JPH0771886A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPH0771886A JPH0771886A JP21578593A JP21578593A JPH0771886A JP H0771886 A JPH0771886 A JP H0771886A JP 21578593 A JP21578593 A JP 21578593A JP 21578593 A JP21578593 A JP 21578593A JP H0771886 A JPH0771886 A JP H0771886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- condensate
- cooling
- cooling pipe
- gas
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
- F28B9/08—Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
- F28B1/02—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using water or other liquid as the cooling medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流入する気体中の湿分を凝縮して回収あるい
は除去するための冷却管群を有する熱交換器において、
凝縮液のイナンデーションによる電熱性能の劣化を防
ぎ、高い熱交換性能を有する熱交換器を提供する。 【構成】 本発明においては、冷却管（４）の下部に凝
縮した液体（６）を回収するための凝縮回収機構（11）
を備え、各冷却管で凝縮した液体（６）が下方の冷却管
（４）に降り注ぐことを防止したことを特徴とする。
は除去するための冷却管群を有する熱交換器において、
凝縮液のイナンデーションによる電熱性能の劣化を防
ぎ、高い熱交換性能を有する熱交換器を提供する。 【構成】 本発明においては、冷却管（４）の下部に凝
縮した液体（６）を回収するための凝縮回収機構（11）
を備え、各冷却管で凝縮した液体（６）が下方の冷却管
（４）に降り注ぐことを防止したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱交換器装置に関わり、
特に気体中に含まれる湿気成分を凝縮して除去あるいは
回収する目的などに用いられる熱交換器に関する。
特に気体中に含まれる湿気成分を凝縮して除去あるいは
回収する目的などに用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電プラント、あるいは化学プラントに
は水蒸気などの蒸気成分を含む高温のガスを外部に排気
するために、排気ガスの温度を降下させ、かつガス中に
含まれる湿分を凝縮することにより除去あるいは回収す
るための凝縮熱交換器が設置されることがある。一例と
して、この熱交換器の基本的構成を図４を用いて説明す
る。
は水蒸気などの蒸気成分を含む高温のガスを外部に排気
するために、排気ガスの温度を降下させ、かつガス中に
含まれる湿分を凝縮することにより除去あるいは回収す
るための凝縮熱交換器が設置されることがある。一例と
して、この熱交換器の基本的構成を図４を用いて説明す
る。
【０００３】熱交換器胴体１の両端に、ガス入口座２と
ガス出口座３が取り付けられており、胴体１の内部、入
口座２と出口座３の中間には多数の冷却管４からなる冷
却管群５が設けられている。また、冷却管群５よりもガ
ス出口座３に近い熱交換器胴体１下部には、凝縮液６を
排出するための座７が設けられている。
ガス出口座３が取り付けられており、胴体１の内部、入
口座２と出口座３の中間には多数の冷却管４からなる冷
却管群５が設けられている。また、冷却管群５よりもガ
ス出口座３に近い熱交換器胴体１下部には、凝縮液６を
排出するための座７が設けられている。
【０００４】高温で湿分を含んだ排気ガス８すなわち被
冷却ガスは入口座２より流入し、冷却管群５部を流通す
る。冷却管４の内部には被冷却ガス８よりも低温の冷却
水９が流通しており、被冷却ガス８は冷却水９と熱交換
して温度が低下する。このとき、ガス中の蒸気分圧にお
ける飽和温度、すなわち露点温度よりも冷却管４の温度
