JPH0665785U - Heat exchanger - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 伝熱管の管板への接合面における温度こう配
が緩和されて、その接合面の損傷を防止することができ
る熱交換器を提供する。 【構成】 ケーシング１の内部に伝熱管２を有し、伝熱
管が管板３によって支承されていて、かつ、伝熱管の中
に被加熱流体を流し、伝熱管の外周を高温流体が通る熱
交換器において、管板と伝熱管との接続部近傍の温度こ
う配を緩和する部材を備えている。 (57) [Summary] (Modified) [Objective] To provide a heat exchanger capable of preventing damage to the joint surface by relaxing the temperature gradient at the joint surface of the heat transfer tube to the tube plate. [Structure] A heat transfer tube 2 is provided inside a casing 1, the heat transfer tube is supported by a tube plate 3, and a fluid to be heated is caused to flow through the heat transfer tube so that a high temperature fluid passes through the outer circumference of the heat transfer tube. The exchanger is provided with a member that relaxes the temperature gradient near the connection between the tube plate and the heat transfer tube.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、ケーシングの内部に伝熱管を有し、該伝熱管が管板によって支承さ れていて、かつ、前記伝熱管の中に被加熱流体を流し、該伝熱管の外周を高温ガ スが通る熱交換器に関するものである。 According to the present invention, a heat transfer tube is provided inside a casing, the heat transfer tube is supported by a tube plate, and a fluid to be heated is flown into the heat transfer tube, and the outer circumference of the heat transfer tube is surrounded by a high temperature gas. Relates to a heat exchanger through which

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来のこの種の熱交換器は、たとえば、図４に示すような構造からなっている 。 なお図４は左半分の図示を省略している。 図４において、１はケーシング、２は該ケーシング１の内部に多数設けられた 伝熱管、３は該伝熱管２を溶接またはろう付けによって支承している管板、４は ヘッダ、５は該ケーシング１の高温流体の入口部、６は同じくガス出口部、７は 後述する低温流体出口管である。 すなわち、伝熱管２の中に被加熱流体として空気を図４の左から右方へ流し、 伝熱管２の外周をガスタービンからの排気ガス等の高温ガスが通るようになって いて、伝熱管２の中の空気は伝熱管２の外周の高温ガスと熱交換して加熱され、 昇温して空気出口管７から排出される。 A conventional heat exchanger of this type has, for example, a structure as shown in FIG. Note that the left half of FIG. 4 is omitted. In FIG. 4, 1 is a casing, 2 is a large number of heat transfer tubes provided inside the casing 1, 3 is a tube plate supporting the heat transfer tubes 2 by welding or brazing, 4 is a header, and 5 is the casing. Reference numeral 1 is a high temperature fluid inlet portion, 6 is a gas outlet portion, and 7 is a low temperature fluid outlet pipe which will be described later. That is, air as a fluid to be heated is made to flow from the left to the right in FIG. 4 in the heat transfer tube 2, and high temperature gas such as exhaust gas from the gas turbine passes through the outer circumference of the heat transfer tube 2. The air in 2 is heated by exchanging heat with the high-temperature gas on the outer periphery of the heat transfer tube 2, and is heated to be discharged from the air outlet tube 7.

【０００３】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、前記伝熱管２は薄肉であって昇温速度が大きく、これに対し、 管板３は厚肉であって昇温速度が小さく、しかも、高温ガスとしてガスタービン の排気ガスを使用する場合、そのガスタービンの起動時の排気ガスは短時間で高 温になるため、伝熱管２の管板３への接合面における温度こう配が急激なものと なり、その接合面の熱応力が大きくなり、とくに、ガスタービンは、ひんぱんに 起動と停止を繰りかえすため、熱疲労破壊によって伝熱管２のその接合面が早期 に損傷するという問題点があった。 However, when the heat transfer tube 2 is thin and the heating rate is high, the tube sheet 3 is thick and the heating rate is low, and when the exhaust gas of the gas turbine is used as the high temperature gas. Since the temperature of the exhaust gas at the start of the gas turbine becomes high in a short time, the temperature gradient at the joint surface of the heat transfer tube 2 to the tube sheet 3 becomes abrupt and the thermal stress at the joint surface becomes large. Especially, since the gas turbine frequently starts and stops, there is a problem that the joint surface of the heat transfer tube 2 is damaged early due to thermal fatigue failure.

【０００４】 本考案は、上記のような問題点を解決しようとするものである。すなわち、本 考案は、伝熱管の管板への接合面における温度こう配が緩和されて、その接合面 の損傷を防止することができる熱交換器を提供することを目的とするものである 。The present invention is intended to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a heat exchanger in which the temperature gradient at the joint surface of the heat transfer tube to the tube plate is relaxed and damage to the joint surface can be prevented.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本考案は、ケーシングの内部に伝熱管を有し、該 伝熱管が管板によって支承されていて、かつ、前記伝熱管の中に被加熱流体を流 し、該伝熱管の外周を高温流体が通る熱交換器において、前記管板と伝熱管との 接続部近傍の温度こう配を緩和する部材を備えているものとした。 In order to achieve the above object, the present invention has a heat transfer tube inside a casing, the heat transfer tube is supported by a tube plate, and a fluid to be heated is flown in the heat transfer tube. In the heat exchanger in which the high-temperature fluid passes through the outer circumference of the heat transfer tube, the heat exchanger is provided with a member that relaxes the temperature gradient near the connecting portion between the tube plate and the heat transfer tube.

