JP5883168B1 - Multi-coil heat exchanger - Google Patents
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Abstract
【課題】液体を処理対象とする多重コイル型熱交換器として、熱交換効率が高く、被処理液量が多くなっても連続的処理を行うことができ、従来に比較して設備コスト及び稼働コストを著しく低減できるものを提供する。【解決手段】熱交換槽1内に、溢流排出筒2とこれを取囲む中間筒3とを備え、中間筒3の外側の環状空間10内に、冷却水Cを通す複数本の伝熱管4が多重コイル状に巻回して主熱交換部H1を形成し、中間筒3の下端側に液流通部10aを有する。溢流排出筒2は、上端側に溢流口2aを有し、下端側が熱交換槽1の被処理液出口6に連通する。環状空間10の上部に臨んで冷却水出口ヘッダー8と被処理液入口5が設けられ、中間筒3内の上部に臨んで冷却水入口ヘッダー7が設けられる。伝熱管4は、主熱交換部H1の上部から冷却水出口ヘッダー8に接続し、主熱交換部H1の下部から液流通部10a及び中間筒3の内側を通って冷却水入口ヘッダー7に接続し、中間筒3の内側で副熱交換部H2を形成する。【選択図】図1As a multi-coil heat exchanger for treating liquids, heat exchange efficiency is high, and continuous treatment can be performed even when the amount of liquid to be treated is increased. Provide one that can significantly reduce costs. A heat exchange tank (1) includes an overflow discharge tube (2) and an intermediate tube (3) surrounding the overflow discharge tube (2), and a plurality of heat transfer tubes through which cooling water (C) passes through an annular space (10) outside the intermediate tube (3). 4 is wound in a multi-coil shape to form a main heat exchanging portion H1, and a liquid circulation portion 10a is provided on the lower end side of the intermediate tube 3. The overflow discharge cylinder 2 has an overflow port 2 a on the upper end side, and the lower end side communicates with the liquid outlet 6 to be treated of the heat exchange tank 1. The coolant outlet header 8 and the liquid inlet 5 to be treated are provided facing the upper portion of the annular space 10, and the coolant inlet header 7 is provided facing the upper portion of the intermediate cylinder 3. The heat transfer tube 4 is connected to the cooling water outlet header 8 from the upper part of the main heat exchanging part H1, and is connected to the cooling water inlet header 7 from the lower part of the main heat exchanging part H1 through the inside of the liquid circulation part 10a and the intermediate cylinder 3. Then, the auxiliary heat exchange part H <b> 2 is formed inside the intermediate cylinder 3. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、被処理液を収容する熱交換槽内に、熱交換媒体を通す複数本の伝熱管が多重コイル状に巻回された熱交換部を有する多重コイル型熱交換器に関する。 The present invention relates to a multi-coil heat exchanger having a heat exchange section in which a plurality of heat transfer tubes through which a heat exchange medium is passed are wound in a multi-coil shape in a heat exchange tank containing a liquid to be treated.
熱交換器として、熱交換する流体の種類と組合わせ、用途、処理量、要求される熱交換効率、処理ラインや装置部への組付け形態等に応じ、極めて多種多様な形式及び構造のものが存在する。これらの内、コイル型熱交換器は、熱交換媒体を通す伝熱管がコイル状に巻回されたものであり、被処理流体を流通又は収容する容器内に組み込んだ形でシェル&コイル式熱交換器と称される。ここでは、特に熱交換効率を高めるために複数本の伝熱管を多重コイル状に巻回したものを多重コイル型熱交換器という。 As heat exchangers, there are a wide variety of types and structures depending on the type and combination of fluids to be heat exchanged, application, throughput, required heat exchange efficiency, and the form of assembly in the treatment line and equipment. Exists. Of these, the coil-type heat exchanger is a coil in which a heat transfer tube that passes a heat exchange medium is wound in a coil shape, and is incorporated in a container that circulates or accommodates a fluid to be treated. It is called an exchanger. Here, in particular, a multi-coil heat exchanger is formed by winding a plurality of heat transfer tubes in a multi-coil shape in order to increase the heat exchange efficiency.
