JPS61276603A - ボイラ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立形蒸発管の管径を大径ならしめ加熱部の流体
の不安定流を防止する比めに、加熱部横断面の少なくと
も１個所を積極的に非加熱面になるようにボイラの流れ
方向に連続して大径管内に上昇流安定用仕切板（以下単
に仕切板という）を設は比ボイラに関するものである。

〔従来の技術〕

従来のボイラ特に多管式貫流ボイラは直径数１Ｏｎ’ｆ
ｉ以下の多数の小径管を垂直に配し、上下ヘッダーで小
径管を集合させ、下部ヘッダーに給水し、上部ヘッダー
から蒸気を取出す多管式貫流構造のものが一般的である
。

しかしながら従来の多管式貫流ボイラは多数の小径管を
加熱貫流部としているため、設計上缶水管の吸収熱量を
一定にすることが著しく困難で不可能に近く、吸収熱量
が大なる水管では発生気泡が大なるため管内水位が激し
く盛シ上り、上部にキャリオーバを惹き起したシ、吸収
熱量が小なる水管では管内水位が低く、水管上部にオー
バーヒート、腐食や、スケールの析出などの多くのトラ
ブルを惹起し、さらに水管の吸収熱量の差が甚しいとき
＃′ｉ総ての水管が加熱上昇管とならず、下降流を惹起
する水管が任意に発生するため蒸気の乾き度の低下、上
記の種々なトラブルのため安全の面で種々な不都合を生
じた。

さらに多数の小径管で構成する貫流ボイラは取扱者に対
して極めて注意深い操作と水処理を要求しなからボイラ
の寿命が短かいという基本的な欠点があり、その上耐圧
部が複雑であるためこの点からも安全性に問題があった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような多数の小径管を加熱貫流部として使用する
従来のボイラの種々な不都合や欠点の之めに多数の小径
管に代えて加熱部に小数のまたは単数の大径管をそのま
ま使用すると、大径管は燃焼ガスとの管外熱伝達率が低
い几めその結果必要伝熱面積が大きくなシすぎて長大に
なり、経済性を損うほか管内の沸騰現象が複雑で後記の
ような安定な二相上昇流が得られず、オーバーヒート等
の危険性があるという欠点があつｔ。

また１個の垂直小径管の一様加熱における沸騰２相流現
象については、下部よシ上部にかけて沸騰気泡は合体成
長して順次気泡流→スラグ流→７０ス流というフローパ
ターンに移行し、全体として安定した上昇流が形成され
る、ところが管の直径が数１０ｍｍ例えば５０ｍｍ程度
を越える大径管の場合、気泡含有率が増加しても水管内
径を覆うまでに気泡が合体成長せずして２相流のフロー
パターンとしての明確な位置づけがなされない複雑な流
動現象となる。

このような現象から大径管になるほど沸騰は管内という
よりはむしろプール沸騰の様相を呈し、−個の水管内で
上昇、流と下降流が同時にあるいは交互に現れるという
、あたかも不安定な流れと判断されるような流動が見ら
れるようになり、さらにこの現象がひどくなると伝熱面
の一部に気泡塊が停滞し、バーナから強烈な加熱を受け
ている水管にあってはオーバーヒート等の事故につなが
るような問題点がある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者等はボイラ特にボイラの大径管におけるフロー
パターンの基礎的研究から大径管内に少なくとも１個が
非加熱流路となるように上昇流安定用仕切板を設けるこ
とによって上記大径管における上昇流路と下降流路とを
分けることが可能となり、不安定流に基づくトラブルを
完全に防止し得ることを見出し、本発明を完成するに至
ったもので、本発明は単数又は複数の立形蒸発管（好ま
しくは立形垂直蒸発管）からなるボイラにおいて、立形
蒸発管を管径数１０　ｒｒｍ好ましくケ５０ｍｒ１１以
上の大径管となし、上方端部又は上下端部を除く加熱線
横断面の少なくとも１個は仕切板によって仕切られた全
壁を非加熱部となし、他の仕切板は少なくとも全壁の一
面が加熱面になるように流れ方向に連続して流路を構成
する複数個の仕切板を立形蒸発管内に挿入配設してなる
ボイラを提供するものである。

