JPS5821195B2 - Open type sprinkler type evaporator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は開放型散水式蒸発装置に関し、更に詳しくは低
湿液化ガスを水を用いて常温の気化ガスとする熱交換温
度差の大きい開放型散水式蒸発装置に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an open type water trickling type evaporator, and more particularly to an open type water trickling type evaporating device that uses water to convert low humidity liquefied gas into vaporized gas at room temperature with a large heat exchange temperature difference. be.

周知のごとく、沸点が一１５０°Ｃ〜−２００°Ｃ程度
の液化天然ガス、液体酸素等の低温液化ガスを常温の気
化ガスとするだめに加熱媒体として温水あるいは海水等
を含む水を用いた開放型散水式蒸発装置所謂オープンラ
ックベーパライザーが広く使用されている。As is well known, in order to convert low-temperature liquefied gases such as liquefied natural gas and liquid oxygen, which have a boiling point of about 1150°C to -200°C, into vaporized gas at room temperature, warm water or water including seawater is used as a heating medium. Open type sprinkler type evaporators, so-called open rack vaporizers, are widely used.

従来より、これら開放型散水式蒸発装置（以下単に蒸発
装置と称す）には、第１図ａおよびｂに示すように、蛇
行させた横型チューブ６の隙間に案内板７を設けるか、
押出しチューブ８を垂直パネル状に接合するかして熱交
換部を形成し、上方に設けられた散水管９より水をこれ
ら熱交換部表面に流下させる形式である所謂チューブ型
熱交換器用素子が使用されている。Conventionally, these open type sprinkler type evaporators (hereinafter simply referred to as evaporators) have either been provided with a guide plate 7 in the gap between the meandering horizontal tubes 6, as shown in FIGS. 1a and 1b, or
This is a so-called tube-type heat exchanger element in which extruded tubes 8 are joined together in a vertical panel shape to form a heat exchange part, and water is allowed to flow down onto the surface of these heat exchange parts from a water sprinkler pipe 9 provided above. It is used.

しかしながら、このチューブ型の熱交換器用素子は単位
中車りの伝熱面積か小さく伝熱効率が低いという欠点が
ある。However, this tube-type heat exchanger element has the disadvantage that the heat transfer area of the unit wheel is small and the heat transfer efficiency is low.

単位中車りの伝熱面積を増大せしめるためにチューブの
内外面にフィンや切込み等を設けることも試みられてい
るが低温液化ガスと水との熱交換の場合は特に熱交換温
度差が犬であるため十分な効果を上げることが出来ず、
結局チューブの本数あるいは１本当りの長さを増やして
全体としての伝熱面積を増加する他なく、このことは必
然的に設備の大型化につながるものであった。Attempts have been made to provide fins or cuts on the inner and outer surfaces of the tube in order to increase the heat transfer area of the unit wheel, but the difference in heat exchange temperature is particularly difficult when exchanging heat between low-temperature liquefied gas and water. Therefore, it is not possible to achieve sufficient effect,
In the end, there was no choice but to increase the overall heat transfer area by increasing the number of tubes or the length of each tube, which inevitably led to an increase in the size of the equipment.

特に大量の液化天然ガス（ＬＮＧ）を大量の海水によっ
て蒸発させるだめの大規模な開放型散水式蒸発装置にお
いては熱交換器用素子自体のコンパクト化を画ることか
価格および設置面積の点から強く望まれているのであり
、所詮前記チューブ型のものではこの要望に答えるため
には経済的かつ実用的に問題があったものである。In particular, in large-scale open sprinkler type evaporators that evaporate large amounts of liquefied natural gas (LNG) using large amounts of seawater, it is important to make the heat exchanger element itself more compact due to cost and installation space considerations. However, the tube type has been economically and practically problematic in meeting this demand.

このため、チューブ型に代るものとしてチューブ型のも
のよりも数段単位中車りの伝熱面積が大きく伝熱効果の
優れた所謂プレートフィン型の熱交換器用素子が注目さ
れている。For this reason, as an alternative to the tube type, a so-called plate fin type heat exchanger element, which has a larger heat transfer area in several stage units than the tube type and has an excellent heat transfer effect, is attracting attention.

このプレートフィン型熱交換器用素子は第２図ａｙｂに
その一例を示すように、基本的に２枚の平板状伝熱壁１
，１′を相対向して配置し、この伝熱壁間に波形フィン
３、内フイン５等の２次伝熱要素を介装せしめてこれら
をろう付あるいは溶接により一体化して多数の流体通路
４，４′を形成した構成より成るものである。This plate-fin type heat exchanger element basically consists of two flat heat transfer walls 1, as shown in Fig. 2 ayb.
. 4, 4'.

