JPH1123165A - 空冷コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気を空気で冷却し、凝縮させる空冷コンデ
ンサに関し、凝縮性能を向上させる。 【解決手段】 蒸気が入口管１から入口室２を通り、上
下に配置された伝熱管３に流入し、凝縮液は出口室４か
ら出口管５へ、不凝縮ガスはベント管６より流出する。
電動機８により駆動する送風機７で空気が下部より流入
し、下段から上段の伝熱管３を順次冷却し、伝熱管３内
の蒸気は凝縮して出口側で液化し、出口管６より流出す
る。各伝熱管３の入口には最下段を除き、オリフィス１
１を設け、オリフィス１１は上段にゆくに従って狭くす
る。蒸気と空気の温度差は上段程小さくなり上段程凝縮
能力も低下するので上段程流入する蒸気量を絞り、各伝
熱管３の出口側で丁度凝縮が完了するようにし、伝熱管
の伝熱面積を有効に活用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は火力発電プラント、
等に用いられ、伝熱管内に蒸気を流し、空気で冷却して
蒸気を凝縮させる空冷コンデンサに関し、凝縮性能を向
上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に火力発電プラントに用いられる従
来の空冷コンデンサの構成を示す。水平に配置された複
数の伝熱管３が入口室２、出口室４に接続されて、管群
を構成している。管群上部には送風機ダクト９があり、
送風機ダクト９内部には送風機固定具１０で固定された
送風機７が設置されている。送風機７は送風機固定具１
０に取付けられた電動機８で駆動される。

【０００３】蒸気は入口管１から入口室２へ流入し、複
数の伝熱管３へ分配される。蒸気より温度が低い周囲の
空気が、送風機７により最下段の伝熱管３の下方から管
群内周囲へ吸い込まれ、管群内を下から上へ通過して送
風機７を通り、上方へ排気される。蒸気は伝熱管３内を
流れながら管外周囲を流れる空気で冷却されて凝縮し、
出口室４で複数の伝熱管３で凝縮した液が合流して、出
口管５から流出する。蒸気中に含まれている空気などの
不凝縮ガス２０は、出口室４に設けられたベント管６か
ら排出される。ベント管６は図示していない真空ポンプ
に接続されている。

【０００４】このような構成の空冷コンデンサにおいて
は、複数の伝熱管３はそれぞれ共通の入口室２と出口室
４に接続されているので、各伝熱管３の入口圧力と出口
圧力がそれぞれ同じになるように蒸気の数量が決まる。
すなわち、各伝熱管３内の流れの圧力損失は同一であ
る。

【０００５】一方、空気は最下段の伝熱管３の下方から
流入し、下部の伝熱管３で加熱されて温度が上昇しなが
ら上方へ流れるので、上方の伝熱管３ほど蒸気と空気の
温度差が小さくなる。従って、各伝熱管３の凝縮能力
は、蒸気と空気の温度差が最も大きい最下段が最大で、
上方へいくにつれて低下する。

【０００６】伝熱管３内の流れの圧力損失は流入する蒸
気流量が多いほど大きいので、凝縮能力に見合うだけの
蒸気量が各伝熱管３へ流入すると、下方の伝熱管３ほど
圧力損失が大きくなり、圧力バランスがとれない。その
ため、圧力バランス上，下方の伝熱管３は途中で凝縮が
完了し、図３に示すように、凝縮液は管の底の部分を流
れながら出口室４へ流出し、凝縮完了位置から伝熱管３
出口までの管内上方には不凝縮ガス２０が滞溜する状態
となる。

【０００７】図４は上記に説明の伝熱管３の長手方向位
置での各伝熱管での凝縮完了位置との関係を示す図であ
り、図示のように圧力バランス上、凝縮能力の大きい下
方の伝熱管３ほど管の上流側で凝縮完了となっている。
このような状態にあっては、伝熱管３内の不凝縮ガス２
０が滞溜した部分は凝縮は起こらないので、この部分の
伝熱面は無効であり、全体として有効な伝熱面積が不足
して、凝縮量不足を引き起こす。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の空
冷コンデンサにおいては、空気が最下段の伝熱管側から
流入し、上方へ流れ、下方から上方の伝熱管を順次通っ
て伝熱管を冷却し、空気は加熱され、従って空気は上方
に行くほど温度が高くなり、上方の伝熱管ほど蒸気と空
気の温度差が小さくなる。そのため、各上下の伝熱管の
凝縮能力は、蒸気と空気の温度差が最も大きい最下段が
最大で上方にゆくにつれて低下し、各伝熱管での凝縮完
了位置は下段の伝熱管ほど蒸気流れの上流側となり、そ
の管内の凝縮完了位置より下流側では凝縮液が伝熱管底
面を流れ、管内上部空間には不凝縮ガスが滞溜し、この
部分の伝熱面は無効となり、全体として有効伝熱面積が
不足し、凝縮量不足の事態が生じていた。

