JPS6334494A - 流下液膜式蒸発器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、例えば海水の表層と深層の温度差を利用し
て発電する如き低温度差発電プラント或いはヒートポン
プ等に用いられる流下液膜式蒸発器の改良に関する。

（従来の技術） 第４図に系統図を示して、低温度差発電プラントの概要
を説明する。高熱源の比較的高温の流体を蒸発器ａに導
き入れて５作動媒体（たとえばフロン等の低沸点媒体）
を加熱蒸発させ、この蒸発をタービンｂに導入して膨張
仕事をさせ、タービンｂを駆動させる。このタービンｂ
の駆動により発電機Ｃを回転させ、発電する。このター
ビンｂで膨張した排出蒸気は、凝縮器ｄにて、低熱源の
比較的低温の流体により凝縮され、一旦タンクｅに貯溜
される。この貯留された凝縮液は、循環ポンプｆによっ
て再び蒸発器ａに戻されるようになっている。そして、
前記蒸発器ａからの蒸発量は、常に一定に保持され１発
電機Ｃの負荷変動に対しては、タービンバイパス弁ｇを
開閉することによりタービンｂの駆動力を調節する。

第５図にヒートポンプの系統図を示し、概要を説明する
。工場の排熱等の比較的低温の熱源（温排水等）から流
体を蒸発器りに導き入れて、作動媒体を加熱蒸発させ、
その蒸気を、圧縮機ｉへ供給し昇圧、昇温し、凝縮器ｊ
にて凝縮することに蒸発器りに再び戻される。

従来、この種の低温度差発電プラント及びヒートポンプ
の蒸発器は１作動媒体側（蒸発側）の熱伝達性能が悪く
、大型化する傾向にある。そこで、作動媒体側の伝熱促
進を行ないコンパクト化を図っているが、それは、すべ
て核沸騰による伝熱促進であり、満液式の蒸発器つまり
横型蒸発器に限られている。しかし、プラント全体のス
ペース及びヒートポンプ設置スペースを考慮に入れると
蒸発器は縦型の方が望ましい。

縦型蒸発器としては縦型流下液膜式蒸発器が考えられる
。しかし縦型流下液膜式蒸発器では、作動媒体側（蒸発
側）の熱伝達機構が、膜状凝縮の熱伝達機構と似ており
、核沸騰による伝熱促進は不可能である。そこで、膜状
凝縮の伝熱促進管を使用して、伝熱促進を行ない、約４
倍径度の促進率を得ているのが実状である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記膜状凝縮を行う伝熱促進管には種々のものがあるが
、縦型流下液膜式蒸発器に用いられるのは、第６図に示
したように、外周部長手方向に多くの溝を形成されたフ
ルーテッド管Ｑである。このフルーテッド管Ｑを用いた
場合、第７図に示すように外周部を液膜ｍが流下する間
に流下方向に垂直な横波を生じ、その際表面張力の作用
により液膜ｍは溝の頂部（ｃｒｅｓｔ）　ｎを跨いで隣
接する溝の液膜と連なるようになる。このように溝の頂
部ｎに液膜が間欠的に形成されつつ流下する結果、蒸発
が起こり易く熱伝達性能が向上することとなる。

ところが、かかるフルーテッド管では長手方向に液膜が
流下するのに伴い随時蒸発が進行し、下方に至るにつれ
て液膜が薄くなってしまう、したがって伝熱管下部にお
いてもその表面が乾燥してしまわないようにするには、
相当な流下量が必要であるが、逆に流下量が多くなると
伝熱管上部で液膜が厚くなりすぎ、伝熱促進の十分な効
果を期待できなくなる。つまり、フルーテッド管を用い
ても長手方向に一様な熱伝達促進が行われるわけではな
い。

本発明は伝熱管の長手方向に一様な蒸発熱伝達を行うこ
とのできる流下液膜式蒸発器を得ることを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、垂直に配設された伝熱管の外周に挿通された
リング状の絶縁スペーサと、該絶縁スペーサに設けられ
た伝熱管長手方向の流体分配孔と、前記伝熱管の外周に
対峙され前記絶縁スペーサに挿通された線状電極とを備
えた流下液膜式蒸発器である。