このような基本的な構成であるプレートフィン型熱交換
器用素子は平板状伝熱壁間の波形フィンや内フィン等の
２次伝熱要素の数を増加せしめるか、あるいは平板状伝
熱壁外面にフィンや突起等を設けることによって適宜２
次伝熱面の面積を増加して伝熱効率を高めることが可能
であり、前述した蒸発装置に要求されるコンパクト化を
満足せしめるものであるか、実際に蒸発装置に適用する
に当っては新らたな問題を生じるものである。The plate-fin type heat exchanger element, which has such a basic configuration, increases the number of secondary heat transfer elements such as corrugated fins or inner fins between the flat heat transfer walls, or increases the number of secondary heat transfer elements such as corrugated fins or inner fins between the flat heat transfer walls, or 2 as appropriate by providing fins, protrusions, etc.
Next, it is possible to increase the heat transfer efficiency by increasing the area of the heat transfer surface, and whether it satisfies the above-mentioned compactness required for the evaporator, or whether it is a new product when actually applied to the evaporator. This can cause a lot of problems.

この問題について以下に説明する。This problem will be explained below.

まず、第１の問題は平板状伝熱壁の外壁面に垂下される
水が、伝熱壁の外壁面において凍結することである。First, the first problem is that water hanging down on the outer wall surface of the flat heat transfer wall freezes on the outer wall surface of the heat transfer wall.

一般的に、２つの流体の熱交換を行なう場合、熱交換器
の伝熱壁面温度は、各流体側の伝熱面積化が１＝１の場
合には、境膜伝熱係数の大きい方の流体温度に近づくこ
とになる。Generally, when performing heat exchange between two fluids, the heat transfer wall temperature of the heat exchanger is determined by the temperature of the heat transfer wall surface of the heat exchanger, whichever has a larger film heat transfer coefficient, if the heat transfer area of each fluid side is 1 = 1. The temperature will approach the fluid temperature.

しかしながらプレートフィン型熱交換器用素子の場合、
主として低湿液化ガス側の伝熱面積を加熱媒体である水
仙よりも著しく増大せしめて高伝熱効率化を画っている
のであって、この点において、熱交換器の伝熱壁面温度
は境膜伝熱係数の重みを考慮しても概ね、水と低温液化
ガスの温度の平均値に近づく。However, in the case of plate-fin type heat exchanger elements,
Mainly, the heat transfer area on the low-humidity liquefied gas side is significantly increased compared to the heating medium Daffodil to achieve high heat transfer efficiency.In this respect, the heat transfer wall temperature of the heat exchanger is Even if the weight of the thermal coefficient is taken into account, the temperature is generally close to the average value of the temperatures of water and low-temperature liquefied gas.

例えば、液化天然ガスと海水との熱交換の場合液化天然
ガスの温度は約−１６５℃、海水の温度は約４℃である
から、当然伝熱壁面の温度は０°Ｃ以下となるわけであ
り、伝熱壁面における海水の凍結を生じる結果となる。For example, in the case of heat exchange between liquefied natural gas and seawater, the temperature of the liquefied natural gas is approximately -165°C and the temperature of the seawater is approximately 4°C, so naturally the temperature of the heat transfer wall surface will be below 0°C. This results in freezing of seawater on the heat transfer wall surface.

プレートフィン型の熱交換器用素子を用いて低温液化ガ
スを水により蒸発させる場合、この伝熱壁面における水
の凍結は重大な問題である。When a plate-fin type heat exchanger element is used to evaporate low-temperature liquefied gas with water, freezing of water on the heat transfer wall surface is a serious problem.

すなワチ、水の凍結によって生じる氷の厚さおよび面積
分だけ伝熱効率を減少させることになり、著しい場合に
は熱交換の作用自体を不能ならしめる。In other words, the heat transfer efficiency is reduced by the thickness and area of ice created by freezing of water, and in severe cases, the heat exchange function itself becomes impossible.

つぎに、第２の問題は低温液化ガスの昇温湿度勾配が著
しく高いことである。Next, the second problem is that the temperature rise and humidity gradient of low-temperature liquefied gas is extremely high.

通常低温液化ガスは前述したごと＜−１５０°Ｃ〜−２
００℃程度のきわめて低温度であり、これを蒸発および
加湿せしめて常温状態の蒸発ガスにするまでのガス自体
の温度差は非常に大きなものである。Normally, low-temperature liquefied gas is <-150°C to -2 as mentioned above.
The temperature is extremely low, about 00°C, and the temperature difference in the gas itself is very large until it is evaporated and humidified to become evaporated gas at room temperature.

