KR20190005920A - Heat exchangers and vessels - Google Patents
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Abstract
열효율이 향상된 열교환기 및 선박을 제공한다. 열교환기(40)은, 내부를 작동 유체가 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 흐르는 통 형상의 케이싱(41)과, 케이싱(41)의 내부에 마련되며, 작동 유체의 흐름 방향에 직교하는 면내에서 직경 방향으로 등피치(P)로 배열된 복수의 전열관(47)을 갖는 전열관층(46)을 흐름 방향으로 복수 적층시킴으로써 형성됨과 함께, 흐름 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 전열관 블록(43)과, 전열관 블록(43)의 하류 측에 마련되며, 케이싱(41)의 내면(S)로부터 돌출함과 함께, 상류 측을 향하는 제1 안내면(51)을 갖는 하류 측 안내부(50)을 구비한다.A heat exchanger and a ship with improved thermal efficiency are provided. The heat exchanger 40 includes a tubular casing 41 in which the working fluid flows from the upstream side to the downstream side, and a heat exchanger 40 which is provided inside the casing 41 and has a diameter A plurality of heat transfer tube layers 46 having a plurality of heat transfer tubes 47 arranged at equal pitches P in the direction of flow and a plurality of heat transfer tube blocks 43 arranged at intervals in the flow direction, And a downstream side guide portion 50 provided on the downstream side of the heat transfer pipe block 43 and protruding from the inner surface S of the casing 41 and having a first guide surface 51 directed to the upstream side .
Description
본 발명은, 열교환기 및 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger and a ship.
배기가스 등과 열교환을 행하는 열교환기를 갖고, 상기 배기가스 등의 열을 회수하는 배열 회수 장치가 있다. 배열 회수 장치는, 발전 설비나 선박에 탑재된다. 배열 회수 장치는, 배기가스와 열매(熱媒)(예를 들면 물)의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기를 갖는다. 열교환기는, 내부에 열매가 유통하는 복수의 전열관과, 전열관을 외측으로부터 덮는 케이싱을 구비하고 있다. 열교환기는, 배기가스가 유통하는 연도(煙道) 내에 배치됨으로써, 전열관을 통하여 배기가스와 열매의 사이에서 열교환을 행한다. 이와 같은 열교환기에서는, 배기가스에 포함되는 그을음, 윤활유 등의 이물이 전열관 표면에 부착하는 경우가 있다. 여기에서, 특허문헌 1에는, 케이싱과 전열관의 사이를 흐르는 유체의 열을 회수하여 전열관에 전하는 전열관 패널을 갖는 배열 회수 장치를 구비하는 열교환기가 기재되어 있다.There is an arrangement recovery device that has a heat exchanger that performs heat exchange with exhaust gas and the like and that recovers the heat of the exhaust gas and the like. The array recovery device is mounted on a power generation facility or a ship. The exhaust heat recovery apparatus has a heat exchanger that performs heat exchange between exhaust gas and heat medium (for example, water). The heat exchanger includes a plurality of heat transfer tubes through which the heat flows, and a casing that covers the heat transfer tubes from the outside. The heat exchanger is disposed in a flue through which the exhaust gas flows, thereby performing heat exchange between the exhaust gas and the heat through the heat transfer tube. In such a heat exchanger, foreign matter such as soot and lubricant contained in the exhaust gas may adhere to the surface of the heat transfer pipe. Here,
여기에서, 복수의 전열관으로 이루어지는 열교환기에서는, 전열관과 케이싱의 사이에 간극이 형성된다. 이 간극에 있어서의 배기가스에 대한 유동 저항은, 복수의 전열관 사이의 영역에 있어서의 유동 저항보다 작다. 이로 인하여, 전열관과 케이싱의 사이의 간극에 배기가스가 흘러들게 됨으로써, 빠져나가는 흐름이 형성된다.Here, in the heat exchanger including a plurality of heat transfer tubes, a gap is formed between the heat transfer tube and the casing. The flow resistance against the exhaust gas in this gap is smaller than the flow resistance in the region between the plurality of heat transfer tubes. As a result, the exhaust gas flows into the gap between the heat transfer pipe and the casing, thereby forming a flow-out flow.
특허문헌 1에 기재된 열교환기는, 배열 회수 장치이고, 케이싱의 내면과 전열관의 사이의 간극을 흐르는 증기의 열을 회수할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 전열관 패널이 전열관 자체에 장착되어 있기 때문에, 케이싱의 내면과 전열관의 사이에는 여전히 큰 공간이 형성된다. 이로 인하여, 충분한 열회수를 할 수 없을 가능성이 있다. 이에 더하여, 전열관 패널이 마련됨으로써, 구조가 복잡·대형화된다. 이로써, 탑재 기기의 소형화에 대한 요청이 특히 강한 선박에 당해 구조를 채용하는 것이 어려워진다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 장치에는, 여전히 개선의 여지가 있다.The heat exchanger described in
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 열교환 성능을 향상시킨 열교환기 및 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat exchanger and a ship having improved heat exchange performance.
