JPS6073293A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPS6073293A
JPS6073293A JP18228583A JP18228583A JPS6073293A JP S6073293 A JPS6073293 A JP S6073293A JP 18228583 A JP18228583 A JP 18228583A JP 18228583 A JP18228583 A JP 18228583A JP S6073293 A JPS6073293 A JP S6073293A
Authority
JP
Japan
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fluid
plates
heated
enclosed
heat exchanger
Prior art date
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Application number
JP18228583A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Ozeki
尾関 敏明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0083Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は−シェルアンドチューブタイプの多管式による
熱交換器に係り、特に、この熱交換器の被加熱流体の流
体通路を形成するシラウドの熱変形防止装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来のシェルアンドチューブタイプの多管式による熱交
換器は、第1図に示さt’するように、横長の缶体aの
両端部に蒸気による高温流体の流入口す及び流出口Cを
伺設し、」二記缶体a内に然気室d及び熱交換室ef:
区分して形成する仕切板f。
g−を設け、上記蒸気室dを形成する上記缶体a内を流
入蒸気室d 及び流出蒸気宇(12とに区分して形成す
る中仕切板11を付設置〜、上記仕切板f及びgの間の
熱交換室eにU字形の伝熱管束Iを−1−詔流入蒸気室
d1 と流出蒸気室d2 に匪通−[ろよ5にUターン
して架設し、上記熱交換室eの位+#4Cする」二記缶
体aの上・下部に被熱(低温)流体の各人口J、及び各
出口kを付設したものである。
従って、上述した多管式の熱交換器は、蒸気による高温
流体を流入口すから流入蒸気室d1 内に供給し、しか
る後、これをU字形の伝熱管束iへ供給して加熱すると
共に、予め熱交換室C内に供給された被加熱流体を上記
伝熱管束iによって熱交換してこれを上記出口kから流
出するようにし、他方、熱交換して仕事を了えた上記伝
熱管束】内の高温流体を流出蒸気室(12から流出口C
へ流出するようになっている。
又一方、既に提案さ几でいるシェルアントチューブタイ
プの多管式による熱交換器は、第2図乃至第5図に示さ
几ろよ5に、横長い缶体J内に2組のU字形の伝熱管束
J2を並設して構成したものである。
即ち、被加熱流体の各出入111a、lbを4Iffi
えた横長い缶体内1の・l′i[11端部には、各収納
室2.:3及び熱交換室4を区分して形成する両保持叡
5a。
5bが設けら几ており、上記一方の収納室2内には、高
温流体の各流入口6及び各流出ロアを備えた各蒸気ヘッ
ダー8が設けられており、この各蒸気ヘッダー8内には
各流入蒸気室9及び各流出蒸気室10を各仕切板11で
区分して形成されている。
又、上記各蒸気ヘッダー8の各管寄板8aにはU字形の
各伝熱管束12か上記熱交換室4内をUターンして並設
さ2すると共に、上記各流入蒸気室9及び各流出蒸気室
10へ連通′1−るよ5にして設けろ几ている。
従って、上述した熱交換器は、高6情流体による蒸気を
各流入口6から各流入蒸気室9内に供給し、しかる後、
こitをU字形の各伝熱管束12−\供給して加熱1−
ると共に、予め、各人口1aから熱交換室4へ供給さ扛
た被加熱(低温)流体を上6己各伝熱管束12によって
熱交換して、こ扛を各出口】bから流出するよ5に1〜
、他方、熱交換して仕事を了えた上記各伝熱管束12内
の高温流体を各流出蒸気室10から各流出ロアへ1ai
r、出1−るようになっている。
特に、上述した熱交換器は、第3図乃至第5図に示され
るように、熱交換室4内の各伝熱・1)′束J2を四角
形をなす複数の支え板1311C引通して保持すると共
に、この各文え板13の両側を複数の支持1fB札、1
4で挾持するようにして固着し、さらに、この各支持部
材14の間に被加熱流体の流体流路16を形成する各1
2t4 c・板(シラウド)15が、溶接によって1t
11スiでさ才している。
従って、上記熱交換室4内に流入する被加熱(低温)流
体は、各囲い板15による流体流路16に案内されて上
記伝熱管束120間隙へ移送され、こ\で熱交換した後
、各出口1bから流出するようになっている。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、」二連した熱交換器は、各伝熱イ〒東】
2の高泥流体と被加熱流体との熱交換の効率の同士を図
るために、両支持部利14に固7’r’iさ21.た各
囲い版15で流体)jrJ路1(3を形成している関係
−1−υ1を体通路46を形成した各囲い板」5が上記
各伝熱tニス束」2がわを流几る被加熱流体によって加
N、cざ肚てiHl;、1)膨張して、第5図に示され
るように、和みを生じ−〔変形(座屈)1−て被加熱流
体の流7’Lを乱し、これに起因[2て、熱の交換効率
を低下ずろ」dそ7tかある。
即ち、第4図に示さ几るよ5K、上記囲い板15の四辺
A −B 、 B−C、C−J) 、 D−、Aは、支
持部材14に溶接により固着されており、上記支え板1
3を介して各伝熱管束120重、吊を支持する関係上、
上記各支持部材j4は、上記缶体」に固着させているか
ら、この各支持部イ」14は上記囲い板15の熱膨張を
拘束し、こ21. K起因して、この囲い板15か各伝
熱管束12の外がわに座屈して変形1′−る。この鳴合
、上記伝熱管束]2の外側に位置する各囲い板15と缶
体]の内周壁との間の流路は、流動抵抗が少いから、イ
レ加凸流体か)JII≠、;It、さオLぬ−よ匁高速
で゛前退するため、外かわ流路は、温度差ΔTを生じ、
熱交換効率の低下−と共Vこ、J: 7:L:各ν1」
い板15のに1す的変形を促進して第5図に示さ第1.
