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JPH11108568A - 熱交換方法およびその装置 - Google Patents

熱交換方法およびその装置

Info

Publication number
JPH11108568A
JPH11108568A JP28926597A JP28926597A JPH11108568A JP H11108568 A JPH11108568 A JP H11108568A JP 28926597 A JP28926597 A JP 28926597A JP 28926597 A JP28926597 A JP 28926597A JP H11108568 A JPH11108568 A JP H11108568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchange
fluid
heated
exchange tubes
mixing chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28926597A
Other languages
English (en)
Inventor
Saburo Okamoto
三郎 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kioritz Corp
Original Assignee
Kyoritsu Noki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyoritsu Noki Co Ltd filed Critical Kyoritsu Noki Co Ltd
Priority to JP28926597A priority Critical patent/JPH11108568A/ja
Publication of JPH11108568A publication Critical patent/JPH11108568A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換機構の効率を高め、しかも清掃や点
検、修理や補修などの取扱いを容易とした新しい機構を
提供する。 【構成】 複数の熱交換管4を配列し、それら熱交換管
4の内外に被加熱流体と加熱流体とを流通せしめて熱交
換するに当り、前記した熱交換管4の流通方向中間部で
前記被加熱流体と加熱流体とを各別に混合してから再び
被加熱流体を複数の熱交換管内4に分割して導入しそれ
ら熱交換管4を混合後の加熱流体によって加熱熱交換す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換方法およびそ
の装置に係り、熱交換機構の効率を高め、しかも清掃や
点検、修理や補修などの取扱いを容易とした新しい機構
を提供しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】各種流体内において熱交換するための熱
交換機構については従来から種々に発表提案されてお
り、本出願人側においても簡易に熱交換機能を更新し有
利な熱交換機能を得しめる機構について特願平5−30
8573(特開平7−139891)で、1次流体を導
入し且つ排出するようにした熱交換室に2次流体を流通
させる熱交換管群を列設したものにおいて、前記熱交換
管群の両端部を夫々凝結設定した端板を設け、それら端
板において該熱交換管群を一体として上記熱交換室に装
脱可能に設けることを提案し、該提案によるときは簡易
に熱交換機能を更新し、有利な熱交換機能を得しめるこ
とができるメリットを有することは上記出願において明
かにされている通りである。
【0003】なお、このような熱交換設備においては、
その熱交換効率を高めることが好ましいことは当然であ
り、その1次流体と2次流体との流通方向として順行
型、逆行型、交叉型などを採用し、また熱交換室の構成
や熱交換管の材質、構造などについて種々の提案が重ね
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
ものにおいて、それなりの熱交換効率が得られることは
明かであるとしてもより熱交換効率を高めるには素材
的、構造的あるいは操作的に高価、煩雑となる不利があ
り、しかも必ずしも好ましい効率向上を図り得ない不利
を有している。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解消することについて検討を重
ね、配列された熱交換管の流通方向中間部に混合室を設
けて該管内外の層流関係を変換した流通を図ることによ
り好ましい熱交換効率の向上を図ることに成功したもの
であって、以下の如くである。
【0006】(1) 複数の熱交換管を配列し、それら熱
交換管の内外に被加熱流体と加熱流体とを流通せしめて
熱交換するに当り、前記した熱交換管の流通方向中間部
で前記被加熱流体と加熱流体とを各別に混合してから再
び被加熱流体を複数の熱交換管内に分割して導入しそれ
ら熱交換管を混合後の加熱流体によって加熱熱交換する
ことを特徴とする熱交換方法。
【0007】(2) 複数の熱交換管を加熱流体または被
加熱流体の流入口と流出口の間に配設し、それら熱交換
管を一体状に被包収容した収納筒の一端側に被加熱流体
の導入口を設けると共に他端側に排出口を設け、しかも
上記熱交換管の中間部にそれら熱交換管の中間部を開口
させた第1の混合室を形成すると共に前記収納筒の中間
