 JP H0318113B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- heat transfer
- ceramic
- tubes
- tube
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は主として1000℃を越える高温の伝熱流
体との熱交換に用いられるシエルアンドチユーブ
型の熱交換器に関するものである。
体との熱交換に用いられるシエルアンドチユーブ
型の熱交換器に関するものである。
（従来技術）
従来のシエルアンドチユーブ型の熱交換器は伝
熱管としてステンレス鋼管などの金属管を用いた
ものを普通とするが、ステンレス鋼管の耐熱許容
温度は約800℃であつて空気流による内部冷却を
考慮しても1000℃以上の高温の排ガスとの熱交換
には用いることができず、また、ステンレス鋼管
は排ガスによる腐食を受け易いために排ガス組成
によつて利用範囲が大幅に限定される欠点があつ
た。そこで、耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミ
ツクス管を伝熱管に用いる試みもなされてきた
が、セラミツクス管は金属管と異なり管路の内面
にフイン等の伝熱特性改良のための加工を施すこ
とは困難であるために管内の伝熱流体の流動に伴
つて厚い温度境界層が形成され、管内の伝熱抵抗
を低下させることが困難で特に管内に低温の伝熱
流体を貫流させた場合にこの欠点は顕著であり、
1000℃を越える高温の伝熱流体と接する管の外面
では輻射伝熱が支配的となつて伝熱抵抗が低下す
るにもかかわらず管路の内面においては厚い温度
境界層による大きい伝熱抵抗が存在するために伝
熱効率を向上させることができないという問題点
があつた。
熱管としてステンレス鋼管などの金属管を用いた
ものを普通とするが、ステンレス鋼管の耐熱許容
温度は約800℃であつて空気流による内部冷却を
考慮しても1000℃以上の高温の排ガスとの熱交換
には用いることができず、また、ステンレス鋼管
は排ガスによる腐食を受け易いために排ガス組成
によつて利用範囲が大幅に限定される欠点があつ
た。そこで、耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミ
ツクス管を伝熱管に用いる試みもなされてきた
が、セラミツクス管は金属管と異なり管路の内面
にフイン等の伝熱特性改良のための加工を施すこ
とは困難であるために管内の伝熱流体の流動に伴
つて厚い温度境界層が形成され、管内の伝熱抵抗
を低下させることが困難で特に管内に低温の伝熱
流体を貫流させた場合にこの欠点は顕著であり、
1000℃を越える高温の伝熱流体と接する管の外面
では輻射伝熱が支配的となつて伝熱抵抗が低下す
るにもかかわらず管路の内面においては厚い温度
境界層による大きい伝熱抵抗が存在するために伝
熱効率を向上させることができないという問題点
があつた。
（発明の目的）
本発明はこのような従来の問題点を解決して
1000℃を越える高温度域で使用することができ、
しかも、高い伝熱効率を得ることができるセラミ
ツクス管を伝熱管とした熱交換器を目的として完
成されたものである。
1000℃を越える高温度域で使用することができ、
しかも、高い伝熱効率を得ることができるセラミ
ツクス管を伝熱管とした熱交換器を目的として完
成されたものである。
（発明の構成）
本発明は、被加熱流体の供給口と流出口とを設
けた対向する枠体の内部を伝熱流体流路に形成
し、該供給口と流出口に連通する多数のセラミツ
クス管が並設されている熱交換器において、前記
各セラミツクス管内にセラミツクス管の管路を細
分化する中心孔と放射状の隔壁とを有するセラミ
ツク質の分流体を軸方向に複数個挿入したことを
特徴とするものである。
けた対向する枠体の内部を伝熱流体流路に形成
し、該供給口と流出口に連通する多数のセラミツ
クス管が並設されている熱交換器において、前記
各セラミツクス管内にセラミツクス管の管路を細
分化する中心孔と放射状の隔壁とを有するセラミ
ツク質の分流体を軸方向に複数個挿入したことを
特徴とするものである。
次に、本発明を図示の実施例について詳細に説