が低いとガス８中の蒸気成分は冷却管表面で凝縮し、液
状となる。この凝縮液６は重力の作用により下方へ落下
し、熱交換器胴体１下部床に到達する。床面はわずかに
傾斜しており、凝縮液６は凝縮液排出座７より熱交換器
外部に排出される。冷却管群５を流通するうちに低温か
つ湿分を奪われた被冷却ガス10はガス出口座３より排気
される。
冷却ガスは入口座２より流入し、冷却管群５部を流通す
る。冷却管４の内部には被冷却ガス８よりも低温の冷却
水９が流通しており、被冷却ガス８は冷却水９と熱交換
して温度が低下する。このとき、ガス中の蒸気分圧にお
ける飽和温度、すなわち露点温度よりも冷却管４の温度
が低いとガス８中の蒸気成分は冷却管表面で凝縮し、液
状となる。この凝縮液６は重力の作用により下方へ落下
し、熱交換器胴体１下部床に到達する。床面はわずかに
傾斜しており、凝縮液６は凝縮液排出座７より熱交換器
外部に排出される。冷却管群５を流通するうちに低温か
つ湿分を奪われた被冷却ガス10はガス出口座３より排気
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような熱交換器に
おいて、凝縮による熱伝達性能の良否が熱交換器の性能
を左右することはいうまでもない。熱伝達性能を向上す
ることができれば、同じ交換熱量の熱交換器をより小さ
な寸法で製作することが可能となり、製作コストの低
減、熱交換器設置スペースの削減などの利点が生じるた
め、さまざまな努力が払われている。例えば、熱伝達性
能を向上させるために、図４には示していないが、冷却
管４に熱伝達促進のための冷却フィンを取り付けること
もしばしば行われる。この場合は確かに熱交換器のコン
パクト化は図れるものの、冷却フィンの製作に多額の費
用を要し、必ずしもコスト低減には利さないという問題
がある。また、凝縮熱伝達固有の問題として、イナンデ
ーションによる熱伝達の劣化という問題がある。イナン
デーションとは、凝縮液が冷却管を覆いつくし、熱伝達
を著しく劣化させる現象である。凝縮熱伝達において
は、一般に冷却管上の液膜が薄いほど熱伝達性能は良い
と言われている。しかし、図４に示す様な冷却管群構成
の場合には、上部の冷却管で凝縮した凝縮液が下方へ落
下する過程で下部の冷却管上に降り注ぎ、下部の冷却管
における熱伝達性能が低下してしまうという問題が生じ
る。このイナンデーションによる熱伝達低下については
種々研究が行われているが、Nusselt あるいはKernらに
よれば、重力方向の管列本数Ｎと、熱伝達性能の関係は
図５に示すように与えられている。（参考文献：「伝熱
学特論」、Ｐ133 、甲藤好郎ほか編著、養賢堂、1984年
発行）これによれば、例えば管列本数が10列の場合、イ
ナンデーションの影響によって熱伝達性能が30〜45％程
度劣化することが示唆されている。すなわち、凝縮液が
冷却管群に降り注いで生じるイナンデーションを防ぐこ
とができれば、熱交換性能の向上を図れることが明らか
である。
おいて、凝縮による熱伝達性能の良否が熱交換器の性能
を左右することはいうまでもない。熱伝達性能を向上す
ることができれば、同じ交換熱量の熱交換器をより小さ
な寸法で製作することが可能となり、製作コストの低
減、熱交換器設置スペースの削減などの利点が生じるた
め、さまざまな努力が払われている。例えば、熱伝達性
能を向上させるために、図４には示していないが、冷却
管４に熱伝達促進のための冷却フィンを取り付けること
もしばしば行われる。この場合は確かに熱交換器のコン
パクト化は図れるものの、冷却フィンの製作に多額の費
用を要し、必ずしもコスト低減には利さないという問題
がある。また、凝縮熱伝達固有の問題として、イナンデ
ーションによる熱伝達の劣化という問題がある。イナン
デーションとは、凝縮液が冷却管を覆いつくし、熱伝達
を著しく劣化させる現象である。凝縮熱伝達において
は、一般に冷却管上の液膜が薄いほど熱伝達性能は良い
と言われている。しかし、図４に示す様な冷却管群構成
の場合には、上部の冷却管で凝縮した凝縮液が下方へ落
下する過程で下部の冷却管上に降り注ぎ、下部の冷却管
における熱伝達性能が低下してしまうという問題が生じ
る。このイナンデーションによる熱伝達低下については
種々研究が行われているが、Nusselt あるいはKernらに
よれば、重力方向の管列本数Ｎと、熱伝達性能の関係は
図５に示すように与えられている。（参考文献：「伝熱
