JPS6284298A - 熱交換器のバツフル板構造 - Google Patents

熱交換器のバツフル板構造

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JPS6284298A
JPS6284298A JP22185185A JP22185185A JPS6284298A JP S6284298 A JPS6284298 A JP S6284298A JP 22185185 A JP22185185 A JP 22185185A JP 22185185 A JP22185185 A JP 22185185A JP S6284298 A JPS6284298 A JP S6284298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
baffle plate
peripheral edge
heat exchanger
tube
tube bundle
Prior art date
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Pending
Application number
JP22185185A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Toda
幹雄 戸田
Masako Kishida
岸田 雅子
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Atomic Power Industries Inc filed Critical Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Priority to JP22185185A priority Critical patent/JPS6284298A/ja
Publication of JPS6284298A publication Critical patent/JPS6284298A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
    • 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
    • F28D7/16Heat-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 being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163Heat-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 being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1669Heat-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 being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (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】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば液体金属冷却高速増殖炉のような原子
炉用として使用する中間熱交換器に関し、特に熱交換器
内の胴側流体の流れを一様に分布させるためのバッフル
板構造に関するものである。
し従来の技術] 第4図は、液体金属冷却高速増殖炉用の従来の中間熱交
換器を示しており、第5図は、第4図の熱交換器内に設
けられたバッフル板構造の詳細を示している。
第4図において、熱交換領域(管束部)13における胴
側流体は二次冷却系ナトリウムであり、二次冷却系入口
ノズル1から熱交換器内に流入し、下降管2内を流下し
、該下降管2の下端部で直角に流れが変わって管束部流
入口3より管束部13内に流入する。管束部13におい
て、胴側流体は、上昇しながら管側流体である一次冷却
系ナトリウムと伝熱管8を介して熱交換を行う。熱交換
後、管束部13の出口部5を経て管束部13から流出し
、上昇管6を通って二次冷却系出口ノズル7から熱交換
器外に出る。
胴側流体は以上のような流況となっているため、特に管
束部流入口3の近辺においては、下降管2内を流下して
きた胴側流体が流入口3で流れの向きを変え管束部13
内を上昇するため、偏流も生じ易くなり、管束部13に
おける伝熱特性にも影響が現れる。
そのため、偏流対策として、管束部流入口3の近傍に、
第5図に示すように多数のフローホール、即ち流路孔4
aを有する平らな環状の入口バッフル板4を設けて、こ
れにより胴側流体を整流した後、管束部13内を上昇さ
せるようにしている。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、第5図に示す従来の平らなバッフル板4では管
束部流入口近辺の胴側流体の流況を充分に整流させるこ
とができないため、管束部下端部(流入口近辺)の半径