一般的に、多重コイル型熱交換器は、構造的に簡素であり、大きな熱交換処理量に対応して大型化し易いという利点があるが、その熱交換部の構造上、伝熱管の多重巻回部の中央側に大きな空間を生じる(例えば、特許文献1〜3)。このような中央側の空間は、熱交換器の用途によっては種々の機能要素の配設に利用することもあるが、多くの場合は熱交換に寄与しないデッドスペースとなり、その存在によって熱交換効率が低下することになる。 In general, a multi-coil heat exchanger is simple in structure and has an advantage that it can be easily increased in size in response to a large amount of heat exchange. However, due to the structure of the heat exchange section, multiple windings of heat transfer tubes are used. A large space is generated on the center side of the turning part (for example, Patent Documents 1 to 3). Such a space on the center side may be used for disposing various functional elements depending on the application of the heat exchanger, but in many cases, it becomes a dead space that does not contribute to heat exchange, and its presence makes it possible to improve heat exchange efficiency. Will drop.
図5は、例えば半導体ウエハ、電子部品用のガラス基板、各種金属資材等の酸洗浄工程から排出される高温の酸廃水を対象として、その熱エネルギーを回収したり、後段の廃水処理や循環再利用のために低温化するのに用いる多重コイル型熱交換器を示す。この多重コイル型熱交換器は、略縦円筒状の熱交換槽21内に、PFA(パーフルオロアルコキシエチレン樹脂)チューブからなる複数本の伝熱管22を多孔板23に通して多重に巻回した熱交換コイル部24が配置しており、該熱交換槽21の蓋板21aには中央部の廃水入口25と径方向両側の冷却水入口ヘッダー26及び出口ヘッダー27を備えると共に、該熱交換槽21の底部中央に廃水出口28が設けてある。各伝熱管22は、冷却水入口ヘッダー26から導出して熱交換槽21の中央部を垂下し、熱交換コイル部24の下側に繋がり、該熱交換コイル部24の上側から冷却水出口ヘッダー27に接続しており、冷却水入口ヘッダー26からの垂下部分22aを断熱のために二重構造にしている。また、熱交換コイル部24の中央側の空間の上下位置には、廃水入口25から流入した酸廃水Lが直接に廃水出口28の方へ向かうのを防ぐために、バッフル板29が水平に配置されており、これらバッフル板29を各伝熱管22が貫通している。なお、廃水出口28は外部に配管されて上方へ向かう導出管路31に接続され、該導出管路31は上部で水平方向の溢流管32とエアー抜き管33とに分岐すると共に、下部には開閉バルブV付きのドレン管34が接続している。
FIG. 5 shows, for example, the recovery of thermal energy from a high-temperature acid wastewater discharged from an acid cleaning process such as a semiconductor wafer, a glass substrate for electronic parts, and various metal materials, and the subsequent wastewater treatment and circulation recycling. A multi-coil heat exchanger used for lowering the temperature for use is shown. In this multi-coil heat exchanger, a plurality of
この多重コイル型熱交換器では、廃水入口25より導入した70℃前後の酸廃水Lを伝熱管22に通した20℃以下の冷却水Cと熱交換し、30℃前後まで降温させて廃水出口28より導出管路31を経て溢流管32からオーバーフローさせて導出するが、熱交換効率が低いことから、連続的処理では廃水導入速度(時間当り導入量)を低く抑える必要がある。一方、酸洗浄工程からの酸廃水排出量は多いため、実機操業では、排出ラインに複数基(通常は2基)の多重コイル型熱交換器を並列に設置し、一つの熱交換器に導入される酸廃水Lが満杯になるまで導出を停止し、満杯になった時点で待機している別の熱交換器に導入を切換え、この別の熱交換器に導入している間に、先の熱交換器に導入した酸廃水Lを設定温度まで降温させ、その全量導出によって該熱交換器を空にして待機させ、同様にして次の導入切換えを行う、というバッジ式の熱交換システムが採用されている。
In this multi-coil heat exchanger, the acid waste water L of about 70 ° C. introduced from the
しかしながら、前記バッジ式の熱交換システムでは、複数基の多重コイル型熱交換器を用いることに加え、一般的に酸廃水供給量が変動するから、その変動に対応して、熱交換器間での酸廃水導入の切換え、各熱交換器における廃水出口の開閉、冷却水の通水量等をコントロールする必要があり、そのための多くの弁機構や検出・制御機器を用いることになり、設備コスト及び稼働コストが非常に嵩むという問題があった。 However, in the badge-type heat exchange system, in addition to using a plurality of multi-coil heat exchangers, the acid wastewater supply amount generally fluctuates. It is necessary to control the introduction of acid wastewater, the opening and closing of the wastewater outlet in each heat exchanger, the flow rate of cooling water, etc., and many valve mechanisms and detection / control devices for that purpose will be used. There was a problem that the operating cost was very high.