学特論」、Ｐ133 、甲藤好郎ほか編著、養賢堂、1984年
発行）これによれば、例えば管列本数が10列の場合、イ
ナンデーションの影響によって熱伝達性能が30〜45％程
度劣化することが示唆されている。すなわち、凝縮液が
冷却管群に降り注いで生じるイナンデーションを防ぐこ
とができれば、熱交換性能の向上を図れることが明らか
である。
【０００６】これらの点に鑑み、本発明は、冷却管群の
凝縮液のイナンデーションによる性能劣化を抑制し、熱
交換性能を向上させた熱交換器を提供することを目的と
する。
凝縮液のイナンデーションによる性能劣化を抑制し、熱
交換性能を向上させた熱交換器を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の空間に
流入する気体を、前記空間に配置された冷媒が流通し横
設された複数の冷却管により冷却する熱交換器におい
て、前記空間重力方向において、前記複数の冷却管の相
互間に所定間隔おいて、前記複数の冷却管外表面に生
じ、管下に落下する凝縮液体を回収する手段を備えたこ
とを特徴とする。
流入する気体を、前記空間に配置された冷媒が流通し横
設された複数の冷却管により冷却する熱交換器におい
て、前記空間重力方向において、前記複数の冷却管の相
互間に所定間隔おいて、前記複数の冷却管外表面に生
じ、管下に落下する凝縮液体を回収する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の凝縮熱交換器においては、管群の間に
凝縮液を回収する装置が設けられているので、凝縮液の
イナンデーションによる熱伝達の低下を防止することが
でき、また凝縮液の顕熱交換による熱交換損失が生じな
いために高い熱交換性能を発揮することが可能となる。
凝縮液を回収する装置が設けられているので、凝縮液の
イナンデーションによる熱伝達の低下を防止することが
でき、また凝縮液の顕熱交換による熱交換損失が生じな
いために高い熱交換性能を発揮することが可能となる。
【０００９】
【実施例】図１および図２に本発明の一実施例を示す。
図１は本発明の一実施例を示す縦断面図、図２は凝縮液
を排出する部分の詳細図を示す。以下図示されない部分
についてはすでに説明した図中の番号を用いる。
図１は本発明の一実施例を示す縦断面図、図２は凝縮液
を排出する部分の詳細図を示す。以下図示されない部分
についてはすでに説明した図中の番号を用いる。
【００１０】熱交換器胴体１の上部にガス入口座２が、
重力方向下部にガス出口座３が取り付けられており、胴
体１の内部、入口座２と出口座３の中間に設けられた多
数の冷却管４からなる冷却管群５が設けられている。冷
却管４は２列ごとに冷却管群５ａ〜５ｄを構成し、冷却
管群５ａのすぐ下にはＬ型アングルで構成された凝縮液
分離器11が設けられている。さらにその下方には２列の
冷却管群５ｂが設けられており、以下同様の構造が繰り
返される。図２は図１の紙面上下方向の断面の一部を示
した図である。凝縮液分離器11は長手方向に傾斜して取
り付けられており、傾斜した下側端部には凝縮液取り出
し用の穴12が開いている。そして、その穴12の下側には
凝縮液回収管13が設けられており、凝縮液排出座７より
熱交換器外部へ凝縮液６が排出できるようになってい
る。
重力方向下部にガス出口座３が取り付けられており、胴
体１の内部、入口座２と出口座３の中間に設けられた多
数の冷却管４からなる冷却管群５が設けられている。冷
却管４は２列ごとに冷却管群５ａ〜５ｄを構成し、冷却
管群５ａのすぐ下にはＬ型アングルで構成された凝縮液
分離器11が設けられている。さらにその下方には２列の
冷却管群５ｂが設けられており、以下同様の構造が繰り
返される。図２は図１の紙面上下方向の断面の一部を示
した図である。凝縮液分離器11は長手方向に傾斜して取
り付けられており、傾斜した下側端部には凝縮液取り出
し用の穴12が開いている。そして、その穴12の下側には
凝縮液回収管13が設けられており、凝縮液排出座７より
熱交換器外部へ凝縮液６が排出できるようになってい
る。
【００１１】高温で湿分を含んだ排気ガス８すなわち被
冷却ガスは入口座２より流入し、最初の冷却管群５ａ部
を流通する。冷却管４の内部には被冷却ガス８よりも低
温の冷却水９が流通しており、被冷却ガス８は冷却水９
と熱交換して温度が低下する。このとき、ガス中の蒸気
分圧における飽和温度すなわち露点温度よりも冷却管４
