JPS6042302Y2 - 伝熱管支持板 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱交換器の管支持板クレビス内の伝熱性能劣
化および局部濃縮腐食を防止する伝熱管支持板に係るも
のである。

従来のシェルアンドチューブ型の熱交換器は、第１図イ
９口に示す如く、伝熱管１を支持するために管支持板２
を設ける場合が多い。

この管支持板２には伝熱管１を支持するための管式が設
けられている。

従来の管支持板２の管式形状は第１図口に示すような伝
熱管１の外径より僅かに大きい内径を有する円形穴が、
あるいは第２図に示すように伝熱管１の外径より僅かに
大きい内径を有する流れ穴３′付の円形穴の一部分で伝
熱管１を支持する形式のいずれかが採用されている。

しかしながら、何れの形式においても、管式においては
伝熱管１と管支持板２との間に工作および組立加工上進
けられないクレビス（間隙）４を有している。

このクレビス４部において従来の熱交換器は、しばしば
伝熱管損傷を起しているがその主たる原因は、 （Ｉ） クレビス４内沸騰性能劣化による焼損（Ｉｔ
） 缶内水中不純物のクレビス４内濃縮による腐食に
ある。

上述の第２図に示すごとき改良型管式は、思想的には上
記（Ｉ）および（ｎ）の現象を低減化すべく、第１図口
に示す管式形状から派生したものである。

しかしながら、最近の研究によれば、第２図に示すごと
き管式は期待した程、上記（Ｉ）および（ＩＩ）の現象
の防止に効果を持たぬことが判った。

例として、第３図口に管式形状とクレビス内最高過熱度
の測定例を示す。

第１図中こ示す円形管穴の最高過熱度に対して、第２図
の管式の最高過熱度は期待した程低減化していないこと
が判る。

この事実は換言すれば、第２図に示す管式のクレビス４
内沸騰性能劣化防止効果は低く、かつ、缶内水中に不純
物が存在すればクレビス内に濃縮腐食を生ずることを示
している。

このことは本考案者等は独自の研究、実験を行い確認し
た。

その一例を第３図すに示す。

第２図の管式の場合、何故に第１図口の型の管式と比較
して大巾な性能改善が得られないか調査した結果、次の
理由によることが判明した。

すなわち、第２図の管穴の管の支持面は、基本的に従来
の円形管穴（第１図口）と同一の設計思想に立って、伝
熱管１の外径により僅かに大きな曲率を有している。

したがって、支持面における伝熱管１との接触点から管
の周方向のクレビス間隙巾は、支持面近傍では両者に差
はない。

この一例を第５図の曲線Ｉに示す。

図において、ａは第１図口の管式、ｂは第２図の管式、
Ｃは管外径、ｄは管式径、ｅは管と管式との接触点、ｆ
は本発明の第６図口の管式を示す。

上記第５図の曲線Ｉは、例として管外径２２ＴＩｒＩｎ
に対し、従来一般の熱交換器に採用されている管と管式
との間隙約０．４ｍｍを有する管式２２．４ｒｒａｎφ
との間にてきるクレビス間隙δを接触点からの角度に対
してプロットしである。

第２図に示される型の管式の場合も、同様に部分的管支
持部の支持面の曲率が第１図口の場合と同じ２２．４７
７１７７１φである。

第５図の曲線Ｉから判るように、第２図の管式のクレビ
スは接触点から１５°の周位置においてもなおかつ１０
μ以下の微少な間隙を有している、このように、微少な
りレビス内の沸騰状態は、第２図のごときクレビスに隣
接する流れ孔３′における流動によってあまり影響を受
けないので、結果として第１図口の形の管式ど大差ない
性能となっている。

一方、一部の熱交換器においては、第４図に示すごとき
格子型支持構造を有しているものも見られる。

伝熱管１は格子板２′を組合せてできた格子部で支持さ
れる。

この場合、伝熱管１と格子板２′とが接触して出来るク
レビス４′は、第５図の曲線■のごとくなる。

クレビス（間隙）は接触点から離れるに従い、急激に増
大し、１５°の位置において、第２図の管穴のクレビス
に比べて約８０＠に広がる。

このようなタイプのクレビス内の沸騰状態はこれに隣接
する流れの影響を受は易く、クレビス内の沸騰生能の低
下は防止され、これに伴い、クレビス濃縮腐食は発生し
難くなる。

一方、第４図のごとき格子型支持構造は次のような短所
も有する。

（１）部品定数が多く、組立に手数がかかり、かつ、で
き上った構造が複雑である。

（２）管配列形式によって流れ孔面積が充分確保できな
い場合もある。

本考案はこれらの欠点に鑑みて創案したもので、シェル
アンドチューブ型熱交換器の管支持板クレビス内の沸騰
伝熱性劣化の防止と局部濃縮腐食の防止とを目的とし、
さらに、簡単な構造にもかかわらず従来の伝熱管支持板
になかった高性能と信頼性が得られ、全ての管配列形式
に対して流れ孔面積が充分確保できるものを安価に提供
しようとするものである。