本発明は、上述の事情に鑑みて、液体を処理対象とする多重コイル型熱交換器として、熱交換効率が高く、被処理液量が多くなっても連続的処理を行うことができ、また被処理液の導入量が変動しても各別なコントロールを行う必要がなく、もって従来に比較して設備コスト及び稼働コストを著しく低減できるものを提供することを目的としている。 In view of the above-described circumstances, the present invention is a multi-coil heat exchanger for treating liquid, and has high heat exchange efficiency and can perform continuous treatment even when the amount of liquid to be treated increases. It is an object of the present invention to provide a device capable of significantly reducing the equipment cost and the operating cost as compared with the conventional one, without the need to perform different controls even when the amount of the liquid to be treated varies.
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項1の発明に係る多重コイル型熱交換器は、密閉型の熱交換槽1内に、上下方向に沿う溢流排出筒2と、該溢流排出筒2を同心状に取囲む中間筒3とを備えると共に、この中間筒3の外側の環状空間10内に、熱交換媒体(冷却水)Cを通す複数本の伝熱管4が該中間筒3周りに多重コイル状に巻回して主熱交換部H1を形成し、中間筒3の下端側に、内側空間30と外側の環状空間10とを連通する液流通部10aを有し、溢流排出筒2は、上端側に溢流口2aを備え、下端側が被処理液出口6に連通し、環状空間10の上部に臨んで熱交換媒体出口(冷却水出口ヘッダー)8と被処理液入口5とが設けられると共に、中間筒3内の上部に臨んで熱交換媒体入口(冷却水入口ヘッダー)7が設けられ、複数本の伝熱管4は、主熱交換部H1の上部から熱交換媒体出口8に接続すると共に、該主熱交換部H1の下部から液流通部10a及び中間筒3の内側を通って熱交換媒体入口7に接続して、該中間筒3の内側で副熱交換部H2を形成し、被処理液入口5から導入された被処理液Lが、環状空間10を下降する過程で、主熱交換部H1において熱交換媒体Cと熱交換し、次いで液流通部10aより中間筒3内に入って上昇する過程で、副熱交換部H2において熱交換媒体Cと熱交換したのち、溢流排出筒2の溢流口2aに流入して被処理液出口6より導出するように構成されている。
If a means for achieving the above object is shown with reference numerals in the drawings, the multi-coil heat exchanger according to the invention of claim 1 overflows in the hermetic heat exchange tank 1 along the vertical direction. A plurality of flow-exchanging
また、上記請求項1の多重コイル型熱交換器の好適態様として、請求項2の発明は、被処理液Lが腐食性成分を含み、伝熱管4がフッ素樹脂製チューブからなると共に、熱交換槽1内の他の接液部表面がフッ素樹脂からなる構成としている。同じく請求項3の発明は、被処理液Lが高温の酸廃水であり、熱交換媒体が冷却水Cである構成としている。
As a preferred embodiment of the multi-coil heat exchanger of claim 1, the invention of