方向温度分布が管束部外側に向かって大きく上昇勾配と
なったり、また、管束部下端部の外側で胴側流体がスタ
グナント (よどみ)層11となってしまう現象が生じ
る。そのため、伝熱特性が低下しなり、管束部半径方向
における大きな伝熱管温度分布の発生により伝熱管の座
屈荷重が増大するという問題点があった。
従って、本発明は、かかる問題点を解決する熱交換器の
バッフル板構造を提供することを目的とするものである
[問題点を解決するための手段] この目的から、本発明に係るバッフル板構造は、垂直に
配設される胴部と、該胴部内の下方部を横断して延び、
該胴部内を上方の熱交換領域及び下方の一次冷却材プレ
ナムを仕切る管板と、該管板の上方の前記熱交換領域か
ら該管板中に少なくとも一端が延び、該管板の下方の前
記一次冷却材プレナムに連通し、内部を一次冷却材が流
れる伝熱管の管束と、前記熱交換領域内の実質的に中央
を軸方向の下方に延び、前記管板の上面近くに前記熱交
換領域への二次冷却材の流入口を有する下降管とを備え
た熱交換器において、前記下降管と前記胴部との間に配
設された流路孔付きの環状バッフル板を備え、該バック
ル板は、該バックル板の内側周縁部が前記下降管の管束
部流入口及び該バッフル板の外側周縁部よりも上方に位
置すると共に、該内側及び外側周縁部間の部分が内側周
縁部から外側周縁部に向かって徐々に前記管板に接近し
ているものである。
[作用] 本発明によるバッフル板構造を有する熱交換器において
は、胴側流体が管束部流入口より管束部に流入し、バッ
フル板に沿って流れて行く、バッフル板には流路孔が設
けられているために、胴側流体の一部は流路孔を通って
管束部を上昇し、一部はバッフル板に沿って外側に流れ
るが、その際、本発明に従って上述の形状を有するバッ
フル板の作用により、胴側流体は、可能な限り半径方向
流量が均一になるように整流されると同時に、従来生じ
ていた管束部外側のスタグナント層が減少する。
[実施例] 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。
第1図は本発明によるバッフル板構造を備えた熱交換器
を示すもので、この熱交換器は従来のものと同様に、垂
直に配設される胴部12と、該胴部12内の下方部を横
断して延び、該胴部12内を上方の熱交換領域(管束部
)13及び下方の一次冷却材プレナム14に仕切る下部
管板15と、該管板15の上方の前記管束部13から該
管板15中に少なくとも一端が延び、該管板15の下方
の前記一次冷却材プレナム14に連通し、内部を一次冷
却材(Ha)が流れる伝熱管8から構成される管束16
と、前記管束部13内の実質的に中央を軸方向の下方に
延び、前記管板15の上面近くに前記管束部13/\の
二次冷却材の流入口3を有する下降管2とを有する。
下降管2の上端部は胴部12の外に突出して二次冷却系
入口ノズル1となっており、液体ナトリウムHaのよう
な二次冷却材は矢印で示すように入口ノズル1から入っ
て下降管2内を流下し、下端部の流入口3から管束部、
即ち熱交換領域13に流入する。胴部12内には上部管
板10が設けられており、該管板10が胴部12と協働
して一次冷却材入ロプレナム17を画成している。伝熱
管8の一端は出口プレナム14に連通し、他端は入口プ
レナム17に連通ずる。胴部12には、入口プレナム1
7に連通ずるように一次冷却材入ロ開ロ18が形成され
ており、一次冷却材ナトリウムHaは、この間口18か
ら入口プレナム17に入り、伝熱管8内を貫流して出口
プレナム14に至る。一次冷却材ナトリウムは、伝熱管
8の貫流時に管束部13内の二次冷却材ナトリウムと熱
交換しぞ、この二次冷却材を加熱する。
上部管板10からは適数本のタイロッド9が垂下してお
り、該タイロッド9の下端に、多数の流路孔4aを有す
るバッフル板4が支持されている。下降管2と同心に上
部管板10から上方に延びているのは上昇管6であり、
該上昇管6の下端部は管束部13に開口していて管束部
用口部5を画成し、上端部は胴部12の外に突出して二
次冷却材の出口ノズル7となっている。二次冷却材は前
述したように流入口3から管束部13に流入し、バッフ
ル板4の流路孔4aを経て上方に流れる。その間に一次
冷却材によって加熱された二次冷却材は、出口部5を経
て管束部13から流出し、上昇管6内を上方に流れ、出
口ノズル7から熱交換器外に出る。
本発明によれば、バッフル板4は、その右側半分を断面
で示す第2図から諒解されるように、はぼ双曲面状に作
られており、該バッフル板4の内側周縁部4bが下降管
2の流入口3及び該バッフル板4の外側周縁部4cより
も上方に位置すると共に、該内側及び外側周縁部4b、
4c間のバッフル板部分が内側周縁部4bから外側周縁
部4Cに向かって徐々に前記下部管板15に接近してい
る。
バッフル板4の下面は、管板15の内径をRin、管板
15の上面を基準とした管束部流入口3の最上部までの
高さをHin、管板15上の任意の位置の半径をR1半
径Rの位置におけるバッフル板4と管板上面との間の軸
方向隙間をHとするとき、胴側の半径方向流路断面(半
径方向流量)が均一となるように、 2πRin・Hin=2πR−H の関係を満足するように決め、バッフル板4の下面が双
