JPS5812053Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転可能に支承された多管式熱交換器に関す
るものである。

排ガスの排熱を回収する場合に多管式熱交換器が用いら
れ、−次流体としての排ガスをシェルの中を通し、二次
流体として水又は蒸気を氷室、水管の中を通して加熱す
る。

この除排ガスには通常燃焼残渣、各種化合物の固体、液
体、気体の夾雑物が含まれ、その中のあるものは熱交換
器の中で水管の表面に付着して熱伝達率を低下せしめた
り、水管を腐蝕したり各種の障害をひき起こす、これを
防ぐために付着物を清掃する必要があるが、多数の水管
が密に配備されているので水管の表面の清掃は困難であ
るので、シェルの中に砂または金属小球を入れ熱交換器
全体を回転せしめれば、砂又は金属小球がかき混ぜられ
水管の表面を摩擦して付着物を除去し良好な清浄作業を
行なうことができる。

このような回転式の熱交換器の従来の例を第１図に示せ
ば、１は中空軸で軸受２，３によって回転可能に支えら
れスプロケットホイル４により駆動される。

５，６は環状の氷室であり、放射状に複数本設けられた
連通路７．８により中空軸１の内部と連通している。

連通路７，８は水室５，６を中空軸１のまわりに間隔を
離して支える支柱の役をなす。

水室５と６との間には軸に平行に多数の水管９が配設さ
れている。

水管９の外側及び水室５，６の外側はグラスウールなと
で形成された断熱層１０で囲みその例を鋼板でおおって
シェルを形成している。

中空軸１の一端は二次流体人口１１、他端は二次流体出
口１２を備え、中空軸１の中には仕切板１３．１４が設
けられ入口側中空軸１５と中間中空軸１６と出口側中空
軸１Ｔとに分けられている。

出口側中空軸１Ｔの外側には一次流体入口１８を有する
入口ケーシング１９が設けられ、入口側中空軸１５の外
側には一次流体出口２０を有する出口ケーシング２１が
設けられている。

二次流体出口１２、入口ケーシング１９、出口ケーシン
グ２１は地面に対し固定さ刺ているので回転部分との間
にシール２２，２３，２４，２５，２６を備えている。

二次流体人口１１は回転ジヨイントとなっている。

２７はバックルプレートである。運転に当たっては、−
次流体入口１８に高温の排ガスなどの一次流体を導入し
、二次流体人口１１に比較的低温の水又は蒸気などの二
次流体を導入すれば、二次流体は入口側中空軸１５、連
通路Ｉ、水室５を経て水管９を通りさらに水室６、連通
管８、出口側中空軸１γを経て二次流体出口１２に至る
。

−次流体は一次流体入口１８、入口ケーシング１９を通
りシェルの中に入りバックルプレート２７により迂回し
ながら水管９の外面に接触し水管９の内部の二次流体を
力燃し、さらに出口ケーシング２１に入り一次流体出口
２０より次工程に導かれる。

このような構造の従来の熱交換器においては入口ケーシ
ング１９よりシェル内に流入した高温の一次流体は水管
９を加熱すると共に中間中空軸１６も加熱する。

水管９の中には相対的に低温な一次流体が通りいわば水
管９を内部から冷却する作用をなすが、中間中空軸１６
においては冷却作用がないので、中間中空軸１６の温度
は水管９の温度よりもはるかに高くなる。

例えば−次流体の排ガスの一例では入口ケーシング１９
に８００℃程度で入すシエルの中で熱交換を行ない４０
０℃程度で出口ケーシング２１から排出される。

二次流体はその一例として二次流体人口１１において１
５０’Ｃ程度の蒸気が水管９で加熱され１６４℃程度の
蒸気となって二次流体出口１２から排出される。

この場合シェルの中では一次流体は４００〜６００℃程
度の高温となり、中間中空軸１６の温度まこれと同程度
の高温となるのに対し、水管９は内部を１５０〜１６４
℃の蒸気で冷却されるので、中間中空軸１６よりかなり
低い温度となる。

両者の温度に差があると熱膨張の量に差を生ずる。

一般に水管９の銅の熱膨張率は中間中空軸１６の銅の熱
膨張率より太きいが、両者の温度差はその影響の差以上
に大きいので中間中空軸１６の方が延び水管９は列幅り
の熱応力を受は管寄せ部の損傷を招くおそれがある欠点
があった。

本考案よ、中間中空軸部に二次流体を導いて冷却するこ
とにより、従来のものの上記の欠点を除き、中間中空軸
部と水管部との熱膨張量をほぼ等しくとり、水管部の熱
応力の発生を防ぎ信頼性の高い熱交換器を提供すること
を目的とするものである。