一方プレートフィン型の熱交換器用素子は高伝熱効率を
有するためにその素子自体の流体通路の長さは従来のチ
ューブタイプに比して著しく短かくて済むわけであるか
ら、流体通路の長さに対する前記ガスの温度差すなわち
ガスの昇温湿度勾配は著しく高いものとなり、このため
熱交換器の操作時において液の沸騰による熱的な応力が
発生し易く、運転操作に支障をきたすか機器自体に損傷
を与えることになる。On the other hand, the plate-fin type heat exchanger element has high heat transfer efficiency, so the length of the fluid passage of the element itself is significantly shorter than that of the conventional tube type. The temperature difference between the gas and the gas, that is, the temperature rise and humidity gradient of the gas is extremely high. Therefore, when operating the heat exchanger, thermal stress due to boiling of the liquid is likely to occur, which may impede operation or damage the equipment itself. will cause damage.

以上述べたように、プレートフィン型熱交換器用素子を
低温液化ガスの蒸発装置に適用するためには前記２つの
問題を解決すること、すなわち水の凍結を防止すること
および低温液化ガスの昇温湿度勾配を下げることが重要
な課題となるものである。As mentioned above, in order to apply the plate-fin type heat exchanger element to a low-temperature liquefied gas evaporator, it is necessary to solve the two problems mentioned above, namely, to prevent water from freezing and to increase the temperature of low-temperature liquefied gas. Reducing the humidity gradient is an important issue.

この課題を達成することが本発明の第１の目的であり、
そのだめの要旨は熱交換温度差の大きい開放型散水式蒸
発装置が、波形フィン・内フィン等の２次伝熱面を具備
するプレートフィン型熱交換器用素子を複数個並列配置
した熱交換要素をもち、これら熱交換要素は、低温液化
ガス流入口を下部に連接するとともに該液化ガスを蒸発
気化させる気化用熱交換要素と、該気化用熱交換要素か
らの気化ガスを外側を流下する水により熱交換壁面温度
を水の凍結点を越える湿度に保持する温度差緩和流路を
形成した熱交換要素とを含むことである。Achieving this problem is the first objective of the present invention,
The gist of the solution is that an open water sprinkler type evaporator with a large heat exchange temperature difference is a heat exchange element that has a plurality of plate-fin type heat exchanger elements arranged in parallel, each having a secondary heat transfer surface such as a corrugated fin or an inner fin. These heat exchange elements include a vaporization heat exchange element that connects a low-temperature liquefied gas inlet to the lower part and evaporates the liquefied gas, and a water that flows down the outside of the vaporization heat exchange element. and a heat exchange element formed with a temperature difference mitigation flow path that maintains the heat exchange wall surface temperature at a humidity exceeding the freezing point of water.

すなわち、上記気化用熱交換要素（以下第１要素と称す
）は後述する上記湿度差緩和流路を形成した熱交換要素
（以下第２要素と称す）の前位においてあらかじめ低温
液化ガスを蒸発気化させて第２要素の伝熱壁面を水の凍
結点を越える温度に保持し得る温度（以下所定温度と称
す）の気化ガスとなすものであり、第２要素は該気化ガ
スを更に加熱して常温の気化ガスとなすものであり、こ
れら２つの熱交換要素において段階的に低温液化ガスの
加熱を行なうことによって上記課題が達成されうる。That is, the vaporization heat exchange element (hereinafter referred to as the first element) evaporates and vaporizes the low-temperature liquefied gas in advance of the heat exchange element (hereinafter referred to as the second element) that forms the humidity difference mitigation channel described later. The second element further heats the vaporized gas to form a vaporized gas at a temperature (hereinafter referred to as a predetermined temperature) that can maintain the heat transfer wall surface of the second element at a temperature exceeding the freezing point of water. The above object can be achieved by heating the low temperature liquefied gas in stages in these two heat exchange elements.

それゆえ、プレートフィン型熱交換器用素子は複数個並
列配置されることが必要であり、この素子自体は波形フ
ィン、内フィン等の２次伝熱面を具備する各種プレート
フィン型のものが適宜選択される。Therefore, it is necessary to arrange a plurality of plate-fin type heat exchanger elements in parallel, and the elements themselves may be of various plate-fin type with secondary heat transfer surfaces such as corrugated fins or inner fins. selected.