の温度が低いとガス８中の蒸気成分は冷却管表面で凝縮
し、液状になる。この凝縮液６は重力の作用により下方
へ落下し、凝縮液分離器11により回収される。凝縮液分
離器は傾斜しており、凝縮液６は分離器11端部の穴12よ
り下方へ落下し、凝縮液回収管13で集められて凝縮液排
出座７より熱交換器外部に排出される。被冷却ガスは同
様の過程を繰り返しつつ熱交換器下部へ到達し、低温か
つ湿分を奪われた被冷却ガス10はガス出口座３より排気
される。熱交換器最下部に落下した凝縮液６は、図示し
ていないが傾斜した床面上を端部に流下し、熱交換器外
部へと排出される。
冷却ガスは入口座２より流入し、最初の冷却管群５ａ部
を流通する。冷却管４の内部には被冷却ガス８よりも低
温の冷却水９が流通しており、被冷却ガス８は冷却水９
と熱交換して温度が低下する。このとき、ガス中の蒸気
分圧における飽和温度すなわち露点温度よりも冷却管４
の温度が低いとガス８中の蒸気成分は冷却管表面で凝縮
し、液状になる。この凝縮液６は重力の作用により下方
へ落下し、凝縮液分離器11により回収される。凝縮液分
離器は傾斜しており、凝縮液６は分離器11端部の穴12よ
り下方へ落下し、凝縮液回収管13で集められて凝縮液排
出座７より熱交換器外部に排出される。被冷却ガスは同
様の過程を繰り返しつつ熱交換器下部へ到達し、低温か
つ湿分を奪われた被冷却ガス10はガス出口座３より排気
される。熱交換器最下部に落下した凝縮液６は、図示し
ていないが傾斜した床面上を端部に流下し、熱交換器外
部へと排出される。
【００１２】本実施例の凝縮熱交換器においては、管群
の間に凝縮液を回収する装置が設けられているので、凝
縮液のイナンデーションによる熱伝達の低下を防止する
ことができる。また凝縮液の温度は蒸気分圧の高い上部
ほど高く、下部では低いため、下方の冷却水と上部の凝
縮液の顕熱交換による熱交換損失が生じることがなく、
高い熱交換性能を発揮することが可能となる。そのた
め、従来の熱交換器と同等の熱交換能力を、より少ない
冷却管本数で発揮することができ、熱交換器のコンパク
ト化ひいてはプラント全体のコンパクト化にも寄与する
ことが可能となる。
の間に凝縮液を回収する装置が設けられているので、凝
縮液のイナンデーションによる熱伝達の低下を防止する
ことができる。また凝縮液の温度は蒸気分圧の高い上部
ほど高く、下部では低いため、下方の冷却水と上部の凝
縮液の顕熱交換による熱交換損失が生じることがなく、
高い熱交換性能を発揮することが可能となる。そのた
め、従来の熱交換器と同等の熱交換能力を、より少ない
冷却管本数で発揮することができ、熱交換器のコンパク
ト化ひいてはプラント全体のコンパクト化にも寄与する
ことが可能となる。
【００１３】その他の実施例を図３に示す。この実施例
では、凝縮液を回収するための凝縮液分離器に、Ｃ型鋼
を用いている。作用、効果については図１に示した実施
例の場合と同様である。管群の列数は２列の場合を例に
とったが、１列あるいは性能は若干落ちるがより多くの
列数としても本発明の効果には変わりがない。また、本
発明は冷却管に冷却フィンが取り付けられている場合に
もそのまま適用可能であり、この場合はより高い熱伝達
性能を発揮することが可能である。
では、凝縮液を回収するための凝縮液分離器に、Ｃ型鋼
を用いている。作用、効果については図１に示した実施
例の場合と同様である。管群の列数は２列の場合を例に
とったが、１列あるいは性能は若干落ちるがより多くの
列数としても本発明の効果には変わりがない。また、本
発明は冷却管に冷却フィンが取り付けられている場合に
もそのまま適用可能であり、この場合はより高い熱伝達
性能を発揮することが可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る熱交換器
においては、管群の間に凝縮水を回収する装置が設けら
れているので、凝縮水のイナンデーションによる熱伝達
の低下を防止することができ、また凝縮水の顕熱交換に
よる熱交換損失が生じないために高い熱交換性能を発揮
することが可能となる。そのため、従来の熱交換器と同
等の熱交換能力を、より少ない冷却管本数で発揮でき、
熱交換器のコンパクト化ひいてはプラント全体のコンパ
クト化にも寄与することが可能となる。
においては、管群の間に凝縮水を回収する装置が設けら
れているので、凝縮水のイナンデーションによる熱伝達