本考案は、回転可能に支えられた中空軸に、該中空軸と
連通路により連通している環状の二個の氷室と、該二個
の氷室を接続する複数本の水管と、回転部分の外周をお
おい、−次流体を通過せしめるシェルを備え、前記中空
軸の一端は二次流体入口、他端は二次流体出口を備え、
前記中空軸の中に、前記二次流体出口側の前記氷室の前
記連通路の二次流体入口側に仕切板を設けて前記中空軸
内を入口側中空軸と出口側中空軸とに部分し、前記入口
側中空軸内には前記二次流体入口と接続する導入管を設
け、該導入管の他端は前記仕切板の付近まで延長されて
開口し、前記入口側氷室と前記出口側氷室との間の中空
軸の内側に、前記導入管の開口から前記入口側氷室の連
通路への二次流体の流路が形成され前記出口側中空軸の
外側には一次流体入ロケーシングが設けられ、前記入口
側中空軸の外側には一次流体出口ケーシングが設けられ
ていることを特徴とする熱交換器である。

本考案を実施例につき図面を用いて説明する。

第２図は実施例を示し、第１図の従来例との差は、仕切
板１３がなく中間中空軸１６に相当する部分は入口側中
空軸１５と一体になっていること、及びこの入口側中空
軸１５の中には導入管２８が二次流体人口１１と接続し
て設けられ、他端は仕切板１４の付近まで延長されて開
口している点である。

この構造により、二次流体人口１１より導入された比較
的低温の二次流体は導入管２８の左端の開口２９から入
口側中空軸１５の中に入り、シェルの中の高温にさらさ
れている部分の入口側中空軸１５を冷却して後入口側水
室５の連通路１に入る。

即ち入口側水室５と出口側水室６との間の中空軸１（主
として入口側中空軸１５）の内側に、導入管２８の出口
の開口２９から、人口側水室５の連通路Ｉまでの、水室
５に入る前の二次流体の流路が形成されている。

本実施ｆΦまこのように構成され、作用するのでシェル
内の高温にさらされる中空軸の部分も冷却してその熱膨
張量を水管９の部分の熱膨張量とはぼ同じとすることが
可能となり、両者の熱膨張量の差によって生ずる熱応力
を防ぎ、損傷を予め防ぐことができる。

さらに二次流体は、入口側中空軸１５の中を通ってから
後に入口側水室５に入るようになっている。

即ち入口側中空軸１５内の二次流体の温度は水管９の中
の二次流体の温度よりも低い。

−万人口側中空軸１５０表面積は水管９の表面積よりも
小である。

従って伝熱に関して、温度差の影響と、表面積の影響と
が相殺し、入口側中空軸１５の温度と水管９の温度とは
あまり差がなくなり、熱膨張量はほぼ同様となり、大き
な熱応力が生ずるのを避けることができる。

本考案により、回転軸である中空軸のうちシェルの中で
高温にさらされる部分を二次流体で冷却してその部分の
熱膨張量を水管部の熱膨張量とほぼ等しくなして熱応力
の発生を防ぎ、特に水管の管寄せ部などの内部の損傷を
予防し、信頼性のある熱交換器を提供することができ、
実用上極めて犬なる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の縦断面図、第２図は本考案の
実施例の縦断面図である。 １・・・・・・中空軸、２，３・・・・・・軸受、４・
・・・・・スプロケットホイル、５，６・・・・・・水
室、７．８・・・・・・連通路、９・・・・・・水管、
１０・・・・・・断熱層、１１・・・・・・二次流体人
口、１２・・・・・・二次流体出口、１３，１４・・・
・・・仕切板、１５・・・・・・人口側中空軸、１６・
・・・・・中間中空軸、１７・・・・・・出口側中空軸
、１８・・・・・・−次流体人口、１９・・・・・・入
口ケーシング、２０・・・・・・−次流体出口、２１・
・・・・・出口ケーシング、２２，２３゜２４．２５，
２６・・・・・・シール、２７・・・・・・バッフルプ
レート、２８・・・・・・導入管、２９・・・・・・開
口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転可能に支えられた中空軸に、該中空軸と連通路によ
   り連通している環状の二個の氷室と、該二個の氷室を接
   続する複数本の水管と、回転部分の外周をおおい、−次
   流体を通過せしめるシェルを備え、前記中空軸の一端は
   二次流体入口、他端は二次流体出口を備え、前記中空軸
   の中に、前記二次流体出口側の前記氷室の前記連通路の
   二次流体入口側に仕切板を設けて前記中空軸内を入口側
   中空軸と出口側中空軸とに部分し、前記入口側中空軸内
   には前記二次流体入口と接続する導入管を設け、該導入
   管の他端は前記仕切板の付近まで延長されて開口し、前
   記入口側氷室と前記出口側氷室との間の中空軸の内側に
   、前記導入管の開口から前記入口側氷室の連通路への二
   次流体の流路が形成され前記出口側中空軸の外側には一
   次流体入ロケーシングが設けられ、前記入口側中空軸の
   外側には一次流体出ロケーシングが設けられていること
   を特徴とする熱交換器。