単一の素子すなわち単一の流路であるならば、流路の長
さを直線的に延ばすことによって全体としての昇混湛度
勾配を緩和することは勿論可能であるが、低温液化ガス
の沸騰あるいは伝熱壁面における水の凍結の問題は、低
湿液化ガスと水との温度差の犬なる熱交換の初期段階に
発生するものであるから、この初期段階における温度差
が緩和されぬ限り前記問題は通路の長さを幾ら延ばした
としても解決することは出来ない。If it is a single element, that is, a single flow path, it is of course possible to alleviate the overall gradient of rising and mixing by extending the length of the flow path linearly, but The problem of boiling or freezing of water on the heat transfer wall surface occurs during the initial stage of heat exchange due to the temperature difference between the low-humidity liquefied gas and the water. The problem cannot be solved by increasing the length of the passage.

素子の並列配置される個数については、熱交換すべき低
湿液化ガスと水の温度・流量等の所謂熱交換の設計条件
および前記所定湿度に応じて適宜選択される。The number of elements arranged in parallel is appropriately selected depending on the so-called heat exchange design conditions such as the temperature and flow rate of the low-humidity liquefied gas and water to be heat exchanged, and the predetermined humidity.

通常、蒸発装置における熱交換用素子の最も常識的な効
率の良い使用態様としては、素子の両側面の伝熱壁面に
水が垂下される方式であるため、本発明においても、前
記第２要素としての２つの最外素子およびその間に配置
された前記第１要素としての１つの最内素子の合計３個
の素子が最小の個数となり得る。Normally, the most common and efficient way to use a heat exchange element in an evaporator is to have water hanging down from the heat transfer walls on both sides of the element. The minimum number of elements can be three elements in total, including two outermost elements as the first element and one innermost element as the first element disposed therebetween.

また、第１要素と第２要素とを介して低温液化ガスか順
次段階的に加熱されるよう、第１要素と第２要素の素子
は各々その端部同士が直列に連通されることが必要であ
る。In addition, the ends of the first and second elements must be connected in series so that the low-temperature liquefied gas is heated sequentially and stepwise through the first and second elements. It is.

例えば上記３個の素子の場合、最内素子より両最外素子
各りにガスが分枝せしめられるごとく最内素子端部と両
最外素子端部各りが連通される。For example, in the case of the three elements described above, the end of the innermost element and the ends of both outermost elements are communicated so that gas is branched from the innermost element to each of the two outermost elements.

低温液化ガスの流入口については、ガスの逆流を防止す
る等の意味から第１要素の下端に設けられていることが
必要である。The inlet for low-temperature liquefied gas needs to be provided at the lower end of the first element in order to prevent backflow of gas.

更に、第１要素の流路の長さは、最大定格容量で蒸発装
置を使用した場合にも、低温液化ガスを蒸発気化せしめ
て前記所定温度とするに光分な長さを有することが望ま
しく、流路の長さが足りぬ場合、昇温り度勾配を緩和す
ることは可能であったとしても、第２要素の伝熱壁面を
水の凍結点を越える温度に保持することが困難であり、
水の伝熱面における凍結の問題を残すものである。Further, the length of the flow path of the first element is desirably long enough to evaporate the low temperature liquefied gas to the predetermined temperature even when the evaporator is used at its maximum rated capacity. If the channel length is insufficient, even if it is possible to alleviate the temperature gradient, it is difficult to maintain the heat transfer wall surface of the second element at a temperature exceeding the freezing point of water. can be,
This leaves the problem of freezing on the water heat transfer surface.

前記所定湿度は伝熱壁面温度を求めることによって特定
される。The predetermined humidity is specified by determining the heat transfer wall surface temperature.

例えば通常伝熱壁面の材料として用いられるアルミニウ
ム合金の場合、熱伝導度が太きいために伝熱壁内外の温
度差は無視することかでき伝熱壁湿度は一定とみなせる
から、伝熱壁温度Ｔｗは次式で求めることができる。For example, in the case of aluminum alloy, which is normally used as a material for heat transfer walls, the temperature difference between the inside and outside of the heat transfer wall can be ignored due to its high thermal conductivity, and the heat transfer wall humidity can be considered constant, so the heat transfer wall temperature Tw can be determined using the following formula.