【０００９】そこで本発明は空冷コンデンサの上下に配
置された伝熱管の蒸気流入量を上下段で各々変化させ、
各伝熱管で蒸気の入口側から出口側までの圧力損失が等
しくなるようにし、各伝熱管内に不凝縮ガスの滞溜をな
くし、伝熱面積を有効に作用させるような空冷コンデン
サを提供し、凝縮量不足が生じないようにすることを課
題としてなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１），（２）の手段を提供する。

【００１１】（１）内部に蒸気を導く伝熱管を複数段上
下に配置し、同伝熱管周囲に空気を流して同伝熱管内の
蒸気を冷却して凝縮させる空冷コンデンサにおいて、前
記各伝熱管の蒸気入口部にオリフィスを設けると共に、
同オリフィスは上段にゆくほど順次狭くすることを特徴
とする空冷コンデンサ。

【００１２】（２）内部に蒸気を導く伝熱管を複数段上
下に配置し、同伝熱管周囲に空気を流して同伝熱管内の
蒸気を冷却して凝縮させる空冷コンデンサにおいて、前
記伝熱管の径は上段にゆくほど順次小さくすることを特
徴とする空冷コンデンサ。

【００１３】本発明の（１）においては、伝熱管の蒸気
入口部にはオリフィスが設けてあり、各段のオリフィス
の絞り程度は伝熱管の蒸気出口で丁度凝縮が完了するよ
うな蒸気流入量となるように設定する。即ち、伝熱管の
出口で丁度凝縮が完了したときの伝熱管入口から出口ま
での圧力損失が全ての伝熱管で等しくなるようにオリフ
ィスの絞り程度を各段ごとに変化させる。従って、この
ような各オリフィスで圧力損失を付加することにより、
各伝熱管への凝縮能力に見合う量の蒸気が流入した状態
で圧力損失がバランスするので、各伝熱管内では従来の
ように、入口、出口の途中で凝縮が完了してその後流側
で不凝縮ガスが滞溜するようなことがなく、全ての伝熱
管の伝熱面が有効に作用して凝縮量不足となることがな
い。

【００１４】本発明の（２）においては、各伝熱管の内
径は、伝熱管出口で丁度凝縮が完了したときの伝熱管入
口から出口までの圧力損失が全ての伝熱管で等しくなる
ように各段ごとに順次下から上へゆく程小さく設定す
る。伝熱管の内径をこのように適切に設定することによ
り、各伝熱管へ凝縮能力に見合う量の蒸気が流入した状
態で圧力損失がバランスするので、上記（１）と同様に
伝熱管内に不凝縮ガスが滞溜することがなく、全ての伝
熱面積が有効に作用して、凝縮量不足が生じない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施第１形態に係る空冷コンデンサの構成図である。図に
おいて、符号１乃至１０は図３に示す従来の構成と同一
機能を有するので省略し、そのまま引用して説明する
が、本発明の特徴部分は符号１１で示す部分であり、以
下に詳しく説明する。

【００１６】図１において、１１はオリフィスであり、
最下段の伝熱管３（Ａ）にはオリフィスは設けず、
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）と、上段にゆくに従ってその絞
り程度を狭くしている。空気は最下段の伝熱管３（Ａ）
から（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）と順次上方へ流れるので、
上方の伝熱管程周囲の空気は加熱されており、蒸気と空
気の温度差が小さくなる。従って凝縮能力は下段程大き
く、上段にゆくに従って小さくなる。

【００１７】オリフィス１１の絞りの程度は、伝熱管３
の出口で丁度凝縮完了したときの伝熱管３入口から出口
までの圧力損失が全ての伝熱管３で等しくなるように絞
り程度を各段ごとに変えてある。

【００１８】従って、最下段の伝熱管３（Ａ）では蒸気
が入口側より流入し、周囲の空気を加熱して管内下流側
に流れるに従って凝縮して出口側で凝縮が完了するよう
な蒸気流入量となるように径を設定してある。伝熱管３
の上段（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）にゆくに従って凝縮能力
が低下してゆくのでオリフィス１１もその分蒸気流入量
を制限するように順次オリフィス１１を絞り、各伝熱管
３の（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）においては入口側より流入
した蒸気が出口側において凝縮が完了するような蒸気流
入量としている。