ろように、i■・みを生しアこ座屈して変ルし、胤路′
、IT妨げる4(、j’、の欠点かある。
〔発明の目的−1 本発明は、上述した欠点に解消1−ろために、各伝熱管
束の両側に立設された各文」、1部月に被加熱流体の流
体;1u路を形成する分W+lIシて形成さ才tた囲い
板を、間隙を存して展設し、上記各伝熱管体の流体通路
と伝熱ダ?7体の外がわの囲い板に位置する流体通路と
の各被加熱流体の温度差を低減して囲いオjiの熱膨張
差を小さくして囲い板の熱変形を低減[−で、熱の交換
効率の回、−ヒを図るようにしたことを目的とする熱交
換器を提供するものである。
〔発明のイ既吸〕
本発明は、横長い缶体の下部に被加熱流体の入「1を、
−り記缶体の上部にその出口を、そ1tそれ付設し、上
自己缶体の両一端I≦Isに各収納室及び熱交換室を区
分して形成する一対の保持板を設け、上記一方の収納案
内に高温流体の各流入1」及び各流出し1を備えた各蒸
気ヘッダーを設け、この6蒸うi、−+、ラグ−の管寄
せヘッダーにU字形の各伝熱管束を上記熱交換室にUタ
ーンするよ5にして並設し2、この熱交換室に位置1゛
る十記各伝ns ’1?束を複数の支え板で支持し、こ
の各支え板の両側を」二6己缶体の内壁VC固定した各
支持部拐で固h°1シ、この各支持部拐の間に流体J路
を形成1′ろ分割か2tだ1ノ■]い板を間隙を存して
展設して構成したものでよ)ろ。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の一実施例につい−〔説明す4)。
なお、本発明は、」二連した具体例と同−構成部拐には
、同じ符号を付して説明−3−る。
第2図及び第6図において、朴号1(よ、(11”iJ
Gい缶体であって、この缶体1の下部には、液加召g 
aij体の入口1aが、又、その上WttにはそのLL
j II ]、 bがそオ′シそ第1.付設さ7tてお
り、上記缶体1の両〜f:jil 7Xl(には、2i
’、’ 2 l*lに示さ2しるように、各収納室2,
3及び熱交(し18室4を区分して形成1−る両保持板
52゜51)が設けられており 上記一方の収納室2内
には、高)品流体(蒸気)の各流入Lj 6及び各流1
−旧−17を備えた各蒸気ヘッダー8か設げらオして、
J6つ、この各蒸気ヘッダー8には、各biG人蒸気呈
5)及び3 +1it;出蒸気室10が各仕l、IJ板
IJで区分して形成されている。又、上記各蒸気ヘッダ
ー8の各・1′i′を()!83Iには、U字形の各伝
熱γ′を東」2が上il[2j築父換γ4内をUターン
して並設さ2′シろと共に、上記各v1t:入蒸気室9
及び各流出蒸気室10へ〕車通I−ろよ5((して設け
ら几ている。
一方、上記゛熱交換室4内に位置1する各伝熱管束J2
には、四角形をなす複数の支え板13が設けら几ており
、この各支え板13の両側には、」―記缶体Jの内周壁
に固定された複数の支持部拐14が立設さ才している。
又、この各支持部材14との間には、第5図及び第6図
に示されるように、流体通路16を形成1′る分割さ九
た各17JJい板17か、間隙18を存して数句ボルト
のようプ、仁取(−j都拐によって固着ざ几ている。
従って、本発明による熱交換室4内Vこ流入する被加熱
(低温)流体は、各囲いsti、 (シラウド)17に
よる流体流路16に案内されて上記伝X(jビ1゛i・
東]2の間隙へ移送さ21.て%Iり交換して丘1.E
′汀11t)ヘイ1ifi:出すると共に、熱交換した
一部の、液加1社1〜流体1+’:I’−1J痛己囲い
glz 1.7と缶体1の内周壁との間に位置I゛る各
伝熱管体12の外がわ流路及び上記間隙1)(かf−0
)θ1■〕出した被加熱流体と共に合流して十Nl:;
各出Lllbへ流出するようになっているから、」二記
囲い也17の内外の温度差が低減さオtで、囲い板17
か熱膨張によって歪みを生じて変形するお七扛はな(な
り、被加熱流体の流扛が一様な流オ゛シとなり、熱の交
換効率の向上を図っている。
次((、本発明を0式によって説明−づ−る。
金ス・、4月利の中に温度差がイ」、じ1.:場合に発
生する、熱応力の太ぎさは、下記の式(])によって計
、i、’?:ざ几る。
σ−」−1釦△T ・・−・ (1) −2 イ1」シ、■骨よ旧制の縦弾性係並(K7n; ) で
に、す、αばt、ち1j・li/、張1系数、△T(ま
、イ1;1内盲Sに生じたjili’を度差(℃)、σ
1ば、発生する21譜応力(Kq/lpA )でk)イ
・。
メーカ、」−記%’:’+’(仰1牛係ejc E f
4、イイ科の(t:v JOl f(より異/工ろけオ