但し Ｔｉ；流体の温度（℃） Ｔ ｏ ｒ水の湿度（’Ｃ） Ａ １ ｍ流体通路内伝熱面積（７７Ｉ″）Ａｏ；流体
通路外伝熱面積（ｍ′） ｈｉ；流体通路内境膜伝熱係数（Ｋｍ／ ｄ−ｈ・℃） ｈｏ＋流体通路外境膜伝熱係数（Ｋｃａｌ、／ｍ′・ｈ
・℃） このＴｗが水の凍結点以上であるならば、伝熱壁面に水
は凍結しないから、前記所定温度はこのＴｗの近傍に適
宜選択されるものである。However, Ti: Temperature of fluid (°C) Tor: Humidity of water ('C) A 1 m Heat transfer area inside fluid passage (77I'') Ao: Heat transfer area outside fluid passage (m') hi: Inner membrane of fluid passage Heat transfer coefficient (Km/dh・℃) ho + fluid passage outer membrane heat transfer coefficient (Kcal, /m′・h
-°C) If this Tw is above the freezing point of water, water will not freeze on the heat transfer wall surface, so the predetermined temperature is appropriately selected in the vicinity of this Tw.

本発明の他の目的は、前記第１および第２の要素による
段階的な加熱を基本的に、垂下される水の熱量のみによ
って行ない、余分の加熱手段を必要としないようにする
ことであり、この目的は前記要旨中、プレートフィン型
熱交換器用素子を複数個並列配置すること、すなわち各
素子が各素子の伝熱壁を隔壁として積層されることと、
最外素子の伝熱壁の外面に水を垂下されることによって
水の熱が順次内側の素子に伝達されるよう構成されて達
成される。Another object of the present invention is to basically perform the stepwise heating by the first and second elements only by the amount of heat of the water being dropped, so that no extra heating means is required. , the purpose of this is to arrange a plurality of plate-fin type heat exchanger elements in parallel, that is, to stack each element with the heat transfer wall of each element as a partition;
This is achieved by suspending water on the outer surface of the heat transfer wall of the outermost element so that the heat of the water is sequentially transferred to the inner elements.

他の加熱手段、例えば、第１と第２の要素が切離されて
おり第１の要素が大気あるいはヒーター等の加熱手段を
設ける形式である場合、大気ならばその熱容量の低さか
ら処理ガス量が大きく成る程第１の要素の流路の長さを
必要とし、ヒーター等の強制的な加熱手段ならば、熱源
自体のランニングコストが高いためにいずれも経済的か
つ実用的ではあり得ない。Other heating means, for example, if the first and second elements are separated and the first element is provided with the atmosphere or a heating means such as a heater, the processing gas may be heated in the atmosphere due to its low heat capacity. The larger the amount, the longer the flow path of the first element is required, and forced heating means such as heaters are not economical and practical due to the high running costs of the heat source itself. .

前記積層方法については、第２図ａあるいはｂに例示し
たプレートフィン型熱交換器用素子をあらかじめ単体と
して成形しておき、これら単体を積層する方法、また平
板状伝熱壁と波形フィン・内フィン等の２次伝熱要素を
交互に積層する方法、さらには、両側面に平板状伝熱壁
を有する区画室内を複数の平板状隔壁により仕切るとと
もに隔壁間に前記２次伝熱要素を介装する方法が適宜選
択される。Regarding the above-mentioned lamination method, there is a method in which the plate-fin type heat exchanger elements illustrated in FIG. A method of alternately stacking secondary heat transfer elements such as The method to do so is selected as appropriate.

次に図面を用いて本発明の実施態様を説明する。Next, embodiments of the present invention will be described using the drawings.

第３図は本発明による開放型散水式蒸発装置の熱交換要
素の一実施例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the heat exchange element of the open type sprinkler type evaporator according to the present invention.

同図において、熱交換要素Ａは５枚の平板状伝熱壁１と
４枚の波形フィン３を各り交互に積層するとともに端板
２により平板状伝熱壁間に形成される空間を仕切ったも
ので、全体としてろう付により一体化しているものであ
る。In the figure, the heat exchange element A has five flat heat transfer walls 1 and four corrugated fins 3 stacked alternately, and an end plate 2 partitions the space formed between the flat heat transfer walls. The whole is integrated by brazing.

この熱交換要素Ａは、１０，１０’の前記第１の熱交換
要素（液化ガスの蒸発気化用）である流体通路、１１゜
１１′の前記第２の熱交換要素（温度差緩和流路を形成
した）である流体通路を含んでいる。This heat exchange element A includes a fluid passage which is the first heat exchange element (for evaporation of liquefied gas) at 10 and 10', and a fluid passage which is the second heat exchange element (temperature difference mitigation flow path) at 11 and 11'. ).

実際の蒸発装置において、この熱交換要素Ａは多数並列
されて用いられるものである。In an actual evaporator, a large number of heat exchange elements A are used in parallel.

