(57)【要約】【課題】複数本の伝熱管に均一で、且つ、液膜状に液体を流下せしめる縦型管内流下液膜式熱交換器を、厳密な設置水平度を要求せずに、容易且つ低コストで提供する。【解決手段】チューブ２の上端面を、上側のチューブシート３の上面以下に位置するように配設するとともに、上部チャンネル１内であって、この上側のチューブシート３の上方の位置に、液体を上側のチューブシート３に配設された複数のチューブ２の近傍に垂らすことにより供給する分散板４を配設する。【選択図】        図１
2004190945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管の上端面が、上側の管板の上面以下に位置するように配設されていることを特徴とする縦型管内流下液膜式熱交換器。
【請求項２】
前記伝熱管を複数備えるとともに、上部チャンネル内に設置された分散板に供給される液体を、前記上側の管板上面の前記複数の伝熱管の近傍に垂らすことを特徴とする請求項１に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器。
【請求項３】
前記上側の管板上であって、前記複数の伝熱管における直近の３本のそれぞれの重心により形成される三角形の重心位置に、前記分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から前記上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器。
【請求項４】
前記上側の管板上であって、前記複数の伝熱管における直近の４本のそれぞれの重心により形成される四角形の重心位置に、前記分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から前記上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器。
【請求項５】
前記上部チャンネル内であって、前記分散板のさらに上方に位置するように、前記分散板に形成された分散孔からずれた位置に前記液体を垂らして供給する第二分散板が配設されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器。
【請求項６】
前記複数の伝熱管は、その伝熱管の近傍に垂らされ前記上側の管板上面に円周状に広がる前記液体が円周状態を維持する範囲内に、前記伝熱管の縁が位置するように配設されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型管内流下液膜式熱交換器に関し、配設されるすべての伝熱管に均一に、且つ、液膜状に液体を流下させるための有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の縦型管内流下液膜式熱交換器は、図６に示すように、上部チャンネル１１と、その内部に垂直に配設される複数本の伝熱管  （チューブ）１２と、このチューブ１２の上端を固定する上側の管板（チューブシート）１３と、このチューブ１２の下端を固定する下側のチューブシート（図示せず）と、下部チャンネル（図示せず）と、シェル１４と、から構成されている。ここで、上側のチューブシート１３には、通常、上部チャンネル１１内に存在する流体と及びシェル１４内に存在する流体が、チューブ１２と上側のチューブシート１３との接合部分から漏出しないように、チューブを３ｍｍ程度上側のチューブシート１３上面より突出した状態で、その突出した部分と上側のチューブシート１３上面とをシール溶接によって（もしくはシール溶接をしない状態で）固定し、チューブ１２とチューブシート１３を拡管する方法が一般的な製作方法である。
【０００３】
このような構成の縦型管内流下液膜式熱交換器１１０において、液体は、上部チャンネル１１の側面に配設された液体の入口１１０Ａからチューブシート１３上面に供給される。そして、液体が、上側のチューブシート１３の上面に突出したチューブ１２の高さ寸法ｈ以上に貯留されると、チューブ１２の上端面から液体がオーバーフローして、チューブ１２の内周壁に沿って液膜状に流下する。
【０００４】
一方、熱交換を行う熱交換媒体（例えば、ガスや液体など）は、媒体の入口１１０Ｂもしくはシェル１４の下方ノズル（図示せず）から流入し、チューブ１２内の液体と熱交換を行うようになっている。
しかしながら、このような縦型管内流下液膜式熱交換器１１０においては、チューブシート１３の設置時の水平度が不良の場合、下方に位置するチューブ１２側のみに液体が流下してしまう場合があった。このため、複数本のチューブ１２に均一に液体を流下させることができず、液体が流下しないチューブ１２においては熱交換することが不可能となってしまうため、伝熱面積が不足してしまうという不具合があった。
【０００５】
