JPH04194596A - 熱交換器の熱伝達促進法及び装置 - Google Patents
熱交換器の熱伝達促進法及び装置Info
- Publication number
- JPH04194596A JPH04194596A JP32108190A JP32108190A JPH04194596A JP H04194596 A JPH04194596 A JP H04194596A JP 32108190 A JP32108190 A JP 32108190A JP 32108190 A JP32108190 A JP 32108190A JP H04194596 A JPH04194596 A JP H04194596A
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- Japan
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- gas
- heat exchanger
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- heat
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- Pending
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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】
〈産業上の利用分野〉
この発明は気体と気体、あるいは気体と液体間の熱交換
器に関するものである。
器に関するものである。
〈従来技術〉
気体と気体、あるいは気体と液体間にて熱交換をするた
めに、一般に熱伝達性のよい金属壁を介して熱交換を行
っている。この金属壁にはパイプあるいは平面板が一般
に使用されている。
めに、一般に熱伝達性のよい金属壁を介して熱交換を行
っている。この金属壁にはパイプあるいは平面板が一般
に使用されている。
また、気体と金属壁間の熱伝達は液体と金属壁間の熱転
・達に較べて非常に小さいので、気体側伝熱面に金属フ
ィンを取付けて、気体と金属壁面との接触面積を多くし
て気体と金属壁面間の熱伝達量を増加して、熱交換効率
を向上させるようにすることがよく行われている。
・達に較べて非常に小さいので、気体側伝熱面に金属フ
ィンを取付けて、気体と金属壁面との接触面積を多くし
て気体と金属壁面間の熱伝達量を増加して、熱交換効率
を向上させるようにすることがよく行われている。
例えば、気体と液体間の熱交換器では金属パイプ内に液
体を通し、金属パイプ外側に金属フィンを設け、気体と
接触する金属壁の表面積を広くし気体と金属壁間の熱伝
達量の増加を図っているものが多い。 −・ 〈発明が解決しようとする課題〉 従来の方法にて熱交換器の熱伝達量を大きくするために
は、 ■熱伝達面の材質にアルミニウムや銅などの熱伝導率の
高い金属を使用し、 ■熱交換器の気体側の壁面の表面にフィンを取、 付け
て熱伝達のため接触表面積を広（したり、■熱交換器を
大型化する などが必要となる。しかしながらこれらの試みはいずれ
も製造コストが増大するという課題がある。
体を通し、金属パイプ外側に金属フィンを設け、気体と
接触する金属壁の表面積を広くし気体と金属壁間の熱伝
達量の増加を図っているものが多い。 −・ 〈発明が解決しようとする課題〉 従来の方法にて熱交換器の熱伝達量を大きくするために
は、 ■熱伝達面の材質にアルミニウムや銅などの熱伝導率の
高い金属を使用し、 ■熱交換器の気体側の壁面の表面にフィンを取、 付け
て熱伝達のため接触表面積を広（したり、■熱交換器を
大型化する などが必要となる。しかしながらこれらの試みはいずれ
も製造コストが増大するという課題がある。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、熱交換器およびボイラーにおいて、気体また
は燃焼ガス供給側に最大周波数約５０Ｈｚ以下の低周波
音波を与えて、気体または燃焼ガスと熱交換面間との熱
