JPH07243602A - 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器 - Google Patents

高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器

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JPH07243602A
JPH07243602A JP6302900A JP30290094A JPH07243602A JP H07243602 A JPH07243602 A JP H07243602A JP 6302900 A JP6302900 A JP 6302900A JP 30290094 A JP30290094 A JP 30290094A JP H07243602 A JPH07243602 A JP H07243602A
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JP
Japan
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chamber
heat exchanger
tube
base
jacket
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JP6302900A
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English (en)
Inventor
Helmut Lachmann
ラヒマン ヘルム−ト
Peter Bruecher
ブリュヒャ− ペ−タ−
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Deutsche Babcock Borsig AG
Original Assignee
Deutsche Babcock Borsig AG
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Publication date
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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
    • F28D7/005—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 for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】高い剛性を備えていて、効果的かつ均一な冷却
が出来るよう構成された管基部を備えた高温の反応ガス
の冷却に使用される熱交換器を提供する。 【構成】高温の反応ガスの冷却に使用される熱交換器
は、チューブ８を備えており、チューブ８はチューブ８
から外向きに延設されているとともに、管基部６により
受け支えられている。複数のチャンバー１２が管基部６
のガス入口側に面した部分に配置されている。管基部６
は冷却作用を受ける薄肉の基部１８と曲げに強い厚肉の
基部１９とを備えている。チューブ８とガスタイトに接
続された薄肉の基部１８は、全てのチャンバー１２のフ
ラットなチャンバー底部１５により形成されている。基
部１８は、チャンバー１２の境界壁を介して肉厚の基部
１９によ支持されている。基部１９に複数のチューブ穴
２０が形成され、チューブ８は環状の隙間２１を形成し
ながらチューブ穴２０を通って延設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前文に記載
されている特徴を備えた高温の反応ガスを冷却するため
に使用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】オイル・ガス化装置から発生した反応ガ
スを冷却するために使用される上記の種類の公知の熱交
換器（ＥＰ−ＰＳ４３６８２８号参照）においては、ガ
スを導く各チューブを貫設せしめた円筒状の冷却通路が
管基部に配置されている。冷却通路を貫流する冷却媒体
は、円筒状の冷却通路の幾何学的な形状のため、ガスの
入口側に位置している管基部を不均一に冷却している。
冷却作用を均一化するために冷却通路の間で管基部を貫
通して冷却用の穴が開口されているが、冷却作用を十分
に改善するにはいたっていない。
【０００３】ガス内の反応を安定化するとともに、良好
なガス収量を確保するために非常に急速に冷却しなけれ
ばならない分解ガスを冷却するために使用される熱交換
器がＥＰ−ＰＳ４１７４２８号にすでに開示されてい
る。上述の事情を勘案して、熱交換器は比較的直径が小
さい多数のチューブを備えており、これらのチューブは