また、この場合、上側のチューブシート１３に垂直に配置されているチューブ１２の上端面も同様に傾いてしまうため、チューブ１２の上端面外周壁の全周から流下させたい液体が、チューブ１２の上端面外周壁の一部のみからしか流下しなくなってしまう場合があった。このため、チューブ１２の内周壁に沿って均一に液膜が形成されず、チューブ１２の内面の一部分のみでしか熱伝導を行えなくなってしまうという不具合があった。このような理由から、通常、この形式の要求水平度は１／１０００〜５／１０００とすることが多い。また、上記を解決したとしても、チューブ１２上端面の突出高さが均一でないと、低いチューブ１２のみから液が流入するため、同様の問題が発生してしまう可能性があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えば、図７に示すように、チューブ１２の上端面にＶ字状のノッチ（切れ目）１２ａを入れ、このノッチ１２ａから液体をチューブ１２内に流下させることで、チューブ１２の内周壁に沿って均一な液膜を形成しようとする手段が一般的に採用されている。
また、図８に示すように、チューブ１２の外周壁における円周の接線方向に複数の開口部１２ｂを形成することで、チューブ１２の内周壁に沿って均一な液膜を形成しようとする手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
さらに、未公開ではあるが、本発明者等は、本体製作後、自重によるチューブシートの撓みや、チューブシートからのチューブ突出誤差を考慮して、この縦型管内流下液膜式熱交換器本体を垂直に据付け、チューブの上端を一気に削りそろえることで、チューブ上端の水平度（突出高さ）を良好にし、チューブの内壁面に沿って均一な液膜を形成させるとともに、複数本のチューブに均一に液体を供給しようとする手段を提案している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１０３６７３号公報
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の手段においては、複数本のチューブ１２に液体を均一に、且つ、液膜状に供給可能とするために、Ｖ字状のノッチ１２ａが形成された部品をチューブ１２に設置する際、上側のチューブシート１３上端面からの高さ寸法を均一にする必要があり、チューブ１２本数が多量な場合、設置精度を確認しなければならない点で、作業効率が良好ではないという問題点があった。
【００１０】
また、Ｖ字状のノッチ１２ａ或いは開口部１２ｂを持つ部品を、チューブ１２毎に製作する必要があり、チューブ１２の本数が多量な熱交換器においては、コストが増大するという問題点があった。
一方、上述した本発明者等が提案した手段においては、縦型管内流下液膜式熱交換器１１０を設置するスペースが狭く、例えば、蒸留塔に横持させた状態で設置する場合には、蒸留塔側の撓みを正確に予測することができず、縦型管内流下液膜式熱交換器１１０を垂直に保持することが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数本の伝熱管に均一で、且つ、液膜状に液体を流下可能とする縦型管内流下液膜式熱交換器を容易且つ低コストで提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明に係る請求項１に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、伝熱管の上端面が、上側の管板の上面以下に位置するように配設されていることを特徴としている。
ここで、本発明において「伝熱管の上端面が、上側の管板の上面以下に位置する」とは、伝熱管の上端面が上側の管板の上面と同一面に位置する場合や、伝熱管の上端面が上側の管板の上面よりも下方に位置する場合を指す。
【００１２】
本発明に係る請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、請求項１に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器において、前記伝熱管を複数備えるとともに、上部チャンネル内に設置された分散板に供給される液体を、前記上側の管板上面の前記複数の伝熱管の近傍に垂らすことを特徴としている。
本発明に係る請求項３に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器において、前記上側の管板上であって、前記複数の伝熱管における直近の３本のそれぞれの重心により形成される三角形の重心位置に、前記分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から前記上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る請求項４に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器において、前記上側の管板上であって、前記複数の伝熱管における直近の４本のそれぞれの重心により形成される四角形の重心位置に、前記分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から前記上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る請求項５に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器において、前記上部チャンネル内であって、前記分散板のさらに上