JP2015114043A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体2が流通する複数の伝熱管11を収容する本体部10を備える熱交換器1であって、本体部10には、複数の伝熱管11の間を熱交換媒体3が流通する熱交換ライン12が形成されており、熱交換ライン12の一部をバイパスし、熱交換ライン12に合流する熱交換媒体3のバイパスライン21と、バイパスライン21を開閉する制御弁22と、を有する、という構成を採用する。
【選択図】図2
Description
特許文献1の技術は、熱交換器自体をバイパスするバイパスラインであるため、合流部において流体の温度分布の偏重が生じやすい。したがって、バイパスラインの合流部の下流側において、流体をミキシングする必要がある。このため、熱交換器の周辺システムは、バイパスラインの合流部の下流側にミキシング装置を設置する等、ターンダウン運転を満足する機器を選定・追加する必要があった。
この構成を採用することによって、本発明では、開閉装置でバイパスラインを開くと、熱交換媒体が熱交換ラインの一部をバイパスするため、交換熱量を低減するターンダウン運転が可能となる。また、バイパスラインは熱交換ラインに合流するため、合流した熱交換媒体は、熱交換の中で複数の伝熱管の間を流通する過程でミキシングされ、温度偏重が抑制される。このため、周辺システムとしてミキシング装置を別途設けなくとも良くなる。
この構成を採用することによって、本発明では、開閉装置でバイパスラインを開くと、熱交換媒体がバッフルプレートの少なくとも1つをバイパスする。バッフルプレートが設けられる部分は、熱交換ラインが大きく迂回する部分であるため、バイパスラインの長さに比べて熱交換ラインの大きなショートカット効果が得られる。
この構成を採用することによって、本発明では、熱交換ラインにおける熱交換媒体の圧力は複数の伝熱管による流路抵抗によって上流側の方が下流側よりも高くなるため、バイパスラインが熱交換ラインから分岐し、その下流側に合流するようにすると、当該熱交換ラインの圧力差によって、ポンプ等を要することなく熱交換媒体をバイパスさせることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、バイパスラインから熱交換ラインに合流した熱交換媒体が、熱交換ラインの主流と衝突するため、ミキシング効果を高めることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、バイパスラインを複数設け、異なる方向から熱交換ラインに合流させることで、1箇所で合流する場合よりも、熱交換ラインにおける温度偏重を抑制することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、第1のバイパスラインから熱交換ラインに合流した熱交換媒体と、第2のバイパスラインから熱交換ラインに合流した熱交換ラインに合流した熱交換媒体と、が互いに衝突するため、ミキシング効果を高めることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、本体部から出力される流体の温度を温度センサによって計測し、制御装置がその計測結果に基づいて開閉装置を駆動させ、バイパスラインを開閉するため、熱交換器の初期の運転時等においてターンダウン運転の自動切り替えを可能とすることができる。
図1は、本発明の第1実施形態における熱交換器1の系統図である。図2は、本発明の第1実施形態における熱交換器1の構成図である。
図1に示すように、熱交換器1は、流体2と熱交換媒体3との間で熱交換を行う本体部10と、本体部10から出力される流体2の温度を調整する出力調整装置20と、を有する。
バイパスライン21は、図2に示すように、熱交換ライン12の一部をバイパスし、熱交換ライン12に合流するものである。本実施形態のバイパスライン21は、胴体ケーシング13に接続された外部配管であり、バッフルプレート19の少なくとも1つ(本実施形態では1つのバッフルプレート19)をバイパスするように設けられている。
制御装置24は、温度センサ23の計測結果に基づいて、制御弁22を駆動させるものである。詳細は後述するが、本実施形態の制御装置24は、入力された温度センサ23の計測結果から、熱交換器1の設計性能よりも性能が出過ぎていると判断した場合には、制御弁22を開き、ターンダウン運転を行うように制御する構成となっている。
熱交換器1は、定常運転時における伝熱管11の内外面の汚れ度合を想定して設計されており、初期の運転時には、性能が出過ぎてしまうことがある。制御装置24は、熱交換器1の性能値を予め記憶しており、その性能値と温度センサ23の出力値とを比較して、熱交換器1の設計性能よりも性能が出過ぎているか否かを判定する。当該判定の結果、性能が出過ぎていると判定されると、制御装置24は、制御弁22を開くよう指令信号を出力する。
また、本実施形態では、バイパスライン21は、熱交換ライン12における熱交換媒体3の流れに対向するように熱交換ライン12に合流しており、熱交換ライン12の主流と衝突するように熱交換媒体3を導入でき、十分なミキシング効果が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
第2実施形態では、図3及び図4に示すように、バイパスライン21として、異なる方向から熱交換媒体3を導入する第1のバイパスライン21eと第2のバイパスライン21fとを含む点で、上記実施形態と異なる。
Claims (7)
- 流体が流通する複数の伝熱管を収容する本体部を備える熱交換器であって、
前記本体部には、前記複数の伝熱管の間を熱交換媒体が流通する熱交換ラインが形成されており、
前記熱交換ラインの一部をバイパスし、前記熱交換ラインに合流する前記熱交換媒体のバイパスラインと、
前記バイパスラインを開閉する開閉装置と、を有する、ことを特徴とする熱交換器。 - 前記本体部は、前記熱交換ラインを回流させる複数のバッフルプレートを有し、
前記バイパスラインは、前記バッフルプレートの少なくとも1つをバイパスするように設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記バイパスラインは、前記熱交換ラインから分岐し、該分岐した位置よりも下流側の前記熱交換ラインに合流する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。
- 前記バイパスラインは、前記熱交換ラインにおける前記熱交換媒体の流れに対向するように前記熱交換ラインに合流する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記バイパスラインは、前記熱交換ラインに第1の方向で合流する第1のバイパスラインと、前記熱交換ラインに前記第1の方向と異なる第2の方向で合流する第2のバイパスラインと、を含む、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記第1の方向と前記第2の方向は、互いに対向する方向である、ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。
- 前記本体部から出力される前記流体の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサの計測結果に基づいて、前記開閉装置を駆動させる制御装置と、を有する、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱交換器。
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