JPS6026296A - 多段熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、加熱または冷却すべきＩＩｙ、外の通る複数
の管と、異なる状態のカス状および（または）液状奴体
用の互いに分運されて管の−６［；を包囲する少なくと
も２つの空間とを有する、多段熱交換器に関する。 従来技術 ＋’ｈｆ述した種類の熱交換器は、種々の構成で、例え
ば特に海水脱塩装置の多段フラッシュ蒸発器の様式で、
またグく力発電所における主復水子熱器の様式で公知で
ある。多段構成の熱交換器では、管外を流れて熱交換に
関与する１Ｍ体が異なる状態毎特に異なる圧力で存在す
るので、この媒体のために互いに分離された空間が必要
である。 公知の多段熱交換器では、通常は各段が固有の装置によ
り形成される。これら装置の各々は加熱または冷却すべ
き媒体用の管束を有するなるべく管状のハウジンクをも
ち、管は互いに離れて存在する２つの管板の間で直線状
に延びるか、またはＵ字状に構成され、それらの端部を
管仮に取付けられている。ハウジングにより形成されて
管を包囲する空間には、ガス状および（または）液駅の
第２の媒体が尋人されて、°管内を流れる媒・体の加熱
または冷力ｌを行なう。 久しい以１）ｂから、空間節約または方法技術上の理由
または他の経済的な理由から、４ツ段熱り換器をただ】
つの装置にまとめるといつ安水があった。例えば火力発
電所用のいわゆる複式°ｊ′−熱器が提供され、これで
は２つの予熱殴り油了１−の装置に組合わされ、穴力発
？ｊＺ設備の復水接続片へ組込み可能であるという利点
がある。 これまでの概念の複式予熱器は、その使用Ｊ力法に応し
て２つの直管束または２つの１］゛Ｙ状管束を含み、Ｕ
字状管をもつ構成は両方の管束の膨張の４１］互妨害を
免れるが、ずんぐりし１こ・Ｉ’　？Ｊ、となり、管区
域が非対称に熱ｃ：Ｉ荷を受ＬＪることになる。２つの
公知の種類の複式予熱’／；’ａ−（は、管状ハウシン
クが中間壁により２つのハウジンク部分に区分され、こ
れらのハウジング部分か異なる圧力段から来る抽気蒸気
用の空間をそれぞれ形成している。 発明の目的 本発明の基礎になっている課届け、ただ１つのハウジン
グしかもたす、これによりわずかな所要場所ですむのみ
ならず、密：ＩＩｊ個所の少ない簡単な溝層をもち、し
たがって安価な製造を可能とし、高い動作信頼性を与え
るような、最初にあげた種類の熱交換器を提供すること
である。 目的を辻するための手段 本発明によるこの課題の解決策は、管の各々の長さの一
部が、共通なハウジング内において互いに分用された空
間の各々に設けられ、空間がそれぞれ隔板により互いに
分Ｋ（ｌされ、管が貫通筒υ１］においてその周面を隔
板に対して密且されてこの隔板に通されているという特
徴をもっている。 発明の効果 Ａ〈発明による提案によって、個々の段を共通なハウジ
ンク内に場所をＴ−１ｉｉ約し同時に密肘個所を少なく
してＩＩ！智でき、個々の空間をそれぞれ１つの隔板に
より分用てきる多段熱交換器用の複合構造が得られる。 個々のｉＩＦ間の間σ）目方ｊや、は、管の密］２１さ
れた貞通部によりこイ１らσ）管に拘束されているこの
隔板によって吸１１Ｍされる。、同時に隔板は、加熱ま
たは冷ａずべき奴外の流れる管の長さを個々の管部分に
区分し、これらの（ｖｔｙ　部分の長さはとりわけそれ
ぞれの空間でイｊなわれる熱交換にとって王°決である
、したか−）で隔板の位置により、その他のパラメータ
を考慮して、共通なハウジング内における異なるり、′
つ間を分１ζ１］することができる。 実施態様 本発明の別の特徴によれば、各隔板がＬ′□を通範囲に
おいて管の面圧拡管により管上に圧力

【絹れなく取イ＼
」けられている。この面圧Ｊ′Ｊ１１管は、質のそれぞ
れの端部範囲だけでなく管端：？ｌＸから（Ｔ以に則れ
た所で行なうことができるので、直線状に延びるかまブ
こはＵ字状に曲げられブこ管−１しご才Ｊける隔板の位
置に関して構凸のＩＣ１（か６／、ふんの制御板もない
。 管板に取（＝Ｊ’　＆づられるＵ字状管の東が、分１７