伝達量を増加して、熱交換能力の向上を図るとともにボ
イラーの蒸気発生能力を向上させることにある。
は燃焼ガス供給側に最大周波数約５０Ｈｚ以下の低周波
音波を与えて、気体または燃焼ガスと熱交換面間との熱
伝達量を増加して、熱交換能力の向上を図るとともにボ
イラーの蒸気発生能力を向上させることにある。
一般に気体と固体（例えば金属壁）間の熱伝達係数Ｋ
（ｋｒ：ａｌ／ ｍ２ｈ０ｃ ）は気体と固体間の相対
的速度が大きくなるほど増大することはよく知られてい
る。
（ｋｒ：ａｌ／ ｍ２ｈ０ｃ ）は気体と固体間の相対
的速度が大きくなるほど増大することはよく知られてい
る。
従って、気体の風速を大きくすれば熱伝達係数Ｋ （ｋ
ｃａｌ／ ｓ＋２ｈ’ｃ ）は大きくなるが、熱交換器
の構造上、おのずと風速を速くするにも限界がある。
ｃａｌ／ ｓ＋２ｈ’ｃ ）は大きくなるが、熱交換器
の構造上、おのずと風速を速くするにも限界がある。
本発明は従来方式の熱交換器において、気体の風速を変
えることなく、気体に約５０Ｈｚ以下の低周波音波を与
えて気体に音波振動速度±Ｖ （ｍ／５ｅｃ）を付すこ
とにより、気体針の平均相対速度Ｖ（ｍ／５ｅｃ）を増
加し、熱伝達係数Ｋ （ｋｃａｌ／ ｍ’ｈ’ｃ ）を
大きくして熱交換器の熱交換能力を増大させようとする
ものである。
えることなく、気体に約５０Ｈｚ以下の低周波音波を与
えて気体に音波振動速度±Ｖ （ｍ／５ｅｃ）を付すこ
とにより、気体針の平均相対速度Ｖ（ｍ／５ｅｃ）を増
加し、熱伝達係数Ｋ （ｋｃａｌ／ ｍ’ｈ’ｃ ）を
大きくして熱交換器の熱交換能力を増大させようとする
ものである。
このようにして気体に低周波音波を付与すれば同一熱交
換器において熱交換能力が増大する。換言すれば同一量
の熱交換を行うための熱交換器を小型化することもでき
ることとなる。
換器において熱交換能力が増大する。換言すれば同一量
の熱交換を行うための熱交換器を小型化することもでき
ることとなる。
ボイラーも同様である。燃焼高温ガスに低周波音波を与
えると、燃焼高温ガスとボイラーチューブ間の熱伝達係
数Ｋ （＆ｃａ／／ｍ２ｈ’ｃ）が増大して同一ボイラ
ーにおける蒸気発生能力を向上させることができる。
えると、燃焼高温ガスとボイラーチューブ間の熱伝達係
数Ｋ （＆ｃａ／／ｍ２ｈ’ｃ）が増大して同一ボイラ
ーにおける蒸気発生能力を向上させることができる。
なお、低周波音波を与える手段としては、例えば特公昭
５８−５５８３４号公報の低周波音波発生装置：ＰＣＴ
／５Ｅ８８１００１７２ ＡＩＲ−ＤＲＩＶＥＮ Ｌ
ＯＷ−ＦＲＥＱＵＥＮＣＹＳＯＵＮＤ ＧＥＮＥＲＡＴ
ＯＲＷＩＴＨＰＯ３ＩＴＩＶＥ ＦＥＥＤＢＡＣＫ Ｓ
ＹＳ−ＴＥＭ、 。
５８−５５８３４号公報の低周波音波発生装置：ＰＣＴ
／５Ｅ８８１００１７２ ＡＩＲ−ＤＲＩＶＥＮ Ｌ
ＯＷ−ＦＲＥＱＵＥＮＣＹＳＯＵＮＤ ＧＥＮＥＲＡＴ
ＯＲＷＩＴＨＰＯ３ＩＴＩＶＥ ＦＥＥＤＢＡＣＫ Ｓ
ＹＳ−ＴＥＭ、 。
ＰＣＴ／５Ｅ８９１００３６７ ＬＯＷ−ＦＲＥＱＵ
ＥＮＣＹ ５ＯＵＮＤ ＧＥＮ−ＥＲＡＴＯＲ，ＥＳＰ
ＥＣＩＡＬＬＹ ＦＯＲＧＲＩＬＬＳ。
ＥＮＣＹ ５ＯＵＮＤ ＧＥＮ−ＥＲＡＴＯＲ，ＥＳＰ
ＥＣＩＡＬＬＹ ＦＯＲＧＲＩＬＬＳ。
あるいはモーターによる回転運動や磁力を利用してピス
トンを往復運動させて低周波音波を発生させる低周波音
波発生器などを熱交換器やボイラーの構造や容量などに
応じて、さらに低周波音波の必要量や低周波音波発生器
の取付手段などを考慮して決めるが、低周波音波発生器
の方式は前記の方式に限定されるものではなく、如何な
る方式のものも本発明に利用することができる。
トンを往復運動させて低周波音波を発生させる低周波音
波発生器などを熱交換器やボイラーの構造や容量などに
応じて、さらに低周波音波の必要量や低周波音波発生器
の取付手段などを考慮して決めるが、低周波音波発生器
の方式は前記の方式に限定されるものではなく、如何な
る方式のものも本発明に利用することができる。
〈実施例〉
以下添附図面によって、さらに詳細にこの発明について
説明する。
説明する。