明する。
明する。
図中１は上下両面に開口部を有し、その内部を
高温の排ガス等の伝熱流体流路に形成した金属製
の枠体であつて、該枠体１の対向する壁面２と壁
面２′の外側には被加熱流体の供給口３を備えた
流体流入室３′と、流出口４を備えた流体流出室
４′が設けられている。５は炭化珪素のような耐
熱性と耐腐食性に優れたセラミツクス材料からな
るセラミツクス管であつて、その表面には好まし
くは伝熱面積を増加させるためのフイン６が形成
され、これらのセラミツクス管５は６角柱状の壁
面構成体７，７′間に挾持させるとともにその両
側に前記壁面２，２′に多数配設された透孔１０，
１０′に一端が挿通支持されて前記供給口３と流
出口４に連通する金属製の支持管８及び支持管９
を接続させ、壁面２，２′間に多数のセラミツク
ス管５を並設しておく。また、壁面構成体７，
７′はセラミツクス管５と同様に炭化珪素のよう
なセラミツクス材料からなり、その中央にはセラ
ミツクス管５の内径に等しい通孔１１，１１′が
軸線方向に設けられており、各壁面構成体７，
７′とセラミツクス管５との接合面１２，１２′及
び壁面構成体７，７′と支持管８，９との接合面
１３，１３′はいずれも球面に形成されている。
さらに、前記流入側の支持管８には圧縮スプリン
グ１４が囲装されていて該圧縮スプリング１４は
支持管８の前部に突設されたフランジ１５と壁面
２の透孔１０の周囲に溶接された受台１６との間
に設けられ、支持管８を介して壁面構成体７をセ
ラミツクス管５に向つて押圧する。さらに、他方
の壁面構成体７′の外方の支持管９は第１図に示
すように、その後部に抜止めフランジ１７を有し
ていて壁面構成体７′を移動不能に支持している
ので、セラミツクス管５はこれらの壁面構成体
７，７′に両端が挾持された状態で圧縮スプリン
グ１４の弾発力により壁面２，２′間に弾発的に
架設されて軸線方向への膨張、収縮がこの圧縮ス
プリング１４によつて吸収され、また、このセラ
ミツクス管５は支持管８及び支持管９をそれぞれ
壁面２，２′の透孔１０，１０′に挿通させて流体
流入室３′及び流体流出室４′に連通させることに
よりセラミツクス管５の内部を貫流する被加熱流
体の流路を形成している。なお、壁面構成体７，
７′は全部のセラミツクス管５が壁面２，２′間に
取付けられたときにその外面が互いに密着して枠
体１の内部の両側に気密な壁体を構成するもので
あり、これらの壁体に囲まれた内側を高温の排ガ
ス等が流れる伝熱流体流路とすることにより排ガ
スのリークを防止するとともに圧縮スプリング１
４付きの支持管８のための断熱壁として作用して
圧縮スプリング１４の弾性低下を防止している。
さらにまた、各セラミツクス管５内には第３図に
示されるようなセラミツクス製の分流体１８がセ
ラミツクス管５の軸線方向に複数個挿入されてこ
の分流体１８がセラミツクス管５の管路を細分化
する。分流体１８は中心孔２４を備えた細筒部２
５の外面に複数個の翼状の隔壁２６を放射状に張
設したものとし、各分流体１８の端部は凸状端面
２７に形成されており、また、隔壁２６の外径は
セラミツクス管５の内径とほぼ等しくされてい
る。なお、このような分流体１８は各セラミツク
ス管５の内部のみならず壁面構成体７の内部にも
挿入してもよく、また、その長さはセラミツクス
管５の数分の一程度とすることが成形技術上から
も好ましい。
高温の排ガス等の伝熱流体流路に形成した金属製
の枠体であつて、該枠体１の対向する壁面２と壁
面２′の外側には被加熱流体の供給口３を備えた
流体流入室３′と、流出口４を備えた流体流出室
４′が設けられている。５は炭化珪素のような耐
熱性と耐腐食性に優れたセラミツクス材料からな
るセラミツクス管であつて、その表面には好まし
くは伝熱面積を増加させるためのフイン６が形成
され、これらのセラミツクス管５は６角柱状の壁
面構成体７，７′間に挾持させるとともにその両
側に前記壁面２，２′に多数配設された透孔１０，
１０′に一端が挿通支持されて前記供給口３と流
出口４に連通する金属製の支持管８及び支持管９
を接続させ、壁面２，２′間に多数のセラミツク
ス管５を並設しておく。また、壁面構成体７，
７′はセラミツクス管５と同様に炭化珪素のよう
なセラミツクス材料からなり、その中央にはセラ