１Ｊされだ室から円筒状ハウジング内へ突出し、このハ
ウジングが複数の互いに分闘［された空間に区分されて
いる熱交換器の好ましい発展では、本発明の提案により
これらの空間が、各Ｕ字状管の両辺を互いに会期［する
管駄ジャケットと、環状に形成されてジャケラ１−をハ
ウジングに対して密ｊ」する少なくとも１つの隔板とに
よって、互いに分離されている。 この提案により、例えば火力発゛市所の主復水子熱器と
して使用される熱交換器を、管に熱が加わる際完全な熱
的対称したがって最も艮好な応力分布が生ずるように構
成することができる。 互いに分用された個々の空間へ異なるタービン段から抽
気蒸気が供給されるような使用の場合、Ｊ限初に流れを
受ける管を浸食に対して保護することがさらに必要とな
る。このため最初のｇ層を衝突保護体として構成し、耐
食性材籾から作らねばならないことがある。これに関し
本発明による構成は、第１段の最初に流れを受ける縁常
が第２段の線管でもあり、したがって−貝して防食を引
受けるという利点をもっている。もちろんこのような本
発明による熱交換器を２９段予熱器としてだけではなく
、３段または多段予熱器として構成することも可能であ
る５、本発明による熱交換器を例えば海水脱塩装；１′
パｊ用の多段フラッシュ蒸発器として使用Ｉ）ようとす
れば、熱交換器が互いに分ｊｉｆ＋される複数のり、°
】間をもち、複数の並流管からなる熱交換υぶかこれら
の空間にそれぞれ設けられ、これらの管を通って加熱す
べき装体が順次流れ６ｏこの」Ｊ、５合本発明によれば
、これらの管がすべての空間に通されて、空間の隔板と
して４，１η成さねた隔：：Ｈ（のＵ通範囲で密封され
ている。 本発明によるとの構成では、全体として一１″１する管
によって、公知の購恣に比較して危険な密ゴ」個所の数
が著しく減少上しめられ、この減少が共通なハウジング
に収容される１々の数とＪ！：に著しくなることが特に
明らかである。？！；の長さを室によってそれぞれ中力
ｆすることなく、管束の通る圧力段が多くなると、本発
明はそれたけ有利な影響を及はす。 実施例 図面には本発明による熱交換器の種々の実施例が示され
ている。 第１ａ図には公知の熱交換器の３つの実施例が示されて
いる。図の」二段では２段熱交換器が２つの別々の装置
からできている。これら装置の各々には、例えば蒸気ボ
イラの加熱すべき給水用の鎖線で示す管）２か、２つの
管板Ｓの間でＴａ線状に延び、これらの管板Ｓに管Ｉ（
の両嘉が取付けられている。各管束は固有のハウシング
（ｊ内にあり、音板ＳによりこのハウジングＧ内に加熱
すべき給水の分配室ＶＫおよび集合室ＳＫがそれぞれ形
成されている。最初に給水の流れる熱交換器の集合室Ｓ
Ｋは中間尋管２を介して第２の熱交換器の分配室ＶＫに
ＪＺ続されている。 両方の熱交換器に通される給水Ｗは、矢印のように別々
の側熱交換器へ供給される抽気蒸気Ａ１およびＡ２によ
り予熱される。この抽気蒸気ＡＩまたはＡ２は蒸気ター
ビンの異なる段から取出され、熱交換器中で凝縮せしめ
られる。 第１１〕図による２段部交換オＨの上段にある本発明の
＾１１１成は、２つの段に対して共通なハｒ゛ノシング
１をもっている。このハウジンク１内には管２が再び直
線状に２つのｔλ板３の間にシｆび、４つかり易くする
ため２つの管２ノごけかｆＤｉ’ｌ　ｆｉｌ、ｌＩで記
入しであるが、実際には多数の管２からなる管束が存在
する。管板３によりハウジンク１内に加熱すべき給水用
の分配室４および集合室５が形成されている。異なる状
ｒｌりの抽気蒸気Δ１およびＡ２がｈ’＋ｊなる個所で
共通なハウシンクｊへ供給さね、ハウジンク１は隔板０
により２つの互いに分子ｒＪ（ＩＬ／た空間に区分され
ている。したかって台管２の長さの一部が互いに分＋；
Ｓ　シたり１″−間に延びてい乙。管２が隔板６をＩ！
１通する範囲において、管２はその周面を隔板６にス＼
」して富１＝１されている。 第１ａ図および第１１）図において横にｌｆｉ！？　Ｉ
χ、−４−（＋２つの構成かられかるように、本発明に
