JPH0552573U - 中間熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温ガス炉用中間熱交換器における伝熱管の
流体振動を防止する。 【構成】 中間熱交換器の内部容器６と伝熱管８の連結
部位における断熱材９の厚さは、内部容器６の他の部分
と同様の厚さとなっている。また、内部容器６の下端部
における伝熱管８と断熱材９およびカバープレート１０
との介在部分には、伝熱管８をその周囲から支持する円
筒状の支持部材８ａが配設され、更に、支持部材８ａの
周囲は断熱材９により包み込まれているとともに、支持
部材８ａとカバープレート１０との接合部８ｂは溶接等
の方法で固定されている。その結果、内部容器６と伝熱
管８との連結部分周辺における伝熱管８への支持点が増
加する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高温ガス炉用中間熱交換器の構造に係り、特に伝熱管の流体振動を 防止可能とした中間熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

中間熱交換器は、外部容器と、前記外部容器内に設置された内部容器と、この 内部容器と前記外部容器との間に挿通され、その一端が前記内部容器に連結され た複数本の伝熱管とからなり、高温ガス炉等にて高温加熱された一次ガス（熱媒 ）を前記外部容器内に流下させるとともに、前記伝熱管の他端から前記内部容器 に向けて低温の二次ガス（冷媒）を流下させ、前記伝熱管を介して前記ガスの熱 交換を行うもので、その結果加熱された二次ガスはタービンの駆動等に利用され る。

【０００３】 上記従来の中間熱交換器における内部容器と伝熱管との連結部分の構造を図４ に示す。内部容器６は円筒状をなし、しかもこの円筒は二重構造となっている。 そして、内部容器６の側面からは伝熱管８が内部容器６の径方向に沿って放射状 に突出している。また、内部容器６の外周面には断熱材９が配設されているが、 図４に示すように、前記連結部分における断熱材９の厚さはそれ以外の部分と比 較して非常に薄くなっている。更に、断熱材９の表面はカバープレート１０で被 覆されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の中間熱交換器においては、伝熱管７は内部容器６と断熱材９および その表面を覆うカバープレート１０により支持されている。しかしながら、上記 の通り内部容器６の下端部における断熱材９の厚さが他の部分と比較して非常に 薄くなっているため、内部容器６による伝熱管８の支持範囲（図４中Ａで示す範 囲）は非常に狭く、伝熱管８と内部容器６との連結部分周辺において、伝熱管８ の大部分は無支持のまま内部容器６の径方向外方に露出している。従って、伝熱 管８内における二次ガスの局所的な偏流や、特に伝熱管８の曲管部における乱流 形成に伴い伝熱管８が振動する可能性があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記問題を解決するためになされたもので、外部容器と、外部容器 内に設置された内部容器と、前記内部容器の外周を被覆する断熱材および断熱材 の表面を被覆するカバープレートと、この内部容器と前記外部容器との間に挿通 され、その一端が前記断熱材および前記カバープレートを介して前記内部容器に 連結された複数本の伝熱管とを具備し、前記外部容器内に第一の流体を流下させ るとともに前記伝熱管の他端から前記内部容器に向けて第二の流体を流下させ、 前記伝熱管を介して前記流体の熱交換を行う中間熱交換器において、

【０００６】 前記伝熱管と前記断熱材および前記カバープレートとの介在部分に前記伝熱管 をその周囲から支持する支持部材が配設され、更に、前記支持部材が前記断熱材 および前記カバープレートにより支持されているものである。

【０００７】

【作用】

本考案の中間熱交換器においては、前記伝熱管の一端が前記断熱材および前記 カバープレートを介して前記内部容器に連結され、しかも前記伝熱管と前記断熱 材および前記カバープレートとの介在部分に前記伝熱管をその周囲から支持する 支持部材が配設されている。そのため、前記内部容器と前記伝熱管との連結部分 周辺における前記伝熱管への支持点が増加し、前記伝熱管の安定性が向上する。 その結果、前記二次ガスの局所的な偏流や、特に前記伝熱管の曲管部における乱 流の形成に伴う前記伝熱管の振動が防止される。