본 발명의 열교환기는, 내부를 작동 유체가 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 흐르는 통 형상의 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 마련되며, 상기 작동 유체의 흐름 방향으로 등(等)피치로 배열된 복수의 전열관을 갖는 전열관층을 상기 흐름 방향에 직교하는 방향으로 복수 적층시킴으로써 형성됨과 함께, 상기 흐름 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 전열관 블록과, 상기 전열관 블록의 하류 측에 마련되며, 상기 케이싱의 내면으로부터 돌출함과 함께, 상류 측을 향하는 제1 안내면을 갖는 하류 측 안내부를 구비한다.The heat exchanger of the present invention comprises: a tubular casing in which a working fluid flows from an upstream side to a downstream side; a plurality of heat exchangers arranged inside the casing and arranged at equal pitches in the flow direction of the working fluid A plurality of heat transfer pipe blocks formed by stacking a plurality of heat transfer pipe layers having heat transfer tubes in a direction orthogonal to the flow direction and spaced apart in the flow direction; a plurality of heat transfer pipe blocks provided on the downstream side of the heat transfer pipe block, And a downstream-side guide portion having a first guide surface facing the upstream side.
이 구성에 의하면, 하류 측 안내부의 제1 안내면이 작동 유체에 대한 유동 저항이 되기 때문에, 작동 유체는 제1 안내면에 의하여 안내되어, 제1 안내면보다 상류 측의 영역인 전열관 블록이 배치되어 있는 영역에서, 케이싱의 내면으로부터 이간하는 방향을 향하여 흐른다. 이로써, 전열관 블록과 케이싱의 내면의 사이에 형성되는 간극에 작동 유체를 저감시킬 수 있다.According to this construction, since the first guide surface of the downstream-side guide portion becomes the flow resistance against the working fluid, the working fluid is guided by the first guide surface, and the region where the heat transfer pipe block, which is the region on the upstream side of the first guide surface, In a direction away from the inner surface of the casing. Thereby, the working fluid can be reduced in the gap formed between the heat conductive pipe block and the inner surface of the casing.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 제1 안내면은, 상기 흐름 방향에서 보아 상기 내면에 가장 근접하는 상기 전열관과 겹쳐 있어도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the first guide surface may overlap with the heat transfer pipe closest to the inner surface in the flow direction.
이 구성에 의하면, 전열관 블록과 케이싱의 내면의 사이의 간극에 작동 유체가 흘러들 가능성을 더 저감시킬 수 있다. 이에 더하여, 전열관 블록과 케이싱의 내면과의 거리를 가깝게 할 수 있다.According to this configuration, the possibility that the working fluid flows into the gap between the heat conductive pipe block and the inner surface of the casing can be further reduced. In addition, the distance between the heat transfer pipe block and the inner surface of the casing can be made closer.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 제1 안내면은, 상기 전열관이 뻗는 방향에서 보아, 상기 흐름 방향에 대하여 경사져 있어도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the first guide surface may be inclined with respect to the flow direction as viewed from the direction in which the heat transfer pipe extends.
이 구성에 의하면, 제1 안내면이 흐름 방향에 대하여 경사져 있는 점에서, 작동 유체를 제1 안내면을 따라 원활히 안내할 수 있다. 바꾸어 말하면, 작동 유체 중에 수반되는 그을음이나 윤활유의 비말 등의 이물의 퇴적으로 이어지는 작동 유체의 흐름에 있어서의 정체나 체류를 저감시킬 수 있다.According to this configuration, since the first guide surface is inclined with respect to the flow direction, the working fluid can be smoothly guided along the first guide surface. In other words, it is possible to reduce stagnation and stagnation in the flow of the working fluid leading to the accumulation of foreign matter such as soot or droplet of lubricant accompanying the working fluid.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 제1 안내면은, 상류 측으로부터 하류 측을 향함을 따라 상기 내면으로부터 이간하는 방향으로 만곡하고 있어도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the first guide surface may be curved in a direction away from the inner surface along the direction from the upstream side toward the downstream side.
이 구성에 의하면, 제1 안내면이 만곡되어 있는 점에서, 작동 유체를 제1 안내면을 따라 더 원활히 안내할 수 있다. 바꾸어 말하면, 작동 유체 중에 수반되는 그을음이나 윤활유의 비말 등의 이물의 퇴적으로 이어지는 작동 유체의 흐름의 정체나 체류를 더 저감시킬 수 있다.According to this configuration, since the first guide surface is curved, the working fluid can be more smoothly guided along the first guide surface. In other words, the stagnation or stagnation of the flow of the working fluid leading to the accumulation of foreign matter such as soot or droplet of lubricant accompanying the working fluid can be further reduced.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 하류 측 안내부는, 상기 내면으로부터 멀어지는 방향으로 뻗는 영역이, 두께가 변화하지 않는 판 형상이어도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the downstream-side guide portion may have a plate-like shape in which the region extending in the direction away from the inner surface does not change its thickness.
