JPS6354594A - 熱交換器の非凝縮性ガス分離方法 - 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〉 この発明は熱交換器の内部で発生しかつ貯溜する非凝縮
ガスを除去する方法に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 熱交換装置を蒸発管群と凝縮管群とを接続して単一の密
封容器としたものの内部には装置の運転時間の経過と共
に空気、水素等の非凝縮ガスが貯溜し、熱移送効率をい
もぢるしく阻害することとなる。

いま−例として鉄の管を使用する装置に水を作動液体と
して封入して運転した場合を考えてみる。その場合下式
の反応によりＨを発生する。

このＨ２は凝縮熱伝達率を著るしく低下させるものであ
る。

第１図は横軸に非凝縮ガスの濃度をとり縦軸に熱移送効
率ηをとり、ＡとＢ（水）の二つの液体について発明者
等が行なった実験の結果を示すものである。水を作動液
としたＢの曲線において蒸気中に含まれる非凝縮ガス（
Ｈ２）が１１０００ｐｐを超すときはηが急速に下るこ
とが確められた。

即ち非凝縮ガスを容易かつ確実に除去できる装置の提案
は強く要望されるところである。

〈発明の目的〉 この発明は非凝縮ガスを密封された熱交換器から容易に
除去することができる方法を提案することを目的とする
。

〈手段の概要〉 この発明は蒸発管群と凝縮管群を夫々の北部ヘッダ相互
にかつ下部ヘッダ相互に管路接続し熱交換させるものを
、前記凝縮管群を第１の凝縮管群とし、その位置する低
湿ガスダクト４内に更に第２の一以上の凝縮管を設け、
蒸発管群の上部ヘッダと第２の凝縮管を接続する管路を
設は作動媒体の蒸気流れと凝縮液の流れを相互に向流と
して非凝縮ガスを効果的に分離し、この第２の凝縮管と
上端に非凝縮ガスを集めそのガスを排出するようにして
熱交換器から非凝縮ガスを除去する方法である。

〈実施例〉 この発明を以下図面により説明する。第２図はこの発明
の一実施例を示す装置の正面図である。（なお理解を容
易にするために第２図の斜視図を参考図１として添付し
て示す。）夫々」１下のヘッダを一以上の伝熱管で接続
構成した蒸発管群１（作動媒体蒸発手段）は高温ガスダ
クト２内に位置し、凝縮管群３（作動媒体凝縮手段）は
低温ガスダクト４内に位置し、上部ヘッダ１ｂ（蒸気出
口部）と３’ｂ＜蒸気入口部）どうしは管路５（蒸気連
通手段）で接続され、下部ヘッダｉ　ａ　（凝縮液入口
部）と３ａ（凝縮液出口部）どうしは管路６（凝縮液連
通手段）で接続される。作動液（作動媒体２例えば水）
は管路７より弁８を経由して下部ヘッダ１ａに供給され
、熱交換器内の非凝縮性ガスは上部ヘッダ３ｂに接続す
る管路の弁９を経由して装置外に排出される。この場合
において管路５より分岐する管路１０に弁１１を設け、
この管路１０を管内において気液が向流する一以上のヒ
ートバイブ１２（第２の作動媒体凝縮手段）の下部ヘッ
ダ１２ａ（一端部）に接続する。またこの第２の凝縮管
用の下部ヘッダ１２ａの最低位置にあるノズルに接続す
る管路１３には弁１４を設け、この管路１３を下部ヘッ
ダ１ａ又は管路６に接続する。ヒートパイプ１゜２（第
２の凝縮管）は通常の伝熱管に作動液を封入したものに
よって形成してもよい。

なおヒートバイブ群にして複数本の伝熱管とと下ヘッダ
で構成してもよいが凝縮管群との伝熱面積の関係におい
てヒートパイプを単管とする場合を含むものである。こ
の場合において、下部ヘッダ１２ａはヒートバイブ下端
部を言い、上部ヘッダ１２ｂ（他端部）とはヒートバイ
ブ上端部ということとなる。とのヒートパイプ群１２の
上部ヘッダ１．２ｂには管路１５を接続し、弁１６ａ。

ガス溜１７．弁１６１）の順にこの管路１５内に位置さ
せる。なお、ガス溜は設けないで管１５内をガス貯溜部
としてもよい。

このような装置において、作動液を水とすれば蒸発管群
１内の水は高温ガスの保有熱を得て水蒸気となる。水蒸
気は北部ヘッダ］、Ｊ管路５を経て上部ヘッダ３ｂに入
り、第１の凝縮管としての凝縮管群３内を降下し乍ら凝
縮する。

水蒸気は下部ヘッダ３ａに至る迄に順次凝縮し、最終的
には全ての水蒸気が水となり、この際の凝縮潜熱を低温
ガスに放出することになる。この結果、高温ガスの保有
熱を低温ガスに移送する訳である。水は下部ヘッダ３ａ
に集められ管路６を経て再び下部ヘッダ１ａを介して蒸
発管群１に入り、前述の作動を繰り返す。