２つの管基部に固定された管束体に集結されている。１
つの管列をなすチューブがそれぞれ冷却通路に貫設され
ており、該冷却通路は、冷却通路間にある中間壁を介し
て肉厚の厚い底部上に支持されている肉厚の薄い底部が
ガス入口側に位置するよう管基部内に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冷却
媒体の側の圧力に耐えることができるようにするために
管基部は剛性を高めるとともに、チューブが管基部と接
続される領域で効果的でかつ均一な冷却が確実に行われ
るよう構成された管基部を備えた当初に挙げた種類の熱
交換器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の特徴項の記載に基づいて構成された当初
に挙げた種類の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
より請求項１２までを参照されたい。
【０００６】
【作用と効果】効果的に冷却を行う薄肉の基部と支持の
機能を果す曲げに対して丈夫な基部に管基部を分割する
ことにより管基部に課せられた要求条件を満たすことが
できる管基部が複数のチャンバーを形成することにより
提供されたのである。チャンバーに流入した冷却媒体は
境界壁を洗うように流動するので、境界壁を具合よく冷
却することができるとともに、薄肉の基部の冷却を改善
することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図解した添付
図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。本発明に
係る熱交換器は直立した態様で構成されていて、主な構
成要素としてジャケット１と、該ジャケット１の上部を
閉止しているルーフ２と、ジャッケト１の下側に設られ
たフランジ３とを備えている。熱交換器はガス供給チャ
ンバー４上に立設されており、該ガス供給チャンバー４
のジャッケト１の内側は耐火材５によりライニングされ
ている。オイル・ガス化装置に配置された加圧状態のも
とで運転される反応器（図示せず）がガス供給チャンバ
ー４に接続されている。
【０００８】熱交換器のジャケット１は、管基部６によ
りガス供給チャンバー４から分離されている。管基部６
の直径はジャケット１の直径より小さく寸法ぎめされて
いる。管基部６がフランジ３より上に位置するようにす
るため、管基部６は、プレートとして形成されている内
向きのプレートとして設計されている円錐体７を介して
ジャケット１の下縁に対応した位置にあるフランジ３と
接続されている。円錐体７もガス供給チャンバー４と同
様に耐火材５でライニングされている。
【０００９】複数のチューブ８が管基部６に挿入されて
いて、管基部６から上に向かってルーフ２の近傍までま
っすぐに延設されている。しかるのち、各チューブ８は
螺旋状に曲げ加工されたチューブに移行しており、該チ
ューブの端部は管基部６のすぐ上の位置でジャケット１
から外部に導き出されている。
【００１０】ガス供給チャンバー４から流入したガスは
各チューブ８を貫流するが、この貫流の間に後述のやり
方で供給管路９を通ってジャケット１により取り囲まれ
ている熱交換器の内部スペース１０に供給された冷却媒
体により前記ガスは冷却される。加圧状態にある水が冷
却媒体として使用されており、高温のガスとの熱交換に
より水は蒸発し、ルーフ２に設けられた出口継手１１を
へて蒸気として熱交換器を出て行く。
【００１１】ガス供給チャンバー４に面した側にある複
数のチャンバー１２は、例えば、機械的な加工（フライ
ス加工）または電気化学的な加工により管基部６内に形
成されている。各チャンバー１２はポケット状の形状を
呈していて、図４に示されているように、熱交換器の長
さ方向の中心軸に関して半径方向に延在している。各チ
ャンバー１２は、ガスを導くチューブ８の長さ方向に延
在している境界壁１３により管基部６の中心に関しまた
隣接のチャンバー１２に関して限定されている。チャン
バー１２は、管基部６の外周に沿って開放されている
が、円錐体７ならびに管基部６の後述の肉厚の基部と溶
接によりガスタイトに接続されたジャケット・リング１
４により閉止されている。各チャンバー１２はフラット
なチャンバー底部１５を備えている。
【００１２】チャンバー１２の境界壁１３は、冷却媒体
の供給管路９が開口している供給チャンバー１６を管基
部６の中心部において取り囲んでいる。各チャンバー１
２は、境界壁１３に形成されていて、該境界壁１３の全
高にわたって延在しているスリット１７を介して供給チ
ャンバー１６と連通している。冷却媒体が供給チャンバ
ー１６から各チャンバー１２に接線状に流入するように
するため、スリット１７の貫流横断面がチャンバー１２
に接線状に移行することが好ましい。
【００１３】チャンバー１２は、薄肉の基部１８がガス
