JP2940489B2 - 二重管コイル式蒸気発生装置 - Google Patents
二重管コイル式蒸気発生装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-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 helically coiled
- F28D7/022—Heat-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 helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
関するものであり、リボイラ、多重効用缶、吸収式冷凍
機の再生器、アンモニア吸収式の濃縮器等に用いられ
る。
せるためのリボイラは、加熱源として蒸気を用い、蒸気
で純水を加熱するようになっている。その構造として
は、シェルアンドチューブ型のものが広く用いられてい
る。
ューブ型のリボイラは、液相の停滞域があるため熱伝達
が充分でなく、また、加工工数がかかりコスト的にも高
価なものとなっている。この発明は、熱伝達の向上と装
置の小型化を図り、加工工数を大幅に低減した蒸気発生
装置を提供とすることを目的としている。
に鑑みてなされたもので、外管内に内管を同心円状に挿
入した二重管をコイル状に巻回して立設し、前記外管と
前記内管との間の流通路に加熱流体を上方から下方に向
かって流通させ、前記内管内に被加熱流体を下方から上
方に向かって流通させることを第1の特徴としている。
状に挿入した二重管をコイル状に巻回して立設し、前記
外管および前記内管のうちどちらか一方または両方の断
面を略楕円形状とし、その長径方向を鉛直方向に設定
し、前記外管と前記内管との間の流通路に加熱流体を、
前記内管内に被加熱流体をそれぞれ流通させることを第
2の特徴としている。
状に挿入した二重管を複数本備え、この複数本の二重管
を上下方向に多段に配置してコイル状に巻回し、前記外
管と前記内管との間の流通路に加熱流体を、前記内管内
に被加熱流体をそれぞれ流通させることを第3の特徴と
している。
状に挿入した二重管をコイル状に巻回して立設し、この
コイル形状のコイル径を、一端から他端に向かって漸次
増大させて形成し、前記外管と前記内管との間の流通路
に加熱流体を、前記内管内に被加熱流体をそれぞれ流通
させることを第4の特徴としている。
状に挿入した二重管をコイル状に巻回して立設し、この
コイル形状の中央空間部にセパレータを設置し、前記内
管の下流側端部を前記セパレータに連通させ、前記外管
と前記内管との間の流通路に加熱流体を、前記内管内に
被加熱流体をそれぞれ流通させることを第5の特徴とし
ている。
て二重管を構成し、この二重管をコイル状に巻回して立
設する。外管と内管との間の流通路に加熱流体を上方か
ら下方に向かって流通させ、内管内に被加熱流体を下方
から上方に向かって流通させて、両者の間で熱交換を行
う。加熱流体としては蒸気を、被加熱流体としては純水
を用いる。
を設置し、前記内管の下流側端部をセパレータに連通さ
せる。純水は加熱されて蒸気になり、セパレータに流入
する。セパレータで液滴を分離された蒸気は、外部の蒸
気使用機器に送られ、分離された液滴は、セパレータの
底部より前記内管の上流側端部に還流される。
方または両方の断面を略楕円形状とし、その長径方向を
鉛直方向に設定する。すなわち、縦長の楕円形状とす
る。そうすることにより、加熱流体としての蒸気が凝縮
したとき、その凝縮水が下方へ分離されやすくなる。し
たがって、内管の外壁面に形成される水膜を薄くするこ
とができ、水膜により熱伝達が阻害されるのを防止する
ことができる。
ることもできる。この複数本の二重管は、上下方向に多
段に配置してコイル状に巻回する。この構造にすると、
各二重管の傾斜角をより大きくすることができ、自然循
環のみで高い循環比を得ることができる(2以上)。
端から他端まで同一にした平行状のコイル形状としても
よいが、コイル径を一端から他端に向かって漸次増大さ
せて形成し、テーパ形状とすることもできる。二重管は
円筒状の型に巻き付けてコイル形状に成形するが、テー
パ状の型を用いることにより、型と二重管との離脱が容
易になる。
は、リボイラ、多重効用缶、吸収式冷凍機の再生器、ア
ンモニア吸収式の濃縮器等に適用することができる。
づいて説明する。図1は、この発明の一実施例を示す正
面図、図2はその平面図(ライン構成省略)である。外
管2内に内管3を同心円状に挿入して二重管1を構成
し、この二重管1をコイル状に巻回して立設している。
図示した実施例では、2本の二重管1を設け、上下方向
に多段に配置してコイル状に巻回している。すなわち、
2本の二重管1が上下方向に交互に配列された構成にな
っている。
体を上方から下方に向かって流通させ、内管3内に被加
熱流体を下方から上方に向かって流通させて、両者の間
で熱交換を行うようにしている。加熱流体としては蒸気
を、被加熱流体としては純水を用いる。給水としての純
水の水質を維持するために、内管3の材質としては耐腐
食性の高いステンレス鋼を用いる。外管2の材質として
は、STPG等の通常の鉄鋼材料を用いる。