【００１９】従って、本実施の第１形態においては、こ
のようなオリフィスの圧力損失を付加することにより、
各伝熱管３へ凝縮能力に見合う量の蒸気が流入した状態
で圧力損失がバランスするので、伝熱管３内に不凝縮ガ
スが滞溜することはなく、全ての伝熱面が有効に作用し
て、凝縮量不足は生じない。上記以外の構成、作用は従
来例と同じであるので説明は省略する。

【００２０】図２は本発明の実施の第２形態に係る空冷
コンデンサの構成図である。図において符号１，２，４
乃至１０は実施の第１形態と同一機能を有するので説明
は省略するが、本実施の第２形態の特徴部分は符号３１
乃至３４で示す伝熱管であり、次に説明する。

【００２１】図２において、伝熱管３１，３２，３３，
３４はそれぞれ内径が異なっており、３１が最も大き
く、３２，３３，３４と上段にゆくに従って上方の伝熱
管ほど管内径を小さくしている。伝熱管内径が小さいほ
ど同一流量での圧力損失は大きい。伝熱管３１，３２，
３３，３４の内径は、伝熱管の出口で丁度凝縮が完了し
たときの伝熱管入口から出口までの圧力損失となるよう
に設定し、この圧力損失が全ての伝熱管で等しくなるよ
うに、各段ごとに変えてある。

【００２２】上記構成の実施の第２形態においては、伝
熱管の内径をこのように適切に選定することにより、各
伝熱管３１，３２，３３，３４へ凝縮能力に見合う量の
蒸気が流入した状態で圧力損失がバランスするので、伝
熱管内に不凝縮ガスが滞溜することはなく、全ての伝熱
面が有効に作用して、凝縮量不足は生じない。なお、上
記以外の構成、作用は実施の第１形態と同じであるので
説明は省略する。

【００２３】

【発明の効果】本発明の（１）は内部に蒸気を導く伝熱
管を複数段上下に配置し、同伝熱管周囲に空気を流して
同伝熱管内の蒸気を冷却して凝縮させる空冷コンデンサ
において、前記各伝熱管の蒸気入口部にオリフィスを設
けると共に、同オリフィスは上段にゆくほど順次狭くす
ることを特徴としている。このような空冷コンデンサの
オリフィスで各伝熱管に圧力損失を付加することによ
り、各伝熱管へは凝縮能力に見合う蒸気量が流入した状
態で圧力損失がバランスし、各伝熱管内に不凝縮ガスが
滞溜することがなく、全ての伝熱面が有効に作用し、凝
縮不足が生じなくなる。

【００２４】本発明の（２）は、更に、空冷コンデンサ
において、各伝熱管の径は上段にゆくほど順次小さくす
ることを特徴としている。このように各伝熱管の内径
を、伝熱管の出口で丁度凝縮が完了したときの伝熱管入
口から出口までの圧力損失が全ての伝熱管で等しくなる
ように選定することにより、各伝熱管には凝縮能力に見
合う蒸気量が流入した状態で圧力損失がバランスし、上
記（１）と同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る空冷コンデンサ
の構成図である。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る空冷コンデンサ
の構成図である。

【図３】従来の空冷コンデンサの構成図である。

【図４】従来の空冷コンデンサでの各段の伝熱管の凝縮
完了位置を示す図である。

【符号の説明】 １ 入口管 ２ 入口室 ３ 伝熱管 ４ 出口室 ５ 出口管 ６ ベント管 ７ 送風機 ８ 電動機 ９ 送風機ダクト １１ オリフィス ３１〜３４ 伝熱管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に蒸気を導く伝熱管を複数段上下に
   配置し、同伝熱管周囲に空気を流して同伝熱管内の蒸気
   を冷却して凝縮させる空冷コンデンサにおいて、前記各
   伝熱管の蒸気入口部にオリフィスを設けると共に、同オ
   リフィスは上段にゆくほど順次狭くすることを特徴とす
   る空冷コンデンサ。
2. 【請求項２】 内部に蒸気を導く伝熱管を複数段上下に
   配置し、同伝熱管周囲に空気を流して同伝熱管内の蒸気
   を冷却して凝縮させる空冷コンデンサにおいて、前記伝
   熱管の径は上段にゆくほど順次小さくすることを特徴と
   する空冷コンデンサ。