よる構成では２つの端部側管板Ｓ′の代りに１つの１２
’、４板６しか使用されず、１つの分配室ＶＫと集合室
ＳＫがなくなり、同様にこれまで必要だった中間導管Ｚ
もなくなっている。したがって所要空間が少なくなるほ
かしこ、密封個所も減少する。 第１ａ図の中段では、同様に２段熱交換器があるが、管
Ｒは２つの管板Ｓの間で直線状に延びておらず、Ｕ字状
に形成されて、ただ】つの管板５から出ている。この管
板ＳによりハウジングＧ内に形成される空間は、両方の
装置において隔壁゛ｒにより分配％　ＶＫと集合室ＳＫ
とに区分されている。 第１ｂ図の中段に示されているように、Ｕ字状に曲げら
れた管２をもつこのような２段熱交換器の本発明による
４１−構成ては、再び共通な／”ｔウジフグ１が示され
ている。管２はその両端を管板３に取付けられている。 −見て７により分配３ｆ４および集合室５が形成されて
いる。ハウシングｌ内において隔板６により２つの互い
に分離されｌこ空間が形成され、この隔板６が容管２の
Ｕの両辺を分離するジャケット８と共にハウジング１の
内部を区分して、各Ｕ字状管２の長さのそれぞれ一部が
抽気蒸気ＡｌおよびΔ２をその外面にザ（てられるよう
になっている３、最後に第１ａ図および第１ｂ図の一ト
段は：３１々熱交換器を示している。第１ａ図による公
知の従来技術では、この熱交換器はＭ述しプこｌ：’ｊ
　凸の２・つの個々の装置によって形成されている。第
１り図による本発明の構成では、ハウジング１の全断面
をＩＩｊｌｉｊたず隔板６とジャケット８とによリハウ
ジンクｌの区分が行なわれるので、＜：　７’ｊＢ　−
Ｌ”　：１つの互いに分１１１ｉ　ｂた空間がハウジン
クＩの内＋’ｊｌｉに生して、異なる状態の抽気蒸気を
供給される。 第１１）図の下段によるこの実施例でも、本発明による
ｍ成では密：４Ｖ　４！ｄ所の数が公知のる）２来技術
より著しく減少されることが明らかである３、隔板０の
穴心已おける管２の蛸、１」は、太きい１、さの管でも
問題なしに行なうことのできる１ｆ９；目Ｖ、管によっ
て行なわれる。 第２図および第３図には、六力発′出所において復水予
熱路として使用される２段熱交換器の実際の構成を示し
ている。円筒状ハウジングｌ内には管板３が圧力漏れな
しに取付けられ、この管板３にＵ字状管２の両端が取付
けられている。管板３への管端の取イ」けは液圧拡管に
よって行なわれる。実施例では容管２の両端は、管束の
中心軸線９に対して、第３図かられかるように中心軸＆
Ｉ９に対して異なる距離をもつ共通な半径上にある。半
径方向内側にある管２の端部はすべての管２に共通な集
合菟５に開（］シ、この集合室５は管板３に取付けられ
た管片１０により形成され、第２図かられかるように管
接続片１１により分配室４から引出されている。 半径方向外側と半径方向内側にあるＵ字状任２の辺の間
には管状ジャケラｈ　８が設もづられで、実施例ではＵ
字状管２のほば全長にわたって延びている。このジャケ
ット８は一端を管板３に圧力漏れなく結合されている。 ジャケット８のｆｔｉ！端には環状隔板６が取付けられ
、半径方向外側にある管２の辺が隔板６に密到されて通
されている。密肘は再び隔板２の穴における管２の液圧
拡管によって行なわれる。シー）−ケラ１−８と隔板６
とによって、管束を収容するハ１°ノシンク１の部分の
内部空間か２つのカニいに分ｊ４＋１．　Ｌ／　１．−
９’、”間に区分され、管２の長さのそれぞれ−ｒ：＋
＋が方の窄聞に設けられ、管２の長さの残０のｊＸ（、
、分が（ＩＬ方の空間に設けられている。 半径方向外側にある管２の辺を収′６するハ１°ノジン
ク１の空間は、４つの蒸気流入接続１１１２により抽気
蒸気Ａ１を供給さイするが、？ｒ径〕Ｊｌｉｄ外側にあ
る管２の辺、管・弧および゛１′径力面々１側にある管
２の辺の短い部分をＩＩＶ　？’ｆする空間に６；ｔ　
。 抽気蒸気酊が蒸気流入接続＋４−１：３を通ってＪ・；
ゾ弓−る。この抽気蒸気Ａ２を前記空間へＩ７４　（た
め、移行ハウジンク１４が使用され、蒸気流入接続片１
３を通ってこの移行ハウジング１４へ７Ａｔｉ人する抽