이 구성에 의하면, 전열관 블록과 케이싱의 내면의 사이의 간극에 작동 유체가 흘러들 가능성을 저감시킬 수 있다. 이에 더하여, 다른 복잡한 형상으로 한 경우에 비하여, 하류 측 안내부를 간소하게 또한 염가로 마련할 수 있다.According to this configuration, the possibility that the working fluid flows into the gap between the heat conductive pipe block and the inner surface of the casing can be reduced. In addition to this, the downstream-side guide portion can be provided simply and inexpensively as compared with the case of the other complicated configuration.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 하류 측 안내부가 상기 내면으로부터 돌출하는 치수는, 상기 전열관의 상기 피치의 1배 이상 3배 이하여도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the dimension of the downstream-side guide portion protruding from the inner surface may be not less than 1 times and not more than 3 times the pitch of the heat transfer tubes.
이 구성에 의하면, 하류 측 안내부에 의하여 전열관 블록과 케이싱의 내면의 사이의 간극을 충분히 덮을 수 있기 때문에, 당해 간극에 흘러드는 작동 유체를 더 저감시킬 수 있다.According to this construction, since the gap between the heat conductive pipe block and the inner surface of the casing can be sufficiently covered by the downstream-side guide portion, the working fluid flowing into the gap can be further reduced.
또, 본 발명의 열교환기에서는, 상기 제1 안내면과, 상기 제1 안내면에 가장 근접하는 상기 전열관과의 거리는, 10mm 이상 50mm 이하여도 된다.In the heat exchanger of the present invention, the distance between the first guide surface and the heat transfer pipe closest to the first guide surface may be 10 mm or more and 50 mm or less.
이 구성에 의하면, 전열관에 있어서의 열교환을 더 효율적으로 행할 수 있다.According to this configuration, heat exchange in the heat transfer tube can be performed more efficiently.
또, 본 발명의 열교환기는, 상기 전열관 블록의 상류 측에 마련되며, 상기 케이싱의 내면으로부터 돌출함과 함께, 상류 측을 향하는 제2 안내면을 갖는 상류 측 안내부를 더 구비해도 된다.The heat exchanger of the present invention may further comprise an upstream guide provided on the upstream side of the heat transfer pipe block and projecting from the inner surface of the casing and having a second guide surface facing the upstream side.
이 구성에 의하면, 전열관 블록과 케이싱의 내면의 사이의 간극에 대한, 상류 측으로부터의 작동 유체의 유입을 저감시킬 수 있다.According to this structure, the inflow of the working fluid from the upstream side to the gap between the heat conductive pipe block and the inner surface of the casing can be reduced.
또, 본 발명의 선박은, 상술한 열교환기와, 상기 열교환기가 배치된 연도와, 상기 연도에 배기가스를 공급하는 주(主) 기관을 구비한다.The ship of the present invention includes the above-mentioned heat exchanger, a flue in which the heat exchanger is disposed, and a main engine that supplies exhaust gas to the flue.
이 구성에 의하면, 효율을 향상시킨 열교환기를 구비한 선박을 제공할 수 있다.According to this configuration, it is possible to provide a ship having a heat exchanger with improved efficiency.
본 발명에 의하면, 열교환의 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the efficiency of heat exchange can be improved.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 선박의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 배열 회수 장치의 열교환기의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 열교환기의 확대 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 열교환기의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 열교환기의 다른 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 열교환기의 확대 단면도이다.1 is a schematic diagram showing a configuration of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the heat exchanger of the exhaust heat collecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
4 is an enlarged sectional view showing a modified example of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
5 is an enlarged sectional view showing another modification of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
6 is an enlarged sectional view of a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
[제1 실시형태][First Embodiment]
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present invention is not limited by these embodiments, and in the case where there are a plurality of embodiments, the embodiments may be combined.