方に位置するように、前記分散板に形成されている分散孔からずれた位置に前記液体を垂らして供給する第二分散板が配設されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る請求項６に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器は、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器において、前記複数の伝熱管は、その伝熱管の近傍に垂らされ前記管板の上面に円周状に広がる前記液体が円周状態を維持する範囲内に、前記伝熱管の縁が位置するように配設されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る請求項１に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、伝熱管を、その上端面が上側の管板の上面以下に位置するように配設されていることによって、管板の上面に液体を貯留しなくても、液体を伝熱管の内周壁に沿って液膜状に供給することが可能となる。よって、伝熱管には従来のようにＶ字状のノッチや開口部を形成する必要がなくなるため、縦型管内流下液膜式熱交換器にかかるコストを大幅に低減させるとともに、製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る請求項２に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、上部チャンネル内であって、上側の管板よりも上方の位置に、液体を上側の管板の複数の伝熱管の近傍に垂らすことにより供給する分散板を配設したことによって、伝熱管の近傍に垂らされた液体はその動圧によって円周状に広がり、流れのままに直近にある伝熱管の内壁に液膜状に供給されるため、複数の伝熱管に均一に液体を供給することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項３に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、上側の管板上であって、複数の伝熱管における直近の３本のそれぞれの重心により形成される三角形の重心位置に、分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることによって、分散板の上面に供給された液体は円周状に広がり、流れのままに直近にある伝熱管の内壁に沿って液膜状に供給されるようになる。よって、縦型管内流下液膜式熱交換器の水平度が厳密でなくとも、全ての伝熱管に均一に、且つ、液膜状に液体を供給することができるため、縦型管内流下液膜式熱交換器の製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明に係る請求項４に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、上側の管板上であって、複数の伝熱管における直近の４本のそれぞれの重心により形成される四角形の重心位置に、分散板からの液体を垂らすように複数の分散孔が形成され、その分散板から上側の管板上へ液体が供給されるようになっていることによって、この分散板を介して管板の上面に供給された液体は、その動圧によって円周状に広がり、流れのまま直近にある伝熱管の内壁に液膜状に供給されるようになる。よって、縦型管内流下液膜式熱交換器の水平度が厳密でなくとも、全ての伝熱管に均一に、且つ、液膜状に液体を供給することができるため、縦型管内流下液膜式熱交換器の製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係る請求項５に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、チャンネル内であって、分散板のさらに上方に位置するように、分散板に形成されている分散孔からずれた位置に液体を垂らして供給する第二分散板が配設されていることによって、上部チャンネル上部から液体を供給する型式であっても、第二分散板により上方から供給される液体の動圧を抑制し、その下方に配設された分散板でより確実に伝熱管の近傍に液体を垂らすことが可能となる。但し、この分散板は、必ずしも二段に限定されるものではない。よって、縦型管内流下液膜式熱交換器の水平度が厳密でなくとも、全ての伝熱管により均一に、且つ、液膜状に液体を供給することができるため、縦型管内流下液膜式熱交換器の製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明に係る請求項６に記載の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、複数の伝熱管は、その伝熱管の近傍に垂らされ管板の上面に円周状に広がる液体が円周状態を維持する範囲内に、伝熱管の縁が位置するように配設されていることによって、縦型管内流下液膜式熱交換器の水平度が厳密でなくとも、全ての伝熱管に均一に、且つ、液膜状に液体を供給することができるため、縦型管内流下液膜式熱交換器の製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る縦型管内流下液膜式熱交換器の一構成例を示す一部縦断面図である。図２は、縦型管内流下液膜式熱交換器の分散板を示す平面図である。なお、図１及び図２に示した縦型管内流下液膜式熱交換器は、説明の便宜上、伝熱管を１３本具備した構造としたが、これに限らず、伝熱管の本数は設計仕様によるものである。