本発明によって大径管内の各流路は小径管の集合となし
、上昇流と下降流とが完全に区別されているか故に加熱
部に安定し念上昇流が得られる。

加熱貫流部横断面の仕切り方は種々あるが上昇流路の場
合、各流路断面の加熱面の長さ轟りの断面積、あるいは
断面積当りの蒸気流量（あるいは入熱量）′ｔたは各断
面の加熱面の長さが同じ場合は当該断面の水力直径の何
れかがほぼ同じ値になるようにするのがよい。

なおこの場合各流路の水力直径が５０ｒｆｆｎ以下にな
るのが望ましい。

これは各流路の水力直径が同じ値であれば形状が変って
も流体力学的には相似性であるために、如何なる形状で
もその直径で同じ負荷の管に相当して流動が均一になる
ためである。

とじて表わされる。

さらに本発明においては大径蒸発管は仕切られた各流路
を連通ずるため最下部の給水口と最上部の蒸気室とけ上
昇並びに下降流仕切板を削除する必要があり、従来の小
径管のみの場合のような蒸気集合管や給水分配管が不要
となる。

なお仕切板は相当直径を小ならしめるものであるが同一
断面形状で流れ方向に捩りを加えることになり乱流を促
進して伝熱率を上昇せしめ、さらに仕切板を水管内面と
堅固に固定をして、インナーフィンチューブとして伝熱
面を拡大増加して伝熱量を増加せしめ、共にボイラの伝
熱性能を一段と向上せしめる効果を奏する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の断面図を示すもので、内径
１００ｒｒＩＩｌｒ１程度の１個の大径管（１）が垂直
に立設され、下部けＪ形に曲げられ、下部の一端は非加
熱となしｔものである。大径管は下端がＪ型に曲げられ
ない垂直管の場合でも同様である０ 大径管＋１）の加熱部（２）は垂直管部のほぼ全域であ
り、ここでは第２、第３図に示す非加熱流路−を備え几
９個（第２図）乃至５個（第３図）七仕切るための仕切
板（４）が立設されている。

給水は下部Ｊ膨曲管部で予熱され、各加熱流路に分配さ
れて加熱上昇し、一部飽和水は非加熱流路にそって下降
し、不安定流になることを防止する。

本発明は少なくとも１個が非加熱流路となる仕切板で構
成されておれば、仕切りの態様は第２図又は第３図に限
定されるものではない。

〔発明の効果〕

本発明は従来の多管ボイラのように多数の小径管で構成
されるのではなく、少数又は単数の大径管で構成されて
いるため、設計上水管の吸収熱量を極めて容易に一定に
することが可能であり、特に大径管に仕切板を設けて、
少なくとも１個は非加熱流路になるように構成されてい
るが故に多数の小径管からなるボイラに見られるような
キャリオーバー、オーバーヒート、腐食やスケールの析
出などがなく、かつ１個の大径管では達成できなかった
管内の沸騰現象が簡単になシ、一段と安定した上昇流が
得られ、オ＋＋＋　バービートなどの危険性が皆無であ
り、さらに耐圧部が極めてシンプルとなり、全体として
小型省スペースが達成される。

しかも従来の多管式ボイラでは得られない低コスト、安
全性及び長寿命が達成され、経済性が著しく大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部縦断面図、第２図、第
３図は第１図の仕切板のそれぞれ一実施例の横断面図を
示す。 １　大径管 ２　加熱部 ３　蒸気室 ４　仕切板 ６　給水管 ７　給水ポンプ ８　バーナ ９　空気押込みファン １０　　燃焼管 稔　燃焼室 口　排ガスダクト １９　　蒸気管 加　非加熱流路 手続補正書 昭和６０年７月２０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　単数又は複数の立形蒸発管からなるボイラにおいて
   、立形蒸発管を管径が数１０ｍｍ以上の大径管となし、
   上方端部又は上下端部を除く加熱部横断面の少なくとも
   １個は上昇流安定用仕切板（以下単に仕切板という）に
   よつて仕切られた全壁を非加熱部となし、他の仕切板に
   によつて仕切られた部分は少なくとも全壁の一面が加熱
   面となるよう連続して流路を構成する複数個の部分に仕
   切る仕切板を立型蒸発管内に挿入配設してなるボイラ。 ２　立型仕切板に同一横断面形状で流れ方向に捩りを与
   えた特許請求の範囲第１項記載のボイラ。