JPH03113295A - 管束式熱交換器 - Google Patents
管束式熱交換器Info
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- JPH03113295A JPH03113295A JP2215648A JP21564890A JPH03113295A JP H03113295 A JPH03113295 A JP H03113295A JP 2215648 A JP2215648 A JP 2215648A JP 21564890 A JP21564890 A JP 21564890A JP H03113295 A JPH03113295 A JP H03113295A
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Classifications
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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-
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- F28D7/16—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 arranged in parallel spaced relation
-
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- F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ている特徴を備えた管束式熱交換器に関する。
用される高圧蒸気を発生する際、分解炉または化学工場
の反応器から流出する反応ガスを迅速に冷却するために
使用されるプロセス・ガス利用タイプの排熱ボイラーと
して使用されている。
の大きい圧力差とを制御するため、ガスの入口側に配置
されている管板は、ガスの出口側に設けられている管板
と比べて薄く設計されている(DE−C−129498
1号とAT−B−361953号を参照されたい)、薄
い管板は、該管板から間隔をあけて配置されていて、ア
ンカーを使用することにより管板と接続されている支持
プレートにより補強されている。
9号参照)においては、薄い管仮に溶接された支持用フ
ィンガーを介して支持プレートに支持されている。冷却
媒体は支持プレートと管板との間のスペースを貫流する
ようになっている。冷却媒体はリング状のチャンバーを
通って供給され、管と支持プレートとの間のリング状の
ギャップを通って熱交換器の中に流入する。このように
薄い管仮に関して横向きに冷却媒体が導入される。冷却
媒体である水をこのようにして導入することにより管板
を効果的に冷却することができるとともに、大きい流速
を作り出して、冷却媒体に含まれている粒子が管板上に
堆積することを防止することができる。底部が二重にな
っているので、熱交換器の機能は良好であるが、熱交換
器を製作するのに要する費用は比較的高価につく。
されている厚い管仮に冷却通路を設けることもすでに公
知である(AT−B−361953号参照)、この構成
によれば、十分に高い管板の強度を保持した状態で55
0から650°Cまでの高い温度を有するガスを流出さ
せることが可能である。この公知の管板の場合、冷却通
路は互いに比較的大きく間隔をあけかつ管板のガスと接
触する側から比較的大きく隔置された状態に配置されて
いる。冷却通路をこのようにして配置することにより生
じる管板の冷却作用は十分満足するにたるものであり、
熱交換器のガス出口側のガス温度を適切に制御すること
ができる。
体の流速を高く設定した場合でも冷却媒体を均一に分散
させることができるとともに、1000″C以上の高い
温度でもガス温度を制御することができるよう当初に挙
げた種類の管束式熱交換器の管板を構成することである
。
の特徴項に記載されている構成を備えた当初に挙げた種
類の管束式熱交換器が本発明に従って提供されたのであ
る。本発明の有利な実施態様については請求項2より1
0までを参照されたい。
るから、冷却媒体の高圧に耐えることができる。管は冷
却通路に貫設されていると共に、管列に沿ってまっすぐ
に延在しているので、冷却通路を互いに狭い間隔をあけ
て延設させることができ、広い面積を通って冷却媒体を
流動させることができる。通路の底部の壁体の厚みが均
一であるので、通路の内側に材料が偏ることを回避する
ことができる。したがって、管板を十分に冷却すること
ができるので、1000°Cを上回った高いガス温度を
も適切に制御することができる。
に冷却通路を流れる冷却媒体の流速が調節されるから、
管板が加熱するおそれはない。冷却通路間に延在してい
る腹板を介して管板のうち肉の厚い壁体の方の底部上に
支持されるようにした比較的薄い底部を管板のガス入口
側に形成することがてきる。このような支持態様によれ
ば、簡単なアンカーを利用して適切な支持を行うことが
できるから、応力を均一に分散させることができる。底
部を薄く構成することにより熱応力が少ない状態で冷却
を行うことが可能であるとともに、管板の容管をギャッ
プを伴うことなく具合よく溶接することができる。
ら本発明の詳細な説明する。
る高圧下にある沸騰水を用いて分解ガスを冷却するため
に使用されるものである。熱交換器は、冷却すべきガス
が貫流するとともに、ジャケット2により取り囲まれて
いる複数の管1より成る管束から構成されている。図解
の簡明化をはかるため、1列に配置された管列のうちの
1つの管1が図示されているにすぎない。容管1は2枚
の管板3と4の間に保持されており、該管板3と4にガ
ス人口5とガス出口6が接続されているとともに、管板