第４図は第３図における熱交換要素Ａを組み込んだ本発
明による開放型散水式蒸発装置の一実施例を示す一部縦
断面正面図である。FIG. 4 is a partially longitudinal sectional front view showing an embodiment of the open type sprinkler type evaporator according to the present invention incorporating the heat exchange element A shown in FIG. 3. FIG.

同図において、Ａは第３図における熱交換要素、１５．
１８は各り低湛液化ガスの導入パイプおよび供給パイプ
、１３は流体通路１ｏ、１０’の下端に各り接続された
入側ヘッダーであり、低温液化ガスを流体通路１０．１
０’へ供給する手段を構成している。In the same figure, A is the heat exchange element in FIG. 3, 15.
18 is an introduction pipe and a supply pipe for the low-temperature liquefied gas, and 13 is an inlet header connected to the lower ends of the fluid passages 1o and 10', respectively, and supplies the low-temperature liquefied gas to the fluid passage 10.1.
0'.

また、１６．１７は各々低温気化ガスの送出パイプおよ
び移送パイプ、１４は、流体通路１１．１１’の下端に
各り接続された出側へラダーであり、気化ガスを流体通
路１１．１１’より送出する手段を構成している。Further, 16 and 17 are a delivery pipe and a transfer pipe for low-temperature vaporized gas, and 14 is a ladder connected to the lower end of the fluid passage 11.11', respectively, to the outlet side, and the vaporized gas is transferred to the fluid passage 11.11'. It constitutes a means for transmitting data.

流体通路１０と１１および流体通路１０′と１１′は各
り蓋１２によってその上端部において直列に連通されて
いる。Fluid passages 10 and 11 and fluid passages 10' and 11' are each connected in series by a lid 12 at its upper end.

１９は熱交換要素Ａの上辺部を挾んで平行して対設され
ている面形トラフであり、原水配管（図示せず）より供
給される水を一旦トラフ内部に溜めた後に熱交換要素Ａ
側の側壁より二定の溢水を最外伝熱壁２０の外壁面２１
に垂下して均一な水膜Ｗを形成せしめる。Reference numeral 19 denotes a planar trough that is installed in parallel with the upper side of the heat exchange element A, and after the water supplied from the raw water piping (not shown) is stored inside the trough, the heat exchange element A
A certain amount of water overflows from the side wall to the outer wall surface 21 of the outermost heat transfer wall 20.
to form a uniform water film W.

以上の構成からなる蒸発装置による液化天然ガスの蒸発
操作について以下に説明する。The liquefied natural gas evaporation operation using the evaporator having the above configuration will be described below.

−１６５℃程度の液化天然ガスは供給パイプ１８および
導入パイプ１５を通じて入側ヘッダー１３内に流入し、
ヘッダー１３内で均一に分散されて流体通路１０．１０
’中を、該流体通路中に設けられた波形フィン３によっ
て仕切られた多数の流れａとなって流体通路を充満しつ
つ上昇する。Liquefied natural gas at about -165°C flows into the inlet header 13 through the supply pipe 18 and the introduction pipe 15,
Fluid passages 10.10 uniformly distributed within the header 13
' Inside, a large number of flows a partitioned off by the corrugated fins 3 provided in the fluid passage rise and fill the fluid passage.

流体通路１０．１０’の上端部に到達した流れａは蓋１
２によってその流れの方向を変えられて流体通路ＩＬ１
１’の上端部に到り、引き続いて流体通路１１．１１’
内の流れｂとなる。The flow a reaching the upper end of the fluid passage 10.10' is
2, the flow direction of which is changed by the fluid passage IL1
1', followed by fluid passage 11.11'.
The inner flow becomes b.

ここにおいて、水膜Ｗからの熱は最外伝熱壁２０を介し
て流れｂに伝熱されるとともに、更に流れｂの熱は伝熱
壁２２．２３を介して流れａに伝熱されるごとく順次内
側の流体通路に伝熱されるから、流体通路１０．１０’
の下端部により流入かつ上昇する液化天然ガスは、流体
通路１０゜１０′中において蒸発気化されて前記所定流
度の気化ガスとなり、ついで流体通路１１．１１’中に
おいて常湿まで加熱された気化ガスとなって流体通路１
１．１１’の下端より、出側ヘッダー１４、送出パイプ
１６、移送パイプ１７を通じて系外に導出される。Here, the heat from the water film W is transferred to the flow b via the outermost heat transfer wall 20, and the heat of the flow b is further transferred to the flow a via the heat transfer walls 22 and 23, so that the heat is transferred to the flow inward. Since heat is transferred to the fluid passage 10.10'
The liquefied natural gas flowing in and rising through the lower end is evaporated and vaporized in the fluid passages 10 and 10' to become vaporized gas at the predetermined flow rate, and then heated to normal humidity in the fluid passages 11 and 11'. Fluid passage 1 as a gas
1.11', it is guided out of the system through the outlet header 14, the delivery pipe 16, and the transfer pipe 17.