【０００８】

【実施例】

以下、図面に基づき、本考案の実施例について、更に詳しく説明する。 図１は、本考案の中間熱交換器の構造を示すものである。図１において、符号 １は円筒状をなす外部容器で、その下端には一次ガス（第一の流体）吸入口２が 開口している。一方、外部容器１の上端には二次ガス（第二の流体）排出口３が 開口し、二次ガス排出口３の側方には一次ガス排出口４および二次ガス吸入口５ がそれぞれ形成されている。

【０００９】 外部容器１内にはやはり円筒状をなす内部容器６が外部容器１と同軸に挿通さ れ、その上端は二次ガス排出口３に連結される一方、その下端部は二重構造とさ れている。更に、外部容器１の内周面および内部容器６の外周面との隙間にはそ れぞれ断熱材９が配設され、断熱材９の表面はカバープレート１０により被覆さ れている。

【００１０】 この場合、本実施例の中間熱交換器においては、図２に示すように、内部容器 ６と伝熱管８の連結部位における断熱材９の厚さが内部容器６の他の部分と同様 の厚さ（図２中Ｂで示す範囲）となっている。

【００１１】 更に、内部容器６下端部の側面には、伝熱管８が、図２および図３に示すよう に、断熱材９およびカバープレート１０を介して内部容器６の径方向に沿って放 射状に突出している。そして、この伝熱管８は、内部容器６の外周上を螺旋状に 巻回するコイル（図示せず）を形成して内部容器６の上端部に至り、そこで互い にまとめられて二次ガス吸入口５に連結されている。

【００１２】 ここで、本実施例の中間熱交換器においては、内部容器６の下端部における伝 熱管８と断熱材９およびカバープレート１０との介在部分には、伝熱管８をその 周囲から支持する円筒状の支持部材８ａが配設されている。更に、支持部材８ａ の周囲は断熱材９により包み込まれ、また、支持部材８ａとカバープレート１０ との接合部８ｂは溶接等の方法で固定されている。

【００１３】 すなわち、本考案の中間熱交換器においては、内部容器６の下端部に位置する 伝熱管８と断熱材９およびカバープレート１０との介在部分において、伝熱管８ が支持部材８ａにより支持され、更に支持部材８ａが断熱材９に幅広く包み込ま れ、かつカバープレート１０により固定される構造となっている。しかも、内部 容器６と伝熱管８の連結部位における断熱材９の厚さが内部容器６の他の部分と 同様の厚さとされているため、内部容器６と伝熱管８との連結部分周辺における 伝熱管８への支持点が増加する。従って、伝熱管８は、支持部材８ａを介して、 断熱材９およびその表面を被覆するカバープレート１０により確実に支持され、 その結果、伝熱管８の安定性が向上する。

【００１４】 次に、上記構成を有する中間熱交換器を用いた一次ガスから二次ガスへの熱交 換の過程について以下に述べる。

【００１５】 一次ガス吸入口２は高温ガス炉（図示せず）に連結されており、加熱された高 温の一次ガスは一次ガス吸入口２から流入し、伝熱管８の隙間を通過して一次ガ ス排出口４から排出され、循環器（図示せず）を介して入口ノズル１１から再流 入され、外部容器１の内周面に設けられた二重壁７との間に流れて外部容器１の 下部の出口ノズル１２より排出される。また、二次ガス吸入口５からは低温の二 次ガスが流入し、伝熱管８にて熱交換され後内部容器６の下端部に集められ、二 次ガス排出口３から排出される。このように、一次ガスと二次ガスとの間で伝熱 管８を介して熱交換が行われ、一次ガスの温度が低下するとともに二次ガスの温 度が上昇する。その結果高温となった二次ガスは二次ガス排出口３から更に前記 タービン（図示せず）等へと送られる。

【００１６】 一次ガス排出口４および前記循環器を介して出口ノズル１２から排出された一 次ガスは、再度前記高温ガス炉へと戻され、そこで再度加熱して使用される。ま た、前記駆動源に送られた二次ガスは再度二次ガス吸入口５へと循環される。な お、上記従来例において、一次ガスおよび二次ガスにはいずれもヘリウムが用い られ、一次ガス吸入口２における一次ガスの流速および流入温度はそれぞれ３０ ｍ／秒、９００℃とされている。