ミツクス管５の内径に等しい通孔１１，１１′が
軸線方向に設けられており、各壁面構成体７，
７′とセラミツクス管５との接合面１２，１２′及
び壁面構成体７，７′と支持管８，９との接合面
１３，１３′はいずれも球面に形成されている。
さらに、前記流入側の支持管８には圧縮スプリン
グ１４が囲装されていて該圧縮スプリング１４は
支持管８の前部に突設されたフランジ１５と壁面
２の透孔１０の周囲に溶接された受台１６との間
に設けられ、支持管８を介して壁面構成体７をセ
ラミツクス管５に向つて押圧する。さらに、他方
の壁面構成体７′の外方の支持管９は第１図に示
すように、その後部に抜止めフランジ１７を有し
ていて壁面構成体７′を移動不能に支持している
ので、セラミツクス管５はこれらの壁面構成体
７，７′に両端が挾持された状態で圧縮スプリン
グ１４の弾発力により壁面２，２′間に弾発的に
架設されて軸線方向への膨張、収縮がこの圧縮ス
プリング１４によつて吸収され、また、このセラ
ミツクス管５は支持管８及び支持管９をそれぞれ
壁面２，２′の透孔１０，１０′に挿通させて流体
流入室３′及び流体流出室４′に連通させることに
よりセラミツクス管５の内部を貫流する被加熱流
体の流路を形成している。なお、壁面構成体７，
７′は全部のセラミツクス管５が壁面２，２′間に
取付けられたときにその外面が互いに密着して枠
体１の内部の両側に気密な壁体を構成するもので
あり、これらの壁体に囲まれた内側を高温の排ガ
ス等が流れる伝熱流体流路とすることにより排ガ
スのリークを防止するとともに圧縮スプリング１
４付きの支持管８のための断熱壁として作用して
圧縮スプリング１４の弾性低下を防止している。
さらにまた、各セラミツクス管５内には第３図に
示されるようなセラミツクス製の分流体１８がセ
ラミツクス管５の軸線方向に複数個挿入されてこ
の分流体１８がセラミツクス管５の管路を細分化
する。分流体１８は中心孔２４を備えた細筒部２
５の外面に複数個の翼状の隔壁２６を放射状に張
設したものとし、各分流体１８の端部は凸状端面
２７に形成されており、また、隔壁２６の外径は
セラミツクス管５の内径とほぼ等しくされてい
る。なお、このような分流体１８は各セラミツク
ス管５の内部のみならず壁面構成体７の内部にも
挿入してもよく、また、その長さはセラミツクス
管５の数分の一程度とすることが成形技術上から
も好ましい。
このように構成されたものは、枠体１の内部の
伝熱流体流路に各種の工業炉から排出された高温
の排ガスを流すとともに対向する壁面２，２′の
透孔１０，１０′に連通される支持管８，９を両
端に備えた多数のセラミツクス管５に供給口３か
ら支持管８を介して常温の空気を送り込めば、こ
れらのセラミツクス管５の壁を介して高温の排ガ
スと空気との間に熱交換が行なわれることは従来
のこの種熱交換器と同様であるが、本発明では伝
熱管として耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミツ
クス管５を使用しているために1000℃を超える高
温の排ガスとの間で熱交換を行なわせることがで
き、1000℃以下の排ガスにしか用いることのでき
なかつた従来の熱交換器に比較してはるかに優れ
た温度効率を得ることができるうえに金属製の伝
熱管を使用した熱交換器によつては行なうことが
できなかつた腐食性のガスからの熱回収をも行な
うことができる。また、セラミツクス管５内には
該セラミツクス管５の管路を細分化する中心孔２
４と放射状の隔壁２６とを有する分流体１８が軸
線方向に複数個挿入されているため、空気等の伝
熱流体は中心孔２４と放射状の隔壁２６とによつ
て細かく分流されることとなり、この結果被加熱
流体への伝熱面が大きくなるうえセラミツクス管
５の管路の内面における対流伝熱抵抗を支配して
いる温度境界層の厚さは分流体１８のない場合よ
りも大幅に薄くなり、管路の内面の伝熱抵抗が減
少して全体としての伝熱効率を向上させることが
できる。しかも分流体１８を出た伝熱流体は次の
分流体１８に入る際に混合されるので、中心孔２
４を通過する伝熱流体も放射状の隔壁２６を間を
通過する伝熱流体も温度は均一となり、中心孔２
４を形成して分流体１８を構成するセラミツクス