個別に見るならば、流体通路１１．１１’中の気化ガス
の加熱媒体は水膜Ｗであり、流体通路１０．１０’中の
液化天然ガスの加熱媒体は前記最外流体通路ＩＬ１１’
中の気化ガスとなるのであり、本実旅例以外の場合を含
めて表現するならば、当該流体通路中のガスは次位の流
体通路中のガスを加熱媒体として順次加熱されるわけで
ある。If viewed individually, the heating medium for the vaporized gas in the fluid passage 11.11' is the water film W, and the heating medium for the liquefied natural gas in the fluid passage 10.10' is the outermost fluid passage IL11'.
In other words, the gas in the fluid passage is sequentially heated using the gas in the next fluid passage as a heating medium. .

第５図に本発明における開放型散水式蒸発装置の熱交換
要素の他の実施例を示す。FIG. 5 shows another embodiment of the heat exchange element of the open type sprinkler type evaporator according to the present invention.

同図において、熱交換要素Ｂは多数の内フィン５を設た
６枚の平板状伝熱壁１′を一定間隔を置いて立設すると
ともに、平板状伝熱壁間に形成される空間を端板２′に
、よって仕切ったもので、全体として溶接により一体化
しているものである。In the figure, heat exchange element B has six flat heat transfer walls 1' each having a large number of inner fins 5 erected at regular intervals, and a space formed between the flat heat transfer walls. It is partitioned by an end plate 2', and is integrated as a whole by welding.

この熱交換要素Ｂは、２４，２５．２５’の前記第１の
熱交換要素である流体通路２６．２６’の前記第２の熱
交換要素である流体通路を含んでいるのであって、この
場合、低温液化ガスが最内流体通路である２４の下端よ
り導入されるとともに、２４の上端において次位の流体
通路２５゜２５′の各りの上端へと分校せしめられ、つ
いで２５．２５’の下端より最外流体通路である２６．
２６′の下端に流入すべく各流体通路が連通せしめられ
る。This heat exchange element B includes a fluid passage that is the second heat exchange element of the fluid passage 26.26' that is the first heat exchange element of 24, 25, 25', In this case, the low temperature liquefied gas is introduced from the lower end of the innermost fluid passage 24, and is distributed at the upper end of 24 to the upper end of each of the next fluid passages 25.25'. The outermost fluid passage is from the lower end of 26.
Each fluid passageway communicates with the lower end of 26'.

そして気化ガスの送出は、２６および２６’の各々の上
端より行なわれるものであり、本発明においては熱交換
要素の流体通路の数および各流体通路の連通方式等の設
計上、気化ガスの送出を最外流体通路の上端より行なう
が下端より行なうかは適宜選択されるものである。The vaporized gas is delivered from the upper end of each of 26 and 26', and in the present invention, the number of fluid passages of the heat exchange element and the communication method of each fluid passage are designed such that the delivery of the vaporized gas is Whether this is carried out from the upper end or the lower end of the outermost fluid passage is an appropriate choice.

以上述べた通りの構成である本発明は下期の効果を有す
る。The present invention having the configuration as described above has effects in the second half.

すなわち、（ａ） 熱交換要素として、従来のチュー
ブ型熱交換器用素子に比して数段伝熱効率の優れたプレ
ートフィン型熱交換器用素子を採用するため、熱交換要
素ひいては蒸発装置自体のコンパクト化を画ることかで
きる。In other words, (a) a plate-fin type heat exchanger element is used as the heat exchange element, which has several stages of superior heat transfer efficiency than a conventional tube type heat exchanger element, making the heat exchange element and the evaporator itself more compact. It is possible to draw a picture.

（ｂ）シかもプレートフィン型熱交換器用素子を採用す
る際に発生する伝熱壁面への水の凍結を防止し得るため
、蒸発装置の運転条件に関わらず、高伝熱効率が維持さ
れる。(b) It is possible to prevent water from freezing on the heat transfer wall surface, which occurs when a plate-fin type heat exchanger element is used, so that high heat transfer efficiency is maintained regardless of the operating conditions of the evaporator.