（作　用） 上記の構成において、伝熱管の周囲に対峙された線状電
極に高電圧を印加しつつ伝熱管外周面に沿って液膜を流
下させると、液膜は線状電極側に吸引され、この結果伝
熱管の表面における液膜が行して表面が乾燥するが、適
宜の位置に設けられた絶縁スペーサにより、線状電極に
吸引された流下液を流体分配孔を介して再び伝熱管表面
に導くようにし、ひき続き蒸発を行わしめるようにする
。

このように、本発明によれば、流下する液を線状電極側
に吸引しつつ蒸発を行わせ、適宜の位置に設けた絶縁ス
ペーサにより吸引された液を再び１〜数ケ所その長さと
液の量に応じて設けることで、伝熱管表面の液膜を長手
方向に薄くして一様な蒸発を行わせることができること
となる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、垂直に設置さ
れた平滑な伝熱管１の外周にはリング状の絶縁スペーサ
２が挿通して固定され、この絶縁スペーサ２に上記伝熱
管１の表面から等距離の位置に対峙して配設された多数
の線状電極３が挿通されている。また絶縁スペーサ２に
は伝熱管１の長手方向に液体分配孔４が線状電極３と互
い違いになるよう伝熱管１と対向して設けられている。

しかして、伝熱管１内部に加熱媒体を供給しさらに各線
状電極３に高電圧を印加しつつ伝熱管１の上部よりその
表面に沿うよう蒸発させる流体を流下させると、第２図
に示すように、伝熱管１の表面を流下する液膜５は線状
電極３に引き寄せられ、その結果この線状電極３に対向
しない部分の液膜５は薄い層になってこの部分は極めて
蒸発し易くなる。

この状態で液膜５は伝熱管１の長手方向下方へ流下する
が、流下するに伴い上記線状電極３に対向しない部分の
液膜は急激に蒸発し、ついにはこの部分は乾燥し、流下
液は伝熱管１と線状電極３に挾まれた領域のみを流下す
ることとなる。このように乾燥部分が現れ始める部位に
は、第３図に示すように、絶縁スペーサ２が介挿されて
おり、上記伝熱管１と線状電極３に狭まれた領域や線状
電極３自体に沿って流下した流下液は、絶縁スペーサ２
の上面でその流れを阻止され、この絶縁スペーサ２に設
けられた流体分配孔４へ導かれて再び伝熱管１の表面に
沿った液膜としてひき続き下方へ流下することとなる。

このとき、流体分配孔４が線状電極３と対向しない部位
に開口していると、蒸発を促進するにはより効果的であ
る。

上記絶縁スペーサ２の流体分配孔４から流出した流下液
は、前述の場合と同様に、一部が線状電極３に引き寄せ
られる結果、残りの線状電極３に対向しない部分の液膜
が薄い層となり、蒸発を促進されることとなる。

なお、伝熱管１の長さや径、流体の量等に応じ、絶縁ス
ペーサ２を管の長手方向に離間して複数個設けるように
すれば、蒸発効率を最大限に高めることができる。また
流体分配孔４の数や位置についても、流量に応じて適宜
設定すれば性能を向上することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は伝熱管に線状電極を対峙し
たうえ、流体分配孔を備えた絶縁スペーサを介挿したも
のであるから、本発明によれば、流下する液の膜厚の薄
い部分を管の長手方向に均等に発生させることができ、
蒸発熱伝達率を向上して蒸発効率を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る流下液膜式蒸発器の要
部を示す斜視図、第２図は液膜が線状電極３に吸引され
る様子を示す図、第３図は絶縁スペーサにより流下液が
分配される様子を示す図、第４図は低温度差発電プラン
トの系統図、第５図はヒートポンプの系統図、第６図は
フルーデッド管の概略を示すもので、第６図（ａ）は断
面図、第６図（ｂ）は正面図、第７図はフルーテッド管
の作用を説明する図である。 １・・・伝熱管、　　　　２・・・絶縁スペーサ、３・
・・線状電極、　　　４・・・流体分配孔、５・・・液
膜 代理人　弁理士　　則　近　憲　体 向　　三俣弘文 第　　１　　図 第　　２　図 第３図 第４図 第　　５　図 ＜ｂ＞ 第　　６　図 第　　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 垂直に配設された伝熱管の外周に挿通されたリング状の
   絶縁スペーサと、該絶縁スペーサに設けられた伝熱管長
   手方向の流体分配孔と、前記伝熱管の外周に対峙され前
   記絶縁スペーサに挿通された線状電極とを備えた流下液
   膜式蒸発器。