본 발명의 제1 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 선박(100)은, 선체(1)과 디젤 엔진(11)과 배열 회수 장치(10)을 구비하고 있다.A first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig. As shown in FIG. 1, a
선체(1)은, 화물과 승객 등을 탑재 가능한 하우징이다. 디젤 엔진(11)은, 주 기관이다. 또한, 주 기관은 디젤 엔진(11) 이외의 내연 기관이어도 된다. 디젤 엔진(11)은, 예를 들면 프로펠러 샤프트를 구동하기 위한 동력을 발생함과 함께, 배기가스를 배출한다. 또한, 본 실시형태에서는, 선박(100)의 디젤 엔진(11)로부터 배출되는 배기가스로부터 열을 배열 회수 장치(10)으로 회수하지만, 배열 회수 장치(10)이 열을 회수하는 대상인 고온의 가스는, 특별히 한정되지 않는다. 즉, 배열 회수 장치(10)은, 가스 터빈, 보일러, 연료 전지 등, 고온의 가스를 배출하는 장치의 하류 측에 설치할 수 있고, 고온의 가스의 열을 회수할 수 있다. 또, 선박(100)은, 배열 회수 장치(10)의 하류 측에 배기가스의 유해 물질을 제거, 저감시키는 배기가스 처리 장치를 설치해도 된다.The
열교환기(40)은, 디젤 엔진(11)로부터 배출된 배기가스와, 열매로서의 물과의 사이에서 열교환을 행한다. 열교환에 의하여 승온된 물은 과열 증기가 되어, 증기 터빈 등의 다른 장치(도시하지 않음)의 구동에 이용된다.The
이하, 열교환기(40)의 상세한 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 열교환기(40)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 케이싱(41)과 열교환기 본체(42)를 갖는다. 케이싱(41)은 통 형상이며, 내부를 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 배기가스가 흐른다. 또한, 이하의 설명에서는, 배기가스가 흐르는 방향을 "흐름 방향"이라고 부르는 경우가 있다. 케이싱(41)은, 디젤 엔진(11)로부터 배출된 배기가스가 흐르는 배기 경로의 일부가 된다. 케이싱(41)의 내부 공간에는, 열교환기 본체(42)가 마련되어 있다.Hereinafter, the detailed configuration of the
열교환기 본체(42)는, 흐름 방향으로 간격을 두고 배열된 복수(2개)의 전열관 블록(43)과, 각 전열관 블록(43) 주위의 배기가스(작동 유체)를 안내하는 하류 측 안내부(50)을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는 전열관 블록(43)이 2개 마련되는 구성에 대하여 설명하지만, 전열관 블록(43)의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상이어도 된다. 또, 2개의 전열관 블록(43)은 서로 동등한 구성을 갖지만, 이후의 설명에서는, 상류 측에 위치하는 전열관 블록(43)을 제1 전열관 블록(44)라고 부르고, 하류 측에 위치하는 전열관 블록(43)을 제2 전열관 블록(45)라고 불러, 양자를 구별하는 경우가 있다.The heat exchanger main body 42 includes a plurality of (two) heat transfer pipe blocks 43 arranged at intervals in the flow direction and a downstream side guide portion 43 for guiding exhaust gas (working fluid) around each heat transfer pipe block 43 (50). In the present embodiment, two heat transfer pipe blocks 43 are provided. However, the number of the heat transfer pipe blocks 43 is not limited to two, but may be three or more. In the following description, the heat transfer pipe block 43 located on the upstream side is referred to as a first heat transfer pipe block 44, and the heat transfer pipe block 43 located on the downstream side is referred to as a first heat transfer pipe block 44. [ 43 are referred to as a second heat conductive pipe block 45 to discriminate between them.
전열관 블록(43)은, 복수의 전열관층(46)이 흐름 방향으로 적층되어 있다. 전열관층(46)은, 흐름 방향에 직교하는 방향으로 등피치(P)로 배열된 복수의 전열관(47)을 갖는다. 여기에서, 전열관(47)의 피치(P)란, 인접하는 전열관(47)의 중심점 사이의 거리를 가리킨다. 각 전열관(47)은, 흐름 방향으로 연속하여 뻗는 하나의 관을 흐름 방향으로 간격을 두고 복수 회 반전시킴으로써 형성되어 있다. 즉, 전열관(47)은, 복수의 전열관층(46)에 걸쳐 배치되어 있다.In the heat-transfer-tube block 43, a plurality of heat-transfer-
각 전열관(47)은 원관 형상의 단면 형상을 갖고, 흐름 방향에 직교하는 방향으로 뻗어 있다. 전열관(47)은, 열매로서의 물이 내부를, 흐름 방향 하류 측으로부터 상류 측을 향하여 유통한다. 인접하는 각 전열관층(46) 간에 있어서의 전열관(47)끼리에서는, 내부의 물이 흐르는 방향이 서로 반대이다.Each