更に、請求項4の発明は、上記請求項1〜3のいずれかの多重コイル型熱交換器において、環状空間10に、半径方向に沿う複数枚の多孔板9が上縁を溢流排出筒2の溢流口2aよりも低位として周方向に略等配して配置され、これら多孔板9の孔部9aに主熱交換部H1を形成する伝熱管4が挿通されて相互間に被処理液流通間隙を置いた多重コイル状の巻回状態をなす構成としている。そして、この請求項4の多重コイル型熱交換器において、請求項5の発明は、熱交換槽1が着脱可能な蓋板12を有し、この蓋板12に熱交換媒体出入口7,8及び被処理液入口5が設けられると共に、多孔板9が該蓋板12に支持部材13を介して取り付けられ、各多孔板9の内側縁下部に筒受け部9bが突設され、中間筒3が下縁3aで該筒受け部9bに支承されてなる構成としている。
Further, the invention according to claim 4 is the multi-coil heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項1の発明に係る多重コイル型熱交換器では、被処理液入口5から導入された被処理液Lは、中間筒3の外側の環状空間10を下降し、この下降過程で主熱交換部H1の多重コイル状に巻回した多数の伝熱管4の間を通過し、これら伝熱管4内を流れる熱交換媒体Cと熱交換したのち、下部の液流通部10aより中間筒3内に入って上昇するが、この上昇過程においても副熱交換部H2の伝熱管4と接触し、その内部の熱交換媒体Cと熱交換した上で溢流排出筒2の溢流口2a内へ流入し、この溢流排出筒2内を流下して被処理液出口6より導出される。そして、熱交換媒体入口7が中間筒3内の上部に、熱交換媒体出口8が環状空間10の上部にそれぞれ臨んで設けられているから、熱交換槽1内での熱交換媒体Cの移動方向が被処理液Lの移動方向に対して向流になる。従って、この多重コイル型熱交換器によれば、導入した被処理液Lが熱交換槽1内を下降して上昇するという長い移動経路を辿る間に、主熱交換部H1と副熱交換部H2とで2段階の熱交換が行われる上、中間筒3内では、環状空間10内の主熱交換媒部H1での熱交換を終えた被処理液Lに対し、副熱交換部H2の伝熱管4内を流れる熱交換媒体Cが熱交換媒体入口7から流入直後の温度差の大きい状態で熱交換するから、被処理液量の多い連続的処理でも非常に高い熱交換効率が得られる。
Next, effects of the present invention will be described with reference numerals in the drawings. First, in the multi-coil heat exchanger according to the first aspect of the present invention, the liquid L to be treated introduced from the
また、この多重コイル型熱交換器では、熱交換後の被処理液Lの導出が溢流排出筒2を通して行われるから、熱交換槽1内での被処理液Lの液面が溢流排出筒2の溢流口2aの位置に常時保たれる。従って、熱交換槽1への被処理液Lの導入量が変動しても、常に導入分に対応した量が導出されることになり、絞り弁等で導入量や導出量を調整する必要がないから、従来に比較して設備コスト及び稼働コストを著しく低減できる。
Further, in this multi-coil type heat exchanger, the treatment liquid L after the heat exchange is led out through the
請求項2の発明によれば、腐食性成分を含む被処理液Lに対し、伝熱管4がフッ素樹脂製チューブからなり、熱交換槽1内の他の接液部表面がフッ素樹脂からなるため、該被処理液Lによる熱交換槽1内の腐食が防止される。 According to the second aspect of the present invention, the heat transfer tube 4 is made of a fluororesin tube and the surface of the other liquid contact part in the heat exchange tank 1 is made of a fluororesin with respect to the liquid L to be treated containing corrosive components. Corrosion in the heat exchange tank 1 due to the liquid L to be treated is prevented.
