JPH0429842B2 - - Google Patents
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- JPH0429842B2 JPH0429842B2 JP21463284A JP21463284A JPH0429842B2 JP H0429842 B2 JPH0429842 B2 JP H0429842B2 JP 21463284 A JP21463284 A JP 21463284A JP 21463284 A JP21463284 A JP 21463284A JP H0429842 B2 JPH0429842 B2 JP H0429842B2
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- JP
- Japan
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- condenser
- gas
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- liquid separator
- liquid
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Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 12
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は非共沸混合物を凝縮させるための装
置に関するもので、例えば非共沸混合物を作動媒
体とする廃熱回収装置において使用することがで
きる。
置に関するもので、例えば非共沸混合物を作動媒
体とする廃熱回収装置において使用することがで
きる。
従来の技術
第３図は工場で排出される温排水等を熱源とし
てランキンサイクルにより動力として回収するよ
うにした廃熱回収装置の一例を示す。この装置に
おいて作動媒体（例えばフロン）は蒸発器２１、
タービン２２、凝縮器２３、およびポンプ２４か
ら構成される系内で循環する。すなわち、蒸発器
２１にて加熱されて発生した作動媒体の蒸気はタ
ービン２２で膨張して仕事をなし、タービン２２
から出た排気は凝縮器２３で冷却されて凝縮した
後、再びポンプ２４で蒸発器２１へ送られて同じ
作用を繰り返す。タービン２２の出力軸は負荷２
５（例えば発電機）に連結している。
てランキンサイクルにより動力として回収するよ
うにした廃熱回収装置の一例を示す。この装置に
おいて作動媒体（例えばフロン）は蒸発器２１、
タービン２２、凝縮器２３、およびポンプ２４か
ら構成される系内で循環する。すなわち、蒸発器
２１にて加熱されて発生した作動媒体の蒸気はタ
ービン２２で膨張して仕事をなし、タービン２２
から出た排気は凝縮器２３で冷却されて凝縮した
後、再びポンプ２４で蒸発器２１へ送られて同じ
作用を繰り返す。タービン２２の出力軸は負荷２
５（例えば発電機）に連結している。
発明が解決しようとする問題点
このような廃熱回収装置においては温度差が大
きいほど効率が高くなるため、蒸発器２１の出口
に加熱器を設けるなど、タービン２２に供給する
作動媒体蒸気の温度を高くする工夫が行われてい
る。しかしながら、いずれも装置を別途付加する
必要があるからコストが高くなる。
きいほど効率が高くなるため、蒸発器２１の出口
に加熱器を設けるなど、タービン２２に供給する
作動媒体蒸気の温度を高くする工夫が行われてい
る。しかしながら、いずれも装置を別途付加する
必要があるからコストが高くなる。
この発明はかかる問題点の認識から出発したも
ので、従来の単一成分よりなる媒体に代えて非共
沸混合媒体を使用することによつて、凝縮器にお
ける凝縮温度自体を低くすることを実現させんと
するものである。したがつてこの発明の目的は、
非共沸混合媒体に最も適した構造の凝縮装置を提
供することである。
ので、従来の単一成分よりなる媒体に代えて非共
沸混合媒体を使用することによつて、凝縮器にお
ける凝縮温度自体を低くすることを実現させんと
するものである。したがつてこの発明の目的は、
非共沸混合媒体に最も適した構造の凝縮装置を提
供することである。
問題点を解決するための手段
この発明の非共沸混合物の凝縮装置は、
凝縮すべき非共沸混合物と冷却水とが完全対向
流にて流通する循環式凝縮器１１と、 凝縮器の非共沸混合物出口１５に接続した気液
分離器１６と、 気液分離器の気相出口から凝縮器の非共沸混合
物入口１４に通ずる還流管１８と、 還流管の途中に設けた可変絞り１７とを包含し
ており、可変絞りで還流液量を調節することによ
つて凝縮器内における非共沸混合物の熱力学的最
適濃度を維持するようにしたことを特徴とする。
流にて流通する循環式凝縮器１１と、 凝縮器の非共沸混合物出口１５に接続した気液