본 실시형태의 전열관 블록(43)은, 흐름 방향에 직교하는 방향, 또한, 1개의 전열관층에 있어서 전열관(47)이 뻗는 방향으로부터 본 경우, 각 전열관(47)이 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 서로 인접하는 전열관층(46)에서는, 복수의 전열관(47)이 흐름 방향에 직교하는 방향에 있어서 서로 다른 위치에 배치되어 있다. 또한, 전열관 블록(43)은, 전열관(47)을 지그재그 형상이 아닌, 격자 형상으로 배열해도 된다.The heat conductive pipe blocks 43 of the present embodiment are arranged in a zigzag form when viewed from the direction orthogonal to the flow direction and from the direction in which the heat
열교환기(40)은, 전열관 블록(43)의 바깥 둘레 가장자리와 케이싱(41)의 내면(S)의 사이에 간극(G1)이 형성되어 있다. 또한, 전열관 블록(43)의 바깥 둘레 가장자리란, 전열관 블록(43)에 있어서의 가장 바깥 둘레 측에 위치하는 복수의 전열관(47)의 바깥 둘레면이 이루는 가장자리부이다.The
하류 측 안내부(50)은, 케이싱(41)의 내면(S)에 있어서의 전열관 블록(43)의 하류 측의 영역에 마련되어 있다. 구체적으로는, 하류 측 안내부(50)은, 케이싱(41)의 내면(S)로부터 당해 내면(S)에 직교하는 방향으로 돌출하는 판 형상이다. 하류 측 안내부(50)은, 내면(S)로부터 멀어지는 방향으로 뻗는 영역이, 두께가 변화하지 않도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 하류 측 안내부(50)의 두께는 일정하다. 하류 측 안내부(50)은, 판재를 케이싱(41)의 내면(S)에 용접 등에 의하여 고정함으로써 설치할 수 있다. 또, 하류 측 안내부(50)은, 단면이 L자가 되는 형상으로 하고, L자의 한 변을 케이싱(41)과 대면시키며, 한 변을 케이싱(41)로부터 돌출시킨 구조로 해도 된다. 또, 하류 측 안내부(50)은, 판 형상 부재를 스테이로 지지한 구조로 해도 된다.The downstream
하류 측 안내부(50)은, 돌출 높이, 즉 하류 측 안내부(50)에 있어서의 내면(S)로부터 이간하는 측의 단부와 내면(S)의 사이의 치수가, 상술한 전열관(47)의 피치(P)의 1배 이상 3배 이하인 것이 바람직하다. 하류 측 안내부(50)은, 돌출 높이가 전열관(47)의 피치(P)의 1배 이상 2배 이하인 것이 보다 바람직하다. 하류 측 안내부(50)은, 돌출 높이를, 전열관(47)의 피치(P)의 1배로 하는 것이 가장 바람직하다. 열교환기(40)은, 간극(G1)을 피치(P)보다 좁게 함으로써, 열교환의 효율을 높게 할 수 있다. 하류 측 안내부(50)은, 돌출 높이를 상기 범위로 함으로써, 흐름 방향으로부터 본 경우에, 케이싱(41)의 내면(S)에 가장 근접하는 전열관(47)과 겹치는 형상으로 할 수 있다. 이로써, 하류 측 안내부(50)의 양면 중, 상류 측을 향하는 면인 제1 안내면(51)은, 흐름 방향 하류 측으로부터 간극(G1)과 전열관 블록(43)에 대향하고 있다. 바꾸어 말하면, 흐름 방향에서 보아, 간극(G1)은 하류 측 안내부(50)에 의하여 막혀 있다. 또한, 제1 안내면(51)은, 케이싱(41)의 내면(S)에 직교하는 면내에 펼쳐지는 면이다.The downstream
제1 안내면(51)과, 당해 제1 안내면(51)에 가장 근접하는 전열관(47)과의 사이의 거리는, 10mm 이상 50mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 10mm 이상 30mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 10mm로 하는 것이 가장 바람직하다.The distance between the
이하, 제1 실시형태에 관한 열교환기(40)의 동작에 대하여 설명한다. 디젤 엔진(11)로부터 배출된 배기가스는, 열교환기(40)에 유입된다. 열교환기(40)에 유입된 배기가스는 전열관 블록(43)에 접촉한다. 배기가스는, 전열관(47) 내를 유통하는 열매로서의 물과 열교환되어 저온이 된 후, 대기 중에 방출된다.Hereinafter, the operation of the
하류 측 안내부(50)은, 배기가스의 흐름을 규제·안내하고, 간극(G1)에 흘러들려고 하는 오는 배기가스의 양을 저감시킨다. 하류 측 안내부(50)에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 하류 측 안내부(50)은, 배기가스에 대한 유동 저항이 되어, 제1 전열관 블록(44)의 하류 측 부분이며, 또한 내면(S)의 근방인 제1 안내면(51)의 주위가, 배기가스가 흐르기 어려운 영역이 된다. 이로써, 내면(S) 근방이나, 간극(G1)을 흐르고 있는 배기가스는, 제1 전열관 블록(44)가 배치되어 있는 영역을 흐르는 동안에, 내면(S)로부터 멀어지는 방향으로 흐르기 쉬워진다.The downstream