の肉厚を均一化した点とあいまち、分流体１８の
熱破損を確実に防止することができる。また、分
流体１８の端部を凸状端面２７に形成したものは
隣接する分流体１８との接合部分において伝熱流
体の強制的な撹拌を生じさせることができ、これ
によつて伝熱効率をさらに向上させることができ
る。なお、分流体１８の隔壁２６を図示のように
等間隔に形成しておけば、管路の断面積を均等に
することができ、偏流による圧力損失の防止を図
ることができるとともに管内全体にわたり均一な
伝熱面が形成されて伝熱効率向上に有効であり、
また、分流体１８はセラミツクス管５を補強して
その破損を防止する効果もある。
伝熱流体流路に各種の工業炉から排出された高温
の排ガスを流すとともに対向する壁面２，２′の
透孔１０，１０′に連通される支持管８，９を両
端に備えた多数のセラミツクス管５に供給口３か
ら支持管８を介して常温の空気を送り込めば、こ
れらのセラミツクス管５の壁を介して高温の排ガ
スと空気との間に熱交換が行なわれることは従来
のこの種熱交換器と同様であるが、本発明では伝
熱管として耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミツ
クス管５を使用しているために1000℃を超える高
温の排ガスとの間で熱交換を行なわせることがで
き、1000℃以下の排ガスにしか用いることのでき
なかつた従来の熱交換器に比較してはるかに優れ
た温度効率を得ることができるうえに金属製の伝
熱管を使用した熱交換器によつては行なうことが
できなかつた腐食性のガスからの熱回収をも行な
うことができる。また、セラミツクス管５内には
該セラミツクス管５の管路を細分化する中心孔２
４と放射状の隔壁２６とを有する分流体１８が軸
線方向に複数個挿入されているため、空気等の伝
熱流体は中心孔２４と放射状の隔壁２６とによつ
て細かく分流されることとなり、この結果被加熱
流体への伝熱面が大きくなるうえセラミツクス管
５の管路の内面における対流伝熱抵抗を支配して
いる温度境界層の厚さは分流体１８のない場合よ
りも大幅に薄くなり、管路の内面の伝熱抵抗が減
少して全体としての伝熱効率を向上させることが
できる。しかも分流体１８を出た伝熱流体は次の
分流体１８に入る際に混合されるので、中心孔２
４を通過する伝熱流体も放射状の隔壁２６を間を
通過する伝熱流体も温度は均一となり、中心孔２
４を形成して分流体１８を構成するセラミツクス
の肉厚を均一化した点とあいまち、分流体１８の
熱破損を確実に防止することができる。また、分
流体１８の端部を凸状端面２７に形成したものは
隣接する分流体１８との接合部分において伝熱流
体の強制的な撹拌を生じさせることができ、これ
によつて伝熱効率をさらに向上させることができ
る。なお、分流体１８の隔壁２６を図示のように
等間隔に形成しておけば、管路の断面積を均等に
することができ、偏流による圧力損失の防止を図
ることができるとともに管内全体にわたり均一な
伝熱面が形成されて伝熱効率向上に有効であり、
また、分流体１８はセラミツクス管５を補強して
その破損を防止する効果もある。
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、伝
熱管としてセラミツクス管を使用したので金属製
の伝熱管を使用した従来のシエルアンドチユーブ
型の熱交換器によつて熱回収を行なうことができ
なかつた1000℃以上の高温の排ガスや腐食性のガ
スからも効率良く熱回収を行なうことができ、し
かも、各セラミツクス管内に該セラミツクス管の
管路を細分化する中心孔と放射状の隔壁とを有す
る分流体を軸線方向に複数個挿入することにより
従来は伝熱特性改良のための加工を施すことが困
難であつたセラミツクス管の内表面の温度境界層
の厚さを大幅に減少させることができるとともに
分流体間で流体混合ができるので全体の伝熱効率
を支配していたセラミツクス管の内面の伝熱抵抗
を減少させることにより高い伝熱効率を得ること
ができるもので、従来のこの種熱交換器の問題点
を解消したものとして業界の発展に寄与するとこ
ろ極めて大なものである。
熱管としてセラミツクス管を使用したので金属製
の伝熱管を使用した従来のシエルアンドチユーブ