分離器１６と、 気液分離器の気相出口から凝縮器の非共沸混合
物入口１４に通ずる還流管１８と、 還流管の途中に設けた可変絞り１７とを包含し
ており、可変絞りで還流液量を調節することによ
つて凝縮器内における非共沸混合物の熱力学的最
適濃度を維持するようにしたことを特徴とする。
実施例
第１図にこの発明の実施例を示すが、以下、こ
の凝縮装置を第３図に示した既述の廃熱回収装置
において従来の凝縮器２３に代えて使用する場合
を例にとつて説明する。なお、この場合の廃熱回
収装置の作動媒体は非共沸混合物である。ここに
非共沸混合物とは、いわゆる共沸混合物以外の、
２成分系もしくは多成分系の混合物をいうものと
する。
の凝縮装置を第３図に示した既述の廃熱回収装置
において従来の凝縮器２３に代えて使用する場合
を例にとつて説明する。なお、この場合の廃熱回
収装置の作動媒体は非共沸混合物である。ここに
非共沸混合物とは、いわゆる共沸混合物以外の、
２成分系もしくは多成分系の混合物をいうものと
する。
第２図は、一定圧力のもとにおける成分Ａおよ
び成分Ｂの単独の飽和温度をそれぞれTAおよび
TBとするとき、ＡとＢとからなる非共沸混合物
の濃度と温度との関係を示す。なお、ここに濃度
は、ＡとＢの重量をそれぞれGAおよびGBとする
とき、この非共沸混合物の単位重量当たりに含ま
れるＢの重量ξをいうものとする。すなわち、ξ
＝GB／GA＋GB もし温度Ｔのもとで液相と気相とが平衡状態に
あるときは液相線および気相線上の温度Ｔに相当
する点の位置から、液相の濃度はξlであり、気相
の濃度はξgである。さらに、液相と気相との合
成の濃度をξとすれば、この混合物の状態は点Ｍ
で表され、そのときの溶液の重量と蒸気の重量と
の割合は、点Ｍから液相線および気相線に至る水
平距離ａおよびｂに逆比例する。
び成分Ｂの単独の飽和温度をそれぞれTAおよび
TBとするとき、ＡとＢとからなる非共沸混合物
の濃度と温度との関係を示す。なお、ここに濃度
は、ＡとＢの重量をそれぞれGAおよびGBとする
とき、この非共沸混合物の単位重量当たりに含ま
れるＢの重量ξをいうものとする。すなわち、ξ
＝GB／GA＋GB もし温度Ｔのもとで液相と気相とが平衡状態に
あるときは液相線および気相線上の温度Ｔに相当
する点の位置から、液相の濃度はξlであり、気相
の濃度はξgである。さらに、液相と気相との合
成の濃度をξとすれば、この混合物の状態は点Ｍ
で表され、そのときの溶液の重量と蒸気の重量と
の割合は、点Ｍから液相線および気相線に至る水
平距離ａおよびｂに逆比例する。
つぎに、点Ｍが液相線と気相線とで囲まれる領
域内に存在するときは、混合物は気液両相に分か
れるが、点Ｍがそれらの両線と一致するときまた
はその領域外に出るときは、気、液のどちらか１
つの相のみとなる。例えば、点M1は不飽和な液
体を示すし、また点M2は過熱蒸気を表す。しか
し、温度が変わると混合物の状態も変化する。例
えば、点M1で示される不飽和の液体の温度をT2
まで上げると飽和溶液となり、それ以上に温度を
上げると蒸発を始める。逆に、濃度ξlの気体を定
圧のもとで冷却していくと、点ｄで凝縮が始ま
り、そのとき平衡にある気相（蒸気）の組成と状
態は点d′で示される。さらに冷却して温度T1に
なると、点ｈで示される状態の気相と点ｊで示さ
れる状態の溶液がji：ihの割合で共存する。冷却
をさらに続けて温度Ｔになると点ｃの状態の液相
のみになり、それから後も冷却を行えば単に溶液
を過冷することになる。
域内に存在するときは、混合物は気液両相に分か
れるが、点Ｍがそれらの両線と一致するときまた
はその領域外に出るときは、気、液のどちらか１
つの相のみとなる。例えば、点M1は不飽和な液
体を示すし、また点M2は過熱蒸気を表す。しか
し、温度が変わると混合物の状態も変化する。例
えば、点M1で示される不飽和の液体の温度をT2
まで上げると飽和溶液となり、それ以上に温度を
上げると蒸発を始める。逆に、濃度ξlの気体を定
圧のもとで冷却していくと、点ｄで凝縮が始ま
り、そのとき平衡にある気相（蒸気）の組成と状
態は点d′で示される。さらに冷却して温度T1に
なると、点ｈで示される状態の気相と点ｊで示さ
れる状態の溶液がji：ihの割合で共存する。冷却
をさらに続けて温度Ｔになると点ｃの状態の液相
のみになり、それから後も冷却を行えば単に溶液
を過冷することになる。
そこで第１図を参照すると、凝縮器１１は作動
媒体の通路１２と、冷却水の通路１３とを有し、
作動媒体と冷却水とは完全対向流の関係にある。
凝縮器１１の作動媒体入口１４へはタービン２２
からの作動媒体蒸気が供給される。凝縮器１１の
作動媒体出口１５には気液分離器１６を設けてあ
る。気液分離器１６の液相出口は作動媒体循環ポ
ンプ２４に接続している。気液分離器１６の気相
