JP2006038336A - High temperature heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、２つの流体間において熱交換を行う熱交換器に関し、特に、高温流体と低温流体との間で熱交換を行う高温熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger that exchanges heat between two fluids, and more particularly to a high-temperature heat exchanger that exchanges heat between a high-temperature fluid and a low-temperature fluid.
従来、ガスタービンから排出される高温ガスの排熱を回収する場合や、燃料電池において燃料となる水素を生成する場合等において、高温熱交換器が使用されている。 Conventionally, a high-temperature heat exchanger has been used when recovering exhaust heat of a high-temperature gas discharged from a gas turbine or when generating hydrogen as fuel in a fuel cell.
図４は、この種の高温熱交換器を発電プラントにおいて使用した例を示すものである。この発電プラントは、ガスタービン１と、排気管２を介してこのガスタービン１に接続された排熱回収用の高温熱交換器３と、高温熱交換器３内に設けられた蒸発器４及びエコノマイザ５とを備えている。そして、蒸発器４及びエコノマイザ５は蛇行して形成された伝熱管６，７により構成されており、これらの伝熱管６，７内にはそれぞれ蒸気及び水が流通するようになっている。
FIG. 4 shows an example in which this type of high-temperature heat exchanger is used in a power plant. This power plant includes a gas turbine 1, a high-temperature heat exchanger 3 for exhaust heat recovery connected to the gas turbine 1 via an
このような構成において、ガスタービン１から排出された高温の排気ガスは、排気管２を介して排熱回収用の高温熱交換器３に送られ、この高温熱交換器３において、各伝熱管６，７内をそれぞれ流通する蒸気及び水と熱交換され、排気ガスの排熱が回収される（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記した従来の高温熱交換器では、熱交換部が蛇行する伝熱管６，７により構成されていると共に熱交換を行う２つの流体が全体的に同方向に流れるようになっているため、熱交換効率を高めることが難しいといった問題があった。
However, in the conventional high-temperature heat exchanger described above, the heat exchanging portion is constituted by the meandering
また、伝熱管６，７が高温ガスにより熱膨張し、応力の発生を抑制することが難しいため、伝熱管６，７が劣化し易いといった問題もあった。
Further, since the
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、熱交換効率を高めることができ、さらに、伝熱管の耐久性を向上させることのできる高温熱交換器を提供しようとするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to provide a high-temperature heat exchanger that can increase heat exchange efficiency and can further improve the durability of a heat transfer tube. is there.
本発明は、高温流体と低温流体との間で熱交換を行うように構成された高温熱交換器１１であって、丸チューブ１４から成る第１熱交換部１２と、扁平チューブ１５とフィン１６，１７とから成る第２熱交換部１３とを備えており、第１熱交換部１２は前記高温流体の上流側に配置され、第２熱交換部１３は前記高温流体の下流側に配置されていることを特徴とする。
The present invention is a high-
そして、好ましくは、前記低温流体はチューブ１４，１５内を流通し、前記高温流体はチューブ１４，１５の外側を流通し、前記低温流体と前記高温流体とは全体的に直交且つ対向して流通するように構成されているのがよい。
Preferably, the low-temperature fluid flows through the
また、第１熱交換部１２の丸チューブ１４には耐高温酸化材料が使用されているのがよい。
Further, it is preferable that a high temperature oxidation resistant material is used for the
本発明によれば、低温流体と高温流体の温度差の小さい高温流体の下流側に伝熱効率の高い第２熱交換部が配置され、両流体の温度差の大きい高温流体の上流側に流体抵抗の小さい第１熱交換部が配置されているため、熱交換効率と流体抵抗とのバランスが改善され、全体として効率の良い高温熱交換器を提供することができる。 According to the present invention, the second heat exchanging portion having a high heat transfer efficiency is disposed downstream of the high temperature fluid having a small temperature difference between the low temperature fluid and the high temperature fluid, and the fluid resistance is disposed upstream of the high temperature fluid having a large temperature difference between the two fluids. Since the 1st heat exchange part with small is arrange | positioned, the balance of heat exchange efficiency and fluid resistance is improved, and it can provide an efficient high temperature heat exchanger as a whole.