の低下を防止することができ、また凝縮水の顕熱交換に
よる熱交換損失が生じないために高い熱交換性能を発揮
することが可能となる。そのため、従来の熱交換器と同
等の熱交換能力を、より少ない冷却管本数で発揮でき、
熱交換器のコンパクト化ひいてはプラント全体のコンパ
クト化にも寄与することが可能となる。
【図１】本発明の熱交換器の一実施例を示す構成図
【図２】本発明の熱交換器の一実施例の凝縮液排出部の
詳細を示す図
詳細を示す図
【図３】本発明の熱交換器の他の実施例を示す図
【図４】従来装置の構成図
【図５】凝縮熱伝達におけるイナンデーションの作用を
示す図
示す図
１…熱交換器胴体 ２…ガス入口座 ３…ガス出口座 ４…冷却管 ５…冷却管群 ６…凝縮液 ７…凝縮液排出座 ８…被冷却ガス（高温・多湿） ９…冷却水 10…被冷却ガス（低温・乾燥） 11…凝縮液分離器 12…凝縮液取出口 13…凝縮液回収管
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の空間に流入する気体を、前記空間
に配置された冷媒が流通し横設された複数の冷却管によ
り冷却する熱交換器において、前記空間重力方向におい
て、前記複数の冷却管相互間に所定間隔おいて、前記複
数の冷却管外表面に生じ、管下に落下する凝縮液体を回
収する手段を備えたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21578593A JPH0771886A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21578593A JPH0771886A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771886A true JPH0771886A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16678196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21578593A Pending JPH0771886A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0771886A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220081A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Toyota Central R&D Labs Inc | 凝縮器、及びこれを備えた凝縮システム |
| JP2018009723A (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 凝縮器 |
| CN113237354A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-08-10 | 唐秋梅 | 一种高效环保的环氧树脂加工的余热回收系统 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21578593A patent/JPH0771886A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220081A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Toyota Central R&D Labs Inc | 凝縮器、及びこれを備えた凝縮システム |
| JP2018009723A (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 凝縮器 |
| CN113237354A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-08-10 | 唐秋梅 | 一种高效环保的环氧树脂加工的余热回收系统 |
| CN113237354B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-12-23 | 厦门纬达树脂有限公司 | 一种高效环保的环氧树脂加工的余热回收系统 |
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