3と4はジャケット2に溶接されている。
している冷却通路7を備えている。管板3の軸方向に見
て冷却通路7の管板3のガス側までの距離が冷却通路7
のジャケット2の内部までの距離より小さく寸法法めさ
れているよう冷却通路7が管板3内に形成されている。
いる厚い底部9は上述の要領に基づいて構成されている
。
、冷却通路7の両側は開放されていて、リング状に管板
3を取り囲んでいるチャンバー10に開口している。高
圧下にある冷却媒体を供給する1つまたは複数の供給継
手11がチャンバー10の入口側に設けられている。
た円筒状の穴として形成されている。冷却通路7に連続
している横断面がほぼ円形を呈している部分は切削加工
によりトンネル状のプロフィールに拡径されている。こ
のトンネル状の横断面の形状は図面に示されており、ア
ーチ状の天井と管板3の上側に平行に延在しているフラ
ットな底部12を特徴としている。均一な壁厚を有する
薄い底部は上述のやり方に従って簡単に形成することが
できる。トンネル状の冷却通路7の側壁13も同様にフ
ラットであって、底部12に関して垂直に延在している
。側壁13は狭い腹板14を形成しており、薄い底部8
は厚い底部9とta働して腹板14を介して長い支持長
さにわたって狭い腹板14を支持している。
該拡径部15はジャケット2の内部に向かって開口して
いるとともに、長さ方向の延在に関して直角に冷却通路
7に開口している。管束の管1は遊びを有するリング状
のギャップを形成しなから拡径部15に貫設されている
。1列をなして配置されている管1は冷却通路7に貫設
されているとともに、完全に溶接されている溶接シーム
16を介して遊びのない状態で管板3の薄い方の底部8
に溶接されている。このようにして形成された冷却通路
7の幅は管1の直径の1倍から2倍までの値にほぼ相当
している。
れた冷却媒体は冷却通路7に到達し、管1と拡径部15
との間のリング状のギャップを通ってジャケット2によ
り取り囲まれている熱交換器の内部に流入する。冷却媒
体の一部はジャケット2内で管1の外側に沿って上昇し
、高圧の蒸気となってジャケット2に溶接された出口継
手17から流出する。
スに流入する冷却媒体は冷却通路7の反対側で冷却通路
7から流出し、チャンバー10の出口側に到達するよう
になっている。この出口側は2枚の隔壁22により入口
側から分離されている。隔壁22は冷却通路7の長さ方
向の軸に関して直角にチャンバーlO内に配置されてい
て、チャンバー10の横断面全体にわたって延在してい
る。このように構成されているので、冷却通路7の一方
の端部はチャンバーlOの入口側と接続されるとともに
、冷却通路7の他方の端部はチャンバー10の出口側と
接続されることになる。熱交換器の内部スペースに開口
しているベンド23がチャンバーlOの出口側に接続さ
れている。したがって、残りの冷却媒体はベンド23を
通って熱交換器内に流入し、高圧蒸気に変換される。冷
却媒体はこのように分配して導入されるようになってい
るので、冷却通路7の出口側でも十分に大きい冷却媒体
の速度を確保することができるから、冷却媒体の中に含
まれている固体粒子が冷却通路7の底部12に堆積する
おそれはない、冷却媒体の中に含まれている固体粒子は
冷却通路7を通って排出される。
ようにするため、短い方の冷却通路7の流動抵抗は中心
側の長い方の冷却通路7の流動抵抗と等しくなるよう構
成されている。このように構成されているので、冷却通
路7の横断面積は外側にいけばいくほど小さくなるか又
は外側に設けられている冷却通路7には絞り個所が設け
られている。
の入口チャンパー18が第7図と第8図に示されている
。入口チャンパー18の壁体はジャケット2の内壁と接
続されているとともに、縁領域では管板3と接続されて
いる。この実施例によれば、冷却通路7の両端はカバー
20により閉鎖されている。冷却通路7の両端に穴19
と24が設けられていて、該穴19と24は管板3の厚
い方の底部19を通って軸方向に貫設されている、穴1
9は入口チャンパー18から延在していて、冷却通路7
を通って冷却媒体を供給する働きをしている。他方の穴
24は熱交換器の内部スペースに開口しており、管1と
拡径部15との間のリング状のスペースを通って流出し
ない残余の量の冷却媒体を排出させる。
に延在したへこみとして管板3内に切込加工により形成
されている。アーチ状の天井またはフラットな天井が冷
却通路7に形成されている。
4に溶接された短冊状の板片21によりカバーされてい
る。管1は短冊状の板片21に溶接されている。第1図
から第6図までに示されている実施例と異なり、第9図
に示されている実施例の場合、溶接シームの数が多くな
り、応力が増大して機械的な強度が低下するおそれがあ
るが、製作が比較的簡単である。
を長さ方向に切断した断面図、第2図はガス入口側に設
けられた管板を上から目視した平面図、第3図は第2図
の■−■線に沿って切断した断面図、第4図は第2図の
IV−IV線に沿って切断した断面図、第5図は第3図
のZ区画の詳細断面図、第6図は第5図に示されている
区画を上から目視した平面図、第7図は本発明の他の実
施例に従って構成されたガス入口側に設けられた管板を
上から目視した平面図、第8図は第7図の■−■線に沿
って切断した断面図、゛第9図は他の実施例に従って構
成された第3図に示されている熱交換器のZ区画の詳細
断面図。 1・・・管、 2・・・ジャケット、3.4
・・管板、 4・・・冷却通路、5・・・ガス入
口、 6・・・ガス出口、7・・・冷却通路、
8・・・薄い方の底部、9・・・厚い方の底部、10・
・・チャンバ11・・・供給継手、 12・・・フラ
ットな底部、13・・冷却通路の側壁、14・・・腹板
、15・・・拡径部、 16・・・溶接シーム、1
7・・・出口継手、 18・・・入口チャンバ19.