出口は、可変絞り１７および昇圧器１９を取り付
けた還流管１８を通じて凝縮器１１の作動媒体入
口１４と連絡している。
媒体の通路１２と、冷却水の通路１３とを有し、
作動媒体と冷却水とは完全対向流の関係にある。
凝縮器１１の作動媒体入口１４へはタービン２２
からの作動媒体蒸気が供給される。凝縮器１１の
作動媒体出口１５には気液分離器１６を設けてあ
る。気液分離器１６の液相出口は作動媒体循環ポ
ンプ２４に接続している。気液分離器１６の気相
出口は、可変絞り１７および昇圧器１９を取り付
けた還流管１８を通じて凝縮器１１の作動媒体入
口１４と連絡している。
しかして凝縮器１１内で凝縮した作動媒体は、
気液分離器１６を経てポンプ２４へ進む。気液分
離器１６で作動媒体液から分離した作動媒体蒸気
は還流管１８を通つて、タービン２２から排出さ
れる作動媒体蒸気と共に、凝縮器１１へ還流す
る。その際作動媒体蒸気は、昇圧機１９により凝
縮器１１における圧力降下分だけ昇圧される。な
お、同じ廃熱回収装置でもヒートポンプの場合
は、還流管１８の圧縮器の吸入側に接続し、昇圧
機を省略することもできる。
気液分離器１６を経てポンプ２４へ進む。気液分
離器１６で作動媒体液から分離した作動媒体蒸気
は還流管１８を通つて、タービン２２から排出さ
れる作動媒体蒸気と共に、凝縮器１１へ還流す
る。その際作動媒体蒸気は、昇圧機１９により凝
縮器１１における圧力降下分だけ昇圧される。な
お、同じ廃熱回収装置でもヒートポンプの場合
は、還流管１８の圧縮器の吸入側に接続し、昇圧
機を省略することもできる。
凝縮器１１の作動媒体入口１４および出口１５
でそれぞれ温度T2およびＴを確保するのに最適
な作動媒体の濃度をξlとすると、濃度ξlの作動媒
体蒸気が凝縮器１１に入ると、まず温度T2にて
d′で示される状態の初凝縮液が発生する。作動媒
体蒸気が凝縮器１１内で冷却されて温度Ｔに至る
までに点d′から点Ｃまでの液相線上の各点で示さ
れる状態の作動媒体液が発生する。結局、凝縮器
１１の作動媒体出口１５から気液分離器１６へ向
かうのは、点d′で示される初凝縮液から点Ｃで示
される最終凝縮液までの種々状態（温度、濃度）
の液と、点C′で示される蒸気とである。しかして
これらは気液分離器１６で分離され、作動媒体液
はポンプ２４を経て蒸発器２１へ、作動媒体蒸気
は還流管１８へ進む。
でそれぞれ温度T2およびＴを確保するのに最適
な作動媒体の濃度をξlとすると、濃度ξlの作動媒
体蒸気が凝縮器１１に入ると、まず温度T2にて
d′で示される状態の初凝縮液が発生する。作動媒
体蒸気が凝縮器１１内で冷却されて温度Ｔに至る
までに点d′から点Ｃまでの液相線上の各点で示さ
れる状態の作動媒体液が発生する。結局、凝縮器
１１の作動媒体出口１５から気液分離器１６へ向
かうのは、点d′で示される初凝縮液から点Ｃで示
される最終凝縮液までの種々状態（温度、濃度）
の液と、点C′で示される蒸気とである。しかして
これらは気液分離器１６で分離され、作動媒体液
はポンプ２４を経て蒸発器２１へ、作動媒体蒸気
は還流管１８へ進む。
還流管１８は凝縮器１１の作動媒体入口１４へ
通じており、タービン２２から排出された作動媒
体蒸気と共に凝縮器１１へ、気液分離器１６から
の作動媒体蒸気を還流せしめる。しかしながら、
上に述べたとおり、気液分離器１６からポンプ２
４で蒸発器２１およびタービン２２へと循環せし
められる作動媒体液は初凝縮液ほか最適濃度ξlよ
り低濃度の溶液を含むため全体的に濃度が最適濃
度ξlよりも低くなつている。したがつて、当然な
がら、タービン２２から凝縮器１１へと循環する
作動媒体蒸気の濃度も最適濃度よりも低い。一
方、気液分離器１６へ入る作動媒体蒸気の濃度は
最適濃度ξlよりも高い。そこで可変絞り１７は、
気液分離器１６から還流管１８を通つて還流する
作動媒体蒸気の量を調節し、タービン２２からの
分と合流してちようど最適濃度となつて凝縮器１
１へ入るようにするためのものである。かかる濃
度調整は、通常のプロセス制御技術を応用して可
変絞り１７を制御することにより容易に達成する
ことができる。
通じており、タービン２２から排出された作動媒
体蒸気と共に凝縮器１１へ、気液分離器１６から
の作動媒体蒸気を還流せしめる。しかしながら、
上に述べたとおり、気液分離器１６からポンプ２
４で蒸発器２１およびタービン２２へと循環せし
められる作動媒体液は初凝縮液ほか最適濃度ξlよ
り低濃度の溶液を含むため全体的に濃度が最適濃
度ξlよりも低くなつている。したがつて、当然な
がら、タービン２２から凝縮器１１へと循環する
作動媒体蒸気の濃度も最適濃度よりも低い。一
方、気液分離器１６へ入る作動媒体蒸気の濃度は
最適濃度ξlよりも高い。そこで可変絞り１７は、
気液分離器１６から還流管１８を通つて還流する
作動媒体蒸気の量を調節し、タービン２２からの
分と合流してちようど最適濃度となつて凝縮器１