【００１７】 この場合、伝熱管８内における二次ガスの局所的な偏流や伝熱管８の曲管部に おける乱流の発生は本考案の中間熱交換器においても避けられるものではない。 しかしながら、上記の通り、本考案の中間熱交換器においては、伝熱管８は、支 持部材８ａを介して断熱材９およびその表面を被覆するカバープレート１０によ り広範囲にわたって確実に支持されているため、伝熱管８の振動が防止される。 また、僅かに発生した振動も断熱材９に吸収されて減衰する。

【００１８】 一方、における断熱材９の幅Ｂを厚くすることによりカバープレート１０が内 部容器６の径方向外方へと移動するため、支持部材８ａとカバープレート１０と の取付け作業が容易になるという効果もある。

【００１９】 なお、上記実施例の中間熱交換器においては、伝熱管８と支持部材８ａとを別 部材とし、支持部材８ａにより伝熱管８を周囲から支持する構成としたが、伝熱 管８と支持部材８ａとを一体に成形し、この伝熱管８と支持部材との一体成形物 を断熱材９およびカバープレート１０により支持する構成としてもよい。また、 上記実施例の中間熱交換器においては、特に伝熱管８の曲管部における振動を防 止する目的で、支持部材８ａを延長し、この延長部分が伝熱管８の曲管部を覆う 構成としたが、この延長部分は不要な場合には特に設けずともよい。更に、本考 案の中間熱交換器における前記連結部位の構造を、内部断熱構造を有するシェル アンドチューブ型の熱交換器に応用することも可能である。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の中間熱交換器においては、伝熱管の一端が断熱 材およびカバープレートを介して内部容器に連結され、しかも前記伝熱管と前記 断熱材および前記カバープレートとの介在部分に前記伝熱管をその周囲から支持 する支持部材が配設される。その結果、前記内部容器と前記伝熱管との連結部分 周辺における前記伝熱管への支持点が増加し、前記伝熱管の安定性が向上するた め、二次ガスの局所的な偏流や前記伝熱管の曲管部における乱流の形成に伴う前 記伝熱管の振動が防止され、前記中間熱交換器の健全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の中間熱交換器における構造の例を示す
中間熱交換器の縦断面図である。

【図２】本考案の中間熱交換器における内部容器と伝熱
管との連結部位の構造の例を示す中間熱交換器の一部縦
断面図である。

【図３】本考案の中間熱交換器における内部容器と伝熱
管との連結部位の構造の例を示す中間熱交換器のＩＩＩ
−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図４】従来の中間熱交換器における内部容器と伝熱管
との連結部位の構造の例を示す中間熱交換器の一部縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 外部容器 ２ 一次ガス吸入口 ３ 二次ガス排出口 ４ 一次ガス排出口 ５ 二次ガス吸入口 ６ 内部容器 ７ 二重壁 ８ 伝熱管 ８ａ 支持部材 ８ｂ 支持部材とカバープレートとの接合部 ９ 断熱材 １０ カバープレート １１ 入口ノズル １２ 出口ノズル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部容器と、外部容器内に設置された内
   部容器と、前記内部容器の外周を被覆する断熱材および
   この断熱材の表面を被覆するカバープレートと、この内
   部容器と前記外部容器との間に挿通され、その一端が前
   記断熱材および前記カバープレートを介して前記内部容
   器に連結された複数本の伝熱管とを具備し、 前記外部容器内に第一の流体を流下させるとともに前記
   伝熱管の他端から前記内部容器に向けて第二の流体を流
   下させ、前記伝熱管を介して前記流体の熱交換を行う中
   間熱交換器において、 前記伝熱管と前記断熱材および前記カバープレートとの
   介在部分に、前記伝熱管をその周囲から支持する支持部
   材が配設され、かつ前記支持部材が、前記断熱材および
   前記カバープレートにより支持されていることを特徴と
   する中間熱交換器。