【００２３】
本実施形態における縦型管内流下液膜式熱交換器１０は、図１に示すように、上部チャンネル１と、この上部チャンネル１内に垂直方向に配設される多数本の伝熱管（チューブ）２と、チューブ２の上端を固定する上側の管板（チューブシート）３と、この上側のチューブシート３の上方に配設される分散板４と、チューブ２の下端を固定する下側のチューブシート（図示せず）と、下部チャンネル（図示せず）と、シェル５と、から構成されている。
【００２４】
上側のチューブシート３は、複数本のチューブ２が配設されており、その直近の３本のチューブ２は、それぞれの重心で正三角形が形成されるように配置されている。このチューブシート３に配設されたチューブ２は、その上端面がそれぞれチューブシート３の上面よりも下方に位置するように溶接固定されている。
分散板４は、上側のチューブシート３よりも上方の位置に配設された第一の分散板４Ａと、この第一の分散板４Ａと上側のチューブシート３との間に位置するように配設された第二の分散板４Ｂと、から構成されている。この第一の分散板４Ａ及び第二の分散板４Ｂは、それぞれ上部チャンネル１の内径と略同一直径を有する円板状をしており、それぞれの分散板４に形成された分散孔径、孔数より推定される液深以上の深さ寸法を有する横壁を有している。なお、チューブシート３と第二の分散板４Ｂとの間の間隔や、第一の分散板４Ａと第二の分散板４Ｂとの間の間隔は、液体を所定の位置に確実に落下可能とするのであれば、特に限定されず、液体の流量及び流速、製作上の作業効率、及びメンテナンス性を考慮して調整することが好ましい。
【００２５】
第一の分散板４Ａには、その下方に配設される第二の分散板４Ｂに形成された第二の分散孔４ｂからずれた位置に液体を垂らすことができるように、第一の分散孔４ａが形成されている。ここで、第一の分散孔４ａの配置は、第二の分散板４Ｂに形成された複数の第二の分散孔４ｂに均一に液体を流下させるために、上側のチューブシート３に配設されたチューブ２と同軸を有するような円形状とするのが好ましい。
【００２６】
第二の分散板４Ｂには、図２に示すように、その下方に配設され、各頂点に伝熱管２が配設された三角形の重心位置であるチューブシート３上に液体を垂らすことができるように、第二の分散孔４ｂが形成されている。
上記構成の縦型管内流下液膜式熱交換器１０において、液体は、まず、上部チャンネル１の上方に配設された液体入口１１Ａから、第一の分散板４Ａに形成された第一の分散孔４ａと第二の分散板４Ｂに形成された第二の分散孔４ｂとを介して、上側のチューブシート３に配設されたチューブ２の近傍に垂らされる。そして、近傍に垂らされた液体は、図３に示すように、その落下地点Ｏを中心にして上側のチューブシート３の上面を円周状に広がり、図２に示すように、正三角形の各頂点位置に配設されたチューブ２の内壁に沿って液膜状に流下するようになる。
【００２７】
このとき、上側のチューブシート３に配設されたチューブ２の近傍に垂らされる液体は、図３に示すように、その落下地点Ｏを中心にして、動圧によって液が立たない状態で範囲Ｘまで円周状に広がり、その後液が立ち上がった後、ある流速を維持できなくなるまでの円周長さになると、均一な円周を描けなくなる。よって、チューブ２の内壁に沿って液膜状に液体を流下させるために、上側のチューブシート３に配設されるチューブ２の少なくとも縁が、液体の落下地点Ｏより範囲Ｘ前後の間に位置することが好ましく、液体種による広がり範囲Ｘや、分散板４との間隔、或いは液体の供給量などによって調整することが好ましい。
【００２８】
このように、本実施形態における縦型管内流下液膜式熱交換器１０によれば、チューブ２の上端面がチューブシート３の上面よりも下方に位置するように配設したことによって、チューブシート３の上面に液体を貯留しなくても、簡単な方法で液体をチューブ２の内周壁に沿って液膜状に供給することが可能となる。よって、チューブ２には従来のようにＶ字状のノッチや開口部を形成する必要がなくなるため、縦型管内流下液膜式熱交換器１０にかかるコストを大幅に低減させるとともに、製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２９】
また、上側のチューブシート３よりも上方の位置に、液体を上側のチューブシート３に配設された複数のチューブ２の近傍に垂らすことにより供給する分散板４を配設したことによって、チューブ２の近傍に垂らされた液体は円周状に広がり、流れのままに直近にあるチューブ２の内壁に沿って液膜状に供給されるため、縦型管内流下液膜式熱交換器１０に要求される水平度を大幅に緩和させることが可能となる。
【００３０】
特に、第二の分散板４Ｂに形成された第二の分散孔４ｂを、その下方に配設された上側のチューブシート３上において、直近にある３本のチューブ２の重心により形成された複数の正三角形の各重心位置に液体を垂らすことができるように形成したことによって、全てのチューブ２内に均一な液体を液膜状に流下させることが可能となる。