しども、當i!1714」近では、炭素ダ・j、lJi
:t、2 ] X ](1’ Kり会 イー1度であり
、 ;:j?ル)、ニリ士(イブ1く数αQづ:、1、
、.2 X IQ−” (”’/、、。℃)程度である
。△Tlt−5熱交換器の設計によって決定さ几ろもの
てル)るから(頓でのイ的イl:とることになる。従っ
て、」;1.己Δ′1゛の大きさとび10曲保全示すと
、第7図に/〕(さお2るグジフのように/疋る。
この場合、1枚の囲い板17内に生じる温度差△Tか、
150℃程度の場合、σ□= 20 KyAnA近に達
し、材料の降伏点に近い熱応力が発生することになる。
又、上記囲い板]7を上・下に分肖りした(1・゛。
造とし、1枚の囲い板17当りに発生ずる温度差△Tを
75℃程度に1甲えることによって、σ1を1OK、2
47程度に低減することができろ。これによって、応力
の発生に伴5熱的変形は7:l: < yよる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によ7’Lは、4r2 Jxい
缶体1の下部に被加熱流体の入口1;1を、上記イ:+
J(;I;: ]の上部にその出口11)を、そ1.そ
れ付設し、上記缶体】の両端部に各収納室2.;3及び
熱交換室4を区分して形成する一対の保持板、5 a 
、 51+を設げ、上記一方の収納室2内に高温流体の
各ワ1を人1]6及び各流出ロアを備えた各蒸気ヘッダ
ー8を設け、この各蒸気ヘッダー8の管′にjぜヘッダ
ー8aにU字形の各伝熱管束j2を上記熱交換室4KU
ターンするようにして並設し、この熱交換室4に位置−
「ろ上記各伝熱・13束12を複数の支え板1;3で支
持し、この各支え板13の両イFtllを上記缶体1の
内壁に固定[、た各支持部材14で固着し、この各支持
部拐14の間に流体通路16を形成する分割さ第1.た
囲い板17を間隙18を存して展tjχしているので、
囲い板]7の熱的変形を防止できろばかりでな(、被加
熱流体の流nが1す1わ2tないから、熱交換効率を向
−に′1〜ることかできろ。
【図面の簡単な説明】
第11ンjにr、従来の熱交換器の断面図、第2図は既
に提案されている熱交換器の断面図、第3図は、同−h
 tbx断面図、第4図は、上記熱交換器の作用を説明
1−ろための図−第5図は、第1I図中の釦円へ部を取
出して示す企[面図、第6図は、本発明によ2)熱交換
器の(断面図、第7図は、囲い板の温度差と熱応力との
関係を示′1−グラフである。 ■・・・缶体、4 爆ζ′〜交換室、5a、5b・・・
保持板、12・伝熱管束、13・・・支え板、14・・
支持郡月、16・・・流体通路、17・・・囲い板、1
8・・・間隙。 郊−1図 が2圏 茅、5@ か6図 杉Z図 △T(’C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 横長い缶体の下部に被加熱流体の入口を5上記缶体の上
    部にその出口をそれぞn付設し 上記缶体の両端部に各
    収納室及び熱交換室を区分して形成する一対の保持板を
    設け、上記i方の収納室内に高温流体の各流入口及び各
    流出口を備えた各蒸気へラダーを設け、この各蒸気ヘラ
    グーの管寄せへラダーにU字形の各伝熱管束を上記熱交
    換室にUターンするようにして並設し、この熱交換室(
    tこ位置する上記各伝熱管束を枚数の支え板で支持し、
    この各支え板の両側を上記缶体の内壁に固5i1した各
    支持部材で固着し、この各支持部材の間に流体通路を形
    成″[ろ分割さ2tた囲い板を間隙を存して展設したこ
    とを特徴と1−る熱交換ピ器
JP18228583A 1983-09-30 1983-09-30 熱交換器 Pending JPS6073293A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1019332A5 (nl) * 2010-05-11 2012-06-05 Atlas Copco Airpower Nv Warmtewisselaar.
JP2014157001A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器及びこれを備えたガスタービンプラント
KR102013645B1 (ko) * 2018-05-16 2019-10-21 주식회사 덴코 열교환기

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