구체적으로는, 간극(G1)을 유통한 배기가스는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 내면(S)를 따르는 흐름(파선 화살표 F1)을 형성하지 않고, 제1 전열관 블록(44)의 하류 측에서 하류 측 안내부(50)의 제1 안내면(51)에 의하여 방향을 바꾼다. 그 결과, 배기가스는, 제1 안내면(51)을 따라 내면(S)로부터 이간하는 방향을 향하여, 화살표 F2와 같이 흐른다. 그 후, 배기가스는, 제1 전열관 블록(44)를 거쳐 간극(G1) 이외의 부분을 유통하여 온 배기가스의 흐름(화살표 F3)을 따라 흐른다. 이로써, 배기가스가 흐르는 양은, 간극(G1) 측이 아니라, 케이싱(41)의 중심에 가까운 화살표 F3 측에 있어서 보다 많아진다. 따라서, 제1 전열관 블록(44)에 대하여 보다 많은 배기가스를 접촉시킬 수 있기 때문에, 열교환의 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 하류 측 안내부(50)에 의하여 안내된 배기가스는, 케이싱(41)의 내면(S)로부터 이간한 위치로부터, 하류 측에 위치하는 제2 전열관 블록(45)에 유입된다. 바꾸어 말하면, 제1 전열관 블록(44)의 하류 측에 하류 측 안내부(50)이 마련되어 있는 것에 의하여, 제2 전열관 블록(45)와 케이싱(41)의 사이의 간극(G2)로의 배기가스의 유입량이 저감된다. 따라서, 하류 측 안내부(50)이 마련되어 있지 않은 구성에 비하여, 열교환기(40)의 효율을 향상시킬 수 있다.Specifically, as shown in Fig. 3, the exhaust gas flowing through the gap G1 does not form a flow (broken line arrow F1) along the inner surface S, but flows from the downstream side of the first heat transfer pipe block 44 And is changed in direction by the
또한, 상술한 열교환기(40)에서는, 제1 안내면(51)이, 흐름 방향에서 보아 내면(S)에 가장 근접하는 전열관(47)과 겹쳐 있다. 이 구성에 의하면, 하류 측 안내부(50)에 의하여 간극(G1)을 하류 측으로부터 충분히 덮을 수 있다. 따라서, 하류 측 안내부(50)에 의한 배기가스에 대한 유동 저항을 충분히 확보할 수 있어, 전열관 블록(43)과 케이싱(41)의 내면(S)의 사이의 간극(G1)에 배기가스가 흘러들 가능성을 더 저감시킬 수 있다.In the
이에 더하여, 하류 측 안내부(50)을 마련함으로써, 전열관 블록(43)과 케이싱(41)의 내면(S)와의 거리를 가깝게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 하류 측 안내부(50)이 마련되어 있는 경우, 간극(G1)이 형성되는 것에 의한 열효율의 저하를 고려하는 일 없이, 전열관 블록(43)의 치수(즉, 전열관층(46)의 수)를 늘릴 수 있다. 이로 인하여, 열교환기(40)의 효율을 더 향상시킬 수 있다.In addition, by providing the downstream
또한, 상술한 열교환기(40)에서는, 하류 측 안내부(50)은, 두께가 일정한 판 형상이다. 이 구성에 의하면, 다른 복잡한 형상으로 한 경우에 비하여, 하류 측 안내부(50)을 간소하게 또한 염가로 마련할 수 있다.In the
또한 이에 더하여, 상술한 열교환기(40)에서는, 하류 측 안내부(50)이 내면(S)로부터 돌출하는 치수(즉, 돌출 높이)는, 전열관(47)의 피치(P)의 1배 이상 3배 이하이다. 또, 제1 안내면(51)과, 제1 안내면(51)에 가장 근접하는 전열관(47)과의 거리는, 10mm 이상 50mm 이하이다. 이 구성에 의하면, 전열관 블록(43)과 케이싱(41)의 내면(S)의 사이의 간극(G1)에 배기가스가 흘러들 가능성을 더 저감시키고, 열교환기(40)으로서의 효율을 충분히 향상시킬 수 있다.In addition, in the above-described
이상, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 설명했다. 또한, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한에 있어서, 상술한 구성에 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.The first embodiment of the present invention has been described above. In addition, various modifications can be made to the above-described constitution without departing from the gist of the present invention.
예를 들면, 제1 실시형태에서는, 하류 측 안내부(50)의 제1 안내면(51)이 케이싱(41)의 내면(S)에 직교하는 면인 구성에 대하여 설명했다. 그러나, 제1 안내면(51)의 구성은 이에 한정되지 않고, 도 4에 나타내는 바와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 도 4의 예에서는, 제1 안내면(52)는, 배기가스의 흐름 방향에 대하여 경사져 있다. 바꾸어 말하면, 제1 안내면(52)는, 상류 측으로부터 하류 측을 향함에 따라, 내면(S)로부터 점차 이간하는 방향으로 뻗어 있다.For example, in the first embodiment, the configuration in which the
이 구성에 의하면, 제1 안내면(52)가 흐름 방향에 대하여 경사져 있는 점에서, 배기가스를 제1 안내면(52)를 따라 원활히 안내할 수 있다. 따라서, 배기가스의 흐름에 정체나 체류가 발생할 가능성을 저감시킬 수 있다.According to this configuration, since the
또한, 제1 안내면(51)은 도 5에 나타내는 바와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 도 5의 예에서는, 제1 안내면(53)은, 상류 측으로부터 하류 측을 향함에 따라 내면(S)로부터 이간하는 방향을 향하여 점차 만곡하고 있다.The