また、低温流体と高温流体とが全体的に直交且つ対向して流れるように構成されている場合には、熱交換効率をさらに高めることができる。 Further, when the low-temperature fluid and the high-temperature fluid are configured to flow generally orthogonally and oppositely, the heat exchange efficiency can be further increased.
さらに、第１熱交換部の丸チューブに耐高温酸化材料が使用されている場合には、温度変化による劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。 Furthermore, when a high-temperature oxidation resistant material is used for the round tube of the first heat exchange part, it is possible to prevent deterioration due to temperature change, and to improve durability, and so on. An effect can be obtained.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る高温熱交換器を示す分解斜視図、図２はその第２熱交換部を示す斜視図、図３は高温熱交換器の作用を示す概略説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is an exploded perspective view showing a high temperature heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a second heat exchange portion thereof, and FIG. 3 is a schematic view showing an operation of the high temperature heat exchanger. It is explanatory drawing.
この高温熱交換器１１は、第１熱交換部１２と第２熱交換部１３の２つの熱交換部を備えている。第１熱交換部１２はＵ字状に屈曲された複数の丸チューブ１４により構成されており、丸チューブ１４には耐高温酸化材料が使用されている。また、第２熱交換部１３は複数並設された扁平チューブ１５と、扁平チューブ１５内に挿入された波形インナーフィン１６と、各扁平チューブ１５間に介装されたコルゲートオフセットフィン１７とから構成されており、扁平チューブ１５には一般的な低コスト材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６，３０４）が使用されている。そして、丸チューブ１４及び扁平チューブ１５の内部を低温流体が流通し、その低温流体と全体的に直交且つ対向するように高温流体が丸チューブ１４及び扁平チューブ１５の外側を流通するようになっており、第１熱交換部１２は高温流体の上流側に配置され、第２熱交換部１３は高温流体の下流側に配置されている。
The high-
また、高温熱交換器１１には、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１３の両端側にそれぞれ上流側ヘッダ部材１８及び下流側ヘッダ部材１９が設けられていると共に、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１３の両側にそれぞれサイドカバー２０，２１が設けられている。
Further, the high-
上流側ヘッダ部材１８は、扁平チューブ１５の上流側端部２２が貫設される上流側ヘッダプレート２３と、上流側ヘッダプレート２３に取り付けられる箱状のヘッダ本体部２４と、ヘッダ本体部２４に取り付けられる低温流体取入れ部２５とから構成されている。一方、下流側ヘッダ部材１９は、扁平チューブ１５の下流側端部２７と丸チューブ１４の上流側端部２８及び下流側端部２９が貫設される下流側ヘッダプレート３０と、扁平チューブ１５の下流側端部２７と丸チューブ１４の上流側端部２８とを連通させるように下流側ヘッダプレート３０に取り付けられる第１ヘッダ本体部３１と、下流側ヘッダプレート３０の丸チューブ１４の下流側端部２９側に取り付けられる第２ヘッダ本体部３２と、第２ヘッダ本体部３２に取り付けられる低温流体排出部３３とから構成されている。
The
サイドカバー２０，２１はそれぞれ、板状部材の上下端部をそれぞれ内側に折曲させた形状を成しており、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１３の各側面を覆うように形成されている。そして、サイドカバー２０，２１は、自由に熱膨張又は熱収縮可能なように、一端のみが固定され、他端はフリーになっている。
Each of the side covers 20 and 21 has a shape in which the upper and lower ends of the plate-like member are bent inward so as to cover the side surfaces of the first
次に、主に、図３を参照しつつ、高温熱交換器１１における作用について説明する。
Next, the operation in the high-
低温流体は、低温流体取入れ部２５からヘッダ本体部２４を通って、第２熱交換部１２の扁平チューブ１５内に流入し、下流側ヘッダ部材１９の第１ヘッダ本体部３１を通って、第１熱交換部１３の丸チューブ１４内に流入する。そして、丸チューブ１４内に流入した低温流体は、丸チューブ１４の形状に沿って折り返し、下流側ヘッダ部材１９の第２ヘッダ本体部３２を通って低温流体排出部３２から外部に排出される。
The low-temperature fluid flows from the low-temperature