第１図はパイプ型熱交換器の断面図を示し、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面を示すものである。
１図のＡ−Ａ断面を示すものである。
熱交換器は本体１内に熱交換用のパイプ２と、パイプ２
を固定する側板３．３′および側板３，３′と一体を成
すパイプヘッダー４および４′にて主要部を構成する。
を固定する側板３．３′および側板３，３′と一体を成
すパイプヘッダー４および４′にて主要部を構成する。
液体は入口５よりパイプヘッダー４に入り、パイプ２を
経てパイプ２の外周を通過する気体と熱交換を行いなが
らパイプヘッダー４′に流れて出口６より排出される。
経てパイプ２の外周を通過する気体と熱交換を行いなが
らパイプヘッダー４′に流れて出口６より排出される。
他方の気体は吸気ロアより熱交換器の本体１内に送風さ
れ、パイプ２を介して前記液体への熱伝達を行った後、
排気口８より排気される。なお低周波音波発生器９は、
吸気ロアまたは吸気ロアの附近に設置し、吸気に低周波
音波を与えるようにしている。
れ、パイプ２を介して前記液体への熱伝達を行った後、
排気口８より排気される。なお低周波音波発生器９は、
吸気ロアまたは吸気ロアの附近に設置し、吸気に低周波
音波を与えるようにしている。
第３図は任意の気体分子の熱交換器内における運動の軌
跡を簡略化したモデル図で、低周波音波を使用しない従
来方式の場合と、本発明による低周波音波を与えた場合
の任意の気体分子の運動の軌跡を表している。
跡を簡略化したモデル図で、低周波音波を使用しない従
来方式の場合と、本発明による低周波音波を与えた場合
の任意の気体分子の運動の軌跡を表している。
即ち、従来方式の場合は気体はυ’ （ｍ／ ５ｅｃ）
にて熱交換器の本体１内のパイプ２間の間隙を流れて平
均Ｌ＋（ｍ）の距離を流れる。
にて熱交換器の本体１内のパイプ２間の間隙を流れて平
均Ｌ＋（ｍ）の距離を流れる。
他方、本発明による低周波音波を与えた場合は、同一時
間内に任意の気体分子は長さｌ（ｍ）の熱交換器の本体
１内のパイプ２間の間隙を平均Ｌ２（１）の距離を移動
して出口側に流れることとなる。
間内に任意の気体分子は長さｌ（ｍ）の熱交換器の本体
１内のパイプ２間の間隙を平均Ｌ２（１）の距離を移動
して出口側に流れることとなる。
即ち、同一時間でＬ ２／ Ｌ ＋倍の距離を移動する
こととなり、任意の気体分子の平均相対速度Ｖ （ｍ／
５ｅｃ）は ■＝７７’ｘ山（１＋／ ５ｅｃ） （Ｌ ２＞
Ｌ ＋）となり、従来方式の場合より気体と熱交換用パ
イプ２間の熱伝達係数Ｋ （＆ｃａ／／′＋＋２ｈ’Ｃ
）が大きくなり、熱交換器の熱交換能力が増大すること
となる。なお、図中δ（貫）は低周波音波の振幅を示し
ている。
こととなり、任意の気体分子の平均相対速度Ｖ （ｍ／
５ｅｃ）は ■＝７７’ｘ山（１＋／ ５ｅｃ） （Ｌ ２＞
Ｌ ＋）となり、従来方式の場合より気体と熱交換用パ
イプ２間の熱伝達係数Ｋ （＆ｃａ／／′＋＋２ｈ’Ｃ
）が大きくなり、熱交換器の熱交換能力が増大すること
となる。なお、図中δ（貫）は低周波音波の振幅を示し
ている。
本図では、低周波音波を付与された任意の気体分子が前
後に振幅 δ（Ｉｌ）の振動をしつつ熱交換器の本体１
内を通過することにより、同一のパイプ２と３回あるい
は５回あるいは７回など奇数回接触する機会を有すため
に、従来方式の１回接触に比較して同一時間内に多（の
熱伝達が行われるこ゛とを示している。
後に振幅 δ（Ｉｌ）の振動をしつつ熱交換器の本体１
内を通過することにより、同一のパイプ２と３回あるい
は５回あるいは７回など奇数回接触する機会を有すため
に、従来方式の１回接触に比較して同一時間内に多（の
熱伝達が行われるこ゛とを示している。
なお熱交換パイプ２にフィンを付けた場合も、前述と同
様、低周波音波を気体に与えることによって熱交換器の
熱交換能力が向上することは勿論である。
様、低周波音波を気体に与えることによって熱交換器の
熱交換能力が向上することは勿論である。
第４図はボイラーに低周波音波発生器１６を取付けた例