部にも該第1の混合室を被包した第2の混合室を設けた
ことを特徴とする熱交換装置。
【0008】(3) 複数の熱交換管に対して配設された
被加熱流体の流入口および流出口と、それら熱交換管を
一体状に被包収容した収容筒の導入口および排出口を対
向状に設け、熱交換管と収容筒内に逆行流を形成するよ
うにしたことを特徴とする前記(2)項に記載の熱交換
装置。
【0009】
【発明の実施の形態】上記したような本発明によるもの
の具体的な実施態様を添附図面に示すものについて説明
すると、先ず本発明者は熱交換管を配設し、それら熱交
換管内に被加熱流体を通過させつつ熱交換管の周側に加
熱流体を送って熱交換させる機構について仔細に検討を
重ねた結果によると、加熱流体および被加熱流体が液体
または気体の何れであるにしろ熱交換管の内面および外
面においては加熱流体と被加熱流体が膜状に層着する傾
向を有し、成程それらの流体が全般的には圧送流動せし
められるとしても熱交換管の管壁面においては比較的高
度に加熱された被加熱流体、比較的高度に冷却された加
熱流体が附着する傾向が認められ、それらによって熱交
換作用が相当に停滞する傾向を有するものと推定され
た。
【0010】そこで上記のような熱交換作用停滞傾向を
解消することについて検討を重ねたが熱交換管壁の内外
面における前記したような液体または気体の附着停滞現
象を有効に解消するようなことは特に熱交換管群が密接
状態に配設されたような条件下において実質的に不可能
と言うべきである。そこで熱交換が適度に進行した位置
において熱交換管内外の流体を一旦分離状態としてそれ
ぞれを混合操作し、加熱流体および被加熱流体の温度条
件を一旦均一化させしめてから再び熱交換管の内外に送
入して熱交換を継続せしめることが各流体の流れを適切
に図り、しかも比較的簡易な機構改善で好ましい熱交換
を図り得るものと推定された。
【0011】即ち、上記したような技術構想に立脚した
本発明による熱交換装置の全般的な構成関係は図1に示
すように、複数の熱交換管4を図2に示すように流体通
過部17を残して熱交換管4と直交せしめたスペーサー
16を用いて略一定状態の間隔を保持せしめると共に熱
交換管4の端部には図3に示すような区画シール材15
を適宜に設けて組付けると共に係合雄端部11と係合雌
端部12との間にシール材6を介装して連結し、このよ
うな熱交換管4群を図1に示すような収納筒2の端部に
形成した拡径部1、1間に設定し、両端拡径部1、1の
端面には被加熱流体導入口7とその導出口8とが設けら
れている。
【0012】上記のようにして設定される熱交換管4群
は図3に示すように流通方向中間部にそれら熱交換管4
の中間部を開口させた第1の混合室13を形成すると共
にそれら熱交換管4群を収納した収納筒2の中間部を膨
大状に拡径した拡径部20とすると共に第1の混合室1
3との間に第2の混合室14を形成し、前記被加熱流体
導入口7から一方の熱交換管4に導入された被加熱流体
を第1混合室13に放出して混合操作すると共に加熱流
体流入口9から流出口10に流れる加熱流体をも第2混
合室14において混合操作するように成っている。
【0013】即ち、上記のうよに第1混合室13におい
て混合された被加熱流体は次いで被加熱流体導出口8に
連結した次の熱交換管4に導入されて該導出口8から排
出されるが導入口7から第1混合室13に放出される間
の熱交換管4において流入口9から導入された加熱流体
により加熱された被加熱流体は熱交換管4の壁内面に沿
って加熱効果の高い高温部が流れ、熱交換管4の中心部
は加熱効果の低い低温部が流れることとなるが、このよ
うな状態で第1混合室13に放出されることによりそれ
らの被加熱流体が適当に混合せしめられる。即ち被加熱
流体が略一定状態となって第1混合室13から次の被加
熱流体導出口8に通ずる熱交換管4群に送り込まれる。
【0014】前記した導入口7から第1混合室13に被
加熱流体を送入する間において流入口9から流入し熱交
換管4にそって流れる加熱流体は被加熱流体に対する加
熱によって熱量の奪われたものとなっており、このよう
にして冷却化された加熱流体を中心とした加熱流体は前
記したような第2混合室14に達することにより熱交換
管4面から分離されてこの第2混合室14に進入せしめ
られる。即ち熱交換管4面にそって流れる冷却した加熱
流体と熱交換管4面から離れた位置を流れて、冷却化の
乏しい加熱流体とが第2混合室14で混合されてから上
述したような第1混合室13からの混合均一化された被
加熱流体を送る導出口8側の熱交換管4群の間に供給さ
れるので、第2混合室14で混合され熱交換管4面に対
する加熱作用の更新された加熱流体が、この混合均一化
された被加熱流体に対し効率的な加熱効果を与える。
【0015】上記したような本発明によるものは各熱交
換管4の長さが一般的に半減し、若し、前記したような
第1混合室13、第2混合室14を更に複合して採用す
るならば熱効率がより高められ、各熱交換管4の長さが
一層短小となる。然して何れにしても熱交換管4の長さ
が短小化することにより、この種熱交換機構が実用され
た場合のスケールや水垢などの発生附着を清掃し熱交換
機能を更新する際の熱交換管の分解、組立を容易とし、
簡易且つ能率的な清掃とそれに伴う機能更新を図らしめ
る。
【0016】
【実施例および比較例】
【向流的送入の場合】上記したような本発明によるもの
の具体的な熱交換処理例について説明すると、長さが1
200mmで、内径が100mmである収納筒内に内径5.5
mmで外径が6mmであるカーボン繊維パイプによる熱交換