【００３１】
さらに、第一の分散板４Ａに形成された第一の分散孔４ａ及び第二の分散板４Ｂに形成された第二の分散孔４ｂを介して、上側のチューブシート３に配設された複数のチューブ２の近傍に液体を垂らすようにしたことによって、縦型管内流下液膜式熱交換器１０の水平度を厳密に調整しなくても、複数のチューブ２に均一に、且つ、液膜状に液体を流下させることが可能となる。すなわち、縦型管内流下液膜式熱交換器１０の製造及び設置、並びに設置後の管理に要する作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態における縦型管内流下液膜式熱交換器１０においては、チューブシート３に配設されたチューブ２を、その上端面がそれぞれチューブシート３の上面よりも下方に位置するように溶接固定されている場合について説明したが、少なくともチューブ２の上端面が上側のチューブシート３の上面以下に位置するように配置されているのであればこれに限らない。例えば、チューブ２の上端面が上側のチューブシート３の上面と同一面となるように配置するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態における縦型管内流下液膜式熱交換器１０においては、第二の分散板４Ｂの第二の分散孔４ｂを、その下方に配設された上側のチューブシート３上において、チューブ２が複数の正三角形の各頂点位置に形成されたそれら正三角形の重心位置に液体を垂らすことができるように形成したが、液体を複数本のチューブ２に均一に流下可能であれば、直近にある４本のチューブ２のそれぞれの重心により形成される四角形の重心位置に、第二の分散板４Ｂからの液体を垂らすように複数の第二の分散孔４ｂを形成するようにしてもかまわない。
【００３４】
また、本実施形態における縦型管内流下液膜式熱交換器１０においては、分散板４として、第一の分散板４Ａ及び第二の分散板４Ｂの二枚を配設したが、これに限らず、例えば、第二の分散板４Ｂのみを配設してもよいし、さらには、均一な分散を厳密に行うために、複数の分散板４を配設するようにしてもよい。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明の効果を、以下に示す本発明例及び比較例に基づいて検証する。
〔本発明例〕
本発明例として、図４に示すように、本実施形態の縦型管内流下液膜式熱交換器と同様のチューブシート３、分散板４を用いたコールドテスト機を用意した。なお、図４中図１と同一の部分は、図１の符号を用いて説明する。
【００３６】
本発明例で使用したコールドテスト機においては、チューブ径１９ｍｍ、チューブ肉厚２ｍｍである５３本のチューブ２を、３０°、２５ｍｍピッチで配列したものを適用した。このうち、チューブシート３の真ん中の列に配置され、且つ、チューブシート３に傾斜が形成される場合にその傾斜方向の上から下方向（図４における左から右方向）に位置する５本のチューブ２に順に▲１▼〜▲５▼の番号を付け、この５本のチューブ２のみを３００ｍｍの長さとし、残りのチューブ２は５０ｍｍの長さとした。また、分散板４は、チューブ２と同軸位置に６ｍｍの分散孔（図示せず）が５３箇所に形成された第一の分散板４Ａ及びチューブ２の重心が形成する正三角形の重心位置に４ｍｍの分散孔（図示せず）が１３８箇所に形成された第二の分散板４Ｂを適用した。
【００３７】
そして、分散板４上に異なる流量の液体を流下させる場合において、チューブシート３における指定位置への液落下状況、チューブシート３内における液膜形成状況、及び５本のチューブ２の液流量を以下の条件で調査した。なお、本実施例においては、異なる水平度を有するように、水平状態を保持した場合と、１／１００の傾斜で保持した場合とにおいて実験を行った。
＜チューブシートの指定位置への液落下状況確認試験＞
・チューブシート３における液体落下位置全てにおいて、目視によって確実に液体が落下しているか否かを確認した。
＜チューブ内における液膜形成状況確認試験＞
・チューブ２の下端開放部分より、液膜の形成状況を目視により確認した。
＜複数本のチューブにおける液流量確認試験＞
・５本のチューブ２において、流下した液流量を測定し、１本当たりのチューブ２に流下する液流量を測定する。結果は、表１に示す。
【００３８】
【表１】
2004190945.tif 000003
【００３９】
この結果、チューブシート３の指定位置への液落下状況確認試験においては、いずれの条件下であっても略全てにおいて、目標とする液落下位置に液体が落下し、且つ、図３のような状態で落下した液体が飛び跳ねることなく、直近のチューブ２へ均一に供給されていることが確認できた。
また、チューブ２内における液膜形成状況確認試験においては、水平度や液流量を変化させたいずれの条件下であっても、チューブ２の内周壁に沿って液膜が均一な厚みで形成されていたことが確認できた。
【００４０】
さらに、５本のチューブ２における液流量試験においては、表１に示すように、液体の流量や水平度が変化しても、一本当たりのチューブ２に供給される流量は略一定であったことが確認できた。
〔比較例〕