を示すもので、炉体１１に内蔵されたボイラーチューブ
１２．１３内に水が供給されて矢印方向に流れる間に、
バーナー１４にて生成された燃焼高温ガスは炉内を矢印
方向に流れ排気口１５より排出される。この間にチュー
ブ内の水が加熱され、高温水あるいは蒸気が得られる。
を示すもので、炉体１１に内蔵されたボイラーチューブ
１２．１３内に水が供給されて矢印方向に流れる間に、
バーナー１４にて生成された燃焼高温ガスは炉内を矢印
方向に流れ排気口１５より排出される。この間にチュー
ブ内の水が加熱され、高温水あるいは蒸気が得られる。
低周波音波発生器１６は、バーナー１４の附近に取付け
て燃焼高温ガスに低周波音波を与えるようにしている。
て燃焼高温ガスに低周波音波を与えるようにしている。
また、炉内で燃焼生成した灰などの固形物は炉底の灰取
出口１７より除去される。
出口１７より除去される。
第５図は第４図における燃焼高温ガスの任意の気体分子
がボイラーチューブ１２の間を通過する場合の運動の軌
跡のモデル図を示すものて、第３図の場合と同じく低周
波音波を与えると、任意の気体の平均相対速度Ｖ （ｍ
／５ｅｃ）は、となり、従来方式の場合よりも速くなっ
て熱伝達係数Ｋ （ｋｃａｌ／ ｍ”ｈ’Ｃ）が太き（
なり、ボイラーの能力が増大することとなる。また、図
中 δ（＋）は低周波音波の振幅を示している。
がボイラーチューブ１２の間を通過する場合の運動の軌
跡のモデル図を示すものて、第３図の場合と同じく低周
波音波を与えると、任意の気体の平均相対速度Ｖ （ｍ
／５ｅｃ）は、となり、従来方式の場合よりも速くなっ
て熱伝達係数Ｋ （ｋｃａｌ／ ｍ”ｈ’Ｃ）が太き（
なり、ボイラーの能力が増大することとなる。また、図
中 δ（＋）は低周波音波の振幅を示している。
〈発明の効果〉
以上のようにして本発明は、熱交換器に送風する気体に
低周波音波を与えることにより、気体と熱交換器の熱交
換エレメント（前述のパイプ２）間の平均相対速度を大
きくして、熱伝達係数Ｋ（ｋｃａｌ／ ｍ”ｈ’ｃ ）
を増大させて、熱交換器の熱交換能力を向上させること
がてきるという効果を生ずる。
低周波音波を与えることにより、気体と熱交換器の熱交
換エレメント（前述のパイプ２）間の平均相対速度を大
きくして、熱伝達係数Ｋ（ｋｃａｌ／ ｍ”ｈ’ｃ ）
を増大させて、熱交換器の熱交換能力を向上させること
がてきるという効果を生ずる。
従って、従来型熱交換器と比較して、本発明による方法
、即ち、低周波音波を利用することにより、同規模の熱
交換器の熱交換能力を増大させることを可能とし、ある
いは小型の熱交換器にて従来と同一の熱交換能力が得ら
れることとなって、熱交換器の製造コストを低減するこ
とができるという効果を生ずる。
、即ち、低周波音波を利用することにより、同規模の熱
交換器の熱交換能力を増大させることを可能とし、ある
いは小型の熱交換器にて従来と同一の熱交換能力が得ら
れることとなって、熱交換器の製造コストを低減するこ
とができるという効果を生ずる。
同様にしてボイラーに供給する燃焼高温ガスに低周波音
波を与えることにより、ボイラーの蒸気発生量を増大さ
せることができるという効果を生ずる。
波を与えることにより、ボイラーの蒸気発生量を増大さ
せることができるという効果を生ずる。
第１図はパイプ型熱交換器の断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は任意の気体分子の熱交換器内
における運動の軌跡を簡略化したモデル図、第４図はボ
イラーの断面図、第５図はその運動の軌跡を示すモデル
図、１は熱交換器の本体、２は熱交換用パイプ、３．３
′は熱交換用パイプを固定する側板、’４．４’は側板
と一体を成すパイプヘッダー、５は液体の入口、６は液
体の出口、７は気体の吸気口、８は気体の排気口、９は
低周波音波発生器、１１は炉本体、１２．１３はボイラ
ーチューブ、１４はバーナー、１５は排気口、１６は低
周波音波発生器、１７は灰取出口である。 第４０ 渠５目 従来方式 峯茫一方〜
Ａ−Ａ線断面図、第３図は任意の気体分子の熱交換器内
における運動の軌跡を簡略化したモデル図、第４図はボ