流入側に形成されるとともに、厚肉の基部１９がジャケ
ット１の内部スペース１０に面した側に形成されるよう
管基部６に形成されている。薄肉の基部１８はすべての
チャンバー１２のフラットなチャンバー底部１５にわた
って形成されている。薄肉の基部１８は上述のように形
成されているので、チャンバー１２に流入した冷却媒体
により薄肉の基部１８を具合よく冷却することができ
る。厚肉の基部１９は、冷却媒体の圧力に耐えることが
できるよう曲げにたいし丈夫に作られている。この構成
により、チャンバー１２の境界壁１３を介して厚肉の基
部１９により薄肉の基部１８を支持することができる。
【００１４】チューブ８は、薄肉の基部１８にガスタイ
トに溶接されている。図１と図４に示されている実施例
によれば、チューブ８はチャンバー１２に貫設されてい
る。チャンバー１２のカバーは厚肉の基部１９により形
成されている。厚肉の基部１９に複数のチューブ穴２０
が貫設されていて、環状の隙間２１を形成しながら前記
チューブ穴２０を通ってチューブ８が差し通されてい
る。供給管路９をへて供給された冷却媒体は供給チャン
バー１６に到達し、スリット１７を通ってチャンバー１
２に入り、環状の隙間２１を通って内部スペース１０に
流入する。スリット１７が接線状に延設されているの
で、流入しつつある冷却媒体に渦が生じ、この渦の作用
により環状の隙間２１に乱流が発生する。この流動状態
を確保するためには、冷却媒体が接線状に流動すること
が有利である。しかし、冷却媒体の流動を接線状の流動
にのみ限定されるべきではなく、他のやり方、例えば、
半径方向に冷却媒体を流動させることも可能である。
【００１５】長さ方向に延在している供給チャンバー１
６と複数の半径方向には配置されていないチャンバー１
２とを有する管基部６が図５に示されている。中心部に
ある供給チャンバー１６と連通していることに加えて、
別の供給開口２２がチャンバー１２の外周に沿って設け
られており、図示されていない継手または環状の管路を
へ、前記供給開口２２を通って、冷却媒体がチャンバー
１２に供給される。内側と外側とから冷却媒体を供給す
ることにより、好適な乱流をチャンバー１２内で発生さ
せることができるので、高温のガスから冷却媒体への熱
の移行を改善することができる。
【００１６】ジャケット・リング１４のうちチャンバー
１２を限定している区画に貫流開口２３が形成されてい
る。チャンバー基部１５に捕集された固体物質は、前記
貫流開口２３を通って冷却媒体といっしょにチャンバー
１２から排出される。わずかな量の冷却媒体の流動が効
果的に生じるよう貫流開口２３の横断面が寸法ぎめされ
ている。排出された固体物質は、円錐体７とジャッケト
１との間に位置している内部スペース１０のもっとも低
い箇所で捕集される。固体物質は、この箇所から吸出管
路２４をへて熱交換器から排除することができる。ジャ
ケット１から延設された管路２５は、貫流開口２３に接
続されている。排出弁２６がジャケット１の外側で管路
２５に取り付けられている。
【００１７】上述の管基部６は水平に配置されている。
図２は、管基部６が垂直に配置されていて、ジャケット
１から突設された側部継手２７に接続された状態を示し
ている。この構成の場合、排出弁２５を備えた管路２６
は、下部に位置しているチャンバー１２としか接続する
ことはできない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に従って構成された熱交換器
を長さ方向に切断した概念的な断面図である。
【図２】他の構成態様を有する熱交換器を長さ方向に切
断した概念的な断面図である。
【図３】図１に示されているＺ部の拡大断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断されたＺ部の
横断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に従って構成された熱交換
器の管基部の図４に類似した横断面図である。
【符号の説明】
１ … ジャケット ２ … ルーフ ３ … フランジ ４ … ガス供給チャンバー ５ … 耐火材 ６ … 管基部 ７ … 円錐体 ８ … チューブ ９ … 供給管路 １０ … 内部スペース １１ … 出口継手 １２ … チャンバー １３ … 境界壁 １４ … ジャケット・リング １５ … チャンバー底部 １６ … 供給チャンバー １７ … スリット １８ … 薄肉の基部 １９ … 厚肉の基部 ２０ … チューブ穴 ２１ … 環状の隙間 ２２ … 供給開口 ２３ … 貫流開口 ２４ … 吸出管路 ２５ … 排出弁 ２６ … 管路 ２７ … 側部継手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペ−タ− ブリュヒャ− ドイツ連邦共和国、13503 ベルリン、ツ イ−ゲノルタ− プフア−ト 33