すなわち本考案は、多数の伝熱管と同伝熱管が個別に貫
通し胴内流体が同伝熱管に沿って流れる多数の穴を有す
ると共に同伝熱管の半径方向に延び同胴内流体の流れに
交差して設けられた支持板とを具備する熱交換器におい
て、該伝熱管に向って突出して同伝熱管の外表面に対峙
した平面部を形成する複数の内方突出部材を該穴の周縁
に一体的に設け、該突出部材の相互間に胴内流体用流動
空間を形威し、更に同内方突出部材の先端の前記平面部
が協働して矩形を画成したことを特徴とする管胴型熱交
換器の伝熱支持板にある。

次に本考案の具体的実施例につき第６図イ９口および第
７図を参照して詳細に説明する。

管式を構成する一部に伝熱管１を支持する部分の突起部
５を少なくとも２個以上設け、この突起部５の伝熱管１
を支持する面６は、伝熱管１の外径より僅かに大きな円
（直径Ｈ）に接する平面とする。

管式を構成する一部に管外流体を流すための流路３″を
上記突起部５間に設ける。

したがって、該平面６は、流路３″との接点で切り欠か
れている。

上記伝熱管１と支持面６との間には、クレビス４″が構
成され（詳細は第７図参照）、伝熱管１と支持面６とが
接触した場合、第５図の曲線■に示すクレビスを有する
ことになる。

伝熱管１の外表面では２次側流体との間に熱伝達が行な
われている。

管支持板２の管式の一部を構成する突起部５で伝熱管１
と接する平面の支持面６との間のクレビス４″でも同様
に熱伝達が行なわれる。

このクレビス部４“の間隙は第５図の曲線■に示される
ように、接触点から離れるに伴い急に増加する。

これによって、第６図口および第７図の流路３″におけ
る流れはクレビス４″内に容易に流入し、管との接触点
の冷却を促進する。

これによって、クレビス４″内の沸騰伝熱性能の低下は
防止され、濃縮腐食の抑制が得られる。

本考案による伝熱管支持板によると次のような効果を有
する。

まず、第一にクレビス内の過熱度の防止ができる。

これに関し、第３図口に実測値の一例が示される。

第２図に示される従来の管式内のクレビスにおいては、
依然として伝熱管の過熱が認められるが、第６図口に示
される本考案の管式内のクレビスにおいては伝熱管の過
熱は認められない。

伝熱管の過熱度を低減化させると、管外流体中の不純物
のクレビス内濃縮は低く抑えられ、その結果、クレビス
内腐食の防止が得られることは一般に認められることで
ある。

次に、第２としてクレビス内濃縮腐食の低減化がある。

第３図すは実証例である。

第２図の型式の管穴のクレビス内での腐食量は、従来最
も普及している円形管式の腐食量に比較して若干少くな
っているものの依然としてかなりの腐食を生じることが
判る。

これに対し、第６図イ９口の本考案の管穴クレビス内の
腐食量は極めて少く、従来の管式に比較して抜本的に改
善されている。

次に、第３として加工法の簡易化と組立法の簡素化があ
る。

第６図イ９口に示す本考案による管支持板は、一枚の平
板を素材として、重ねてのブローチ加工あるいはパンチ
ング加工によって能率的に本考案の管式を形成すること
ができる。

従って、第４図のごとき格子型管支持構造物と比較して
、加工法および組立法が極めて簡易化される。

第６図口に示すように本考案による管支持板の内方突出
部材の先端は平面に形成され、更に各内方突出部材の先
端は、協働して矩形を形成する。

すなわち、各内方突出部材の先端は、伝熱管の変位許容
空間として矩形断面空間を画成腰衝突して伝熱管の許容
以上の変位を拘束するが、楔作用による傷は生じない。

なお、内方突出部材の先端が三角形をなす従来のものが
あるが、楔作用を呈し、傷発生の可能性が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図イは従来の円形穴の管支持板の側面図、第１図口
はその平面図、第２図は従来の円形穴の一部で支持する
管支持板の平面図、第３図口は本考案と他の管支持板の
クレビス内最高過熱度の比較を示す図表、第３図すは本
考案と他の管支持板のクレビス内腐食量の比較を示す図
表、第４図は従来の格子型支持の管支持板の概略図、第
５図は各型支持板の管穴のクレビス曲線図、第６図イは
本考案の管支持板の側面図、第６図口はその平面図、第
７図は管穴の一部拡大図である。 １・・・・・・伝熱管、２・・・・・・管支持板、３″
・・・・・・流路、４″・・・・・・クレビス、５・・
・・・・突起部、６・・・・・・支持面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多数の伝熱管と同伝熱管が個別に貫通し胴内流体が同伝
   熱管に沿って流れる多数の穴を有すると共に同伝熱管の
   半径方向に延び同胴内流体の流れに交差して設けられた
   支持板とを具備する熱交換器において、該伝熱管に向っ
   て突出して同伝熱管の外表面に対峙した平面部を形成す
   る複数の内方突出部材を該穴の周縁に一体的に設け、該
   突出部材の相互間に胴内流体用流動空間を形成腰更に同
   内方突出部材の先端の前記平面部が協働して矩形を画成
   したことを特徴とする管胴型熱交換器の伝熱管支持板。