、一方、蒸発管群１で発生した水蒸気の一部は管路５よ
り分岐された管路１０を通って下部ヘッダ１．２ａに入
り、第２の凝縮管としてのヒートバイブ１２内をと昇し
乍ら凝縮する。凝縮した水はヒートパイプ群に管内面上
を重力降下し、下部ヘッダ１２＆に入り管路１３を通っ
て管路６に入り凝縮管群３で凝縮した水と合流する。こ
の結果ヒートバイブ管１２の管内では蒸気１ま上昇流、
水は下降流となり相互に向流となるので水の中に溶存し
ていた非凝縮性ガス（Ｈ２）が効果的に水蒸気流より分
離され上部ヘッダ１．２ｂに溜る。

実験の結果によれば非凝縮ガスの除去のために設けたヒ
ートバイブ群の伝熱面積は凝縮管群３の伝熱面積のほぼ
・眉荀−にすることで充分な効果を奏することが確めら
れた。

つぎにこの非凝縮ガスを抜き出す方法を示す。

第３図の装置において、非凝縮ガスがヒートバイブ１２
の上部ヘッダ１．２ｂ及びガス溜１７に溜ると（弁１．
６ａは通常開である）この両者間に温度差が少くなる。

ｆＪ［Ｊもこの部で蒸気の凝縮が行なわの信号は制御箱
１８に伝えられる。またガス溜］７内のガスはガス分析
装置１９に送られその非凝縮力ス（例えばＨ２）の濃度
が測定され、それが１１０００ｐｐをこすときは同様に
して制御箱１８に信号が送られる。この二つの信号（２
］、ａ。

２１、ｂ）（２２）を制御箱内のコンピュータの記憶デ
ータと対比判断され、弁１．６ａは閉、弁１６ｂ１１開
とし、ガス溜１７内のガスは吸引され（図示しないポン
プにより）装置外に排出される。排出が終れば弁１６ｂ
は閉、弁１．６ａは開とされる。

ヒートバイブへは作動液蒸気が弁１１．管路１−０を経
由し導入され、凝縮液は管路１３．弁１４を経由し管路
６より下部へラダ１ａに戻される。

〈効果〉 この発明を実施することにより適量の作動液の蒸気と共
に非凝縮ガスはヒートバイブに抽出され排除され、熱移
送は効率良く行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱移送効率と蒸気中の非凝縮ガス濃度の関係を
示す線図、第２図はこの発明の一実施例にかかる装置の
構造を示す正面図、第３図はこの発明にかかる非凝縮ガ
スを除去する装置とその制御手段を含むものの構造を示
す図面である。 １・・・・・・蒸発管群 １ａ・・・・・・下部ヘッダ（凝縮液入口部）１ｂ・・
・・・・上部ヘッダ（蒸気出口部）３・・・・・・凝縮
管群（作動媒体凝縮手段）３ａ・・・・・・下部ヘッダ
（凝縮液出口部）３ｂ・・・・・何二部ヘッダ（蒸気入
口部）５・・・・・・管路（蒸気連通手段） ６・・・・・・管路（凝縮液連通手段）７、１．０．１
３．１．５・・・・・・管路８、１１．１．４．、　］
、６ａ、　１６ｂ・−＝−・弁１２・・・・・・ヒート
バイブ（第２の作動媒体凝縮手段） １２ａ・・・・・・下部ヘッダ（一端部）１２ｂ・・・
・・・上部ヘッダ（他端部）１７・・・・・・ガス溜　
　１８・・・・・・制御箱１９・・・・・・ガス分析装
置 ２０ａ、２０ｂ・・・・・・温度発信器第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、凝縮液入口部（１ａ）と蒸気出口部（１ｂ）を有す
   る作動媒体蒸発手段（１）、蒸気入口部（３ｂ）と凝縮
   液出口部（３ａ）を有する第１の作動媒体凝縮手段（３
   ）、前記蒸気出口部（１ｂ）と蒸気入口部（３ｂ）を連
   通させる蒸気連通手段（５）、及び前記凝縮液出口部（
   ３ａ）と凝縮液入口部（１ａ）を連通させる凝縮液連通
   手段（６）からなる閉回路を形成した熱交換器内に作動
   媒体を封入し、前記閉回路の一部より作動媒体の蒸気を
   取り出し第２の作動媒体凝縮手段（１２）内へ該手段の
   一端部（１２ａ）より導入し、当該一端部（１２ａ）よ
   り凝縮液を取り出すことにより、前記第２の作動媒体凝
   縮手段（１２）内での蒸気の流れと凝縮液の流れとを相
   互に向流となるように作動させ、もつて前記第２の作動
   媒体凝縮手段（１２）の他端部（１２ｂ）内に非凝縮ガ
   スを分離し、これを該他端部より除去することを特徴と
   する熱交換器の非凝縮性ガス分離方法。