JPS603146B2 - 蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ この発明は化学プラント、冷凍機あるいは冷房装置等に
用いられる二重管型蒸発器に関する。

【従来技術とその問題点］一般に蒸発器は、第１図に示
すような冷房装置に用いられ、この装置は、圧縮機１、
凝縮機２、絞り機構３、蒸発器４の順に冷嬢（たとえば
Ｒ２２）を循環させて冷凍サイクルを構成し、蒸発器４
に冷水コイル５を熱交換関係に配置して冷水をつくり、
この冷水はポンプ６でファンコイルユニットを構成する
冷房用冷水コイル７１，７２・・・…７ｎに送込まれ、
ファン８１，８２・…・・８ｎで室内の冷房に利用され
る。

従釆、上述したような、冷房装置に用いられている蒸発
器としては、蒸発器４と冷水コイル５の熱交換関係を実
現するために、最も簡単で軽量な二重管型蒸発器が用い
られていた。

すなわち、径の小さい内管の外側に径の大きな外管を被
せて管内流路（内側流路）と環状流路（外側流路）を構
成し、そのいずれかの流路に被蒸発流体である冷煤を流
し、他の流路に熱交換流体である冷水を流すものであっ
た。しかしながら、このような蒸発器を用いて熱交換量
を多くするには管を長くする必要があるが、従釆の構成
であっては、長くしたわりにはその交換量は多くならず
、装置全体が大型化する等の欠点があった。［発明の目
的］ この発明は従来技術の欠点を改良したもので、被蒸発流
体の蒸発過程における局所的な熱伝達率の変化の少ない
、高性能な二重管型蒸発器を提供する事を目的とする。

［発明の概要］この発明は、内管と外管により管内流路
と環状流路を構成し、そのいずれかの流路に冷煤のよう
な被蒸発流体を、他の流路に水あるいはブラィンような
被熱交換流体を流して前記被蒸発流体を蒸発させる二重
管型蒸発器において、前記流離の前半では前記被蒸発流
体の流路を環状流路とし、蒸発過程の途中で流離を逆転
させて、後半では前記被蒸発流体の流路を管内流路とし
た二重管型蒸発器である。

［発明の効果］， この発明によれば、管内の流路と環状流路のそれぞれの
熱伝達率の大きいほうの領域を使用するので、全体とし
て大きな熱伝達率を得ることができる高性能なものとす
ることができ、ひいては蒸発器全体を小型化出釆る。

［発明の実施例］ 以下、第２図乃至第４図を引用しながらこの発明の実施
例について説明する。

第２図はこの発明による二重管型蒸発器の一実施例を示
す縦断側面図である。この発明の二重管型蒸発器は、２
組の二重管Ａ及びＢを準備し、二重管Ａの内管１１の一
端を二重管Ｂの外管１２の池端に接続部Ｃで後続し、ま
た、二重管Ａの外管１３の一端を二重管Ｂの内管１４の
他端に接続部○で接続された二重管ＡＢの一体構造にて
構成されている。そして「この二重管Ａの環状流路端か
ら被蒸発流体である冷媒Ｅを流し、この冷蝶と熱交換し
て冷水Ｆをつくる熱交換流体である水あるいはブライン
を二重管Ａの管内流路端から流すように構成されている
。次に、二重管型蒸発器を上記のような構造にする理由
を説明する。

第１図において、蒸発器４に流入する袷煤の乾き度は、
０．２乃至０．３崖度（冷煤が２０乃至３０％蒸発した
状態）であり、蒸発器内で乾き度が次第に増加し、乾き
度１程度（１００％近く蒸発するか、場合によっては僅
かに加熱した蒸気の状態）で蒸発器から流出する。この
蒸発過程における冷煤の熱伝達率の変化は冷煤流路が内
側（管内流路）か外側（環状流略）かによって第３図の
特性曲線ａ，ｂのようになる。これは、冷煤の液と蒸気
の混合物が流路内を流れる時に流路断面内で壁に沿った
液膜を形成する事によるものである。冷媒が内側（管内
流路）を流れる時には、液のすべてが伝熱面である内管
内壁に沿って液膜となって流れる。蒸発器の入口付近で
乾き度が小さい特には液膜の厚さが厚いので熱伝達率が
小さいが、蒸発の進行と共に乾き度が大きくなると液膜
が薄くなって熱伝達率が大きくなってゆく。一方、冷煤
が外側（環状流離）を流れる時には、液膜は外管内壁と
共に内管外壁にも形成されるので、伝熱面である内管外
壁での液膜は管内流路よりも薄くなって熱伝達率は大き
くなる。しかし、内管外壁に形成される液膜は不安定で
、乾き度が増して蒸気の流速が大きくなると蒸気流れ中
に飛散しやすくなり、伝熱面には液膜がない状態（ドラ
イアウト）が生じ始める。その結果、熱伝達率が乾き度
の増加と共に減少して特性ｂのような曲線になる。第４
図は第３図の関係を示す具体的例で、内管として外径１
５．９肌、肉厚０．８肋、外管として内径２４肌の鋼管
を使用した時のものである。

冷媒は２８０ｋ９′ｈ、熱流速は７ｋｃａｌ′〆ｓであ
る。内側（管内流路）と外側（環状流路）の熱伝達率を
それぞれ△印と○印で示してあるが、第３図と同じ特性
曲線になることが認められるすなわち、二重管型蒸発器
の前半では冷煤流路を環状流路（外側）とし、蒸発過程
の途中で流路を逆転させて、後半では冷煤流路を管内流
路（内側）とすることによって、常に大きい方の熱伝達
率を利用できるのである。

この様子を第３図中に実線で示す。尚、第３図中の破線
は流路を逆転しなかった時の熱伝達率の変化を示してい
る。尚、上述した実施例に限らず、外管流路内に単一の
内管に限らず、複数本の内管を互いに離間させて東にし
て設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷房装置の基本概念を示す図、第２図はこの発
明による二重管型蒸発器の一実施例を示す縦断側面図、
第３図はこの発明による二重管型蒸発器を説明するため
の被蒸発流体の変化を示す図、第４図は第３図の具体例
を示す図である。 １１，１４・・・・・・内管、１２，１３・・…・外管
、１６，１７・…・・環状流略（外管）、Ａ，Ｂ・・・
・・・二重管、Ｃ，Ｄ・・・・・・接続部、Ｅ・・・・
・・被蒸発流体、Ｆ・・・…熱交換流体。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内管と外管により管内流路とこの内管を取りまく管
   外流路を構成し、そのいずれかの流路に被蒸発流体を、
   他の流路に被熱交換流体を流して前記被蒸発流体を蒸発
   させる蒸発器において、乾き度の小さい前記流路の前半
   では前記被蒸発流体の流路を管外流路とし、蒸発過程の
   途中で流路を逆転させて、乾き度の大きい後半では前記
   被蒸発流体の流路を管内流路としたことを特徴とする蒸
   発器。