24・・穴、 20・・・カバー21・・・短冊
状の板片、22・・・隔壁、23・・・ベンド。
Claims (10)
- (1)管(1)を貫流する高温のガスと管(1)を取り
囲んでいる液状または蒸気の状態の冷却媒体との間で熱
交換を行うために管板(3、4)の両側で保持されてい
る管(1)を使用した管束式熱交換器であって、管板(
3、4)が管束を取り囲んでいるジャケット(2)と接
続されているとともに、管板(3、4)がジャケット(
2)から離れた個所で互いに平行に延在した冷却通路(
7)を備えていて、冷却媒体が前記冷却通路(7)を貫
流するようになっており、管板(3)がジャケット(2
)の内部に向かって開放された拡径部(15)を備えて
いて、該拡径部(15)が冷却通路(7)と連通してい
るとともに、同心状に管(1)を取り囲むよう構成され
た管束式熱交換器において、冷却通路(7)を備えた管
板(3)が熱交換器のガス入口側に配置されていること
と、それぞれ管列を形成するよう配置された管(1)が
冷却通路(7)に貫設されていることと、冷却通路(7
)が、ガスが流動している側に均一な壁体厚さを有する
底部(12)を備えていることとを特徴とする管束式熱
交換器。 - (2)冷却通路(7)が、アーチ状の天井とフラットな
底部(12)と該底部(12)に関して垂直に延在した
側壁(13)とを有するトンネル状の輪郭を備えている
ことを特徴とする請求項1記載の管束式熱交換器。 - (3)管板(3)がリング状のチャンバー(10)によ
り取り囲まれていて、該チャンバー(10)が、両側が
開放された冷却通路(7)と連通していることを特徴と
する請求項1または2記載の管束式熱交換器。 - (4)冷却媒体を流入させる入口チャンバー(18)が
熱交換器の周囲の半分にわたって延在していることと、
入口チャンバー(18)がジャケット(2)の内側と接
続されているとともに、管板(3)の縁領域と接続され
ていることと、両側が閉鎖された冷却通路(7)それぞ
れが軸方向の穴(19)を経て入口チャンバー(18)
と連通していることとを特徴とする請求項1または2記
載の管束式熱交換器。 - (5)冷却通路(7)の出口側がジャケット(2)によ
り取り囲まれている熱交換器の内部スペースと連通して
いることを特徴とする請求項1より4までのいずれか1
項記載の管束式熱交換器。 - (6)リング状のチャンバー(10)が2枚の隔壁(2
2)により冷却通路(7)の長さ方向の軸に関して直角
に入口側と出口側に分割されていることと、ベンド(2
3)がリング状のチャンバー(10)の出口側と熱交換
器のジャケット(2)に接続されていることとを特徴と
する請求項3または5記載の管束式熱交換器。 - (7)冷却通路(7)と熱交換器の内部スペースとの間
に延設されている穴(24)が、穴(19)に関して反
対側にある冷却通路(7)の端部において管板(3)を
通って軸方向に延在していることを特徴とする請求項4
または5記載の管束式熱交換器。 - (8)外側に設けられている冷却通路(7)の流動抵抗
が内側に設けられている冷却通路(7)の流動抵抗より
大きく設定されていることを特徴とする請求項1より7
までのいずれか1項記載の管束式熱交換器。 - (9)冷却通路(7)が、1枚のプレートを加工するこ
とにより形成されていることを特徴とする請求項1より
8までのいずれか1項記載の管束式熱交換器。 - (10)冷却通路(7)が、互いに平行に延在したへこ
みとして管板(3)を加工することにより形成されてい
て、フラットな短冊状の板片(21)によりカバーされ
ていることを特徴とする請求項1より8までのいずれか
1項記載の管束式熱交換器。
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