１へ入るようにするためのものである。かかる濃
度調整は、通常のプロセス制御技術を応用して可
変絞り１７を制御することにより容易に達成する
ことができる。
発明の効果
この発明は、気液分離器からの還流蒸気の量を
調節することにより凝縮器内の非共沸混合物を最
適濃度に保持するようにしたから、所期の凝縮温
度変化を確保することのできる、非共沸混合物用
として有効な凝縮装置を提供することができる。
しかも、非共沸混合物ゆえに凝縮液と蒸気の混在
は避け難いが、この発明によれば、蒸気が凝縮器
内に累積滞留することを防止できるから凝縮性能
の向上も期待できる。
調節することにより凝縮器内の非共沸混合物を最
適濃度に保持するようにしたから、所期の凝縮温
度変化を確保することのできる、非共沸混合物用
として有効な凝縮装置を提供することができる。
しかも、非共沸混合物ゆえに凝縮液と蒸気の混在
は避け難いが、この発明によれば、蒸気が凝縮器
内に累積滞留することを防止できるから凝縮性能
の向上も期待できる。
第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第２図は非共沸混合物の気液平衡線図、第３図は
この発明の凝縮装置を利用しうる廃熱回収装置の
ブロツク図である。 １１……凝縮器、１４……作動媒体入口、１５
……作動媒体出口、１６……気液分離器、１７…
…可変絞り、１８……還流管、１９……昇圧機。
第２図は非共沸混合物の気液平衡線図、第３図は
この発明の凝縮装置を利用しうる廃熱回収装置の
ブロツク図である。 １１……凝縮器、１４……作動媒体入口、１５
……作動媒体出口、１６……気液分離器、１７…
…可変絞り、１８……還流管、１９……昇圧機。
Claims (1)
- １ 凝縮すべき非共沸混合物と冷却水とが完全対
向流にて流通する凝縮器と、凝縮器の非共沸混合
物出口に接続した気液分離器と、気液分離器の気
相出口から凝縮器の非共沸混合物入口に通ずる還
流管と、還流管の途中に設けた可変絞りとからな
り、前記可変絞りで還流蒸気量を調節することに
よつて凝縮器内における非共沸混合物の熱力学的
最適濃度を維持するようにしたことを特徴とする
非共沸混合物の凝縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21463284A JPS6193212A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 非共沸混合物の凝縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21463284A JPS6193212A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 非共沸混合物の凝縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6193212A JPS6193212A (ja) | 1986-05-12 |
| JPH0429842B2 true JPH0429842B2 (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=16658951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21463284A Granted JPS6193212A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 非共沸混合物の凝縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6193212A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2507446B2 (ja) * | 1987-06-30 | 1996-06-12 | 株式会社東芝 | 温水利用タ−ビンプラント |
| JP2546183Y2 (ja) * | 1990-05-10 | 1997-08-27 | 中部電力株式会社 | 非共沸混合流体サイクルプラント |
| JP2513940B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1996-07-10 | 株式会社日阪製作所 | 低沸点媒体システム |
-
1984
- 1984-10-12 JP JP21463284A patent/JPS6193212A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6193212A (ja) | 1986-05-12 |
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