請求項3の発明によれば、被処理液Lである高温の酸廃水を冷却水Cとの熱交換によって効率よく低温化できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、環状空間10内で周方向に等配した複数枚の多孔板9により、主熱交換部H1の伝熱管4が相互間に流通間隙を置いた状態に安定的に保持されると共に、該多孔板9の上縁が溢流排出筒2の溢流口2aよりも低位にあるため、被処理液入口5より導入された被処理液Lが環状空間10の全周に分配して均等に熱交換される。
According to the invention of claim 4 , the plurality of
請求項5の発明によれば、熱交換槽1の着脱可能な蓋板12に熱交換媒体出入口7,8及び被処理液入口5が設けられ、多孔板9も該蓋板12に支持部材13を介して取り付けられ、中間筒3が該多孔板9の筒受け部9bに支承されているから、異常発生時や清掃時に蓋板12を持ち上げて外すだけで、熱交換槽1内を溢流排出筒2のみが残る空状態にすることができる。
According to the invention of
以下に、本発明の一実施形態として、高温の酸廃水等の被処理液Lを連続的処理によって冷却水Cと熱交換して低温化する多重コイル型熱交換器について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a multi-coil heat exchanger that heats a liquid L to be treated, such as high-temperature acid wastewater, with a cooling water C by continuous treatment and lowers the temperature will be described with reference to the drawings. This will be specifically described.
図1〜図3に示すように、この多重コイル型熱交換器は、上方に開放した槽本体11と蓋板12とからなる縦円筒状で密閉型の熱交換槽1内に、上下方向に沿う溢流排出筒2と、該溢流排出筒2を同心状に取囲む中間筒3とを備えている。そして、蓋板12には、中間筒2内の上部に臨んで冷却水入口ヘッダー7が設けられると共に、該中間筒3と槽本体11の周壁部11aとの間で構成される環状空間10の上部に臨んで、被処理液入口5と冷却水出口ヘッダー8が設けられている。また、槽本体11の底壁部11bの中央には、溢流排出筒2内に連通する被処理液出口6が設けてある。
As shown in FIGS. 1 to 3, this multi-coil heat exchanger is vertically arranged in a vertically cylindrical and sealed heat exchange tank 1 composed of a
なお、熱交換槽1の槽本体11及び蓋板12と中間筒3はステンレス鋼製であり、槽本体11及び蓋板12の内面と中間筒3の内外全表面には、ETFE(エチレン−パーフルオロエチレン共重合体)樹脂のコーティングが施されている。また、溢流排出筒2は、PFA(パーフルオロアルコキシエチレン)樹脂又はPTFA(ポリテトラフルオロエチレン)樹脂の成形体からなる。被処理液入口5及び被処理液出口6の構成部材もPFA樹脂の成形体からなる。
The
中間筒3は、上端側で蓋板12に接しているが、下端周縁3aが槽本体11の底壁部11bより上位にあることで、その下方側が内側空間30と外側の環状空間10とを連通する液流通部10aを形成している。また、溢流排出筒2は、上端側が溢流口2aとして中間筒3の内側空間30の上部で開口している。
The
中間筒3の外側の環状空間10内には、半径方向に沿う複数枚(図3では4枚として例示)のETFE樹脂製の多孔板9が周方向に等配して配置し、これら多孔板9の孔部9aを通して、PFA樹脂製チューブからなる複数本(図3では18本として例示)の伝熱管4を中間筒3周りに多重コイル状に巻回することにより、隣接する伝熱管4,4間に流通間隙tを有する主熱交換部H1が形成されている。
In the
図4に示すように、各伝熱管4は、冷却水入口ヘッダー7から中間筒3の内側空間30内を垂下し、液流通部10aを通って外側の環状空間10内に至り、該環状空間10内で下方側からコイル状に巻回し、その上方で冷却水出口ヘッダー8に接続している。そして、中間筒3の内側空間30内では、複数本の伝熱管4が溢流排出筒2を取り巻く形で垂下していることにより、副熱交換部H2を構成している。なお、図1における中間筒3の内側空間30では、複数本(図3では18本)の伝熱管4の内の一部のみを図示しているが、これら伝熱管4は溢流排出筒2の全周囲を均等に取り囲むように配置している。
As shown in FIG. 4, each heat transfer tube 4 hangs down from the cooling