を、外管2の下流側端部に外管用下部ヘッダ7をそれぞ
れ接続している。前記外管用上部ヘッダ6には加熱流体
供給ライン8を接続し、この加熱流体供給ライン8に加
熱流体の供給量を制御する電動弁9を挿入している。前
記外管用上部ヘッダ6には、加熱流体の圧力(外管2内
の圧力)を検出する圧力センサ10を設けている。前記
外管用下部ヘッダ7には、凝縮水を排出するために、ス
チームトラップ11を挿入した排出ライン12を接続し
ている。
ッダ7を貫通して突出させ、内管用下部ヘッダ13を接
続し、内管3の下流側端部は、前記外管用上部ヘッダ6
を貫通して突出させ、内管用上部ヘッダ14を接続して
いる。前記内管用下部ヘッダ13には、被加熱流体を供
給する給水ライン15を接続し、この給水ライン15に
は、給水ポンプ16と、前記排出ライン12と熱交換を
行い凝縮水から熱回収する給水加熱器17とが設けられ
ている。一方、前記内管用上部ヘッダ14には、蒸気中
の液滴を分離するセパレータ5を連絡管18を介して接
続している。このセパレータ5の頂部には、蒸気弁19
を挿入した蒸気ライン20を接続している。また、セパ
レータ5には、内部の圧力を検出する圧力センサ21を
設けている。セパレータ5の底部には戻り管22を接続
し、この戻り管22の一端を前記内管用下部ヘッダ13
に連結し、セパレータ5で分離した分離水を内管3の上
流側端部に戻し、循環させるようにしている。前記セパ
レータ5は、二重管1で形成したコイル形状の中央空間
部に設置してあり、省スペース化を図っている。
としてもよいが、図3に示すように、外管2および内管
3のうちどちらか一方または両方の断面を略楕円形状と
することもできる。この楕円形状は、縦長の楕円形状と
し、その長径方向を鉛直方向に設定している。そうする
ことにより、加熱流体としての蒸気が凝縮したとき、そ
の凝縮水が下方へ分離されやすくなり、内管3の外壁面
に形成される水膜を薄くすることができる。したがっ
て、水膜により熱伝達が阻害されるのを防止することが
できる。
説明する。被加熱流体としての純水(圧力約2kg/cm2)
が、給水ライン15より内管用下部ヘッダ13を介して
内管3内に供給され、加熱流体としての蒸気(圧力約5
kg/cm2)が、加熱流体供給ライン8より外管用上部ヘッ
ダ6を介して外管2内、すなわち流通路4に供給され
る。被加熱流体は、内管3に沿って螺旋状に流動しなが
ら上昇し、加熱流体は、流通路4に沿って螺旋状に流動
しながら下降する。そして、両者の間で、内管3の壁面
を通して熱交換が行われ、被加熱流体としての純水は加
熱されて蒸気(クリーン蒸気)になる。蒸気は、内管用
上部ヘッダ14、連絡管18を通ってセパレータ5に接
線方向に流入し、旋回運動の遠心力により液滴を分離さ
れて、蒸気ライン20より流出する。分離された液滴
は、戻り管22を通って内管用下部ヘッダ13に戻る。
一方、加熱流体としての蒸気は熱を奪われて凝縮水とな
り、外管用下部ヘッダ7を介して排出ライン12より排
出される。このとき、排出される高温の凝縮水は、給水
加熱器17通過時に給水と熱交換を行い、給水を予熱す
るようになっている(なおかつ、凝縮水の大気開放時の
フラッシングを防止している)。
に沿って内管3の軸方向に流動させているので、その速
度を速くすることができ、蒸気流動時の剪断力によって
凝縮水膜が薄くなり、熱抵抗を低減することができる。
また、外管2および内管3の断面形状を縦長の楕円形状
とすることにより、凝縮した蒸気が下方に分離されやす
くなり、特に内管3の外壁面の凝縮水膜を薄くすること
ができ、水膜により熱伝達が阻害されるのを防止するこ
とができる。
純水が沸騰しながら二相流となって増速するため、伝熱
性がよい。また、内管3内においては、図3に矢印で示
すように、遠心力による二次流れが生じ、被加熱流体が
上下方向へ分離した流れとなり、二相伝熱がより促進さ
れる。
おける熱貫流率は約2800kcal/m2h℃となり、従来のシェ
ルアンドチューブ型のものと比較して約40%も向上し
ている。また、加熱流体と被加熱流体との温度差が低く
ても、高い熱貫流率を維持する傾向があり、非常に優れ
た伝熱性能を得ることができる。
段に配置してコイル状に巻回した構成にすることによ
り、各二重管1の傾斜角をより大きくすることができ、
自然循環のみで高い循環比を得ることができる(2以
上)。したがって、管内温度が均一化され、急激な負荷
変動に対して自己蒸発量が増加する。また、防食、スケ
ール付着等の管内の水処理についても、局部腐食、局部
濃縮が抑制される。
を挿入固定した後、円筒状の型に巻き付けてコイル状に
成形するため、従来のシェルアンドチューブ型のものと
比較して、加工工数を大幅に低減することができる。ま
た、重さの上でも軽量化が可能である。さらに、この発
明の蒸気発生装置は、保有水量が少なく安全性が高いと
ともに、高温・高圧の蒸気発生装置にも適用が可能であ
る。
実施例を示すもので、コイル径を一端から他端に向かっ
て漸次増大させて形成し、テーパ形状としている。この
形状は、二重管1を巻き付ける型をテーパ状にすること
により成形することができるが、型と二重管1との離脱
が容易になるというメリットがある。図示した実施例で
は、コイル径を上から下に向かって漸次増大させて形成