イラーの断面図、第５図はその運動の軌跡を示すモデル
図、１は熱交換器の本体、２は熱交換用パイプ、３．３
′は熱交換用パイプを固定する側板、’４．４’は側板
と一体を成すパイプヘッダー、５は液体の入口、６は液
体の出口、７は気体の吸気口、８は気体の排気口、９は
低周波音波発生器、１１は炉本体、１２．１３はボイラ
ーチューブ、１４はバーナー、１５は排気口、１６は低
周波音波発生器、１７は灰取出口である。 第４０ 渠５目 従来方式 峯茫一方〜
Claims (3)
- （１）熱交換壁を介する気体と気体あるいは液体間での
加熱あるいは冷却を目的とした熱交換方法において、気
体に低周波音波発生器により発生する約５０Ｈｚ以下の
低周波音波を与えることを特徴とする気体と熱交換壁間
の熱伝達の促進法。 - （２）気体と気体あるいは液体間の熱交換を目的とした
熱交換器の気体側に約５０Ｈｚ以下の低周波音波を発生
する低周波音波発生器を取付けたことを特徴とする請求
項（１）記載の熱交換器。 - （３）ボイラーの燃焼高温ガス側に約５０Ｈｚ以下の低
周波音波を発生する低周波音波発生器を取付けたことを
特徴とする請求項（１）記載のボイラー設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32108190A JPH04194596A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 熱交換器の熱伝達促進法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32108190A JPH04194596A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 熱交換器の熱伝達促進法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04194596A true JPH04194596A (ja) | 1992-07-14 |
Family
ID=18128598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32108190A Pending JPH04194596A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 熱交換器の熱伝達促進法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04194596A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102829652A (zh) * | 2012-09-27 | 2012-12-19 | 浙江科技学院 | 一种基于次声波的高效换热器 |
| PL237213B1 (pl) * | 2018-11-13 | 2021-03-22 | Politechnika Slaska Im Wincent | Wymiennik ciepła o termoakustycznie regulowanej mocy cieplnej |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP32108190A patent/JPH04194596A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102829652A (zh) * | 2012-09-27 | 2012-12-19 | 浙江科技学院 | 一种基于次声波的高效换热器 |
| PL237213B1 (pl) * | 2018-11-13 | 2021-03-22 | Politechnika Slaska Im Wincent | Wymiennik ciepła o termoakustycznie regulowanej mocy cieplnej |
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