型の熱交換器によつて熱回収を行なうことができ
なかつた1000℃以上の高温の排ガスや腐食性のガ
スからも効率良く熱回収を行なうことができ、し
かも、各セラミツクス管内に該セラミツクス管の
管路を細分化する中心孔と放射状の隔壁とを有す
る分流体を軸線方向に複数個挿入することにより
従来は伝熱特性改良のための加工を施すことが困
難であつたセラミツクス管の内表面の温度境界層
の厚さを大幅に減少させることができるとともに
分流体間で流体混合ができるので全体の伝熱効率
を支配していたセラミツクス管の内面の伝熱抵抗
を減少させることにより高い伝熱効率を得ること
ができるもので、従来のこの種熱交換器の問題点
を解消したものとして業界の発展に寄与するとこ
ろ極めて大なものである。
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面
図、第２図は要部の一部切欠正面図、第３図は分
流体の斜視図である。 １：枠体、２，２′：壁面、３：供給口、４：
流出口、５：セラミツクス管、１８：分流体、２
４：中心孔、２６：隔壁、２７：凸状端面。
図、第２図は要部の一部切欠正面図、第３図は分
流体の斜視図である。 １：枠体、２，２′：壁面、３：供給口、４：
流出口、５：セラミツクス管、１８：分流体、２
４：中心孔、２６：隔壁、２７：凸状端面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被加熱流体の供給口３と流出口４とを設けた
対向する枠体１の内部を伝熱流体流路に形成し、
該供給口３と流出口４に連通する多数のセラミツ
クス管５が並設されている熱交換器において、前
記各セラミツクス管５内にセラミツクス管の管路
を細分化する中心孔２４と放射状の隔壁２６とを
有するセラミツク質の分流体１８を軸方向に複数
個挿入したことを特徴とする熱交換器。 ２ 分流体１８を端部が凸状端面２７に形成され
たものとした特許請求の範囲第１項記載の熱交換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17026583A JPS6062593A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17026583A JPS6062593A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062593A JPS6062593A (ja) | 1985-04-10 |
| JPH0318113B2 true JPH0318113B2 (ja) | 1991-03-11 |
Family
ID=15901727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17026583A Granted JPS6062593A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062593A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11145434B2 (en) | 2019-05-08 | 2021-10-12 | Erico International Corporation | Low voltage power conductor and system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5472755U (ja) * | 1977-11-02 | 1979-05-23 | ||
| JPS5546911U (ja) * | 1978-09-20 | 1980-03-27 |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP17026583A patent/JPS6062593A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6062593A (ja) | 1985-04-10 |
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