しているが、その逆に、コイル径を下から上に向かって
漸次増大させて形成することもできる。テーパ角θは約
5〜60°に設定する。
管を同心円状に挿入した二重管をコイル状に巻回して立
設し、外管と内管との間の流通路に加熱流体を上方から
下方に向かって流通させ、内管内に被加熱流体を下方か
ら上方に向かって流通させる構成とし、また、外管およ
び前記内管のうちどちらか一方または両方の断面を略楕
円形状とすることにより、伝熱性能を大幅に向上させる
ことができる。製造時においても、従来のものと比較し
て、加工工数を大幅に低減することができる。
てコイル状に巻回した構成にすることにより、各二重管
の傾斜角をより大きくすることができ、自然循環のみで
高い循環比を得ることができる。コイル形状のコイル径
を一端から他端に向かって漸次増大させて形成し、テー
パ形状とすることにより、成形時における型と二重管の
離脱が容易になる。コイル形状の中央空間部にセパレー
タを設置することにより、全体の構成をコンパクトにす
ることができ、省スペース化を図ることができる。
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 外管2内に内管3を同心円状に挿入した
二重管1をコイル状に巻回して立設し、前記外管2と前
記内管3との間の流通路4に加熱流体を上方から下方に
向かって流通させ、前記内管3内に被加熱流体を下方か
ら上方に向かって流通させることを特徴とする二重管コ
イル式蒸気発生装置。 - 【請求項2】 外管2内に内管3を同心円状に挿入した
二重管1をコイル状に巻回して立設し、前記外管2およ
び前記内管3のうちどちらか一方または両方の断面を略
楕円形状とし、その長径方向を鉛直方向に設定し、前記
外管2と前記内管3との間の流通路4に加熱流体を、前
記内管3内に被加熱流体をそれぞれ流通させることを特
徴とする二重管コイル式蒸気発生装置。 - 【請求項3】 外管2内に内管3を同心円状に挿入した
二重管1を複数本備え、この複数本の二重管1を上下方
向に多段に配置してコイル状に巻回し、前記外管2と前
記内管3との間の流通路4に加熱流体を、前記内管3内
に被加熱流体をそれぞれ流通させることを特徴とする二
重管コイル式蒸気発生装置。 - 【請求項4】 外管2内に内管3を同心円状に挿入した
二重管1をコイル状に巻回して立設し、このコイル形状
のコイル径を、一端から他端に向かって漸次増大させて
形成し、前記外管2と前記内管3との間の流通路4に加
熱流体を、前記内管3内に被加熱流体をそれぞれ流通さ
せることを特徴とする二重管コイル式蒸気発生装置。 - 【請求項5】 外管2内に内管3を同心円状に挿入した
二重管1をコイル状に巻回して立設し、このコイル形状
の中央空間部にセパレータ5を設置し、前記内管3の下
流側端部を前記セパレータ5に連通させ、前記外管2と
前記内管3との間の流通路4に加熱流体を、前記内管3
内に被加熱流体をそれぞれ流通させることを特徴とする
二重管コイル式蒸気発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8263647A JP2940489B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 二重管コイル式蒸気発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8263647A JP2940489B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 二重管コイル式蒸気発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1089606A JPH1089606A (ja) | 1998-04-10 |
JP2940489B2 true JP2940489B2 (ja) | 1999-08-25 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8263647A Expired - Fee Related JP2940489B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 二重管コイル式蒸気発生装置 |
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CN105757632A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-13 | 山东豪迈机械制造有限公司 | 一种低压蒸汽发生装置 |
JP7192471B2 (ja) * | 2018-12-17 | 2022-12-20 | 富士電機株式会社 | 蒸気生成装置 |
-
1996
- 1996-09-11 JP JP8263647A patent/JP2940489B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1089606A (ja) | 1998-04-10 |
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