一方、高温流体は、全体的に低温流体の流れの方向と直交且つ対向する向き（図３では下から上方の向き）に、第１熱交換部１２の丸チューブ１４の外側を流通した後、第２熱交換部１３の扁平チューブ１５の外側を流通する。そして、その高温流体と丸チューブ１４及び扁平チューブ１５内を流通する低温流体との間で熱交換が行われる。この時、熱により丸チューブ１４は伸長するが、丸チューブ１４は下流側ヘッダプレート３０にのみ固定されており、曲がり部によってその伸びを吸収し、熱応力を緩和することができるため、丸チューブ１４の上流側及び下流側端部２８，２９と下流側ヘッダプレート３０との接合箇所に負荷が掛かることはない。したがって、耐久性の向上を図ることができる。
On the other hand, after the high-temperature fluid circulates outside the
このように、本発明の実施の形態によれば、低温流体と高温流体の温度差の小さい高温流体の下流側に伝熱効率の高い第２熱交換部１３が配置され、両流体の温度差の大きい高温流体の上流側に流体抵抗の小さい第１熱交換部１２が配置されているため、熱交換効率と流体抵抗とのバランスが改善され、全体として効率の良い高温熱交換器を提供することができる。また、低温流体と高温流体とは直交且つ対向して流れるように構成されているため、熱交換効率をさらに高めることができる。さらに、第１熱交換部１２の丸チューブ１４には耐高温酸化材料が使用されているため、温度変化による劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができると共に、第２熱交換部１３の扁平チューブ１５には低コスト材料が使用されているため、製造コストの低減化を図ることもできる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the second
１１ 高温熱交換器
１２ 第１熱交換部
１３ 第２熱交換部
１４ 丸チューブ
１５ 扁平チューブ
１６ 波形インナーフィン
１７ コルゲートオフセットフィン
DESCRIPTION OF
Claims (3)
丸チューブから成る第１熱交換部と、扁平チューブとフィンとから成る第２熱交換部とを備えており、前記第１熱交換部は前記高温流体の上流側に配置され、前記第２熱交換部は前記高温流体の下流側に配置されていることを特徴とする高温熱交換器。 A high temperature heat exchanger configured to exchange heat between a high temperature fluid and a low temperature fluid,
A first heat exchanging portion made of a round tube, and a second heat exchanging portion made of a flat tube and fins, the first heat exchanging portion being arranged upstream of the high-temperature fluid, and the second heat exchanging portion. The high-temperature heat exchanger, wherein the exchange unit is arranged on the downstream side of the high-temperature fluid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004218298A JP2006038336A (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | High temperature heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004218298A JP2006038336A (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | High temperature heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006038336A true JP2006038336A (en) | 2006-02-09 |
Family
ID=35903508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004218298A Pending JP2006038336A (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | High temperature heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006038336A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011021884A (en) * | 2010-11-05 | 2011-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditioner |
| WO2011043563A2 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | 주식회사 경동나비엔 | Heat exchanger |
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2004
- 2004-07-27 JP JP2004218298A patent/JP2006038336A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2011043563A2 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | 주식회사 경동나비엔 | Heat exchanger |
| WO2011043563A3 (en) * | 2009-10-07 | 2011-09-09 | 주식회사 경동나비엔 | Heat exchanger |
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