比較例として、図５に示すように、本発明例と同一のコールドテスト機において、そのチューブシート３の上面からチューブ２の上端面を３ｍｍ突出させた装置を用いた。なお、図５中図１と同一の部分は、図１の符号を用いて説明する。そして、このコールドテスト機を用いて、本発明例と同様の条件で、チューブシート３における指定位置への液落下状況、チューブシート３内における液膜形成状況、及び５本のチューブ２の液流量を以下の条件で調査し、結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2004190945.tif 000004
【００４２】
この結果、チューブシート３の指定位置への液落下状況確認試験においては、いずれの条件下であっても略全てにおいて、本発明例と同様の結果が得られた。ところが、１／１００の傾斜でチューブシート３を保持した場合の落下後の状況が本発明例と異なり、落下した液は、下方（傾いたチューブシート３の低い方）に位置するチューブ２の突出した端面にあたり、飛び跳ねていることが確認できた。
【００４３】
また、チューブ２内における液膜形成状況確認試験においては、１／１００の傾斜でチューブシート３を保持した場合に、下方に位置するチューブ２からの流入液量が多く、チューブ２の内周壁に沿って均一な厚みで液膜を形成できていなかったことが確認できた。
さらに、５本のチューブ２における液流量試験においては、表２に示すように、１／１００の傾斜でチューブシート３を保持した場合に、下方に位置するチューブ２と上方に位置するチューブ２とに流れ込む流入液量に差が生じてしまい、実際の熱交換器の伝熱能力に著しい差を生じさせる要因となってしまうことが確認できた。
【００４４】
以上の結果より、通常１／１０００〜５／１０００程度の水平度を要求する縦型管内流下液膜式熱交換器において、チューブ２の上端面が上側のチューブシート３の上面以下に位置するように配置することによって、１／１００の水平度においても全く問題なく、均一な分散及び液膜形成が可能な方法であることが確認できた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、伝熱管を、その上端面が上側の管板の上面以下に位置するように配設したことによって、上側の管板の上面に液体を貯留しなくとも、液体を伝熱管の内周壁に沿って液膜状に供給することが可能となる。よって、縦型管内流下液膜式熱交換器にかかるコストを大幅に低減させるとともに、製造及び設置、並びに設置後の管理にかかる作業効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００４６】
また、本発明の縦型管内流下液膜式熱交換器によれば、上部チャンネル内であって、上側の管板よりも上方の位置に、液体を上側の管板に配設された複数の伝熱管の近傍に垂らすことにより供給する分散板を配設したことによって、伝熱管の近傍に垂らされた液体はその動圧によって円周状に広がり、流れのままに直近にある伝熱管の内周壁に沿って液膜状に供給されるため、縦型管内流下液膜式熱交換器の水平度が厳密でなくとも、全ての伝熱管に均一に、且つ、液膜状に液体を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る縦型管内流下液膜式熱交換器の一構成例を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る縦型管内流下液膜式熱交換器の分散板を示す平面図である。
【図３】液が落下した時の状態を示す模式図である。
【図４】本発明例で用いたコールドテスト機を示す模式図である。
【図５】比較例で用いたコールドテスト機を示す模式図である。
【図６】従来の縦型管内流下液膜式熱交換器で適用されている伝熱管の一構成例を示す縦断面図である。
【図７】従来の縦型管内流下液膜式熱交換器で適用されている伝熱管の他の構成例を示す縦断面図である。
【図８】従来の縦型管内流下液膜式熱交換器で適用されている伝熱管の他の構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、１１          上部チャンネル
２、１２          チューブ（伝熱管）
３、１３          上側のチューブシート（管板）
４                分散板
４Ａ              第一の分散板
４Ｂ              第二の分散板
４ａ              第一の分散孔
４ｂ              第二の分散孔
５、１４          シェル
１０                縦型管内流下液膜式熱交換器
１０Ａ、１１０Ａ    液体入口
１１０Ｂ            ガス入口
【図１】
2004190945.tif 000005
【図２】
2004190945.tif 000006
【図３】
2004190945.tif 000007
【図４】
2004190945.tif 000008
【図５】
2004190945.tif 000009
【図６】
2004190945.tif 000010
【図７】
2004190945.tif 000011
【図８】
2004190945.tif 000012