管を121本配設した(伝熱面積2.96m2) 特開平7−
139891による熱交換機構を用い、25℃の水道水
を被加熱水として毎分100リットルの割合で送入し、
65℃に加熱された温水を加熱水として毎分同じく10
0リットルの割合で向流的に送入して熱交換処理した結
果は28.6〜31.7℃(平均29.8℃)に加熱された温
水を毎分100リットル/min の割合で得ることができ
た。
【0017】上記のような比較例に対し本発明に従い、
同じく長さが1300mmで、内径が100mmで中間に内
径が84mmの第1混合室を形成した収納筒内に内外径が
上述した比較例と同じで、長さが600mmであるカーボ
ン繊維パイプを熱交換管として中間に84mmの第1混合
室を介装し2本で長さが1300mmとされた2本宛の熱
交換管群により図3に示したように各熱交換管の端部間
に84mmの間隔を採って対設した第1の混合室13とそ
の外側に42mmの間隔を採って形成された第2の混合室
14を形成したもの(伝熱面積は2.96m2) において、
加熱水および被加熱水の供給量および温度を前記比較例
と同じとして向流的に送入して熱交換処理した結果は平
均37.5℃に加熱された温水を毎分100リットルの割
合で得ることができ、このような結果は上記した比較例
の結果に対し平均28.5%の熱交換効率向上であること
が知られた。
【0018】
【ステンレスパイプの場合】上記したようなカーボン繊
維パイプによるものに対しステンレス鋼パイプを用いた
場合の具体的な熱交換処理例について説明すると、長さ
が1300mmで、内径が100mmである収納筒内に内径
5.5mmで外径が6mmであるステンレス鋼パイプを配設し
た収納筒に対しグラスウールを20mmの厚さに巻いた特
開平7−139891による熱交換機構を用い、25℃
の水道水を被加熱水として毎分100リットルの割合で
送入し、65℃に加熱された温水を加熱水として毎分同
じく100リットルの割合で向流的に送入して熱交換処
理した結果は平均34.8℃に加熱された温水を毎分10
0リットルの割合で得ることができた。
【0019】また上記のような比較例に対し本発明に従
い、前述したような収納筒内に内外径が上述した比較例
と同じであるステンレスパイプを熱交換管として長さが
600mmである2本の熱交換管群を図3に示したように
各熱交換管の端部間に84mmの間隔を採って対設した第
1の混合室13とその外側に形成された第2の混合室1
4を有するものに同じく厚さ20mmのグラスウールを巻
いた装置で、加熱水および被加熱水の温度および供給量
を前記比較例と同じとして向流的に送入して熱交換処理
した結果は36.2℃に加熱された温水を毎分100リッ
トルの割合で得ることができ、このような結果は前述比
較例の結果に対し好ましい熱交換効率向上であることが
知られた。
【0020】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
熱交換機能を適切に改善し、好ましい熱交換効率向上を
的確に図り、しかも熱交換管を短小化して該熱交換機構
の熱交換機能を平易に更新し得るなどの効果を有してお
り、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱交換装置の全般的な構成関係を
示した部分切欠側面図である。
【図2】その熱交換管群について構成状態を示した側面
図である。
【図3】その混合室部分についての部分的な拡大断面図
である。
【符号の説明】
1 収納筒拡径部 2 収納筒 3 第1の混合室 4 熱交換管 5 第2の混合室 6 シール材 7 被加熱流体導入口 8 被加熱流体導出口 9 加熱流体流入口 10 加熱流体流出口 11 係合雄端部 12 係合雌端部 13 第1の混合室 14 第2の混合室 15 区画シール材 16 スペーサー 17 流体通過部 20 拡径部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の熱交換管を配列し、それら熱交換
    管の内外に被加熱流体と加熱流体とを流通せしめて熱交
    換するに当り、前記した熱交換管の流通方向中間部で前
    記被加熱流体と加熱流体とを各別に混合してから再び被
    加熱流体を複数の熱交換管内に分割して導入しそれら熱
    交換管を混合後の加熱流体によって加熱熱交換すること
    を特徴とする熱交換方法。
  2. 【請求項2】 複数の熱交換管を加熱流体または被加熱
    流体の流入口と流出口の間に配設し、それら熱交換管を
    一体状に被包収容した収納筒の一端側に被加熱流体の導
    入口を設けると共に他端側に排出口を設け、しかも上記
    熱交換管の中間部にそれら熱交換管の中間部を開口させ
    た第1の混合室を形成すると共に前記収納筒の中間部に
    も該第1の混合室を被包した第2の混合室を設けたこと
    を特徴とする熱交換装置。
  3. 【請求項3】 複数の熱交換管に対して配設された被加
    熱流体の流入口および流出口と、それら熱交換管を一体
    状に被包収容した収容筒の導入口および排出口を対向状
    に設け、熱交換管と収容筒内に逆行流を形成するように
    したことを特徴とする請求項2に記載の熱交換装置。
JP28926597A 1997-10-07 1997-10-07 熱交換方法およびその装置 Pending JPH11108568A (ja)

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