各多孔板9は、図1に示すように、略縦長矩形であって、その外端側上部において、蓋板12に上端側を固着したステンレス鋼製で縦帯板状の支持部材13の下部に、PTFA樹脂又はETFE樹脂からなるボルト・ナット13aを介して支持されており、上縁が溢流排出筒2の溢流口2aよりも低位になった状態で、環状空間10を略仕切るように配置している。そして、該多孔板9の内側縁下部には略L字形の筒受け部9bが突設され、中間筒3が下端周縁3aで該筒受け部9bに支承されることで、該中間筒3の内部空間30と外側の環状空間10とを連通する前記の液流通部10aを確保している。なお、支持部材13の全表面にもETFE樹脂のコーティングが施されている。
As shown in FIG. 1, each
冷却水入口ヘッダー7及び冷却水出口ヘッダー8は、同様構造のステンレス鋼製であって、下向きに開放する半球状のカップ部70,80の下端周縁にフランジ部7a,8aが一体形成されると共に、該カップ部70,80の頂部にフランジ付き管軸7b,8bが連設されている。そして、両ヘッダー7,8は、そのフランジ部7a,8aにおいて、蓋板12の開口部分の上面側周縁に固着された取付リング部12aに対し、複数本の伝熱管4の端部を保持するPTFE製の円形シールプレート14を挟んだ状態で、ボルト止めされている。
The cooling
上記構成の多重コイル型熱交換器では、被処理液入口5より連続的に導入される高温の酸廃水等の被処理液Lは、中間筒3の外側の環状空間10を下降したのち、下部の液流通部10aより中間筒3内に入って上昇し、溢流排出筒2の溢流口2a内へ流入して被処理液出口6より導出される。そして、被処理液Lが外側の環状空間10を下降する過程では、主熱交換部H1の多重コイル状に巻回した多数の伝熱管4の間を通過することで、これら伝熱管4内を流れる冷却水Cと熱交換するが、続いて中間筒3内を上昇する過程でも、副熱交換部H2として伝熱管4と接触し、その内部の冷却水Cと熱交換する。従って、高温で導入される被処理液Lは、その導入液量の多い連続的処理でも、熱交換槽1内を下降して上昇するという長い移動経路を辿る間に、主熱交換部H1と副熱交換部H2による2段階の熱交換により、非常に効率よく低温化される。
In the multi-coil heat exchanger having the above-described configuration, the liquid L to be treated such as high-temperature acid waste water continuously introduced from the
また、この多重コイル型熱交換器では、被処理液Lの導出が溢流排出筒2を通して行われ、熱交換槽1内での被処理液Lの液面が溢流排出筒2の溢流口2aの位置に常時保たれる。従って、この多重コイル型熱交換器を用いれば、被処理液Lの導入量が変動しても、常に導入分に対応した量が導出されることになり、絞り弁等で導入量や導出量を調整する必要がなく、その調整のための制御機構も不要となるから、従来に比較して設備コスト及び稼働コストを著しく低減できるという利点がある。なお、高温の酸廃水のように被処理液Lを設定温度以下に低温化する目的では、その導入量の減少に伴って冷却が強まっても支障はない。
Further, in this multi-coil heat exchanger, the liquid L to be processed is led out through the
図1〜図3に示す実施形態の多重コイル型熱交換器において、次の装置構成及び処理条件で連続的処理による熱交換を行ったところ、次の処理結果が得られた。
〔装置構成〕
熱交換槽1 :内径600mm、内高650mm
溢流排出筒2:外径53mm、厚さ6mm、槽本体内底からの高さ542mm
中間筒3 :外径235mm、厚さ5mm、槽内底からの下端高さ70mm
伝熱管4 :外径10mm、厚さ1mm、本数18本、総内容量22L、総表面 積13m2 、主熱交換部H1における相互間の流通間隙約5mm
〔処理条件〕
被処理液L:60%硫酸相当の酸廃液、導入温度70℃、導入量0〜48L/分の 範囲で変動、槽内流速0.007m/分、槽内液量170L
冷却水C :供給温度17℃、流量50L/分、管内流速0.922m/分
〔処理結果〕
被処理液Lの導出温度:35℃以下
冷却水Cの出口温度 :27℃以下
平均交換熱量 :約30,000kcal
In the multi-coil heat exchanger of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, heat exchange was performed by continuous treatment under the following apparatus configuration and treatment conditions, and the following treatment results were obtained.