【０００６】[0006]

【作用】[Action]

本考案によれば、ケーシングの内部に伝熱管を有し、該伝熱管が管板によって 支承されていて、かつ、前記伝熱管の中に被加熱流体を流し、該伝熱管の外周を 高温流体が通る熱交換器において、前記管板と伝熱管との接続部近傍の温度こう 配を緩和する部材を備えているので、該伝熱管の管板への接合面における温度こ う配が緩やかになって、その接合面の損傷が避けられる。 According to the present invention, a heat transfer tube is provided inside a casing, the heat transfer tube is supported by a tube plate, and a fluid to be heated is flown into the heat transfer tube, and the outer periphery of the heat transfer tube is surrounded by a high temperature fluid. The heat exchanger through which the heat exchanger passes is provided with a member for relaxing the temperature gradient in the vicinity of the connection between the tube plate and the heat transfer tube, so that the temperature gradient at the joint surface of the heat transfer tube to the tube sheet is gentle. Therefore, damage to the joint surface can be avoided.

【０００７】[0007]

【実施例】【Example】

図１は本考案の第１実施例を示している。 図１において、１から７までは、図４に示したものと同じ部材である。そして 、８はバッフルプレートで、これは伝熱管２と管板３との接続部近傍の温度こう 配を緩和させるための部材であって、管板３に近付けて伝熱管２の端部に嵌め込 んである。 すなわち、バッフルプレート８の存在によって、高温ガスの主流が伝熱管２の 端部と管板３とに直接当らないようにしてある。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 to 7 are the same members as those shown in FIG. Further, 8 is a baffle plate, which is a member for relaxing the temperature gradient in the vicinity of the connecting portion between the heat transfer tube 2 and the tube plate 3, and is fitted to the end portion of the heat transfer tube 2 close to the tube plate 3. It is complicated. That is, the existence of the baffle plate 8 prevents the main stream of high-temperature gas from directly contacting the end portion of the heat transfer tube 2 and the tube sheet 3.

【０００８】 図１に示すように構成されたシェルアンドチューブ式熱交換器においては、バ ッフルプレート８によって、高温ガスの主流が伝熱管２の端部と管板３に流れな いので、伝熱管２の管板３への接合面の温度こう配が緩められ、その部の熱応力 の発生が防止されて損傷が避けられる。In the shell-and-tube heat exchanger configured as shown in FIG. 1, the baffle plate 8 prevents the main stream of high-temperature gas from flowing to the end portion of the heat transfer tube 2 and the tube plate 3, so that the heat transfer tube The temperature gradient of the joint surface of the tube 2 to the tube sheet 3 is loosened, and thermal stress is prevented from occurring at that portion, and damage is avoided.

【０００９】 図２は本考案の第２実施例を示している。 図２において、１から８までは、図１に示したものと同じ部材である。そして 、９は断熱材で、この断熱材９はバッフルプレート８と管板３の間に充てんされ ている。 図２に示すように構成されたシェルアンドチューブ式熱交換器においては、バ ッフルプレート８のほかに断熱材９を有するので、伝熱管２の管板３への接合面 の温度こう配が、一そう緩和される。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 to 8 are the same members as shown in FIG. Further, 9 is a heat insulating material, and this heat insulating material 9 is filled between the baffle plate 8 and the tube sheet 3. In the shell-and-tube heat exchanger configured as shown in FIG. 2, since the heat insulating material 9 is provided in addition to the baffle plate 8, the temperature gradient of the joint surface of the heat transfer tube 2 to the tube plate 3 is almost equal. Will be alleviated.