気蒸気Ａ２は、通路のように隔板（ｊをＪ「６つて、管
２の管弓瓜とハウジンクＩの文Ｊ　Ｉ−Ｃ；する！Ｍｉ
血との間に形成されている自由り、Ｖ間へ導かれろ１、
熱交換器の運転の原生ずる不可避な熱“膨化を吸収して
熱交換管束を引出すことができるよ・−〕にするため、
隔板６の半径方向外側縁は直接ハウジング１に取代けら
れておらず、内筒１５に取代けられ、この内筒ｊ５が膨
張部材１６によりハウジングｌに分離可能に結合されて
いる。さらに第２図は、復水果合導管１７と、個々には
説明しないが熱交換器の個々の部分への接近を可能にす
る種々の検査口とを示している。 第４図および第５図には、第２図および第３図による熱
交換器と同じ基本構造をもつが異なる分割の管長をもつ
２段熱交換器の別の実施例が示されている。特に第２図
と第４図との比較かられかるように、第４図および第５
図による実施例では、隔板６が半径方向内側にある管２
の辺上にあるので、この実施例では管２の大部分が油気
蒸気Ａ１を当てられる。可び管状ジャケット８の端部に
取付けられる隔板６は、この実施例ではジャケット８内
にあるので、管弧と半径方向内側にある管２の辺の短い
部分が抽気蒸気Ａ１を当てられる。蒸気流入接続１：ｉ
１３を通って供給される抽気蒸気Ａ２は中心管片１８を
経て、隔板６にあって中心軸線９を同心的に包囲する開
口を通ってハウジンク１の第２の空間へ達する。管片１
８は漏斗状結合片１９により移行ハウジング１４および
ハウジング１の内＋Ｈに圧力漏れなく結合されている。 隔板５も圧力漏イ１なく中心管片】８に結合されている
ので、抽気蒸気ＡｌおよびＡ２を供給される空間は、ハ
ウシング１内で完全に互いに分１４１（されている。 もちろんＵ字状管２のそれぞれの全長を、隔板６により
図示した両実施例とは異なるよ・）に分離することも可
能である。第２図および第；）図に示すように、半径方
向外側にある管２の辺上に取イ」けられる隔板６を、破
線で示すように管板３へ著しく近づけて配置することが
できる。 第４図は、隔板６のこのような変位が半径方向内側にあ
る管２の辺上に隔板を設ける場合にも可能なことを示し
ている。いずれの場合もｌイ、ｊいジャケラ１−８が使
用されることになる。＋ｉｌｘ　Ｍａｄで示す第４図の
構、我では、隔板６の変位に応じて中心管片１８を管板
３の方へ延長しさえすれはよい。 すべての実施例において個々の室間の圧力差は比較的か
さい。この圧力差から生ずる力は、管２を通して隔板６
が容易に引受けることができる。したがって隔板６の厚
さは、必要な強度に応じて、製造技術上の観点による厚
さより小さい。 個々に説明した２段熱交換器のすべての実施例において
、Ｕ字状管の長さは個々の圧力空間のために区分され、
しかも抽気蒸気Ａ１を当てられる管長と抽気蒸気Ａ２を
当てられる管長との必要な面積比に応して区分される。 全管束はｎ’Ｕ述したように２つの同心環に分割される
ので、熱泊に完全に対称に蒸気が当てられ、したがって
最良の応力分布が行なわれる。 最後に第６図には、海水説重装乙に使用されるような５
段フラッシュ蒸発器の実施例が示されている。 ハウジング１内において端部側管板３の間には直線状に
延びる管の東が設けられ、図において右の管板３には分
配室４が属し、他方の管板３には集合室５が属している
。管２には全部て５つの１５−Ａ仮６が圧力漏れなく取
付けられて、ハウジング１の内部を隔ｅｂｂ　２ｏと共
に全部で５−）のフラッシュ室２１に区分し、各ワラツ
シ：ｌ−１゜２１の上には捕集殻２２により復水空間２
：（か形成されている。第１の復水空間２：３の１”＋
ｉＪには］−熱室２４が接続されている。 分配室４へ供給される海水Ｍは管２へ分配され、これら
の管２の内部を熱交換器のすべての段にわたって流れ、
集合室５へ達する。コー熱′−１り２４には蒸気りが供
給されて、海水ト５に苅し逆流で熱交換器の５つの段を
通って流れ、最後の段は導管２５により直空装置へＪ’
ｌ続されている。 管２へ蒸気１）を当てることに３より加熱されて甲合室
５から出る海水Ｍは、順θぐフラッシュ３（２１へ達す