曲面の形状を有するように形成するのが好ましい。しか
し、バックル板4はこのような形状に限定されるもので
はなく、例えば、円錐面のような形状のものにしてもよ
い。
また、図示はしないが、バッフル板4は、スタグナント
低減効果を高めるために、そこに穿設される流路孔4a
を、半径方向に沿って大きさを変化させるか、或は流路
孔4aの分布密度を変化させるか、或はその双方により
、管束部の内側から外側に行くに従って大きくなる開口
率を有するように形成されるのが好ましい。
本発明によるバッフル板構造の実施例は以上のような構
成を有するので、胴側流体が管束部流入口3より管束部
13に流入し、バッフル板4に沿って流れて行く、バッ
フル板4には流路孔4aが設けられているために、胴側
流体の一部は流路孔4aを通って管束部13を上昇し、
一部はバッフル板4に沿って外側に流れるが、その際、
上述した形状を有するバッフル板4の作用によって、可
能な限り半径方向流量が均一になるように整流されると
同時に、従来生じていた管束部外側のスタグナント層1
1(第5図)が減少する。
[発明の効果] 従来のバッフル板では、半径方向の胴側流路断面が外側
に行くに従って増大するため、胴側流量が減少すること
により熱交換量が低下し、第3図に示すように、管束部
下端部く管束部流入口近辺)において半径方向に上昇勾
配の温度分布が生じるが、本発明に従って構成されたバ
ッフル板を用いることによって、半径方向の胴側流量が
管束部内側から外側まで均一になるように整流されるの
で、管束部外側のスタグナント層が減少し、また、管束
部外側の熱交換量の低下を抑えることになり、第3図か
ら諒解されるように、管束部外側での温度上昇を従来の
ΔT、からΔT2に低減させることができる。
そのため、伝熱特性が向上するので、熱交換器の小型化
をはかることができるだけでなく、伝熱管の座屈荷重の
低減を実現することができる。即ち、伝熱管に温度差が
半径方向で生じると、内側、外側伝熱管の熱膨張量に差
が生じるため、熱膨張量の多い外側伝熱管には固定端で
ある管板から圧縮荷重(座屈荷重)が働くが、本発明で
は前述したように伝熱管の半径方向温度差が従来のΔT
1から八T2に減少するので、座屈荷重を低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるバッフル板構造を備えている熱交
換器の縦断面図1、第2図は第1図のバックル板構造近
辺を示す詳細断面図、第3図は本発明と従来の場合の伝
熱管温度変化を示すグラフ、第4図は従来のバックル板
を備えた熱交換器の縦断面図、第5図は第4図のバッフ
ル板構造近辺を示す詳細断面図である。 2・・・下降管       3・・・管束部流入口4
・・・バッフル板     4a・・・流路孔4b・・
・内側周縁部     4c・・・外側周縁部8・・・
伝熱管       12・・・胴部13・・・熱交換
領域(管束部)15・・・管板14・・・一次冷却材プ
レナム 16・・・管束出願人  三菱原子カニ業株式
会社 第2図 第3図  o−−−−−o管側(1y、系Nol温度第
5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 垂直に配設される胴部と、該胴部内の下方部を横断して
    延び、該胴部内を上方の熱交換領域及び下方の一次冷却
    材プレナムに仕切る管板と、該管板の上方の前記熱交換
    領域から該管板中に少なくとも一端が延び、該管板の下
    方の前記一次冷却材プレナムに連通し、内部を一次冷却
    材が流れる伝熱管の管束と、前記熱交換領域内の実質的
    に中央を軸方向の下方に延び、前記管板の上面近くに前
    記熱交換領域への二次冷却材の管束部流入口を有する下
    降管とを備えた熱交換器のバッフル板構造であって、前
    記下降管と前記胴部との間に配設された流路孔付きの環
    状バッフル板を備え、該バッフル板は、該バッフル板の
    内側周縁部が前記下降管の管束部流入口及び該バッフル
    板の外側周縁部よりも上方に位置すると共に、該内側及
    び外側周縁部間の部分が内側周縁部から外側周縁部に向
    かつて徐々に前記管板に接近している熱交換器のバッフ
    ル板構造。
JP22185185A 1985-10-07 1985-10-07 熱交換器のバツフル板構造 Pending JPS6284298A (ja)

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JPS6284298A true JPS6284298A (ja) 1987-04-17

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ID=16773178

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023136765A1 (en) * 2022-01-14 2023-07-20 Valmet Ab A vertical-tube thermosyphon evaporator

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