이 구성에 의하면, 제1 안내면(51)이 만곡되어 있는 점에서, 배기가스를 제1 안내면(53)을 따라 더 원활히 안내할 수 있다.With this configuration, since the
[제2 실시형태][Second Embodiment]
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 제2 전열관 블록(45)의 상류 측에, 상류 측 안내부(60)이 추가로 마련되어 있다. 상류 측 안내부(60)은, 케이싱(41)의 내면(S)에 있어서의 전열관 블록(43)의 상류 측의 영역에 마련되어 있다. 구체적으로는, 상류 측 안내부(60)은, 케이싱(41)의 내면(S)로부터 당해 내면(S)에 직교하는 방향으로 돌출하는 판 형상이다. 상류 측 안내부(60)은, 내면(S)로부터 멀어지는 방향으로 뻗는 영역이, 두께가 변화하지 않도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 상류 측 안내부(60)의 두께는 일정하다. 상류 측 안내부(60)은, 하류 측 안내부(50)과 마찬가지로, 판재를 케이싱(41)의 내면(S)에 용접 등에 의하여 고정함으로써 설치할 수 있다. 또, 상류 측 안내부(60)은, 단면이 L자가 되는 형상으로 하고, L자의 한 변을 케이싱(41)로부터 돌출시킨 구조로 해도 된다. 또, 상류 측 안내부(60)은, 판 형상 부재를 스테이로 지지한 구조로 해도 된다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. In the present embodiment, the upstream
상류 측 안내부(60)은, 돌출 높이, 즉 상류 측 안내부(60)에 있어서의 내면(S)로부터 이간하는 측의 단부와 내면(S)의 사이의 치수가, 상술한 전열관(47)의 피치(P)의 1배 이상 3배 이하인 것이 바람직하다. 상류 측 안내부(60)은, 돌출 높이가 전열관(47)의 피치(P)의 1배 이상 2배 이하인 것이 보다 바람직하다. 상류 측 안내부(60)은, 돌출 높이가 전열관(47)의 피치(P)의 1배인 것이 가장 바람직하다. 열교환기(40)은, 간극(G2)를 피치(P)보다 좁게 함으로써, 열교환의 효율을 높게 할 수 있다. 상류 측 안내부(60)은, 돌출 높이를 상기 범위로 함으로써, 흐름 방향으로부터 본 경우에, 케이싱(41)의 내면(S)에 가장 근접하는 전열관(47)과 겹치는 형상으로 할 수 있다. 이로써, 상류 측 안내부(60)의 양면 중, 상류 측을 향하는 면인 제2 안내면(61)은, 흐름 방향 상류 측으로부터 간극(G1)과 제2 전열관 블록(45)에 대향하고 있다. 바꾸어 말하면, 흐름 방향에서 보아, 간극(G1)은 상류 측 안내부(60)에 의하여 막혀 있다. 제2 안내면(61)은, 케이싱(41)의 내면(S)에 직교하는 면내에 펼쳐지는 면이다.The upstream
제2 안내면(61)과, 당해 제2 안내면(61)에 가장 근접하는 전열관(47)과의 사이의 거리는, 10mm 이상 50mm 이하인 것이 바람직하다. 제2 안내면(61)과, 당해 제2 안내면(61)에 가장 근접하는 전열관(47)과의 사이의 거리는 10mm 이상 30mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 제2 안내면(61)과, 당해 제2 안내면(61)에 가장 근접하는 전열관(47)과의 사이의 거리는, 10mm인 것이 가장 바람직하다.The distance between the
이 구성에 의하면, 제2 전열관 블록(45)과 케이싱(41)의 내면(S)의 사이의 간극(G2)에 대하여, 상류 측으로부터 유입되는 작동 유체를 저감시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 배기가스는, 제1 전열관 블록(44)의 하류 측에 마련된 하류 측 안내부(50)에 의하여, 내면(S)로부터 이간하는 방향으로 안내된 후, 제1 전열관 블록(44)를 유통하여 온 배기가스의 주류, 즉 간극(G1) 이외의 부분을 유통하여 온 배기가스의 흐름에 합류하여, 하류 측을 향하여 흐른다. 하류 측 안내부(50)에 의하여 안내된 배기가스는, 상류 측 안내부(60)이 마련되어 있는 것에 의하여, 케이싱(41)의 내면(S)로부터 이간한 위치로부터, 하류 측에 위치하는 제2 전열관 블록(45)에 유입된다. 바꾸어 말하면, 제1 전열관 블록(44)의 하류 측에 하류 측 안내부(50)이 마련되고, 제2 전열관 블록(45)의 상류 측에 상류 측 안내부(60)이 마련되어 있는 것에 의하여, 제2 전열관 블록(45)와 케이싱(41)의 사이의 간극(G2)로의 배기가스의 유입량을 더 저감시킬 수 있다. 이로 인하여, 열교환기(40)의 효율을 더 향상시킬 수 있다.With this configuration, the working fluid flowing from the upstream side can be reduced with respect to the gap G2 between the second heat transfer pipe block 45 and the inner surface S of the
이상, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명했다. 또한, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한에 있어서, 상술한 구성에 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.The second embodiment of the present invention has been described above. In addition, various modifications can be made to the above-described constitution without departing from the gist of the present invention.