る１、蒸気ｌ〕により加熱された海水Ｍは、隔板０によ
り互いに分郊［された熱父換＊；の個々の段で凝縮する
。生した復水は個々の段で仙！１一般２２により集めら
れ、崖援の段から復水）ぶ管２６により淡水として取出
される。個々のフラツシュ室２１を通って復水の取出し
により濃くなる海水は、熱交換器の最後の段の底から塩
水環管２７により除去される。 前述した最後の実施例においても、前述した隔板６によ
り、共通なハウジンク１内に収容される多段熱交換器の
内部を互いに分層１した複数の室に区分し、台管２の長
さの一部を共通なハウジンク１内の互いに分ＷＩトされ
た空間の各々に設けることが可能なことがわかる。管２
は１１通範９７４においてその周１頂をそれぞれの隔板
６に対して割Ｕされ、この１ぞ封は液圧拡管過程によっ
て行なわれる。公知の構１戎に比較して、上述したよう
に密旧個所の数が著しく減少する。さらに同時に構造を
簡屯化しながら、多段タシ交換計；の所要空間がわすか
になる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来技術による多段熱交換器の３つの実施例
の概略断面図、第１ｂ図は本発明による熱交換器の実施
例の概略断面図、第２図は復水子熱品として用いられる
２段熱交換器の実施例の１ｌＱｌ＋線に沿う断面図、第
３図は第２図のｕｌＪ断線ＩＩＩ　−ＩＩＩによる熱交
換器の２ｒ分の：ＩＪｒ面図、第４図は第２図による熱
交換器の弯った′」−施例の第２図に対応する断面図、
第５図は第４図の切断線ｖ−■による熱交換器の７分の
ａ力面図、第６図はフラッシュ蒸発）Ｆｌ：として構成
さねた熱交換器の別の実施例の輔腺にγ１）う４１’ｌ
ｔ略断面図である。 】・・・ハウジング、２・・・管、：３　・・管板、４
・・・分配室、５・・・集合室、０・・・隔（１・４、
Ａ１−Ａ３．＋　Ｉ）・・・蒸気、卜１・・・海水、Ｗ
・・・給水 特Ｈｙｌ出騨１人　バルケーデュル・アクヂエン勺ゼル
シャフ１〜代　理　人　弁理士　中　平　治

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加熱または冷却すべき奴・体の通る複数の管と、異
   なる状態のガス駄および（または）液状媒体用の互いに
   分離されて管の一部を包囲する少なくとも２つの空間と
   を有する熱交換器において、管（２）の各々の長さの一
   部が、共通なハウジンク（］）内において互いに分ｇＩ
   Ｌされた空間の各々に雇けられ、空間がそれぞれ隔板（
   ６）により互いに分艷され、管（２）が貫通範囲におい
   てその周面を隔板（６）に対して密尉されてこの隔ｋ（
   ６）に通されていることを特徴とする、多段熱交換器。 ２　各隔板（６）が貫通範囲において管（２）の液圧拡
   管により管（２）」二に圧力漏れなく取（＝Ｊけられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱
   交換器。 ３　管板（３）に数句けられるＵ字状管（２）の束が、
   分：ζ１ｊされた室から円筒状ハウジンク（１）内へ突
   出し、このハウジング（１）が複数のｆｌいに分訓され
   た空間に区分され、これらの空間か、各ＩＩ字状管（２
   ）の両辺を互いに分訓する管状ジャケット（８）と、環
   状に形成されてジャ））ツ１−（８）をハウジング（１
   ）に対して割」」するｌνなくとも１つの隔板（５）と
   によって、Ｊｌいに分胤トされていることを特徴とする
   、勃：〆１請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ４　互いに分路される枠数の空間内に、複数の並流管（
   ２ンからなる熱交換要素がそれぞれ、；ψけられ、これ
   らの管を通って加熱すべき媒体が順次流れ、これらの管
   （２）がすべての空間に通されて、空間の隔板（０）と
   して構成さｔｒたｌｋｍ　！Ｍの貫通範囲て密封されて
   いることを１、ｊ徴とする、特許請求の範囲第］　Ｊ７
   ｊに記４１あの熱交換器。