〔Device configuration〕
Heat exchange tank 1: inner diameter 600 mm, inner height 650 mm
Overflow discharge cylinder 2: outer diameter 53 mm,
Intermediate cylinder 3: outer diameter 235 mm,
Heat transfer tube 4:
[Processing conditions]
Liquid to be treated L: Acid waste liquid equivalent to 60% sulfuric acid,
Cooling water C: supply temperature 17 ° C., flow rate 50 L / min, pipe flow velocity 0.922 m / min [treatment result]
Derived temperature of liquid L to be treated: 35 ° C. or less Outlet temperature of cooling water C: 27 ° C. or less Average heat of exchange: about 30,000 kcal
本発明の多重コイル型熱交換器は、処理対象が液体になるが、実施形態のように被処理液Lを冷却水Cとの熱交換で低温化する場合に限らず、逆に被処理液Lを高温の熱交換媒体との熱交換で昇温させる場合にも適用できる。従って、伝熱管4に通す熱交換媒体としては、例えば、実施形態で例示した冷却水C、エチレングリコール等を含む水、各種冷媒化合物、温水、過熱水蒸気、過熱空気等より、その熱交換目的に応じて適宜選択して使用できる。一方、被処理液Lとしても特に制約はないが、酸廃水のように腐食性成分を含む場合、上記実施形態のように伝熱管4にフッ素樹脂製チューブを用い、且つ熱交換槽1内の溢流排出筒2及び中間筒3を含む他の接液部の表面もフッ素樹脂にて構成すれば、該被処理液Lによる熱交換槽1内の腐食を防止できるという利点がある。
In the multi-coil heat exchanger of the present invention, the object to be treated is liquid, but not limited to the case where the temperature of the liquid to be treated L is lowered by heat exchange with the cooling water C as in the embodiment. The present invention can also be applied to a case where L is heated by heat exchange with a high-temperature heat exchange medium. Therefore, as the heat exchange medium passed through the heat transfer tube 4, for example, water including the cooling water C exemplified in the embodiment, water containing ethylene glycol, various refrigerant compounds, hot water, superheated steam, superheated air, etc. It can be selected and used as appropriate. On the other hand, the liquid L to be treated is not particularly limited, but when a corrosive component is included like acid waste water, a fluororesin tube is used for the heat transfer tube 4 as in the above embodiment, and the heat exchange tank 1 If the surfaces of the other wetted parts including the
また、熱交換槽1内での熱交換媒体の移動方向と被処理液Lの移動方向とは、順流にすることも可能であるが、実施形態のように向流に設定することが好ましい。これは、向流にした場合、中間筒3内において、環状空間10内の主熱交換媒部H1での熱交換を終えた被処理液Lに対し、副熱交換部H2の伝熱管4内を流れる熱交換媒体が流入直後の温度差の大きい状態で熱交換し、もって副熱交換部H2でも高い熱交換効率が得られることによる。
Moreover, although the moving direction of the heat exchange medium in the heat exchange tank 1 and the moving direction of the liquid L to be processed can be made forward, it is preferable to set them in counterflow as in the embodiment. This is because, in the case of counterflow, in the
本発明の多重コイル型熱交換器の各構成部、例えば被処理液出入口5,6、冷却水入口ヘッダー7や冷却水出口ヘッダー8の如き熱交換媒体出入口、主熱交換部H1における多重コイル状の伝熱管4の支持部、溢流排出筒2及び中間筒3の取付部等の細部形状と配置及び取付構造等については、実施形態で例示した以外に種々設定できる。例えば、溢流排出筒2の溢流口2aは上部の側方に開く形でもよい。また、伝熱管4の本数と主熱交換部H1における巻回数についても、実施形態以外に種々設定できる。
Each component of the multi-coil heat exchanger of the present invention, for example, the liquid inlets /
主熱交換部H1については、実施形態のように環状空間10内で周方向に等配する複数枚の多孔板9を利用して伝熱管4を多重コイル状に巻回すれば、これら伝熱管4を相互間に流通間隙tを置いた状態で安定的に保持できるという利点がある。また、該多孔板9の上縁を溢流排出筒2の溢流口2aよりも低位にすることで、被処理液入口5より導入された被処理液Lが環状空間10の全周に分配し、もって該環状空間10の全体で均等に熱交換できるという利点がある。更に、実施形態のように、熱交換槽1の蓋板12に熱交換媒体出入口7,8及び被処理液入口5を設け、主熱交換部H1の多孔板9も蓋板12に支持させると共に、中間筒3を該多孔板9にて支承する構造とすれば、異常発生時や清掃時に蓋板12を持ち上げて外すだけで、簡単に熱交換槽1内を溢流排出筒2のみが残る空状態にできるという利点がある。