예를 들면, 제2 실시형태에서는, 상류 측 안내부(60)의 제2 안내면(61)이 케이싱(41)의 내면(S)에 직교하는 면인 구성에 대하여 설명했다. 그러나, 제2 안내면(61)의 구성은 이에 한정되지 않고, 하류 측 안내부(50)과 마찬가지로, 도 4 또는 도 5에 나타내는 바와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 제2 안내면(61)을 흐름 방향에 대하여 경사지게 하는 구성이나, 제2 안내면(61)을 만곡시키는 구성을 채용하는 것이 가능하다.For example, in the second embodiment, the configuration in which the
또, 열교환기(40)의 적용 대상은 배열 회수 장치(10)에 한정되지 않고, 예를 들면 배열 회수 보일러의 과열기나 증발기, 절탄기 등에 각 실시형태에서 설명한 구성을 적용하는 것도 가능하다.The object to be applied to the
100 선박
1 선체
10 배열 회수 장치
11 디젤 엔진
40 열교환기
41 케이싱
42 열교환기 본체
43 전열관 블록
44 제1 전열관 블록
45 제2 전열관 블록
50 하류 측 안내부
46 전열관층
47 전열관
51 제1 안내면
52 제1 안내면
53 제1 안내면
60 상류 측 안내부
61 제2 안내면
G1 간극
G2 간극
P 피치
S 내면100 vessels
1 Hull
10 Array recovery device
11 Diesel engine
40 Heat Exchanger
41 casing
42 Heat exchanger body
43 Heat Transfer Pipe Block
44 First heat transfer pipe block
45 Second heat transfer pipe block
50 downstream side guide portion
46 Heat pipe layer
47 Heat pipe
51 first guide surface
52 first guide surface
53 first guide surface
60 upstream side guide portion
61 second guide surface
G1 clearance
G2 clearance
P pitch
S inner surface
Claims (9)
상기 케이싱의 내부에 마련되며, 상기 작동 유체의 흐름 방향에 직교하는 면내에서 등피치로 배열된 복수의 전열관을 갖는 전열관층을 상기 흐름 방향으로 복수 적층시킴으로써 형성됨과 함께, 상기 흐름 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 전열관 블록과,
상기 전열관 블록의 하류 측에 마련되며, 상기 케이싱의 내면으로부터 돌출함과 함께, 상류 측을 향하는 제1 안내면을 갖는 하류 측 안내부를 구비하는 열교환기.Shaped casing in which the working fluid flows from the upstream side to the downstream side,
A plurality of heat transfer tube layers provided in the casing and having a plurality of heat transfer tubes arranged at equal peaks in a plane orthogonal to the flow direction of the working fluid are formed by laminating a plurality of heat transfer tube layers in the flow direction, A plurality of heat transfer pipe blocks,
And a downstream side guide portion provided on the downstream side of the heat transfer pipe block and projecting from the inner surface of the casing and having a first guide surface facing the upstream side.
상기 제1 안내면은, 상기 흐름 방향에서 보아 상기 내면에 가장 근접하는 상기 전열관과 겹쳐 있는 열교환기.The method according to claim 1,
And the first guide surface overlaps with the heat transfer pipe closest to the inner surface as viewed in the flow direction.
상기 제1 안내면은, 상기 전열관이 뻗는 방향에서 보아, 상기 흐름 방향에 대하여 경사져 있는 열교환기.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first guide surface is inclined with respect to the flow direction as viewed in a direction in which the heat transfer tube extends.
상기 제1 안내면은, 상류 측으로부터 하류 측을 향함에 따라 상기 내면으로부터 이간하는 방향으로 만곡되어 있는 열교환기.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first guide surface is curved in a direction away from the inner surface from an upstream side toward a downstream side.
상기 하류 측 안내부는, 상기 내면으로부터 멀어지는 방향으로 뻗는 영역이, 두께가 변화하지 않는 판 형상인 열교환기.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the downstream-side guide portion is a plate-like shape in which a region extending in a direction away from the inner surface is not changed in thickness.
상기 하류 측 안내부가 상기 내면으로부터 돌출하는 치수는, 상기 전열관의 상기 피치의 1배 이상 3배 이하인 열교환기.The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein a dimension of the downstream-side guide portion protruding from the inner surface is not less than 1 times and not more than 3 times the pitch of the heat transfer tubes.
상기 제1 안내면과, 상기 제1 안내면에 가장 근접하는 상기 전열관과의 거리는, 10mm 이상 50mm 이하인 열교환기.The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the distance between the first guide surface and the heat transfer pipe closest to the first guide surface is 10 mm or more and 50 mm or less.
상기 전열관 블록의 상류 측에 마련되며, 상기 케이싱의 내면으로부터 돌출함과 함께, 상류 측을 향하는 제2 안내면을 갖는 상류 측 안내부를 더 구비하는 열교환기.The method according to any one of claims 1 to 7,
Further comprising an upstream guide provided on an upstream side of the heat transfer pipe block and projecting from an inner surface of the casing and having a second guide surface facing the upstream side.
상기 열교환기가 배치된 연도와,
상기 연도에 배기가스를 공급하는 주 기관을 구비하는 선박.A heat exchanger comprising: the heat exchanger according to any one of claims 1 to 8;
A year in which the heat exchanger is disposed,
And a main engine for supplying exhaust gas to the flue.
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