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス供給チャンバー（４）上に設置され
    ていて、複数のガスを導くチューブ（８）を備えている
    冷却媒体を使用して高温の反応ガスを冷却するために使
    用される熱交換器であって、前記チューブ（８）は、そ
    れぞれ該チューブ（８）を取り巻いているジャケット
    （１）から延設されているとともに、該ジャケット
    （１）をガス供給チャンバー（４）から分離している管
    基部（６）により受け支えられており、ガスを導くチュ
    ーブ（８）は環状の隙間（２１）を形成しながらチュー
    ブ穴（２０）を通って管基部（６）に差し込まれてい
    て、チューブ（８）のガス入口側は管基部（６）とガス
    タイトに接続されており、少なくとも冷却媒体の供給管
    路（９）は管基部（６）のうちガスの入口と反対の側で
    終わるよう構成された熱交換器において、冷却媒体の共
    通の供給管路（９）に接続された複数のチャンバー（１
    ２）それぞれのうちガス入口側に面している部分は管基
    部（６）内に配置されていることと、ガスを導くチュー
    ブ（８）のうち１つまたは複数のものが各チャンバー
    （１２）に貫設されていて、各チャンバー（１２）は、
    フラットなチャンバー底部（１５）と、ガスを導くチュ
    ーブ（８）の長さ方向に延在している境界壁（１３）
    と、ジャケット・リング（１４）の一部とにより限定さ
    れていることと、ジャケット・リング（１４）は管基部
    （６）の周囲に沿って配置されていて、すべてのチャン
    バー（１２）を取り囲んでいることと、管基部（６）
    は、すべてのチャンバー（１２）のフラットなチャンバ
    ー底部（１５）により形成された冷却作用を受ける薄肉
    の基部（１８）と、チャンバー（１２）の境界壁（１
    ３）を介して薄肉の基部（１８）を支持している曲げに
    対して丈夫な厚肉の基部（１９）とを備えていることと
    を特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 チャンバー（１２）が半径方向に配置さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 供給管路（９）が開口している供給チャ
    ンバー（１６）が、半径方向に配置されたチャンバー
    （１２）間の中心において管基部（６）内に設けられて
    いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
    熱交換器。
  4. 【請求項４】 各チャンバー（１２）が、境界壁（１
    ３）に形成されたスリット（１７）を介して供給チャン
    バー（１６）と連通していることを特徴とする請求項１
    より請求項３までのうちのいずれか１項記載の熱交換
    器。
  5. 【請求項５】 境界壁（１３）に形成されたスリット
    （１７）の貫流横断面が、チャンバー（１２）に関して
    接線状に配置されていることを特徴とする請求項４記載
    の熱交換器。
  6. 【請求項６】 境界壁（１３）に形成されたスリット
    （１７）の貫流横断面が、チャンバー（１２）に関して
    半径方向に配置されていることを特徴とする請求項４記
    載の熱交換器。
  7. 【請求項７】 冷却媒体の別の供給開口（２２）がチャ
    ンバー（１２）の外周に設けられていることを特徴とす
    る請求項１より請求項６までのうちのいずれか１項記載
    の熱交換器。
  8. 【請求項８】 ジャケット・リング（１４）のチャンバ
    ー（１２）に面している部分に貫流開口（２３）が設け
    られていることを特徴とする請求項１より請求項７まで
    のうちのいずれか１項記載の熱交換器。
  9. 【請求項９】 ジャケット（１）を通って外向きに導き
    出されていて、ジャケット（１）の外側で排出弁（２
    ６）を備えている管路（２５）が貫流開口（２３）に接
    続されていることを特徴とする請求項８記載の熱交換
    器。
  10. 【請求項１０】 管基部（６）が水平に配置されてい
    て、管基部（６）の直径はジャケット（１）の直径より
    小さく寸法ぎめされており、管基部（６）がフランジ
    （３）より上に位置するよう、上向きの円錐体（７）を
    介してジャケット（１）の下縁に対応した位置にあるフ
    ランジ（３）が管基部（６）と接続されていることを特
    徴とする請求項１より請求項９までのうちのいずれか１
    項記載の熱交換器。
  11. 【請求項１１】 管基部（６）が、ジャケット（１）の
    側部に接続された継手（２７）内に垂直の向きをなして
    配置されていることを特徴とする請求項１より請求項９
    までのうちのいずれか１項記載の熱交換器。
  12. 【請求項１２】 排出弁（２６）まで延設された管路
    （２５）が、垂直の向きをなして配置された管基部
    （６）の下部のチャンバー（１２）にだけ接続されてい
    ることを特徴とする請求項１１記載の熱交換器。
JP6302900A 1994-03-08 1994-11-11 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器 Pending JPH07243602A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4407594.4 1994-03-08
DE4407594A DE4407594A1 (de) 1994-03-08 1994-03-08 Wärmetauscher zum Kühlen von heißem Reaktionsgas

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JPH07243602A true JPH07243602A (ja) 1995-09-19

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ID=6512098

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JP6302900A Pending JPH07243602A (ja) 1994-03-08 1994-11-11 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器

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EP (1) EP0671596A1 (ja)
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DE (1) DE4407594A1 (ja)

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EP0671596A1 (de) 1995-09-13
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