【００１０】 図３は本考案の第３実施例を示している。 図３において、１から７までは、やはり、図４に示したものと同じ部材である 。そして、１０はヒートマスで、つまり、管板３と伝熱管２との接続部付近の温 度こう配を緩和する部材としてのヒートマスで、高温ガスの入口部５に設けられ 、この実施例では鉄塊からなっている。 この第３実施例では、前述のように、起動と停止をひんぱんに繰りかえすガス タービンの排気ガスを高温ガスとして使用する場合において、その起動時には排 気ガスが短時間に高温になるので、前記ヒ−トマス１０は、その急激に高温にな るガスの熱を入口部５で過渡的に収熱してから伝熱管２への加熱源として流すの である。 したがって、ヒートマス１０で過渡的に吸熱されるので、伝熱管２の端部およ び管板３の間の温度こう配は緩和され、伝熱管２の管板３への接合面の熱応力が 小さなものとなる。 なお前記ヒートマス１０は、高温ガスの入口部５の少なくとも管板３に近い端 部に設けておけばよいことになる。 また上記実施例では、シェルアンドチューブ式熱交換器の例を示したが、バヨ ネット型熱交換器の外管と管板の接続部近傍に適用してもよいことは勿論である 。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 to 7 are also the same members as shown in FIG. 10 is a heat mass, that is, a heat mass as a member for relaxing the temperature gradient in the vicinity of the connection between the tube sheet 3 and the heat transfer tube 2, which is provided at the hot gas inlet 5 and, in this embodiment, the iron ingot. It consists of In the third embodiment, as described above, when the exhaust gas of the gas turbine, which is repeatedly started and stopped, is used as the high temperature gas, the exhaust gas becomes high in temperature in a short time at the time of the start, so -Thomas 10 transiently collects the heat of the gas, which becomes abruptly high temperature, at the inlet portion 5, and then supplies it as a heat source to the heat transfer tube 2. Therefore, since the heat mass 10 transiently absorbs heat, the temperature gradient between the end of the heat transfer tube 2 and the tube sheet 3 is relaxed, and the thermal stress on the joint surface of the heat transfer tube 2 to the tube sheet 3 is small. Will be things. The heat mass 10 should be provided at least at the end of the high temperature gas inlet 5 close to the tube sheet 3. Further, in the above embodiment, an example of the shell-and-tube heat exchanger is shown, but it goes without saying that it may be applied to the vicinity of the connecting portion between the outer tube and the tube plate of the bayonet heat exchanger.

【００１１】[0011]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、本考案によれば、ケーシングの内部に伝熱管を有し、該 伝熱管が管板によって支承されていて、かつ、前記伝熱管の中に被加熱流体を流 し、該伝熱管の外周を高温流体が通る熱交換器において、前記管板と伝熱管との 接続部近傍の温度こう配を緩和する部材を備えているので、該伝熱管の管板への 接合面における温度こう配が緩やかになって、その接合面の損傷が避けられ、と くに、起動と停止をひんぱんに行なうガスタービンの排気ガスを高温流体として 使用する熱交換器として有利である。 As described above, according to the present invention, the casing has the heat transfer tube, the heat transfer tube is supported by the tube plate, and the heated fluid is flown into the heat transfer tube. In a heat exchanger in which a high-temperature fluid passes through the outer circumference of a heat transfer tube, a member for relaxing the temperature gradient near the connection between the tube plate and the heat transfer tube is provided, so the temperature at the joint surface of the heat transfer tube to the tube plate Since the gradient becomes gentle, damage to the joint surface can be avoided, and it is advantageous as a heat exchanger that uses the exhaust gas of a gas turbine that frequently starts and stops as a high temperature fluid.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本考案の第１実施例を示した一部切欠正面断面
図である。FIG. 1 is a partially cutaway front sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図２】本考案の第２実施例を示した一部切欠正面断面
図である。FIG. 2 is a partially cutaway front sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図３】本考案の第３実施例を示した一部切欠正面断面
図である。FIG. 3 is a partially cutaway front sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図４】従来の技術の一例を示した一部切欠正面断面図
である。FIG. 4 is a partially cutaway front sectional view showing an example of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ケーシング ２ 伝熱管 ３ 管板 ５ ガス入口部 ８ バッフルプレート ９ 断熱材 １０ ヒートマス 1 Casing 2 Heat Transfer Tube 3 Tube Plate 5 Gas Inlet 8 Baffle Plate 9 Heat Insulation Material 10 Heat Mass

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 ケーシングの内部に伝熱管を有し、該伝
熱管が管板によって支承されていて、かつ、前記伝熱管
の中に被加熱流体を流し、該伝熱管の外周を高温流体が
通る熱交換器において、前記管板と伝熱管との接続部近
傍の温度こう配を緩和する部材を備えていることを特徴
とする、熱交換器。1. A heat transfer tube is provided inside a casing, the heat transfer tube is supported by a tube plate, and a fluid to be heated is caused to flow through the heat transfer tube, and a high temperature fluid flows around the outer circumference of the heat transfer tube. A heat exchanger that passes through, comprising a member that relaxes a temperature gradient near a connecting portion between the tube sheet and the heat transfer tube. 【請求項２】 温度こう配を緩和する部材が、管板と伝
熱管との接続部の近傍に設けられたバッフルプレートか
らなる請求項１記載の熱交換器。2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the member for mitigating the temperature gradient comprises a baffle plate provided in the vicinity of the connecting portion between the tube plate and the heat transfer tube. 【請求項３】 バッフルプレートと管板の間に断熱材が
充てんされている請求項２記載の熱交換器。3. The heat exchanger according to claim 2, wherein a heat insulating material is filled between the baffle plate and the tube plate. 【請求項４】 温度こう配を緩和する部材が、高温流体
の入口部の少なくとも管板に近い端部に設けられて過渡
的に吸熱するヒートマスからなる請求項１記載の熱交換
器。4. The heat exchanger according to claim 1, wherein the member for mitigating the temperature gradient comprises a heat mass which is provided at at least an end portion near the tube sheet of the inlet portion of the high temperature fluid and transiently absorbs heat. 【請求項５】 ヒートマスが鉄塊からなる請求項４記載
の熱交換器。5. The heat exchanger according to claim 4, wherein the heat mass is an iron ingot.