（ｃ）さらに低温液化ガスの昇混混度勾配が緩和される
だめ、低温液化ガスの蒸発に際しての好ましからぬ沸騰
態様（例えば膜沸騰により境膜伝熱抵抗が犬となるかあ
るいは熱応力が発生する如きもの）を防止することが出
来蒸発装置の運転中、高伝熱効率が維持されるとともに
、機器の損傷が全くない。(c) Furthermore, as the gradient of rising and mixing degree of low-temperature liquefied gas is relaxed, undesirable boiling behavior occurs during evaporation of low-temperature liquefied gas (for example, film boiling causes film heat transfer resistance to increase or thermal stress occurs). During the operation of the evaporator, high heat transfer efficiency is maintained and there is no damage to the equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図ａおよびｂは従来の開放型散水式蒸発装置を示す
説明図、第２図ａおよびｂはプレートフィン型熱交換器
用素子の一例を示す断面図、第３図は本発明による開放
型散水式蒸発装置の熱交換要素の一実施例を示す斜視図
、第４図は第３図における熱交換要素を組込んだ本発明
による開放型散水式蒸発装置の一実施例を示す一部縦断
面正面、第５図は本発明による開放型散水式蒸発装置の
熱交換要素の他の実施例を示す斜視図。 Ｌ １’ ；平板状伝熱壁、２．２’ ；端板、３；
波型フィン、４．４’；流体通路、５；内フィン、６，
８；チューブ、７；案内板、９；散水管、１０．１０’
、１１，１１’、２４，２５，２５’。 ２６．２６’ ；流体通路、１２；蓋、１３，１４；ヘ
ラグー、１５，１６，１７，１８；パイプ、１９；トラ
フ、２０，２２，２３；伝熱壁、２１；壁面、Ａ、Ｂ；
熱交換要素、ａ、ｂ；流れ、Ｗ；水膜。Figures 1a and b are explanatory diagrams showing a conventional open type sprinkler type evaporator, Figures 2a and b are sectional views showing an example of a plate-fin type heat exchanger element, and Figure 3 is an open type according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the heat exchange element of the sprinkler type evaporator, and FIG. 4 is a partial longitudinal section showing an embodiment of the open type sprinkler type evaporator according to the present invention incorporating the heat exchange element in FIG. 3. FIG. 5 is a front perspective view showing another embodiment of the heat exchange element of the open sprinkler type evaporator according to the present invention. L 1'; flat heat transfer wall, 2.2'; end plate, 3;
Wave-shaped fin, 4.4'; Fluid passage, 5; Inner fin, 6.
8; Tube, 7; Guide plate, 9; Water pipe, 10.10'
, 11, 11', 24, 25, 25'. 26.26'; Fluid passage, 12; Lid, 13, 14; Hellagu, 15, 16, 17, 18; Pipe, 19; Trough, 20, 22, 23; Heat transfer wall, 21; Wall surface, A, B;
Heat exchange elements, a, b; flow, W; water film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 熱交換温度差の大きい開放型散水式蒸発装置であっ
て、波形フィン・内フィン等の２次伝熱面を具備するプ
レートフィン型熱交換器用素子を複数個並列配置しだ熱
交換要素をもち、これら熱交換要素は、低湿液化ガス流
入口を下部にまた気化ガス流出口を上部に夫々有し、か
つ流下する水に直接には接しない気化用熱交換要素と、
前記気化用熱交換要素の気化ガス出口に通じる気化ガス
流入口と気化ガス流出口とを有するとともに一方のプレ
ートか流下する水に直接に接しかつ他方のプレートが前
記気化用熱交換要素に接する熱交換要素とを含み、前記
気化用熱交換要素が後者の熱交換要素を介して水と熱交
換されるように構成したことを特徴とする開放型散水式
蒸発装置。1. An open water sprinkler type evaporator with a large heat exchange temperature difference, in which a plurality of plate-fin type heat exchanger elements having secondary heat transfer surfaces such as corrugated fins and inner fins are arranged in parallel. These heat exchange elements include a vaporization heat exchange element that has a low-humidity liquefied gas inlet at the bottom and a vaporized gas outlet at the top, and does not come into direct contact with the flowing water;
It has a vaporized gas inlet and a vaporized gas outlet that communicate with the vaporized gas outlet of the vaporizing heat exchange element, and one plate is in direct contact with the flowing water and the other plate is in contact with the vaporizing heat exchange element. an open water trickling type evaporator, comprising: an exchange element, wherein the vaporizing heat exchange element is configured to exchange heat with water via the latter heat exchange element.