About the main heat exchange part H1, if the heat exchanger tubes 4 are wound in a multi-coil shape using a plurality of
1 熱交換槽
10 環状空間
10a 液流通部
11 槽本体
12 蓋板
13 支持部材
2 溢流排出筒
2a 溢流口
3 中間筒
3a 下端周縁
30 内側空間
4 伝熱管
5 被処理液入口
6 被処理液出口
7 冷却水入口ヘッダー(熱交換媒体入口)
8 冷却水出口ヘッダー(熱交換媒体出口)
9 多孔板
9a 孔部
9b 筒受け部
C 冷却水(熱交換媒体)
H1 主熱交換部
H2 副熱交換部
L 被処理液
t 流通間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8 Cooling water outlet header (heat exchange medium outlet)
9 Perforated
H1 Main heat exchange part H2 Sub heat exchange part L Processed liquid t Flow gap
Claims (5)
前記中間筒の下端側に、内側空間と外側の環状空間とを連通する液流通部を有し、
前記溢流排出筒は、上端側に溢流口を備えて、下端側が被処理液出口に連通し、
前記環状空間の上部に臨んで熱交換媒体出口と被処理液入口とが設けられると共に、中間筒内の上部に臨んで熱交換媒体入口が設けられ、
前記複数本の伝熱管は、主熱交換部の上部から熱交換媒体出口に接続すると共に、該主熱交換部の下部から前記液流通部及び前記中間筒の内側を通って熱交換媒体入口に接続して、該中間筒の内側で副熱交換部を形成し、
前記被処理液入口から導入された被処理液が、前記環状空間を下降する過程で、主熱交換部において熱交換媒体と熱交換し、次いで前記液流通部より中間筒内に入って上昇する過程で、副熱交換部において熱交換媒体と熱交換したのち、溢流排出筒の溢流口に流入して被処理液出口より導出するように構成されてなる多重コイル型熱交換器。 In the sealed heat exchange tank, an overflow discharge tube extending in the vertical direction and an intermediate tube surrounding the overflow discharge tube concentrically are provided, and heat exchange is performed in an annular space outside the intermediate tube. A plurality of heat transfer tubes through which the medium passes are wound around the intermediate cylinder in a multiple coil shape to form a main heat exchange part,
On the lower end side of the intermediate cylinder, there is a liquid circulation part that communicates the inner space and the outer annular space,
The overflow discharge cylinder is provided with an overflow port on the upper end side, and the lower end side communicates with the liquid outlet to be treated.
A heat exchange medium outlet and a liquid inlet are provided facing the upper part of the annular space, and a heat exchange medium inlet is provided facing the upper part of the intermediate cylinder,
The plurality of heat transfer tubes are connected from the upper part of the main heat exchange part to the heat exchange medium outlet, and from the lower part of the main heat exchange part to the heat exchange medium inlet through the inside of the liquid circulation part and the intermediate tube. Connecting, forming a sub heat exchange part inside the intermediate cylinder,
In the process in which the liquid to be treated introduced from the liquid liquid inlet descends the annular space, the main heat exchange part exchanges heat with the heat exchange medium, and then enters the intermediate cylinder from the liquid circulation part and rises. In the process, a multi-coil heat exchanger configured to exchange heat with the heat exchange medium in the auxiliary heat exchange section, and then flow into the overflow outlet of the overflow discharge cylinder and lead out from the liquid outlet.
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